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马奇英教授课题组在食品镉人体生物有效性方向取得新进展

       镉是环境中普遍存在的重金属污染物,镉暴露会对人体健康产生一系列健康危害,包括肾脏疾病、心脑血管疾病、骨质疏松症、癌症等。在不同镉暴露途径中,饮食摄入是人体镉暴露的最重要途径。然而,在土壤–农作物–人体系统中,过去研究大多倾向于通过控制镉从土壤向农作物中的迁移,来降低农产品镉含量及其健康危害。然而,镉一旦突破土壤和农作物的屏障,进入农作物可食部分,食品中镉的人体生物有效性将成为控制人体健康危害的关键因子。有必要开展动物活体实验(in vivo bioassay),测试不同食品中镉的人体生物有效性,建立基于生物有效性的膳食镉暴露评估模型,精确评价食品镉污染的健康风险。
       我院马奇英教授课题组多年来一直从事多环境介质中重金属/有机污染物的人体生物有效性研究。近日与我院黄蕾副教授合作,开展了人群队列研究,同时借助小鼠活体试验,研究了某地区典型食品包括大米、小麦、蔬菜中镉的人体生物有效性,以及利用人体尿镉作为生物指标评估了该地区人群镉暴露状况。在此基础上,利用镉吸收毒性动力学模型,基于膳食镉暴露量对人群尿镉水平进行预测,通过对比尿镉预测值和实测值,比较了基于食品中总镉含量和基于食品中镉人体生物有效性的膳食镉摄入对人群尿镉的预测效果。进而,将研究范围从人群队列扩展至全国,基于过去研究报道的全国不同省份大米含量和本研究得到的大米中镉的人体生物有效性,预测了人体尿镉水平在我国不同省份的空间分布特征。主要结果表明:(1)大米中镉生物有效性为16.9至57.4%,与镉含量存在显著正相关关系;小麦中镉生物有效性为37.4至 67.6%,6种不同蔬菜中镉生物有效性为17.7(芋头)至78.0%(韭菜);(2)人体镉摄入评估显示,大米摄入是研究区域人群镉暴露的主要途径(71%);(3)基于大米中总镉含量预测得到的尿镉预测值(4.14 g g–1 肌酐)会高估实测值(1.20 g g–1),而考虑大米镉的人体生物有效性后,尿镉预测值(1.07 g g–1)与实测值吻合,揭示了镉人体生有效性在精确评价人体膳食镉暴露中的重要性;(4)我国南方省份人体尿液预测值显著高于北方,尤其是在大米镉污染严重的湖南等省份。这一研究突出了食品中镉人体生物有效性在人体健康风险评价中的重要意义。
图1. (左)基于食品中总镉含量和基于食品中镉人体生物有效性的膳食镉摄入对人群尿镉的预测效果;(右)我国不同省份人体尿镉预测水平的空间分布特征

       这一研究成果近日在线发表于环境学科国际权威期刊Environmental Science & Technology (DOI: 10.1021/acs.est.7b00940),论文第一作者为赵迪博士研究生,通讯作者为历红波副教授。研究得到国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金青年基金、江苏省自然科学基金青年基金的资助。

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