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隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，人類活動導(dǎo)致了大面積農(nóng)田尤其是稻田受到有害重金屬的污染。鎘(Cd)是土壤污染中常見的有毒元素，全國首次土壤污染普查結(jié)果顯示，重金屬Cd污染加重，全國土地Cd的點位超標(biāo)率為7.0%。有一項全國性調(diào)查表明，在礦區(qū)附近生產(chǎn)的所有稻米中，近65%的稻米中的鎘含量超過了米鎘國家食用標(biāo)準(zhǔn)(0.2 mg/kg)。被重金屬污染的大米經(jīng)口攝入到人體后，將在胃、腸道內(nèi)經(jīng)歷消化過程，然后隨血液循環(huán)累積到人體不同組織器官中，引起器官的組織形態(tài)和新陳代謝的變化，從而對人體產(chǎn)生毒性效應(yīng)。由大米攝入導(dǎo)致重金屬在體內(nèi)積累造成的居民健康風(fēng)險已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。

為了準(zhǔn)確評估人類暴露于污染食物中的重金屬，必須測量其金屬生物利用度。采用生物有效性(bioavailability)表征通過經(jīng)口途徑攝入的重金屬總量中能夠通過胃腸道并最終進入人體系統(tǒng)循環(huán)的比例，通常借助活體實驗的研究方法(in vivo)。而生物可給性(bioaccessibility)是污染物最大經(jīng)口途徑生物有效性的指示，因而很多關(guān)于污染物生物有效性的研究工作將生物可給性作為研究的入手點和對象，通常借助的研究方法是體外模擬試驗(in vitro)，其優(yōu)點是克服動物模型的高成本、周期長和道德倫理上的缺陷。但生物可給性不等同于生物有效性，體外模擬實驗?zāi)芊裼行ьA(yù)測生物有效性及調(diào)控因素至今尚未明確。

華南植物園土壤生態(tài)與生態(tài)工程研究組以6種不同鎘污染濃度的大米為研究對象，通過建立4個不同體外模擬以及動物(小鼠)模型，研究了大米中鎘的生物可給性和生物有效性。研究發(fā)現(xiàn)：大米中鎘的生物有效性分別為15-56%、18-56%和3.71-54%(以腎、肝和股骨為耙器官)，與污染稻米中總鎘濃度呈負(fù)相關(guān)(r2=0.74-0.94)。不同的體外模擬消化方法測定的大米Cd的生物可給性存在差異，4種體外消化方法所獲得的Cd胃和腸生物可給性分別為57-83%、55-94%、42-98%和34-94%(胃階段)和34-49%、21-43%、28-55%和14-56%(腸階段)。當(dāng)評估體外和體內(nèi)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系時，4種體外方法與基于肝臟或腎臟的小鼠模型之間的所有相關(guān)性較弱，其相關(guān)系數(shù)為r2=0.0006-0.52。不同方法的體外消化模型結(jié)果差異很大，說明體外消化法預(yù)測污染大米中Cd生物有效性存在一定的局限性。此研究結(jié)果對論證體外消化方法預(yù)測體內(nèi)實驗的生物有效性的可行性具有重大意義。

相關(guān)研究成果已發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威SCI期刊Science of The Total Environment(《全環(huán)境科學(xué)》)。該研究得到國家自然科學(xué)基金面上項目和廣東省自然科學(xué)基金和廣州市科技攻關(guān)等項目的經(jīng)費資助。論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720309633?via%3Dihub

圖. 體外胃腸相中大米鎘生物可給性與動物模型中Cd生物有效性的相關(guān)性。