重大隐患：饲料添加剂化学物的遗传毒性

                             ——吡啶羧酸铬造成的遗传毒性

自20世纪40年代AUERBACH等研究证明化学物可以诱发动物和人类遗传物质的突变后，人们开始关注化学物的遗传毒性。随着生命科学的不断发展，对各种生命现象认识及对环境化学物研究的深入，这种关注转变为一种忧虑，甚至一点恐慌。我们的忧虑不止是数量众多的新设计的或重新组合在一起的化学物进入人们的生活空间，给人类可能造成的遗传危害；而且还包括其对生态系统中其他生物的遗传损伤会对自然生态系统造成破坏，进而威胁人类未来的生存空间。
1966年美国FDA率先制定了《化学物安全评价》标准，此后世界各国也参照此评价制定了药物或其它化学物的测试指南。到70年代美国学者Wilson提出“发育毒理学”的概念之后，各国政府和科学家对遗传与发育毒性的危害逾加重视，80年代，美国环保局(EPA)和世界卫生组织( WHO)也提出了遗传与发育毒理学的评价原则，使安全评价体系的检测方法更加完善。遗传毒性研究作为药物非临床安全性评价的重要的一部分内容，它与其他毒理学研究尤其是致癌性研究、生殖毒性研究有着密切的联系。
1. 吡啶羧酸铬引发的有机铬遗传毒性危机
Speetjens JK于1999年在“TheNutritional Supplement Chromium(III) Tris(picolinate) Cleaves DNA ”研究中发现吡啶羧酸铬的安全性受到了质疑，尤其是其能够使染色体断裂。能够强烈的催化生物氧化还原反应生成羟自由基引起DNA损伤。
Hepburn DD于2003年在“Nutritionalsupplement chromium picolinate causes sterility and lethal mutations in Drosophila melanogaster”研究中发现吡啶羧酸铬在遗传安全领域是一种声名狼藉的化学产品，低水平的吡啶羧酸铬在生物还原剂的条件下就可以催化生成氧自由基，最近研究表明吡啶羧酸铬会造成大鼠氧化性DNA损伤。同时生理水平的吡啶羧酸铬可以导致黑腹果蝇不育和死亡（化蛹和羽化不成功）。
Bagchi D于2002年在“Cytotoxicityand oxidative mechanisms of different forms of chromium”研究中发现通过对比吡啶羧酸铬和烟酸铬的毒性，发现吡啶羧酸铬能够产生更多的氧化应激和DNA损伤。近来研究表明吡啶羧酸铬造成的氧化应激和DNA损伤是由于其配体吡啶甲酸的原因引起的。
DIANEM. STEARNS 于1995年在“Chromium(III) picolinate produceschromosome damage in Chinese hamster ovary cells”研究中发现不同浓度的（ 0.05, 0.10, 0.50, and 1.0 mM）吡啶羧酸铬与不添加吡啶羧酸铬相比可以造成3-18倍的染色体损伤。同时,相同水平的烟酸、烟酸铬和氯化铬没有其对染色体造成损伤，推测损伤是由于吡啶羧酸引起的。
2. 吡啶羧酸铬造成的遗传毒性的原理
吡啶羧酸铬在胞内还原剂（维生素C，硫醇等）存在的条件下发生类Fenton反应。在此过程中生成大量对DNA稳定性影响的ROS（活性氧），如超氧离子，过氧离子，羟基自由基，过氧化氢等。ROS的产生，使蛋白质、脂质过氧化生成羰基蛋白、脂质过氧化物等氧化产物，同时使细胞膜通透性、膜流动性降低，细胞脆性升高，细胞完整性遭到破坏。另一方面，ROS产生后降低了Ca2+-ATP酶与钙通道活性，造成Ca超载，从而激活Ca2+-依赖蛋白酶，磷脂酶（PLA2）及核酸内切酶（刘欣等，2001）。PLA2的激活,使膜磷脂降解,磷脂含量降低,导致膜通透性增加,Ca2+易于进入细胞内,使细胞内Ca2+超载，形成恶性循环。核酸内切酶的激活,催化基因组DNA 在核小体间降解;Ca2 +浓度的升高还可激活谷氨酰胺转化酶和蛋白激酶C 等,使细胞骨架断裂,细胞浆蛋白交叉联合,促使凋亡发生（Ui-Tei等，2000）。此外，Ca2+浓度的改变还可激活凋亡相关蛋白激酶与Caspase家族的级联反应，最终导致细胞凋亡。
3、遗传毒性对动物生产的危害
3.1 致畸影响
具有遗传毒性的物质能够直接作用动物的生殖细胞，引起遗传基因突变，影响胚胎发育，使动物繁殖的后代中畸形率、死亡率、弱仔和流产增加，并且产生的这种致畸作用还会被遗传，同时遗传毒性物质还会引起动物生理功能和代谢功能缺失或者不足，严重影响后代的生产潜力的发挥，导致后代的生产性能一代代减退。
3.2 对基因的影响
遗传毒性物质能够影响动物的染色体使得基因和染色体结构发生改变，引发动物遗传疾病和免疫缺陷，使得动物的免疫力低下，影响动物的健康和生产性能。
4. 美国FDA对有机铬的处理意见
FDA于2005年要求所有的有机铬生产企业对其产品进行遗传毒性评估，在评估期间禁止饲料中添加使用任何形式的有机铬。当时北美市场上主要有三种有机铬在销售使用：丙酸铬，蛋氨酸铬和吡啶羧酸铬。丙酸铬和吡啶羧酸铬针对遗传毒性进行了FDA要求的相关实验评价，结果是建明工业的丙酸铬顺利的通过遗传毒性的三项评价实验：Ames试验（污染物致突变性检测）、 小鼠淋巴瘤细胞试验、小鼠体内微核试验，成为北美唯一能够在猪和反刍上同时使用的有机铬。吡啶羧酸铬在针对哺乳动物基因突变、生殖毒性评价的试验（小鼠淋巴瘤试验）中没有通过。FDA之前发出的通知要求有机铬生产企业进行毒性研究，但是蛋氨酸铬生产企业没有提交相关的毒性研究报告，所以美国饲料监督协会（AAFCO）在添加剂允许添加目录中将蛋氨酸铬直接撤除，视为不安全成分禁止在所有饲料中添加使用（Withdrawn Ingredients：T57.164 ChromiumL-Methionine Complex (withdrawn)）。