吡啶甲酸铬（吡啶甲酸铬（微量元素））

王勇，建明工业（珠海）有限公司，产品经理

文 | 王勇

大家都知道铬的作用，在动物生长过程中，铬起到非常重要的作用。但大家往往忽略了铬的毒性——基因毒性和细胞毒性。前篇微信文章主要讲了铬的基因毒性，本篇文章谈谈吡啶甲酸铬的细胞毒性和基因毒性，以及什么是安全的铬——丙酸铬。

吡啶甲酸铬的细胞毒性

除了六价铬具有明显的基因毒性以外，今年来针对吡啶甲酸铬的细胞毒性和基因毒性也有研究报道。吡啶甲酸铬的细胞毒性主要体现在细胞凋亡和线粒体损伤上。Manygoats(2002)等对CHO细胞研究发现：吡啶甲酸铬添加量为1 mM时，48h后发现37%的细胞发生凋亡。Stearns(2002)研究发现，吡啶甲酸铬的添加导致线粒体损伤和细胞凋亡。主要是由于线粒体呼吸作用受到抑制(主要发生在复合体Ⅰ上)，NADH的合成减少，消耗增大所致；线粒体内膜通道的破坏(线粒体的渗透性转换孔—MPT途径)，导致线粒体基质成分丧失，线粒体功能和细胞器发生实质性膨胀，接着线粒体外膜破裂，细胞色素C和凋亡诱导因子释放，进而激活核酸内切酶和Caspase，引发细胞凋亡。

吡啶甲酸铬的基因毒性

吡啶甲酸铬基因毒性主要表现在DNA碱基氧化、DNA链断裂和基因突变上。研究发现，吡啶甲酸铬可以快速进入细胞核和线粒体中。由此推断，吡啶甲酸铬有可能在细胞中生成活性氧自由基进而氧化DNA碱基。报道提示：在诸如维生素C之类的生物抗氧化剂存在的条件下，吡啶甲酸铬可以断裂DNA双链，使超螺旋DNA松弛。1995年，Wetterhahn在CHO细胞上的毒性试验表明，吡啶甲酸铬的添加造成了染色体的断裂。但这一结果是在培养基中添加高于生理水得到的。Stohs(1998)等研究发现，50 mg/ml吡啶甲酸铬对巨噬细胞J774A.1造成DNA链断裂，细胞中存在 DNA碎片。Speetjens JK(1999)的体外实验研究发现：吡啶甲酸铬可以导致质粒DNA单链断裂。

在小鼠淋巴细胞上的毒理试验表明：不管是否添加S9，吡啶甲酸铬都诱导淋巴细胞基因突变。Stearns(2002)等报道：向CHO细胞培养基中添加80ug/cm2 (1mM)的吡啶甲酸铬，发现CHO细胞的Hprt (hypoxanthine phosphoribosyltransferase)基因突变率是对照组的40倍，是氯化铬致突变性的7倍，0.5mM剂量时吡啶甲酸铬产生的致突变性是氯化铬的3倍。Dontarie M(2005)究表明：向果蝇中添加至260ug/(kg.食物)的吡啶甲酸铬，相当于人每日食入吡啶甲酸铬200ug，发现果蝇的遗传基因改变，并导致其后代的生长延缓，雌性生育能力受限。并发现：在吡啶甲酸铬处理组中(260ug/kg. medium)，每两条染色体臂中至少有一条发生异常，而对照组未发生变化。另有研究发现，在铬复合物中，只有含有嘧啶环氮或亚胺型氮的配体在生物还原剂存在的条件下才具有致突变性。

吡啶甲酸铬可能存在的细胞毒性、基因毒性作用途径

吡啶甲酸铬的可能作用方式主要有三种，且与ROS，吡啶甲酸、三价铬离子密切相关。

（1）ROS

吡啶甲酸铬在胞内还原剂（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。

Fenton反应增强后，ROS基团可氧化DNA碱基。通过脱氧核糖的C8位点上的脱氢作用氧化DNA，使鸟嘌呤氧化成为8-OXO-dG；胸腺嘧啶氧化生成5-羟甲基尿嘧啶。

（2）吡啶甲酸

在生物还原剂存在的前提下，Apo-LMW Cr从吡啶甲酸铬复合体中对铬进行吸附，使吡啶甲酸脱离复合物，游离于胞内，从而造成细胞毒性。在体内吡啶甲酸是色氨酸的代谢产物，它的产生可以诱导一氧化氮合酶表达，进而导致氮自由基产生。吡啶甲酸可以改变细胞膜的流动性，并能阻止细胞周期(S期)循环。毒理学试验表明：吡啶甲酸在胞内可以螯合其他金属离子发生Fenton反应生成活性氧自由基，并且发现在磷酸盐缓冲液中，吡啶甲酸能增强Cr(pic)3的类Fenton反应。

Stearns(2002)研究发现：1 mM的吡啶甲酸铬处理组48h后发现细胞存活率为(68士16)%，而吡啶甲酸组仅为27%；但是发现该浓度的吡啶甲酸并不存在致突变性。Manygoats (2002)等对CHO细胞研究发现：吡啶甲酸铬添加量为1 mM时，48h后发现37%的细胞发生凋亡，当量的吡啶甲酸产生的细胞毒性比吡啶甲酸铬更强，1.5 mM的吡啶甲酸处理组的细胞成活率仅有49%，51%的细胞发生凋亡，71%的线粒体受损。另有研究发现：3 mM浓度的吡啶甲酸24h后发现线粒体损伤，5-10mM的吡啶甲酸12-24h后细胞发生凋亡。可见在细胞毒性上，吡啶甲酸强于吡啶甲酸铬。

（3）三价铬离子

吡啶甲酸铬在微粒体中可分解并发生醯胺化、甲基化反应。将人微粒体与吡啶甲酸铬共同孵育1h和3h后，分析得出66%的吡啶甲酸铬被代谢，通过高压液相色谱分析两时间点的结果没有差异。为了验证结果，采用鸡肝细胞体外培养实验后发现，吡啶甲酸铬全部被代谢，三价铬离子脱离。

三价铬离子的分离可能会对DNA结构与DNA复制过程造成负面影响，从而阻止细胞的生长增殖。

丙酸铬——最安全的铬

建明丙酸铬是全球已经被证明了的最安全的有机铬。

建明丙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所有评价实验：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奶牛和肉鸡上使用的有机铬。吡啶甲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。

丙酸铬是美国目前肉鸡行业和奶牛行业唯一一个被批准使用的有机铬，很显然，建明工业是美国FDA批准的唯一一家可以生产和销售在肉鸡和奶牛中使用铬的企业。一种新的添加剂能够通过FDA的批准是一个既漫长又昂贵的过程，但是它又确保了投入到市场上的产品既是安全又是高效的。FDA通过保证产品的安全性和有效性来保证公众的健康，审批需要提供完整的研发数据来证明厂家具有生产能力，产品生产批次和生产工艺的完整资料，产品的生物利用率研究，不同规模的临床实验（评价产品的安全性，产品是否有遗传毒性，对人类和动物是否安全，产品是否在机体残留，产品排泄对环境的影响，对动物实际效果），产品的稳定性，原料的稳定性，工艺的稳定性以及品质控制能力。建明丙酸铬获得FDA的审批是一件非常不容易和值得骄傲的事情，丙酸铬的获批完美的体现了建明工业的企业家精神。

总结

建明的丙酸铬已有20多年的研究历史，是全球市场的领导品牌，服务于全球无数的猪、鸡和牛（在美国和中国丙酸铬都是唯一能够用于奶牛的铬源）。建明丙酸铬已经在全球30多个国家应用于肉牛、奶牛、家禽和猪。

1、建明丙酸铬是唯一证明了产品是安全没有遗传毒性的高效有机铬；

2、建明丙酸铬是美国唯一能够用于奶牛和肉鸡的铬；

3、建明丙酸铬是中国唯一能够用于奶牛的铬；

4、建明丙酸铬已经有二十多年的研究历史，在全球30多个国家使用，开创了许多新的应用领域。

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