《Genes and Environment》：Formation of the toxic furan metabolite 2-butene-1,4-dial through hemin-induced degradation of 2,4-alkadienals in fried foods
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为探究油炸食品中 2,4 - 链二烯醛（ADE）对蛋白质修饰的机制，研究人员开展了相关模型反应研究。结果发现，在胃酸条件下，ADE 在血红素存在时可高效生成 2 - 丁烯 - 1,4 - 二醛（BDA），且在生理条件下也能形成 BDA 衍生的 Cys-pyrrole-Lys（CPL）交联。这对重新评估 ADE 的风险意义重大。
在当今美食的世界里，油炸食品凭借其独特的口感和风味，深受大众喜爱，从金黄酥脆的薯条，到香嫩可口的炸鸡，它们频繁出现在人们的餐桌和零食清单中。然而，随着健康研究的深入，人们逐渐发现，过度食用油炸食品会带来一系列健康问题。许多研究表明，高频率食用油炸食品与癌症、动脉粥样硬化以及阿尔茨海默病等慢性疾病的发生紧密相关。其中，2,4 - 链二烯醛（ADE）作为油炸食品中常见的脂质过氧化有毒副产物，其对人体健康的潜在威胁不容忽视。此前虽有研究涉及 ADE，但对于其通过形成 2 - 丁烯 - 1,4 - 二醛（BDA）产生的毒理机制尚未完全明确。鉴于此，日本产业生态科学研究所职业与环境卫生大学环境肿瘤学系的研究人员 Hiroshi Kasai、Kazuaki Kawai 和 Koichi Fujisawa 开展了相关研究，该研究成果发表在《Genes and Environment》上。
这项研究意义非凡。它首次明确了在胃酸环境（pH 3.0 - 3.5）下，ADE 在血红素的作用下能够高效转化为 BDA；同时发现，在生理条件（pH 7.4）下，ADE、血红素、半胱氨酸（Cys）和赖氨酸（Lys）相互作用可形成 BDA 衍生的 Cys-pyrrole-Lys（CPL）交联。由于 BDA 是疑似致癌物呋喃（国际癌症研究机构（IARC）分类为 2B 类）的主要活性代谢产物，且人类对 ADE 的摄入量远超呋喃和丙烯酰胺（IARC 2A 类），这意味着人们在食用油炸食品和肉类后，胃中可能会产生大量 BDA。因此，基于 BDA 的毒性机制，有必要对 ADE 的风险进行全面重新评估，这将为食品安全和公众健康提供重要的科学依据。
研究人员为开展此项研究，主要运用了以下关键技术方法：一是高效液相色谱（HPLC）技术，用于分析反应混合物中的产物；二是液相色谱 - 串联质谱（LC-MS/MS）技术，对主要产物和合成的 CPL 进行分析；三是通过制备标准品，如 BDA、CPL 和 BDA - 2'- 脱氧胞苷（dC）加合物等，辅助对反应产物的鉴定和分析。
下面来看具体的研究结果：
- HDE、血红素、AcCys 和 AcLys 反应产物的鉴定：通过模型反应，在 pH 4.5 条件下先让 HDE 与血红素反应，再在 pH 7.4 条件下与乙酰半胱氨酸（AcCys）和乙酰赖氨酸（AcLys）反应，利用 HPLC 分析发现一种保留时间为 14 分钟的突出产物。经质谱分析，确定该产物为 AcCys-pyrrole-AcLys（CPL），它由 AcCys、BDA 和 AcLys 通过失去两个水分子结合而成。
- 高浓度 HDE 的模型反应：使用过量 HDE 在不同预孵育条件下进行模型反应，结果表明血红素和酸性 pH 是影响 CPL 形成的关键因素。在 pH 3.5 且有血红素存在的条件下，CPL 形成量最多。
- 低浓度 HDE 的模型反应：在低浓度 HDE 条件下进行模型反应，发现有血红素存在时，在 pH 3.5 和 7.4 条件下均能形成 CPL；而没有血红素时则无法形成。且不同条件下 CPL 的形成速率有所差异。
- BDA 作为 2,4 - 二硝基苯腙的分析：在模拟胃酸消化条件（pH 3.0 - 3.5）下，利用 2,4 - 二硝基苯肼（DNPH）法观察到 HDE 在血红素存在时可随时间生成 BDA，7 小时时产量约为 9%（23 小时时为 14%），在没有血红素时产量极少。同时，在 2,4 - 癸二烯醛（DDE）反应混合物中也鉴定出了 BDA。
- BDA - dC 加合物的分析：研究发现，无论 HDE 浓度高低，在 pH 3.5 且有血红素存在的条件下，BDA - dC 加合物的峰面积最大。但低浓度 HDE 反应中 BDA - dC 加合物的形成速率明显低于高浓度 HDE 反应。
综合研究结论和讨论部分，该研究证实了呋喃和 ADE 可通过不同途径转化为共同的活性形式 BDA。这表明 ADE 可能具有与呋喃相当的致癌潜力，然而其毒性此前一直被低估。由于人类摄入 ADE 的量显著高于呋喃和丙烯酰胺，且餐后胃中血红素浓度与研究中相当，因此大量 BDA 可能在胃和结肠中形成，并与组织相互作用，还可能进入血液循环到达其他器官。此外，过量食用油炸食品不仅与多种癌症相关，还可能引发心血管和神经退行性疾病，而 BDA 导致的蛋白质修饰和交联可能在这些疾病的发生发展中发挥作用。综上所述，该研究成果为深入了解油炸食品的健康风险提供了重要依据，呼吁人们重新审视对 ADE 风险的认知，并为后续研究如何降低 ADE 风险指明了方向，如选择合适的食用油、避免反复使用 frying oil 等，对保障公众健康具有重要的指导意义。
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