食物致癌物杂环胺与蛋白质的加合物用作生物标记物的研究

Heterocyclic aromatic amines (HAAs) are carcinogens and mutagens that are formed during the high-temperature cooking of meats or during the combustion of tabocco. A number of studies have reported a positive association between cancer risk of the human colorectal and well-done meat consumption. However, the association of HAAs exposure and cancer risk has been hard to establish. There is a critical need to establish stable, long-term biomarkers of HAAs. The measurements of DNA adducts in the target tissue are the most relevant means for risk assessment of carcinogens. Unfortunately, DNA adduct measurements are often precluded by the unavailability of biopsy samples in human studies. Human serum albumin (HSA) is the most abundant protein in human blood. The HSA adducts of HAAs might serve as surrogates to biomonitor carcinogens. In this study, HAA-HSA adducts will be obtained by the reaction of the HSA and HAA metabolites formed in vitro. The chemical structures of these protein adducts will be characterized by Liquid Chromatography/Mass Spectrometry. The study will develop mass spectrometric assays to establish protein biomarkers of HAA, provide data on adduct formation as a function of exposure , assess the interrelationship between the HAAs exposure and its effect on human cancer risks .

高温烹调加工肉类食品及烟草燃烧过程中所产生的杂环胺（HAA）是一类具有致突变、致癌作用的物质。有研究显示长期摄入高温烹调的肉类食物，致使人们患结直肠癌的风险明显升高。但现有研究成果尚不能对HAA的摄入与相关癌症风险的关系进行有效评估。寻找长期、稳定的生物标记物是该项研究的关键所在。选用DNA加合物作为生物标记物来评估HAA的致癌风险虽然最为直观合理， 但却受限于活检标本的获取量及分析方法的检测限。人血中的血清白蛋白（HSA）含量丰富，HAA与之所形成的蛋白质加合物可以替代DNA加合物用作生物标记物对人体进行监控。本研究通过设计化学合成方法制备HAA-HSA加合物,运用先进质谱技术对这些蛋白质加合物的结构进行分析与测定。建立高灵敏度的液相色谱质谱联用方法对人体血液中的HAA-HSA加合物进行监控，研究HAA的摄入量对于加合物形成的影响，评估HAA的摄入与相关癌症风险的关系。

人血清白蛋白(HSA)能与很多致癌物物质、有毒的亲电试剂及药物在人体内形成蛋白质加合物。在分子流行病学研究中，一些致癌物物质的蛋白质加合物已用作生物标记物研究相关化合物与癌症风险的关联。为了研究食物致癌物杂环胺的摄取与相关癌症风险的关系，我们选择了PhIP和AaC为代表，通过化学合成其在人体内的系列N-氧化代谢物，体外制备了相关PhIP和AaC的HSA加合物。然后使用data-dependent scanning方法对PhIP和AaC在HSA上的加合位置进行了定位，并通过高分辨率LC/MS/MS确定了它们在HSA的34号位半胱氨酸（Cys34）上所形成的加合物结构，主要为sulfenamide、sulfinamide和sulfonamide加合物。前二者的化学稳定性较差，可使用间-氯过氧苯甲酸转化为较稳定的sulfonamide加合物进行定量。这三种加合物中sulfinamde加合物是最主要的加合产物，因而选择用作生物标记物对PhIP和AαC在人体内与HSA的相互作用情况进行定量分析。由于PhIP和AαC的HSA加合物在人血样本中的含量极低，我们研究了人血中的HSA加合物的富集方法，同时发展了两种LC/MS/MS分析方法对PhIP和AαC的sulfinamide加合物进行定量。第一种方法，我们选择使用消化酶对蛋白质加合物进行水解，然后使用LC/MS/MS方法对目标肽链加合物进行定量。为了提高目标肽链加合物的回收率，降低分析方法的最低定量限，我们对比了不同酶解体系，选择优化了酶解条件和目标肽链加合物的富集方法。另外，我们针对sulfinamide加合物在酸性条件不稳定，将其在酸性条件下进行水解，通过对水解产物PhIP和AαC的定量来间接定量PhIP和AαC的HSA加合物。目前PhIP-HSA和AαC加合物的最低定量限分别为1 fmol PhIP/mg HSA和1.3 fmol AαC/mg HSA。通过该项目的研究，我们对杂环胺在人体内的代谢及其与血清白蛋白的作用有了更深入的认识，并发展了两种定量检测PhIP和AαC的蛋白质加合物的方法。这项研究工作有助于研究杂环胺的摄入与相关癌症风险的关系，于分子流行病学研究有重要意义和应用前景。