斯坦福大学科学家领导的一项开创性研究表明，食用高温烹饪的食物，如红肉和油炸食品，可能会导致DNA损伤，并增加患癌症的风险，因为这些食物会吸收热损伤的DNA。虽然这一发现是初步的，主要是在实验室培养的细胞和小鼠中观察到的，但它强调了遗传损伤的潜在重要途径，并呼吁进一步调查不同烹饪方法和食物选择对健康的影响。
科学家们最近发现了一个令人惊讶且可能很重要的原因，为什么食用经常在高温下烹饪的食物，如红肉和油炸食品，会增加患癌症的风险。罪魁祸首是:在烹饪过程中被破坏的食物中的DNA。
由斯坦福大学的科学家与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同行合作进行的这项研究首次为作者所知。研究表明，被热破坏的DNA成分可以通过消化吸收，随后被纳入食用食物的人的DNA中。
这种吸收直接对消费者的DNA造成损害，可能引发基因突变，最终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——这项研究只观察到了在实验室培养的细胞和老鼠中热损伤DNA成分的吸收和增加的DNA损伤——但这一发现可能对饮食选择和公众健康有重要的影响。
“我们已经证明烹饪会破坏食物中的DNA，并发现食用这些DNA可能是遗传风险的来源，”该研究的资深作者埃里克·库尔说，他是斯坦福大学人文科学学院的乔治·a·和希尔达·m·道伯特化学教授。“以这些发现为基础，可以真正改变我们对食物准备和食物选择的看法。”
该研究报告于6月1日发表在《ACS中央科学》杂志上。该研究报告的第一作者是曾在斯坦福大学化学系从事博士后研究的韩国科学技术院(kaist)研究员龙雄俊(音)。
新的遗传危害
许多研究将食用烧焦和油炸食品与DNA损伤联系起来，并将这种损伤归因于体内形成所谓活性物质的某些小分子。然而，值得注意的是，这些在典型烹饪中产生的小分子数量比食物中自然产生的DNA数量少几千倍，库尔说。
对于那些能引起DNA损伤的活性物质来说，它们必须在细胞中与DNA发生物理接触，从而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，DNA的关键成分，如核苷酸，通过生物分子的正常分解——例如，在消化过程中——很容易结合到细胞的DNA中，这表明受损的食物DNA可能会对下游消费者的其他DNA造成损害。
“我们不怀疑在先前的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，潜在的大量热损伤DNA可以被消费者自己的DNA吸收。”
我们吃什么就是什么
很多人都没有意识到，我们吃的食物——肉、鱼、谷物、蔬菜、水果、蘑菇，你能想到的——都含有原始生物的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数量也不容忽视。例如，一块大约500克(16盎司)的牛排含有超过1克(0.04盎司)的牛DNA，这表明人类暴露在潜在的热损伤DNA中同样不可忽视。
研究复杂的DNA分子是如何修复的——既包括不可避免的自然错误，也包括由环境暴露引起的损伤——是库尔在斯坦福实验室的主要目标。为此，Kool的实验室和他们的合作者设计了一种方法来诱导和测量特定形式的DNA损伤。
在进行这方面的研究时，库尔开始思考食源性DNA与人体“回收”和再利用DNA碎片这一众所周知的过程之间的假设联系。
研究人员继续烹饪食物——即碎牛肉、碎猪肉和土豆——在100摄氏度(212华氏度)下煮沸15分钟，或在220摄氏度(约430华氏度)下轻度烘烤20分钟。斯坦福大学的研究人员随后从这些食物中提取DNA，并将样本发送给NIST的合作者。
由Miral Dizdaroglu领导的NIST团队表明，这三种食物在煮沸和烘烤时都表现出DNA损伤，并且在几乎所有情况下，高温都会增加DNA损伤。有趣的是，即使只是煮沸，一个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，由于未知的原因，土豆在高温下受到的DNA损伤比肉少。
最常见的两种损伤包括一种核苷酸成分，它含有一种叫做胞嘧啶的化合物，在化学上转变为一种叫做尿嘧啶的相关化合物，以及另一种叫做鸟嘌呤的化合物中加入氧气。这两种DNA损伤都是遗传毒性的，因为它们最终会损害基因功能，促进突变，导致细胞不受控制地复制成癌症。
接下来，Kool的团队将实验室培养的细胞暴露出来，并给老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的工具，这种工具是在Kool的实验室内部在之前的工作中创建的，它用荧光分子标记受损DNA的位置，使损伤的程度易于测量。
总的来说，实验室培养的细胞由于吸收了热损伤的DNA成分而显示出明显的DNA损伤。对于老鼠来说，DNA损伤明显出现在小肠内壁的细胞上，这是有道理的，因为大部分食物都是在那里消化的。
值得进一步调查
研究小组现在计划更深入地研究这些令人惊讶的初步发现。一个未来的研究途径是测试更广泛种类的食物，跟踪DNA含量高的食物，如动物产品，可能比低DNA含量的食物，如土豆和其他植物，造成更大的潜在遗传威胁。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，研究的范围需要扩大到长期的、低剂量的热损伤DNA，而不是在概念验证研究中使用的高剂量。
库尔说:“我们的研究提出了很多问题，这些问题是关于一种完全未被探索的，但可能存在的慢性健康风险，这些风险来自于吃烧烤、油炸或其他高温食物。”“我们还不知道这些初步发现将会带来什么，我们邀请更广泛的研究界在此基础上进一步发展。”
参考文献:《食物中热损伤DNA可能的遗传风险》，作者:Yong Woong Jun, Melis Kant, Erdem Coskun, Takamitsu A. Kato, Pawel Jaruga, Elizabeth Palafox, Miral Dizdaroglu和Eric T. Kool, 2023年6月1日，ACS Central ScienceDOI: 10.1021 / acscentsci.2c01247
这项研究的部分资金由美国国家癌症研究所和美国癌症协会提供。
