为了准确评估人类暴露于污染食物中的重金属,必须测量其金属生物利用度。采用生物有效性(bioavailability)表征通过经口途径摄入的重金属总量中能够通过胃肠道并最终进入人体系统循环的比例,通常借助活体实验的研究方法(in vivo)。而生物可给性(bioaccessibility)是污染物最大经口途径生物有效性的指示,因而很多关于污染物生物有效性的研究工作将生物可给性作为研究的入手点和对象,通常借助的研究方法是体外模拟试验(in vitro),其优点是克服动物模型的高成本、周期长和道德伦理上的缺陷。但生物可给性不等同于生物有效性,体外模拟实验能否有效预测生物有效性及调控因素至今尚未明确。
华南植物园土壤生态与生态工程研究组庄萍副研究员(中国科学院大学硕士研究生导师)以6种不同镉污染浓度的大米为研究对象,通过建立4个不同体外模拟以及动物(小鼠)模型,研究了大米中镉的生物可给性和生物有效性。研究发现:大米中镉的生物有效性分别为15-56%、18-56%和3.71-54%(以肾、肝和股骨为耙器官),与污染稻米中总镉浓度呈负相关(r2=0.74-0.94)。不同的体外模拟消化方法测定的大米Cd的生物可给性存在差异,4种体外消化方法所获得的Cd胃和肠生物可给性分别为57-83%、 55-94%、42-98%和34-94%(胃阶段)和34-49%、21-43%、28-55%和14-56%(肠阶段)。当评估体外和体内数据之间的关系时,4种体外方法与基于肝脏或肾脏的小鼠模型之间的所有相关性较弱,其相关系数为r2=0.0006-0.52。不同方法的体外消化模型结果差异很大,说明体外消化法预测污染大米中Cd生物有效性存在一定的局限性。此研究结果对论证体外消化方法预测体内实验的生物有效性的可行性具有重大意义。
相关研究成果已发表在环境领域权威SCI期刊Science of The Total Environment(《全环境科学》)。该研究得到国家自然科学基金面上项目和广东省自然科学基金和广州市科技攻关等项目的经费资助。 论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720309633?via%3Dihub

图. 体外胃肠相中大米镉生物可给性与动物模型中Cd生物有效性的相关性
责任编辑:高塬