近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)汪鵬教授團隊在期刊The Innovation發(fā)表題為Gene-diet interaction amplifies toxic cadmium and lead burdens in Asian populations的研究論文。該研究整合全球人群膳食與生物監(jiān)測數(shù)據(jù)、美國國家健康與營養(yǎng)調(diào)查（NHANES）數(shù)據(jù)、多人群轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)以及動物實驗結(jié)果，系統(tǒng)揭示了亞洲人群體內(nèi)鎘、鉛負(fù)擔(dān)偏高的現(xiàn)象及其形成機制，提出這種差異與“基因-膳食”互作密切相關(guān)，為亞洲人群膳食鎘風(fēng)險評估及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂提供了新的科學(xué)依據(jù)。

鎘是第一類致癌物。對于非吸煙人群而言，膳食攝入是鎘暴露的主要來源，其中谷物是重要來源。鎘進(jìn)入人體后主要在腎臟等器官蓄積，且生物半衰期長，尿液中的鎘濃度可較好反映人體長期累積負(fù)荷。研究團隊首先對全球一般人群膳食鎘攝入和尿鎘水平進(jìn)行了系統(tǒng)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，亞洲人群膳食鎘攝入總體約為歐美人群的2倍，而尿鎘水平約為歐美人群的4倍。為進(jìn)一步排除不同國家環(huán)境背景帶來的影響，研究團隊又分析了美國NHANES數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)與其他種族相比，亞裔美國人的尿鎘和血鎘水平均更高，同時其血鉛水平也處于最高水平。上述結(jié)果表明，在相近膳食鎘暴露條件下，亞洲人群具有更高的鎘、鉛體內(nèi)負(fù)擔(dān)，這種差異可能與人群生物學(xué)特征及營養(yǎng)因素有關(guān)。

圖1. 全球不同地區(qū)人群膳食鎘攝入量（a）和尿液鎘含量（b）

圍繞這一現(xiàn)象，研究團隊進(jìn)一步分析了不同人群的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)東亞人群體內(nèi)與鎘吸收密切相關(guān)的轉(zhuǎn)運蛋白基因SLC11A2（DMT1）具有更高表達(dá)活性。DMT1不僅參與鐵、鋅、錳等二價金屬元素的吸收，也可轉(zhuǎn)運鎘和鉛。進(jìn)一步的小鼠實驗發(fā)現(xiàn)，這種高表達(dá)與膳食主糧結(jié)構(gòu)密切相關(guān)：以大米為主的膳食相比小麥和土豆，鐵、鋅等微量元素含量更低，會誘導(dǎo)腸道對這些微量元素的吸收系統(tǒng)上調(diào)表達(dá)，而這一系統(tǒng)同時也會增強對鎘和鉛的轉(zhuǎn)運。這一發(fā)現(xiàn)不僅解釋了亞洲人群在相近膳食鎘暴露條件下為何更易積累鎘，也為亞洲人群體內(nèi)鉛水平偏高提供了機制解釋。

圖2. 美國NHANES數(shù)據(jù)顯示亞裔人群具有更高尿鎘水平（a），不同人群轉(zhuǎn)錄組分析顯示SLC11A2基因在東亞人群中具有更高表達(dá)活性（b）

該研究表明，鎘和鉛暴露不僅是環(huán)境污染問題，也具有明顯的環(huán)境正義內(nèi)涵。研究結(jié)果提示，現(xiàn)有面向一般人群制定的膳食鎘限量標(biāo)準(zhǔn)，可能需要結(jié)合亞洲人群的膳食結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特征作進(jìn)一步精準(zhǔn)評估與修訂。同時，從膳食結(jié)構(gòu)優(yōu)化、主糧營養(yǎng)元素強化等方面開展干預(yù)，對于降低易感人群鎘、鉛暴露風(fēng)險具有重要意義。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)顧毅博士和翟志強博士為論文共同第一作者，汪鵬教授為論文通訊作者。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675826001840