陳雪平，宋曉丹

（1.水中銀（國際）生物科技有限公司（香港）香港，999077；2.圣元營養(yǎng)食品有限公司北京營養(yǎng)研究院，北京100020）

0 引言

雌激素安全是乳制品行業(yè)近年關(guān)注的焦點(diǎn)之一。雖業(yè)界及政府部門普遍認(rèn)為牛奶中的內(nèi)源性雌激素對(duì)于人體無害，國際研究卻指出內(nèi)源雌激素亦會(huì)干擾人體內(nèi)分泌系統(tǒng)，且影響并不亞于外源性雌激素[1]。有鑒于此，文中以ChgH-GFP轉(zhuǎn)基因鯖鳉魚自由胚胎測試雌激素為例，首創(chuàng)提出應(yīng)用“有害結(jié)局路徑”思維把關(guān)乳制品雌激素安全。闡述通過測量雌激素“有害結(jié)局路徑”中的某些位點(diǎn)，如被誘導(dǎo)ChgH基因的表達(dá)，來測量乳制品中的總體雌激素水平，并建議按照聯(lián)合糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)設(shè)立的雌二醇每日允許攝入量[2]探討乳制品的雌激素安全閾值。

1 乳制品中的雌激素內(nèi)分泌干擾素污染問題

工業(yè)化的畜牧業(yè)基于成本效益，產(chǎn)奶的奶牛一般都處于懷孕期，導(dǎo)致生產(chǎn)的牛奶會(huì)有較高量的雌激素及孕酮。此外，使用雌激素、雌二醇及其衍生物于母畜身上亦有助于提高產(chǎn)奶量及延長產(chǎn)奶期，而激素的殘留時(shí)間較長，養(yǎng)殖期間使用的激素很大可能會(huì)殘留于牛奶中。除了牛奶中的天然激素及養(yǎng)殖過程中外加的合成激素，在乳制品制作過程中亦存在受雌激素內(nèi)分泌干擾物污染的風(fēng)險(xiǎn)。有實(shí)驗(yàn)證明牛奶中的確含有一定份量的雌激素代謝產(chǎn)物[2]，并發(fā)現(xiàn)九成國內(nèi)外嬰幼兒配方奶粉含有會(huì)影響雌激素內(nèi)分泌系統(tǒng)平衡的孕酮[3]。牛奶被視為人類吸收雌激素的主要食物來源之一。有研究發(fā)現(xiàn)，測試者飲用牛奶后血液及尿液中的激素含量的確有所提升[1]，證明乳制品中含有足以影響飲用者雌激素內(nèi)分泌系統(tǒng)的物質(zhì)。

聯(lián)合國環(huán)境保護(hù)署和世界衛(wèi)生組織于2012年發(fā)布的關(guān)于《內(nèi)分泌干擾素現(xiàn)狀》的聯(lián)合報(bào)告中指出，雌激素會(huì)影響性器官及神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，可能引致生育能力下降，性早熟、肥胖、內(nèi)分泌失調(diào)和精神紊亂，對(duì)于處于急速成長期的嬰幼兒童影響尤其嚴(yán)重[4]。嬰幼兒一旦受到荷爾蒙干擾，所造成的影響可能會(huì)到青春期才顯示出來。有關(guān)雌激素類物質(zhì)對(duì)猴子雄性嬰兒影響的深入研究指出，雄性猴子于幼兒期間內(nèi)分泌系統(tǒng)一旦受到干擾，除了導(dǎo)致延遲踏入青春期外，更會(huì)降低成年后的生育能力和骨質(zhì)密度，并對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)造成永遠(yuǎn)久傷害[5]。嬰幼兒奶粉為成長中嬰幼兒的主食，其雌激素安全性問題必須重視。

2 雌激素作用機(jī)制及安全把關(guān)的挑戰(zhàn)性問題

雌激素對(duì)生物體的主要功能是維護(hù)生理平衡和促進(jìn)并維護(hù)女性的第二性征。雌激素對(duì)生物體的作用主要是通過與雌激素受體結(jié)合，啟動(dòng)雌激素信號(hào)傳遞通路，即調(diào)控雌激素受體下游基因表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的。內(nèi)源性雌激素的作用機(jī)制如此，外源性雌激素的作用機(jī)制也是如此，而某些本身不具雌激素功能的化合物則有可能通過干擾雌激素和雌激素受體之間的相互作用，從而起到增強(qiáng)或抑制雌激素活性的作用。由此可見，在討論乳制品雌激素安全時(shí)，只是關(guān)注幾種內(nèi)源或外源雌激素是不夠的。

我國農(nóng)業(yè)部早在2002年就已禁止使用己烯雌酚等合成雌激素藥物，并規(guī)定食品中不得檢出該類物質(zhì)。然而最新的《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)乳制品的規(guī)定中并未列明關(guān)于雌激素的監(jiān)管[6-8]。乳制品中雌激素水平測試多半停留在學(xué)術(shù)研究層面，且主要為氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法，液相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法高效液相色譜－四極桿串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜等化學(xué)分析方法[9-10]。這些方法雖可測出特定雌激素于樣本中的精確含量，但程序較為繁復(fù)，且不能同時(shí)測試出未知雌激素。退一步說，即使化學(xué)分析可以測試出乳制品中所有的雌激素內(nèi)分泌干擾素，目前的毒理學(xué)知識(shí)也還不足以評(píng)估多種物質(zhì)混合在一起時(shí)的總體生物學(xué)效應(yīng)。

3 應(yīng)用有害結(jié)局路徑評(píng)估乳制品雌激素安全

有害結(jié)局路徑這個(gè)概念是2010年正式提出的[11]，是用于描述分子起始事件（如：雌激素與雌激素受體相互作用）與在生物不同組織結(jié)構(gòu)層次（如：基因、細(xì)胞、器官、機(jī)體、群體）中出現(xiàn)的與危險(xiǎn)度評(píng)定相關(guān)的“有害結(jié)局”之間的相互聯(lián)系。有害結(jié)局路徑已經(jīng)成為了構(gòu)建毒理學(xué)知識(shí)框架、以支持基于機(jī)理機(jī)制所進(jìn)行的化學(xué)品安全評(píng)估的核心元素。當(dāng)一種化合物與生物中的分子相互作用，經(jīng)過一系列于生物不同組織結(jié)構(gòu)層次中的傳遞，最終出現(xiàn)個(gè)體或社會(huì)群體層面的有害結(jié)局。整個(gè)有害結(jié)局路徑可以用來概括某種化合物對(duì)生物造成的傷害，亦可以預(yù)測其它擁有相同生物活性的化合物對(duì)生物造成傷害的風(fēng)險(xiǎn)?？偟膩碚f，有害結(jié)局路徑這一概念框架強(qiáng)調(diào)的是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)著眼于有關(guān)物質(zhì)對(duì)生物造成的傷害[12-14]。

將有害結(jié)局路徑這一毒理學(xué)思路應(yīng)用到探討乳制品雌激素安全問題上時(shí)，關(guān)注的應(yīng)該是雌激素所造成的“有害結(jié)局”，而非雌激素是屬于內(nèi)源還是外源性問題。原因在于不論是內(nèi)源或外源雌激素，在生物體內(nèi)都會(huì)啟動(dòng)雌激素信號(hào)傳遞通路，通過改變基因表達(dá)最終對(duì)生物造成“有害結(jié)局”。因此，通過檢測和“有害結(jié)局”相關(guān)聯(lián)的基因表達(dá)的改變更能保障食用者健康。

4 轉(zhuǎn)基因魚自由胚胎測試雌激素技術(shù)

基于對(duì)雌激素作用機(jī)制的深入了解和研究，我們基于雌激素的“有害結(jié)局路徑”研發(fā)了應(yīng)用轉(zhuǎn)基因鯖鳉魚（Oryzias melastigma）自由胚胎（eleutheroembryo）測試樣品中的總體雌激素水平（雌激素當(dāng)量，即相當(dāng)于多少雌二醇）的技術(shù)[15-17]。雌激素對(duì)鯖鱂魚的作用機(jī)制和對(duì)我們?nèi)梭w相似，也是通過和雌激素受體結(jié)合后啟動(dòng)雌激素受體下游基因表達(dá)的改變而造成“有害結(jié)局”的。鯖鱂魚卵殼內(nèi)膜蛋白基因ChgH是雌激素依賴的雌激素受體下游基因[18]。當(dāng)帶有卵殼內(nèi)膜蛋白基因啟動(dòng)子連接著綠色熒光蛋白（GFP）基因編碼區(qū)的轉(zhuǎn)基因鯖鳉魚自由胚胎遇到具有雌激素活性的物質(zhì)時(shí)，其卵殼內(nèi)膜蛋白基因啟動(dòng)子就會(huì)響應(yīng)上游雌激素受體的調(diào)控，啟動(dòng)綠色熒光蛋白基因的表達(dá)合成綠色熒光蛋白。合成的綠色熒光蛋白的多少與雌激素量呈正相關(guān)。因此，將自由胚胎暴露于待測溶液一段時(shí)間（如24 h）后，于熒光顯微鏡下觀察并測量綠色熒光蛋白的熒光強(qiáng)度，通過比較樣品所誘導(dǎo)的熒光強(qiáng)度和雌二醇的熒光強(qiáng)度-劑量反應(yīng)曲線便可計(jì)算出樣品的雌激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在24 h暴露的標(biāo)準(zhǔn)測試程序下，該方法對(duì)雌二醇的檢測限為1μg/L。當(dāng)樣品和一定量雌二醇同時(shí)暴露時(shí)，該方法還可測出樣品是否具有增強(qiáng)或抑制雌激素活性[19]。

5 轉(zhuǎn)基因魚自由胚胎測試的技術(shù)優(yōu)勢

轉(zhuǎn)基因鯖鳉魚自由胚胎測試雌激素當(dāng)量技術(shù)是通過對(duì)雌激素“有害結(jié)局路徑”中的雌激素受體下游基因ChgH的表達(dá)進(jìn)行可視化實(shí)現(xiàn)的。由于ChgH是雌激素受體下游基因，該技術(shù)所測試的是和雌激素受體結(jié)合后成功啟動(dòng)了雌激素“有害結(jié)局路徑”的物質(zhì)，避免了假陽性結(jié)果的出現(xiàn)。同時(shí)該方法測試的是樣品中的所有雌激素內(nèi)分泌干擾素對(duì)于生物體造成的影響，反應(yīng)了樣品經(jīng)過生物吸收，體內(nèi)轉(zhuǎn)化以及物質(zhì)間相互作用后導(dǎo)致的最終生物學(xué)效應(yīng)。

該測試應(yīng)用的鯖鱂魚是一種大小和生長周期都類似于斑馬魚（Danio rerio）的實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物模型，具有個(gè)體?。ǔ婶~3～4 cm），繁殖力強(qiáng)(約200粒魚卵/周/對(duì)魚)，生殖周期短（從魚卵到產(chǎn)卵期約為3～4個(gè)月），早期發(fā)育透明（方便觀察）等優(yōu)勢。根據(jù)歐盟最新動(dòng)物保護(hù)法[20]，魚的胚胎和自由胚胎不被界定為動(dòng)物，是國際科學(xué)家大力推崇以替代動(dòng)物測試的方法之一。因此該方法為動(dòng)物測試替代法。

6 轉(zhuǎn)基因魚自由胚胎測試乳制品雌激素案例示范

作者嘗試將該技術(shù)應(yīng)用于測試乳制品中的雌激素水平。于2012-2013年對(duì)香港市場上8大國際品牌之29個(gè)嬰幼兒奶粉(其中有些是屬于同一品牌同一階段不同批次的奶粉)樣品(表1)進(jìn)行了收集和測試。樣品經(jīng)過有機(jī)溶劑提取后稀釋于水溶液中，轉(zhuǎn)基因鯖鳉魚自由胚胎暴露于稀釋液中24h后于熒光顯微鏡下測量所誘導(dǎo)的綠色熒光強(qiáng)度并分析計(jì)算出樣品的雌激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。測試結(jié)果顯示3大品牌之8個(gè)樣品檢測出雌激素活性（表1），其中5個(gè)為6～12個(gè)月嬰兒奶粉，雌激素當(dāng)量為14～64 ng/g雌二醇；2個(gè)為1～3歲幼兒奶粉，雌激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80 ng/g雌二醇；1個(gè)為6～12歲兒童成長配方奶粉，雌激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14 ng/g雌二醇。

表1 奶粉樣品信息及雌激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測試結(jié)果

上述所測的大品牌產(chǎn)品在雌激素含量上應(yīng)該都能達(dá)到法定要求，然而應(yīng)用轉(zhuǎn)基因鯖鳉魚自由胚胎測試雌激素當(dāng)量技術(shù)卻發(fā)現(xiàn)多個(gè)產(chǎn)品具有一定量的雌激素活性。如果參照J(rèn)ECFA設(shè)立的雌二醇安全攝入量（0～50 ng/kg體質(zhì)量）[2]，嬰幼兒體重以及奶粉包裝上建議的每日喂哺量，那5個(gè)6～12個(gè)月以及2個(gè)1～3歲陽性奶粉樣品在雌激素安全問題上值得關(guān)注。這表明單靠現(xiàn)有法規(guī)在把關(guān)乳制品雌激素安全問題上存在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)也證明了該轉(zhuǎn)基因魚自由胚胎測試技術(shù)可作為一種快速可靠的乳制品雌激素安全篩查工具，防止因雌激素，特別是法規(guī)外的雌激素內(nèi)分泌干擾素污染而造成的乳制品安全隱患。

7 雌激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測試于乳制品行業(yè)的應(yīng)用前景

當(dāng)明白內(nèi)源和外源雌激素都會(huì)對(duì)生物體造成相同的“有害結(jié)局”時(shí)，我們關(guān)注的不應(yīng)該是乳制品中是否含有某種外源雌激素，而是乳制品中的雌激素總量是否達(dá)到對(duì)人體可能造成傷害的水平。根據(jù)有害結(jié)局路徑這一毒理學(xué)概念，本文提出了通過測量生物體的“有害結(jié)局路徑”中的敏感基因的表達(dá)量改變來量化乳制品的總體雌激素水平。從毒理學(xué)角度來講這種毒理評(píng)估方式比只分析某一種或幾種雌激素濃度更全面。根據(jù)國際食品法典委員會(huì)關(guān)于現(xiàn)代生物技術(shù)所產(chǎn)食品風(fēng)險(xiǎn)分析原則”（CODEX CAC/GL 44-2003），當(dāng)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的新的科學(xué)信息可獲得時(shí)應(yīng)進(jìn)行評(píng)估和予以采納[21]。本文中所講述的轉(zhuǎn)基因鯖鱂魚自由胚胎測試雌激素當(dāng)量技術(shù)正屬于“新的科學(xué)信息”，可用來有效測量和評(píng)估乳制品以及其它食品中的總體雌激素水平，從而幫助乳制品生產(chǎn)商和相關(guān)檢測部門發(fā)現(xiàn)雌激素安全隱患、采取措施、提升產(chǎn)品安全！至于乳制品中雌激素當(dāng)量閾值設(shè)置為多少方可確保食用者安全這一問題則亟待進(jìn)一步研究。

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