香港中文大学研究团队：我国超四成肝癌与摄入吡咯里西啶类生物碱有关！
吡咯里西啶类生物碱（PA）是一种广泛存在于植物中（如一些草药和食物）的肝毒性物质， PA是一种分布广泛的天然毒素，有报告指出，人类会因为食用有度的植物品种配置草本茶或传统药物，或因使用含PA污染的谷物或谷物制品（面粉或面包）而中毒。PAs的毒性与其结构有关,已发现PAs 660种,其中约120种具有肝毒性,称之为肝毒性吡咯里西啶生物碱(hepatotoxicity pyrrolozidine alkaloids,HPAs)。
早在20世纪初,牙买加、印度、阿富汗、美国、欧洲等地多次出现HPAs肝中毒爆发案例,引起世界广泛关注。研究发现,使用含HPAs植物的草药、饮料、茶或蔬菜,或被HPAs污染的食品,均可能引起肝静脉闭塞性疾病的发生。例如,含HPAs的根牙克贝千里光(Senecio jacobaea L.)在20世纪80年代以前一直在欧洲国家作为草药出售;北美印第安人的传统草药中,有28种含有HPAs成分;牙买加常用千里光属植物狗舌草(Senecio kirilowii Turcz.)的叶子制备茶叶,因此当地的HVOD发生例数较多。
目前，PAs被WHO列为第二类肝癌致癌物。但由于缺乏人类的流行病学研究数据，PA是否会在人体中引起肝癌目前尚无定论。香港中文大学林鸽团队近期在Hepatology发表研究，通过分析PA引起的DNA突变特征，首次提供了PA相关肝癌的临床证据。基于该突变特征的分析显示，我国可能有超过40%的肝癌与PA暴露有关。
突变特征分析是确定癌症病因的有效工具。因此，本研究旨在确定PA突变特征作为生物标志物，调查PA暴露与人类肝癌的关系。
研究人员发现，纳入的34名肝癌患者的手术切除标本中，32%的标本查见咯里西啶类生物碱（PA）暴露的生物标志物——吡咯-蛋白质加合物（PPA）。接着，研究人员研究了具有代表性的PA--雷曲辛在小鼠和人肝细胞(HepaRG)中的致突变和致瘤作用。结果显示，雷曲辛能诱导产生DNA加合物、DNA损伤、激活致癌的肝祖细胞，从而启动肝癌发生。
进一步，研究人员鉴定出PA诱导的DNA突变特征，发现其来源于雷曲辛暴露的小鼠和HepaRG细胞的外显子突变。值得注意的是，PA突变特征在PPA阳性肝癌患者（而非PPA阴性的患者）的基因组中得到了验证，证实了该生物标志物在揭示PA相关肝癌方面的特异性。
此外，研究人员还评估了1513个肝癌基因组中上述PA突变特征，发现PA相关肝癌在亚洲比较普遍。其中中国大陆(48%)、香港(44%)、日本(22%)、韩国(6%)、东南亚(25%)发病率较高，而在西方国家发病率较低（北美3%，欧洲5%）。
综上，该研究首次提供了PA相关肝癌的临床特征，为PA相关人类肝癌的预防方法和预防奠定了科学基础。
何为吡咯里西啶类生物碱？
吡咯里西啶类生物碱（pyrrolizidine alkaloids，PAs）是有花植物为防御食草性动物而产生的一种次生代谢产物。世界上约 3%的有花植物（约 6 000 余种）含有 PAs。在我国约有 40 种中草药已被报道含有 PAs，包括 2015 年版《中国药典》收录的千里光、款冬、紫草等常用药用植物。PAs 的分布与植物的种属有关，主要存在于菊科 Asteracea、紫草科 Boraginaceae、豆科 Leguminosae 植物中，此外，在夹竹桃科 Apocynaceae 、大戟科 Euphorbiaceae 、兰科 Orchidaceae 、禾本科Poaceae、毛茛科 Ranunculaceae 等科中也有少量存在。
PAs 由具有双稠吡咯啶环的氨基醇和有机酸两部分缩合而成，醇部分称千里光次碱（necine）， 酸部分称千里光次酸（necicacid）（图 1a）。PAs 双稠吡咯啶环的 1，2 位可以是不饱和的也可以是饱和的，当 1，2 位处于饱和状态时，PAs 表现为毒性较弱或无毒（图 1b）。而当 1，2 位是双键时， 形成烯丙酯结构，此时 PAs 具有肝脏毒性，通常可分为5种类型（图 1c），分别是倒千里光碱（ retronecine ），天芥菜碱（heliotridine）， 可洛他千里光碱（crotanecine）， 仰卧天芥菜定（supinidine），奥索千里光裂碱（otonecine）。此外，PAs 还常以其氮氧化物（PANO）的形式存在于植物中。
图1 PAs 的基本结构和类型
PAs 可直接通过含PAs的中草药、食品补充剂、茶等摄入或间接通过污染食物如谷物、牛奶、蜂蜜等对人类或牲畜的生命造成极大毒害。
PAs作用的主要直接靶器官为肝脏，可引起肝小静脉闭塞病、肝窦阻塞综合征、肝细胞出血坏死等，所以又称为肝毒吡咯里西啶生物碱（hepastotoxic pyrrolizidine alkaloids，HPAs）。此外，PAs还会引起肺脏、肾脏、神经和胚胎毒性，甚至致畸、致突变和致癌。关于 PAs 的毒性机制目前还没有明确的结论，但普遍观点是认为 PAs 本身并没有毒性或者毒性较低，进入体内之后主要通过细胞色素P450（cytochrome P450，CYP)3A 代谢脱氢生成吡咯烷生物碱（DHPAs），再经水解生成脱氢裂碱（DHR），DHPAs和DHR可以与体内蛋白相结合形成吡咯蛋白加合物（PPAs），进而损伤肝细胞。
为进一步证明代谢吡咯的毒性作用，YANG M B 等曾以人肝窦内皮细胞和人肝癌细胞 HepG2 这 2 种缺乏 CYP 酶活性的细胞为对象，测定了脱氢吡咯里西啶生物碱（DHPAs）和脱氢维甲酸（DHR）的直接细胞毒性，结果证明了 DHPA 和 DHR 在反应性代谢物介导的 PA 诱导的肝毒性中具有关键的作用。
PAs 的毒性强弱与其结构特征密不可分。PAs 产生毒性的最基本结构特征是双稠吡咯环 1,2 位具有双键，同时7位或9位的羟基至少有一个被酯化。PAs 分子中酯键的个数及是否成环、千里光次酸的结构不同都会导致其毒性的差异。此外，PAs 的毒性也会受到外界因素的影响。细胞内的一些氨基酸在消除 PAs 肝毒性和细胞毒性方面起到重要作用，目前已有实验证实肝脏中的谷胱甘肽能调节PAs 的代谢。
近些年因摄入含 PAs 的食品或草药而引起中毒事件的报道逐渐增多，PAs 污染引起世界各国食品药品监管及研究机构的高度关注。食品安全问题一直是群众最为关注的问题之一，建立 PAs 的检测与控制标准是必不可少的工作。近些年，随着 PAs 对照品数量的逐渐增加以及液质联用技术的广泛应用，使现阶段食品中 PAs 的含量大幅度上升。总结后可以看出 PAs 含量较高的食品主要是集中在蜂蜜及蜂蜜产品中，这也可能与蜂蜜方面的研究比较多有关系。除了蜂蜜之外，一些干香料（香草、龙蒿、孜然等）和饲料牧草中的 PAs 含量也比较高。干香料在日常生活中经常接触到；饲料牧草中的 PAs 也有可能通过牛羊等动物最终摄入到人体中。若长期食用含 PAs 较高的蜂蜜、蜂蜜产品、香料以及牛羊肉等食品，很可能会导致 PAs 在人体内的累积，最终引起中毒，危及人类的身体健康。
参考文献：
He Y, et al. Mutational signature analysis reveals widespread contribution of pyrrolizidine alkaloid exposure to human liver cancer. Hepatology. 2021 Jan 19. doi: 10.1002/hep.31723.