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#有益因素---亚硝酸盐对人体健康的利害分析_皇甫超申

环境与健康杂志2010年8月第27卷第8期JEnvironHealth,August2010,Vol.27,No.8【综述】

系的研究〔J〕.中华肿瘤杂志,2001,23(2):96-100.[27]郁新森,黄培新,秦健,等.海门市原发性肝细胞癌高发危险因素的队列研究〔J〕.中国预防医学杂志,2006,7(4):241-244.[28]陈晓东,吕永生,丁震,等.饮用水源藻类及其毒素污染与消化系统肿瘤的关系〔J〕.中国公共卫生,2003,19(5):548-551.[29]胡志坚,史习舜,庞春艳,等.福清市水体污染状况与恶性肿瘤死亡率关系〔J〕.中国公共卫生,2008,24(7):799-800.[30]徐明,杨坚波,林玉娣,等.饮用水微囊藻毒素与消化道恶性肿瘤死亡率关系的流行病学研究〔J〕.中国慢性病预防与控制,2003,11(3):112-113.[31]ManerioE,RodasVL,CostasE,etal.Shellfishconsumption:amajorriskfactorforcolorectalcancer〔J〕.MedHypotheses,2008,70:409-412.[32]ZhouL,YuH,ChenK.Relationshipbetweenmicrocystinindrinkingwaterandcolorectalcancer〔J〕.BiomedEnvironSci,2002,15:166-171.[33]郑树.大肠癌防治现场研究〔J〕.中国肿瘤,2005,14(6):352-354.[34]韩建英,徐致祥,邢海平,等.河南省林州市食管癌发病率、死亡率与饮用水污染和改水的关系〔J〕.中华流行病学杂志,2007,28(5):515-516.[35]FalconerIR.ToxiccyanobacterialbloomproblemsinAustralianwaters:risksandimpactsonhumanhealth〔J〕.Phycologia,2001,40:228-233.[36]ZhangYS.Primarypreventionofhepatocellularcarcinoma〔J〕.GastroEnterolHepatol,1995,4:674-682.[37]HuangP.Thefirstreportedoutbreakofdiarrhealillnessassociatedwithcyelosporaintheunitedstates〔J〕.Ann-InteruMed,1995,123:409-414.[38]KariEH,MargretheHS.Sensitivedetectionofapoptogenietoxinsinsuspensionculturesofratandsalmonhepatocytes〔J〕.Toxicon,1998,36:l101-1114.[39]SaqraneS,ElGhazaliI,OudraB,etal.DetectionofmicrocystincontaminationbythemeasurementofthevariabilityoftheinvivochlorophyllfluorescenceinaquaticplantLemnagibba〔J〕.Toxicon,2009,53:9-14.[40]TomoakiT,SatoshiN.Anti-idiotypemonoclonalantibodyagainstanti-microeystinantibodyandtheiruseinenzymeimmunoassay〔J〕.Toxicon,1998,36:235-245.[41]KimYM,OhSW,JeongSY.Develepmentofanultrarapidone-stepfluorescenceimmutaochromatographicassaysystemforthequantificationofmicrocystins〔J〕.EnvironSciTechnol,2003,37:1899-1904.[42]AnaC,IsabelMM,MarlaRYP.Determinationofmicroeystinsinnaturalbloomsandcyanobacterialstrainculturesbymatrixsolid-phasedispersionandliquidchromatographymassspectrometry〔J〕.AnaJBioanalChem,2004,380:537-554.[43]CongLM,HuangBF,ChenQ.Determinationoftraceamountofmicrocystinsinwatersamplesusingliquidchromatographycoupledwithtriplequadrupolemassspectrometry〔J〕.Ana1ChimActa,2006,569:157-168.[44]MbnicaC,DorotaS,MarekT.Enzymeinhibition-basedbiosensorfortheelectrochemicaldetectionofmicorcystinsinnaturalbloomsofcyanobaeteria〔J〕.Talanta,2007,72:179-186.[45]周晓明,戚穆俞.65℃预处理提高蓝绿藻基因及毒素检测水平〔J〕.中国环境科学,2001,21(8):12-14.(收稿日期:2009-12-30修回日期:2010-04-30)(本文编辑:韩威)亚硝酸盐急性中毒导致高铁血红蛋白血症,慢性中毒有致畸和致癌风险[1]。近年来,研究表明,许多心血管疾病是由于体内一氧化氮(nitricoxide,NO)不足引起的。流行病学和实验研究表明,富含亚硝酸盐和硝酸盐的食物具有补充血液和组织亚硝酸盐的作用。在缺氧或酸性环境下,亚硝酸盐可以通过酶或非酶途径被还原为NO,弥补体内一氧化氮合成酶(NOsynthase,NOS)利用L-精氨酸途径产生NO的不足,从而发挥降血压、抗动脉硬化和缺血细胞保护作用[2]。亚硝酸盐存在致癌风险,同时又具有预防心血管病的作用,这使对亚硝酸盐的毒理学评价出现了前所未有的困惑。亚硝酸盐在自然界广泛存在,但人们经过食品、饮水、医药、工业环境接触通常只是摄入少量的亚硝酸盐。为此,笔者回顾近年来有关环境亚硝酸盐暴露与人体健康方面的资料,采用NO生物学和毒物兴奋理论对文献进行综述。基金项目:国家重大环保公益项目专项(200809115);省部共建河南大学科研项目(SBGJ090702)作者单位:河南大学环境医学研究所环境与健康工程研究中心(河南开封475004)作者简介:皇甫超申(1964-),男,教授,从事环境医学研究。文章编号:1001-5914(2010)08-0733-04亚硝酸盐对人体健康的利害分析皇甫超申,史齐,李延红,秦明周摘要:亚硝酸盐作为人体内源性信号分子调控基因表达,不仅是诊断某些疾病的标志物,而且是治疗心血管疾病的潜在药物。亚硝酸盐具有维持人体一氧化氮平衡,促进心血管健康的作用。然而,环境亚硝酸盐也存在健康危害和致癌风险。该文综述了亚硝酸盐的研究历史和近期文献,通过亚硝酸盐代谢、一氧化氮平衡调控分析了其致癌风险、健康维护,并对研究前景进行展望。关键词:亚硝酸盐;一氧化氮;癌症;心血管病中图分类号:R123文献标识码:AHarm-BenefitAnalysisofNitriteRelativetoHumanHealthHUANGFUChao-shen,SHIQi,LIYan-hong,etal.InstituteofEnvironmentalMedicine,CenterforEnvironmentandHealthEngineering,HenanUniversity,Kaifeng,He’nan475004,ChinaAbstract:Nitriteisanendogenoussignalingmoleculeandplaysrolesingeneexpression.Itnotonlyfunctionsasdiagnosticmarkersofdiseasesbutalsohaspotentialvalueincardiovasculardiseasetherapy.NitritebalancesNOhomeostasisinhumanbodyandpromotescardiovascularfunctionaswell.However,environmentalnitritehasdeleteriouseffectsandcancerrisk.Thispaperdelineatedthehistoryandrecentstudiesofnitrite,andthecancerrisk,healthbenefitsandthefutureofnitrite-basedresearchviaanalysisofmetabolismofnitriteandNOhomeostasiswasreviewed.Keywords:Nitrite;Nitricoxide;Cancer;Cardiovasculardisease733··DOI:10.16241/j.cnki.1001-5914.2010.08.029环境与健康杂志2010年8月第27卷第8期JEnvironHealth,August2010,Vol.27,No.81亚硝酸盐与人类健康关系的历史回顾据德国和奥地利的一些有关烹调的著作记载,硝石(硝酸盐)用作食品添加剂已有约1700年的历史。19世纪人们认识到硝酸盐在硝酸盐还原菌作用下转化的亚硝酸盐才是保持食品风味和颜色的活性剂,从此开始用亚硝酸盐作为食品防腐剂。20世纪早期,美国政府首次允许用亚硝酸盐作为肉类加工添加剂,至此,亚硝酸盐成了营养食品的一部分。1950年,Magee首次报道二甲基亚硝胺(N-nitrosodime-thylamine,NDMA)可引起肝癌,随后发现亚硝酸盐可以与各种胺类反应形成小分子量的亚硝胺(N-nitrosamines,RNNOs),从此掀起了亚硝胺和癌关系研究的高潮。60年代后期至70年代早期,食品工业应用亚硝酸盐作为添加剂出现了分水岭,因为有人在腌肉内发现了致癌剂亚硝胺,并发现亚硝酸盐是形成亚硝胺的因素,此后亚硝酸盐被认为是一种毒物,其剂量受到严格控制[3]。1980年,报道了大量有关亚硝胺致癌的文章,但是硝酸盐或亚硝酸盐暴露与癌症的关系一直没有明确[4]。2006年,国际癌症研究协会(internationalagencyforresearchoncancer,IARC)报告,摄入的硝酸盐或亚硝酸盐仍有可能导致人类癌症发生[5]。1981年,Green发现健康年轻人每日低摄取硝酸盐(低于180mumol/d),尿中排泄的硝酸盐是摄取量的4倍,用15NO3-示踪显示尿中过剩的硝酸盐是内源性合成的,而不是清空体内硝酸盐池。无论硝酸盐摄入高或低,体内硝酸盐的合成都在进行。此后人们陆续发现人体内源性产生的亚硝酸盐和硝酸盐,并发现亚硝酸盐在血液和组织内有维持NO生理平衡的作用,由此开始亚硝酸盐对人体生理作用的研究[6]。生理情况下,体内L-精氨酸通过NOS途径合成NO,但在内皮细胞功能缺陷、缺氧或酸性环境,该途径产生NO受限,此时具有还原亚硝酸盐为NO的酶,包括黄嘌呤氧化还原酶、线粒体呼吸链复合物-还原型血红蛋白、肌红蛋白、神经球蛋白、内皮源性eNOS,可以将亚硝酸盐还原为NO。外源性的亚硝酸盐可以补充内源性亚硝酸盐,从而参与调节体内NO的平衡。人体亚硝酸盐生理情况下血浆浓度较低,约300~500nmol/L[7],组织亚硝酸盐浓度较高,约0.5~20nmol/L[8]。外源性给予少量亚硝酸盐对血浆亚硝酸盐浓度的影响并不明显,但能使组织亚硝酸盐的浓度增加若干倍。饮食补充亚硝酸盐使体内NO过量的可能性较小,静脉给予生理浓度的亚硝酸盐对人几乎没有副作用[9]。治疗高血压、冠心病的中药,如丹参、瓜蒌、薤白、三七、乳香、赤芍、冰片、高丽参等都含有少量的亚硝酸盐和丰富的硝酸盐。丹参亚硝酸盐含量为0.33μg/g,硝酸盐为11948μg/g,高丽参根亚硝酸盐含量为0.21μg/g,硝酸盐为2067μg/g。这些中药含有硝酸盐还原酶,可以将硝酸盐不断转化为亚硝酸盐,补充患者体内NO不足。经过了上千年的临床实践,证明这些含亚硝酸盐的中药是安全的[10]。纵观人们对亚硝酸盐的认识,从食品保鲜的天使,到致癌的恶魔,再到心血管功能的维护者,可谓一波三折。随着技术手段的更新和研究的不断深入,亚硝酸盐与人类健康关系的神秘面纱正被逐渐揭开。2环境亚硝酸盐对人体健康的危害2.1亚硝酸盐慢性暴露与基因突变曾有文献报道环境亚硝酸盐暴露可以导致生殖缺陷和发育畸形[11]。随后,美国启动了大规模流行病学和实验研究项目,没有发现亚硝酸钠诱导发育缺陷和畸形的确切证据[12]。1987年,Luca等以BSC-1和HeLa细胞为模型,用亚硝酸钠诱导DNA损伤,发现亚硝酸钠浓度分别低于265和530mg/L时,未发现细胞DNA明显损伤。1988年,Alavanti给大鼠饲喂亚硝酸钠60mg/(kg·d),连续3d,未发现生殖细胞DNA损伤和精子畸形。有实验证实,亚硝酸钠剂量在150mg/L以下时,不会造成SD大鼠睾丸支持细胞DNA损伤[13]。0~100mol/L亚硝酸钠在中性pH值条件下,对胃上皮细胞DNA无明显损伤作用,只有当pH值降为4.2时,50mmol/L以上亚硝酸钠才可引起DNA损伤[14]。从亚硝酸盐致基因突变角度来看,环境暴露的亚硝酸盐对生殖缺陷或发育畸形的危害几乎不存在。2.2亚硝酸盐慢性暴露与致癌风险2007年,世界癌症研究基金会和美国癌症研究协会联合发表了一个病例对照研究报告,指出人们每天摄入50g腌肉,发生大肠癌的相对危险度是1.21%[15]。瑞典一研究报告指出人们每天摄入30g腌肉,发生大肠癌的相对危险度是1.00%[16]。对于这个结果,根据1994年美国国家癌症研究院发布的报告,相对危险度低于1.0%,不增加癌症发生风险,低于2.0%的相对危险度不应该向公众推荐。也有研究指出,食用腌肉与大肠癌发生无关[17]。许多研究也未证实,食品来源的硝酸盐、亚硝酸盐、N-亚硝基化合物与胃、脑、鼻咽、食管等癌症的发生有关[18]。1995年,Moller调查了接触高浓度的硝酸盐的化肥厂工人,也没有发现胃癌患病率增加。到目前为止,也未发现通过饮水摄入的亚硝酸盐与癌症发生的确切依据[19]。一些流行病学研究认为,通过饮食摄入亚硝酸盐与一些癌症发生有关[20]。但这些研究不是资料不足,就是没有后续的实验支持(动物试验、机制研究、代谢过程、临床干预),仅靠推断,难以断定环境亚硝酸盐暴露与癌症发生的因果关系。亚硝酸盐的致癌风险被认为与亚硝胺体内形成有关。亚硝酸盐内源性形成亚硝胺主要有2种机制,一是二级胺与亚硝酸盐的直接化学反应,这种反应是pH依赖性的,pH值每降低1个单位,亚硝胺生成增加5~10倍;二是细菌亚硝胺合成酶催化反应,该反应在中性pH值时生成亚硝胺最多;维生素C、酚类化合物、硫磺类化合物可以抑制亚硝胺的合成;500mg维生素C可以使人胃内亚硝胺生成减少99%[21]。健康人胃内几乎没有亚硝胺合成菌,而平衡膳食几乎阻断了亚硝胺的直接形成,另外,胃内酸性环境很快将亚硝酸盐还原为NO释放出去[22]。因此担心通过饮食摄入的亚硝酸盐内源性形成大量亚硝胺是缺乏依据的。尽管目前有关亚硝酸盐致癌的证据微弱,但潜在的致癌风险也不应被忽视。正常情况下,细胞DNA受到损伤后,面临两种选择:一种是启动DNA修复机制,将损伤的基因修复,使细胞恢复正常;另一种是当基因修复失败时,启动细胞凋亡程序,使基因严重损伤的细胞走向凋亡,从而避免突变细胞存活。如果细胞DNA严重受损后不能启动凋亡程序或凋亡程序受阻,细胞有可能累积突变的基因,最终导致细胞癌变[23]。很早以前,人们就认识到许多化学物质存在毒物兴奋效应(hormesis),即低剂量和高剂量作用效应相反的现象。这是生物体长期进化过程中形成的一种维持自身平衡的能力。这种能力使生物体接触某种低剂量毒物后,通过自身稳态调整,获得对该毒物或其他毒物大剂量冲击耐受的适应性。这种适应性往往阻断正常的细胞凋亡途径,使得某些基因严重损害的细胞不能凋734··

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