小鼠研究将食物中受热损伤的DNA与可能的遗传风险联系起来

研究人员最近发现了一个令人惊讶且可能很重要的原因，为什么经常在高温下烹调的食物(例如红肉和油炸食品)会增加患癌症的风险。所谓的罪魁祸首：食物中的DNA在烹饪过程中遭到破坏。

正如作者首次了解的那样，斯坦福大学的科学家及其在美国国家标准与技术研究院(NIST)、马里兰大学和科罗拉多州立大学的合作者开展的这项研究表明，热损伤DNA的成分可以在消化过程中被吸收并融入消费者的DNA中。这种摄入会直接损害消费者的DNA，可能引发基因突变，最终可能导致癌症和其他疾病。

虽然现在说这种情况发生在人类身上还为时过早——该研究仅观察到实验室培养细胞和小鼠的热损伤DNA成分摄取和DNA损伤增加——这些发现可能对饮食选择和公众健康产生重要影响。

“我们已经证明烹饪会破坏食物中的DNA，并且发现食用这种DNA可能是遗传风险的来源，”该研究的资深作者EricKool说，他是GeorgeA.和HildaM.Daubert的化学教授。斯坦福大学人文科学学院。“在这些发现的基础上，确实可以改变我们对食物准备和食物选择的看法。”

YongWoongJun是该研究的主要作者，他曾是斯坦福大学化学系的博士后研究员，现在在韩国科学技术研究院工作，该研究于6月1日发表在ACSCentralScience上。

新型遗传危害

许多研究将食用烧焦和油炸食品与DNA损伤联系起来，并将这种伤害归因于某些在体内形成所谓活性物质的小分子。然而，值得注意的是，库尔说，那些在典型烹饪中产生的小分子数量比食物中天然存在的DNA数量少数千倍。

对于那些造成DNA损伤的活性物质，它们必须在物理上遇到细胞中的DNA以引发有害的化学反应——这很可能是一种罕见的事件。相比之下，通过生物分子的正常分解(例如，在消化过程中)获得的称为核苷酸的DNA关键成分很容易掺入细胞的DNA，这表明受损食物DNA对细胞造成损害的途径可能是合理的，而且可能具有重要意义。消费者下游的其他DNA。

“我们并不怀疑在先前研究中发现的小分子确实是危险的，”库尔说。“但在我们的研究之前从未记录过的是，可能有大量热损伤的DNA可被吸收到消费者自身的DNA中。”

我们就是我们吃的东西

许多人不知道我们吃的食物——肉、鱼、谷物、蔬菜、水果、蘑菇，应有尽有——包括原始生物体的DNA。这种疏忽是可以理解的，因为DNA不会像蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质那样出现在营养标签上。然而，被吞噬的DNA数量却不容忽视。例如，一块大约500克(16盎司)的牛排含有超过一克(0.04盎司)的牛DNA，这表明人类暴露于潜在的热损伤DNA中同样不容忽视。

研究复杂DNA分子如何修复的细节——既有不可避免的自然错误，也有环境暴露引起的损伤——是斯坦福库尔实验室的主要目标。为此，Kool的实验室及其合作者设计了诱导和测量特定形式的DNA损伤的方法。

在进行这方面的研究时，Kool开始思考与食源性DNA的假设联系以及众所周知的身体“回收”和再利用DNA碎片的过程。研究人员通过在100°C(212°F)下煮沸15分钟或在220°C(约430°F)下轻度烘烤20分钟来烹饪食物，即碎牛肉、碎猪肉和土豆。斯坦福大学的研究人员随后从这些食物中提取了DNA，并将样本发送给了NIST的合作者。

由MiralDizdaroglu领导的NIST团队表明，所有三种食物在煮沸和烘烤时均表现出DNA损伤，并且在几乎所有情况下，更高的温度都会增加DNA损伤。有趣的是，即使只是煮沸，相对较低的烹饪温度，仍然会导致一些DNA损伤。其他有趣的结果也出现了——例如，由于未知原因，土豆在较高温度下比肉类受到的DNA损伤更少。

两种最常见的损伤涉及一种核苷酸成分，其中含有一种叫做胞嘧啶的化合物，它会化学变化为一种叫做尿嘧啶的相关化合物，并向另一种叫做鸟嘌呤的化合物添加氧。这两种DNA损伤都具有遗传毒性，因为它们最终会损害基因功能并促进突变，导致细胞像癌症一样不受控制地复制。

接下来，Kool的团队将实验室培养的细胞暴露出来，并给小鼠喂食含有高浓度热损伤DNA成分的溶液。研究人员使用了一种创新工具，该工具是在之前的工作中在Kool的实验室内部创建的，该工具可以用荧光分子标记受损DNA的位点，从而使损伤程度易于测量。总的来说，实验室培养的细胞因吸收热损伤的DNA成分而表现出明显的DNA损伤。至于小鼠，DNA损伤明显出现在小肠内壁的细胞中，这是有道理的，因为大部分食物的消化都发生在此处。

值得进一步调查

该团队现在计划更深入地研究这些令人侧目的初步发现。未来的一个研究途径是测试更多种类的食物，遵循这样一种观点，即动物产品等DNA含量高的食物可能比马铃薯等DNA含量低的食物更具潜在的遗传威胁和其他植物。研究人员还计划研究模拟不同食物准备的烹饪方法——例如，烹饪食物的时间超过20分钟。

重要的是，研究范围将需要扩大到长期、较低剂量的热损伤DNA，预计在典型人类饮食中几十年的消费，与概念验证研究中给予的高剂量相比。

“我们的研究提出了很多关于食用烧烤、油炸或以其他方式高温烹制的食物可能带来的慢性健康风险的问题，这些问题完全未经探索，但可能存在巨大的慢性健康风险，”Kool说。“我们还不知道这些初步发现将走向何方，我们邀请更广泛的研究团体以它们为基础。”