三聚氰胺致病机理及毒性研究进展＊

董 俏，李曦婷，王文超，李化生，王 欣，尹荣焕

（沈阳农业大学 畜牧兽医学院，辽宁 沈阳110866）

三聚氰胺（Melamine）是典型的极性三嗪类有机杂环化合物，化学式是C3H6N6，它通常被广泛应用于化工原料［1］。由于它的含氮量高达66.7%，按凯氏定氮法换算成粗蛋白的含量为416.27%。应用凯氏定氮法来检测乳制品中的氮含量时并不能将三聚氰胺和蛋白氮区分开来。基于以上特点，三聚氰胺被一些不法商贩人为地在食品和饲料商品中进行大量添加，从而达到降低生产成本，牟取巨额暴利的目的。2007年“美国宠物毒粮事件”、2008年“中国毒奶粉事件”，同样的事件在新加坡等国也被报道出来［2］。此外，饲喂掺假饲料也可使牛奶、鸡蛋、鱼和肉类等畜产品中污染三聚氰胺。日常生活中，三聚氰胺也可以通过用于食品包装的黏合剂渗入到食品当中。

畜禽体内三聚氰酸的来源有两种途径，一种是外源摄入的，另一种是由摄入体内的三聚氰胺在体内水解而来。其过程是氨基逐步被羟基取代，先生成三聚氰酸二酰胺，再水解生成三聚氰酸一酰胺，最后被水解成三聚氰酸［3］。这三种产物均为三聚氰胺的同系物。近年来的毒性研究也多表现为三聚氰胺与其同系物的联合作用上。早期对动物实验的研究表明，摄入高剂量三聚氰胺将会导致膀胱结石和膀胱癌的发生。而近年来新的研究发现，三聚氰胺与三聚氰酸单独作用时毒性较小，但当它们联合作用时，即使摄入比它们单独作用时小很多的剂量也会导致结石的发生［3－4］。本文就近年来对三聚氰胺的致病机理、毒性研究的进展进行了综述。

1 三聚氰胺的致病机理

1.1 三聚氰胺导致肾衰竭的机理

动物体内的三聚氰胺的排出主要是通过肾脏。含有三聚氰胺的血液在形成终尿的过程是会发生浓缩的，当三聚氰胺浓度达到一定程度就可以与体内存在的三聚氰酸形成结晶。三聚氰胺和三聚氰酸结构中的氢氧基和氨基之间能形成水合键使这两种物质相互连接构成一个大分子的复合物，这种复合物不溶于水，在肾脏中形成结石，肾结石导致肾小管进行性管道阻塞和变性［4－7］。这一病变将导致机体内的尿液排出困难，使肾毒性增加，最终引发肾衰竭［8－9］。

1.2 克雷伯氏菌对肾毒性呈促进作用

最新研究发现克雷伯氏菌（Klebsiella）参与了三聚氰胺在体内的代谢反应，同时提高了三聚氰酸在体内的生成量，被认为可以促进肾脏、输尿管和膀胱结石的生成。有人将Wistar大鼠分为三组进行研究：包括高剂量的三聚氰胺组、三聚氰胺和抗生素混合组、抗生素组。研究结果发现混合组、抗生素组的Wistar大鼠与三聚氰胺组相比，Wistar大鼠很少发生或无肾损伤。这一结果表明某些肠道细菌物种的缺失会有助于减少三聚氰胺导致的肾损伤，说明细菌的减少与体内三聚氰胺排泄量，在体内存留时间以及产生的潜在危害有一定的联系［10］。

研究者通过培养大鼠的粪便发现：三聚氰胺可以由大鼠粪便中的细菌转化成三聚氰酸，推测这一过程也是由三聚氰胺的连续脱氨基反应生成的，而且当三聚氰胺作为唯一氮源时，这个反应是高效的，当有第二氮源存在时，三聚氰酸的产量会大幅度下降，由此说明三聚氰酸的生成量在不同个体间存在差异，它取决于个体的各种变量，如饮食［10］。研究显示，存在于大鼠粪便中的三种Klebsiella菌在三聚氰酸的生成中发挥作用。

2 三聚氰胺的毒性研究

2.1 三聚氰胺对肾脏的毒性

三聚氰胺在动物体内的代谢方式是一种惰性代谢，主要以原体的形式经尿液排出体外。有研究表明，三聚氰胺和三聚氰酸对年幼的大鼠较年长的大鼠产生更为严重的肾损伤和更多的结晶沉积，且雄性大鼠较雌性大鼠更易发生肾损伤和肾结晶沉积。也就是说对年幼的、雄性的大鼠发生肾结晶沉积和肾功能衰竭的危险性更高［11］。此外，曾有人对不同性别、尿液pH值等因素对形成三聚氰胺相关结石风险的研究结果显示：男性以2.4∶1的比例较女性易发生肾结石；酸性尿液与正常尿液以1.78∶1的比例较正常尿液增加了产生三聚氰胺相关肾结石的风险。

Early等［12］研究表明肾脏是三聚氰胺侵害机体的主要靶器官，其分别对大鼠和猴子的无可见有害作用水平（NOAEL）的研究表明：大鼠的剂量是每天140mg／kg，连续口服给药14d；猴子的剂量是每天60mg／kg，连续口服3个月。此外，基因组生物标记物在大鼠肾组织中的测定结果为：KIM－1、CLU、SPP1、A2M、LCN2、tcfrsf12a、GPNMB、CD44显著上调（P＜0.05），而 TFF3显著下调（P＜0.05）。对猴子进行的三聚氰胺鼻灌胃给药试验发现，剂量为700mg／kg时表现出白色混浊尿、结晶尿和血清丙氨酸氨基转移酶量增加等临床症状，并且剂量为每天200mg／kg时产生肾损害［12］。有人曾采用多重检测系统进行的研究发现：28日龄的雄性F334大鼠的RPA－1在三聚氰胺和三聚氰酸每天各120mg／kg剂量时升高，雌性大鼠的RPA－1在三聚氰胺和三聚氰酸每天各180mg／kg剂量时升高。然而，其他尿蛋白的生物标志物仅在每天240mg／kg剂量时显著升高（P＜0.05）。在每天240mg／kg剂量下饲喂28d后，可见血液尿素氮和血清肌酐水平显著性升高（P＜0.05）。

有关天然蜂蜜保护肾脏抵抗三聚氰胺毒性的研究发现，连续28d按每天20g／kg剂量给予雄性大白鼠三聚氰胺后，造成大白鼠肾功能发生损伤，体现在肾功能参数（尿素、肌酐和尿酸）显著增加（P＜0.05）。此外，过氧化氢酶和谷胱甘肽－S－转移酶量减少以及肾组织匀浆中脂质过氧化物量增加，大白鼠的肾脏也发生了组织学改变。对同时同样连续给予28d相同剂量三聚氰胺的大白鼠，按2.5g／kg体重用蜂蜜进行28d治疗，结果发现大白鼠的肾功能得到了改善，抗氧化酶量增加，脂质过氧化物量降低。大白鼠肾细胞的形态也因为用蜂蜜治疗而得到了改善。这项研究表明天然蜂蜜能够在一定程度上对三聚氰胺的肾毒性具有抵抗作用［13］。

2.2 三聚氰胺对肝脏的毒性

谢志辉等［14］的研究发现，随着三聚氰胺与三聚氰酸混合剂量的升高，Bax蛋白表达量逐渐增多，且三聚氰胺与三聚氰酸混合高剂量情况下能诱导肝细胞发生凋亡。调控肝细胞凋亡的基因主要为Bax、Caspase－3，而凋亡抑制基因Bcl－2则与三聚氰胺和三聚氰酸诱导小鼠肝细胞凋亡的调控无关［15－16］。通过对小鼠肝脏解剖可见，混合剂量越大，肝脏组织发生病变越严重［14］。

近年来有研究显示在雄性大白鼠的日粮中添加20g／kg剂量的三聚氰胺，喂养28d，可导致肝脏的血清总蛋白量降低和肝酶（丙氨酸转氨酶、谷草转氨酶和碱性磷酸酶）量增加等不良反应的产生。并且可见肝脏中央静脉周围组织发生坏死以及有三聚氰胺晶体沉着。还有研究发现用蜂蜜治疗后，蜂蜜治疗组的大白鼠与三聚氰胺组相比呈现出血清总蛋白量增高，谷草转氨酶和碱性磷酸酶量降低，且肝细胞形态正常或轻微坏死等，认为天然蜂蜜对三聚氰胺所致的肝脏毒性具有抵抗作用［17］。

2.3 三聚氰胺的生殖毒性

Yin等［18］研究发现，三聚氰胺及其与三聚氰酸混合均对小鼠的睾丸有一定的毒性作用，表现在生精细胞层数减少，核肿大、溶解且染色不均。此外，曲精小管某些部位的精子数减少或无成熟的精子，并导致睾丸间质细胞和各级生精细胞的形态结构发生了改变。三聚氰胺及其与三聚氰酸混合均可以诱导小鼠睾丸生精细胞发生凋亡，且二者混合较三聚氰胺单独作用毒性更强。Chang等［19］研究发现三聚氰胺及其与三聚氰酸混合作用均会使精子畸形率明显升高（P＜0.05），并抑制睾酮的分泌，促进雌二醇的分泌。有研究表明三聚氰胺组与对照组和三聚氰酸组相比，小鼠早期和晚期胎儿死亡数显著增加（P＜0.05）。研究还发现在羊水中有三聚氰胺，这说明了三聚氰胺可以从母体转移到胎儿体内，并且发现当摄入高剂量的三聚氰酸后也可以在母体的羊水中检测到三聚氰酸［20］。

2.4 三聚氰胺的细胞毒性

早期的研究发现，三聚氰胺对梨形四膜虫的生长速率具有抑制作用并可同时使细胞发生形变，其IC50值为0.78g／L［21］。有研究表明三聚氰胺还对NRK细胞增殖具有呈浓度依赖性的抑制作用，对NRK细胞也可产生一定的氧化损伤，表现在超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶含量降低，而丙二醛含量升高。此外，三聚氰胺可以破坏NRK细胞膜和核膜导致线粒体膜电位消失，并且可以通过线粒体通路诱发NRK细胞发生凋亡，且三聚氰胺的浓度越高，细胞凋亡数越多。尹荣焕等［22］的研究表明，三聚氰胺及其与三聚氰酸混合作用都会对Vero细胞产生一定的毒性，能够使Vero细胞的形态发生改变，抑制细胞的增殖，干扰Vero细胞对中性红的摄取率，并且二者混合作用对Vero细胞毒性比三聚氰胺单独作用毒性更强。

2.5 三聚氰胺的遗传毒性和致畸毒性

张国文等［23］研究发现三聚氰胺通过嵌插的方式作用于DNA的加合位点，通过形成DNA加合物的形式对DNA造成损伤作用，并有可能使DNA产生诱变。林居纯等［24］对昆明小鼠进行三聚氰胺微核试验、精子畸形试验及致畸胎试验的研究发现，三聚氰胺对骨髓细胞没有毒性和不产生致突变作用，但其对精子的致畸率呈剂量效应关系，精子畸形表现在折尾、无钩和胖头，其中以折尾为主，说明三聚氰胺对精子有一定的致畸毒性和潜在的遗传毒性。

3 小 结

近年来三聚氰胺及其与同系物的毒性研究主要是针对于其对某些器官或系统的致病性，及其潜在的遗传毒性和致畸毒性。较新的发现是克雷伯氏菌在体内可能使三聚氰酸生成量快速提高，从而增加肾毒性。而蜂蜜对大白鼠的肾脏和肝脏则具有一定的保护作用，能够抵抗三聚氰胺所诱发的不利影响。此外，三聚氰胺可以通过母体转移到胎儿体内，且当母体摄入高剂量的三聚氰酸时也会在胎儿的羊水中被检测到。在日常生活中，三聚氰胺作为一种用途广泛的化工原料，人类和动物会不可避免的接触到，因此对三聚氰胺毒性的检测和评价就显得至关重要。目前，关于三聚氰胺对某些组织、器官的致病机理的资料尚不全面，还有待进一步研究和完善，而具有降解或减少三聚氰胺对机体各组织、器官毒性功能的物质的研究更迫在眉睫。

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