酯型儿茶素对膳食丙烯酰胺基因毒性的防护机制及降低其致癌风险的研究

Studies on the effect of natural products on protective mechanism of acrylamide genotoxicity and carcinogenic risk assessment attract worldwide attention. The specific aims of this project are to: (i) study the protective mechanism of the natural antioxidant ester catechins on dietary acrylamide-induced chromosome aberrations and gene mutation in both cell and animal experiment levels; (ii) investigate the regulation effect of ester catechins on the in vivo redox status and DNA adducts, hemoglobin adducts and mercapturic acid derivatives levels of acrylamide and its first-order metabolite glycidamide, and therefore reveal the inhibitory effect targets of ester catechins for the acrylamide genotoxicity; and (iii) demonstrate the control effect of ester catechins on the in vivo exposure levels of the hemoglobin adducts of acrylamide and glycidamide via using ester catechins as the acrylamide inhibitor in the preparation of foreign fast food and conducting human food intake experiments, and summarize the reduced risk probability of acrylamide carcinogenicity via investigating the inhibitory effect targets of ester catechins for the acrylamide genotoxicity. The outcomes of this project will significantly be benefit for: (i) expanding novel uses of tea deep-processing products in the field of biological protection; (ii) developing the monitoring and protection researches on dietary acrylamide genotoxicity; and (iii) supplying scientific evidence of the prevention and control of acrylamide carcinogenicity and establishing the risk assessment evaluation system of dietary acrylamide.

天然产物对丙烯酰胺基因毒性的防护机制及致癌性风险评估研究引起了国际社会的广泛关注。本项目旨在以天然抗氧化剂酯型儿茶素为研究对象，在细胞和动物实验水平研究其对膳食丙烯酰胺致染色体畸变和基因突变的防护机制；以丙烯酰胺及体内一级代谢物环氧丙酰胺的DNA加合物、血红蛋白加合物和巯基尿酸衍生物为对象，探明酯型儿茶素对各生物标志物水平的调控作用及对体内氧化还原状态的调控作用，确定其抑制丙烯酰胺基因毒性的作用靶点；将酯型儿茶素作为丙烯酰胺抑制剂应用于洋快餐制备，在人体试食实验水平以丙烯酰胺和环氧丙酰胺血红蛋白加合物为指标研究其对体内丙烯酰胺暴露水平的控制作用，以酯型儿茶素抑制基因毒性的作用靶点为指标总结其降低丙烯酰胺致癌性的风险概率。相关成果对拓展我国茶叶深加工产品在生物防护领域的新用途具有重要意义，为丙烯酰胺基因毒性的监测与防护奠定重要的理论基础，为其致癌性的防控和风险评估评价体系的建立提供科学依据。

本项目旨在以天然抗氧化剂酯型儿茶素为研究对象，在细胞水平研究其对膳食丙烯酰胺致基因毒性的防护机制；在动物水平探明酯型儿茶素对丙烯酰胺各生物标志物水平的调控作用；将茶多酚应用于干预研究，在人群水平研究其对体内丙烯酰胺短期和中期暴露水平的控制作用。结果表明，从细胞毒性、凋亡诱导、周期阻滞、DNA损伤水平来看，丙烯酰胺与环氧丙酰胺均能对HepG2细胞产生毒性作用，且呈现剂量依赖性；从丙烯酰胺毒性防护的角度来看，酯型儿茶素表没食子酸儿茶素没食子酸酯（EGCG）与非酯型儿茶素表儿茶素（EC）在防护丙烯酰胺诱导细胞进入凋亡期，特别是凋亡早期向凋亡晚期过渡的位点上均具有显著功效，EGCG对于凋亡蛋白的调控效果优于EC，但EC与EGCG各剂量组均未能抑制丙烯酰胺与环氧丙酰胺在S期和G2/M期的阻滞作用。以血红蛋白加合物和巯基尿酸衍生物为生物标志物，应用超高效液相色谱-串联质谱建立同步检测方法，通过大鼠代谢实验证明EC和茶多酚分别有助于通过还原和氧化途径促进丙烯酰胺以巯基尿酸加合物的形式排出体外，其主要活性官能团为黄烷醇中的3-位羟基。EGCG在雄性大鼠中对丙烯酰胺与血红蛋白的结合呈抑制作用，在雌鼠中则相反。人群干预实验结果表明，茶多酚能够显著促进丙烯酰胺向环氧丙酰胺的转化，该转化效果受性别因素影响，并且可能进一步转化为2,3-二羟基丙酰胺，有利于促进机体对丙烯酰胺的解毒作用；从中期暴露水平来看，茶多酚有助于抑制男性体内丙烯酰胺向其血红蛋白加合物的转化，具有显著的防护效果，而对于女性则没有该作用。相关成果对拓展我国茶叶深加工产品在生物防护领域的新用途具有重要意义，为丙烯酰胺体内毒性的防护作用奠定重要科学基础。共发表SCI论文6篇，其中IF>5的论文2篇；作国际会议口头报告4次，墙报展示2次，国内会议口头报告3次。项目负责人入选国家青年拔尖人才支持计划，作为学术骨干获中国食品科技学会杰出青年奖、技术进步奖以及中国商业联合会科技奖等荣誉，培养博士生和硕士生各2人。