三聚氰胺与婴幼儿肾结石关系的分析进展

【关键词】 三聚氰胺 婴幼儿 肾结石 研究进展

　 2008年上半年，婴幼儿肾结石病例在中国某些地区集中出现，引起了国内外的广泛关注[1～4]。中国卫生部9月12日宣布，食用受三聚氰胺(melamine)污染的奶粉可能是导致婴幼儿泌尿系统结石的原因。与此同时，全国范围内开始了大规模的以结石为重点的婴幼儿泌尿系统疾病筛查活动。最终，有近294 000名婴幼儿被诊断为肾结石，其中51 900名儿童住院治疗，6名儿童死亡[5]。

　　三聚氰胺化学名为2，4，6三氨基1，3，5三嗪，分子式C3H6N6，是一种化工原料，主要用于生产阻燃剂、氨基塑料和涂料等。每分子三聚氰胺含6个氮原子，其重量占总分子量的66 %。1 L牛奶中加入1 g三聚氰胺，可使以凯式定氮法测定的蛋白含量增加0.4个百分点。在高温下，3.1 g三聚氰胺可以完全溶解在100 g水中，使蛋白质含量表面上增加1.2个百分点，在液态奶中，相当与使蛋白质含量表面上增加30 %[6]。部分奶农或原奶收购商利用三聚氰胺的上述特性，在原奶中添加三聚氰胺，使掺水的原奶得以通过质量检测。在奶粉生产过程中，原奶被浓缩成干粉，从而使奶粉成品中的三聚氰胺浓度显著提高。

　　上世纪40年代曾有三聚氰胺作为利尿剂使用的研究报道，但随着其他更有效、更安全替代物的出现，三聚氰胺从未被批准上市[7]。以往关于三聚氰胺毒性作用的报道大多来自于动物实验。在三聚氰胺污染奶粉致婴幼儿泌尿系统结石事件发生后，有关三聚氰胺对人体的毒性作用才引起流行病学家、毒理学家及临床医生的重视。现对当前研究进展综述如下。

　　一、动物实验研究

　　三聚氰胺不能经动物体内代谢。动物摄入的三聚氰胺，90 %以上在24 h内经尿液排出体外，其半衰期为2.7～4.04 h。暴露于三聚氰胺24 h后，大鼠组织中已经检测不到三聚氰胺，提示肾毒性可能与一次大剂量暴露有关，而非进行性的累积毒性[8， 9]。一项早期的动物实验表明，三聚氰胺可致哺乳期大鼠发生泌尿系统结石[10]。早在2007年就有猫狗等宠物因食用受三聚氰胺污染的宠物食品而患急性肾功能衰竭死亡的报道。组织病理学研究结果表明，导致急性肾功能衰竭的结晶体主要存在于肾小管远端。对晶体成份进一步分析后发现，难溶性晶体是三聚氰胺与三聚氰酸在特定浓度下共同作用形成的，二者单独存在均不会产生结晶，也不会对肾脏产生直接的毒性作用[11， 12]。Kim等[13]的研究表明，三聚氰胺与三聚氰酸按1:1比例混合，无论是低剂量组(25 mg/kg)、中等剂量组(50mg/kg)还是高剂量组(100 mg/kg)，均可致大鼠肾结石。同时发现，大鼠血尿素氮与血清肌酐水平与三聚氰胺和三聚氰酸混合物浓度二者之间存在明显的剂量反应关系，高剂量组大鼠血清肌酐清除率明显降低，提示三聚氰胺与三聚氰酸二者混合可引起大鼠肾功能损伤。Chen等[14]的研究结果支持Kim等的研究结论。另有研究表明，三聚氰胺与三聚氰酸在ph=5.8时，更易形成不溶性的网格晶体[15]，提示尿液ph值低可能是导致三聚氰胺结晶沉积以及急性肾功能损害的危险因素之一。

　　动物尸检后的组织病理学研究发现，食用受三聚氰胺污染的宠物食品的猫狗等宠物，其肾小管扩张、肾小管上皮存在坏死及再生组织、肾间质纤维化及晶体中存在凋亡的细胞碎片和炎症细胞，提示，可能与结晶体所致损伤有关[12， 16， 17]。但是，目前仍不清楚肾小管及肾间质损伤是由于结晶体引起的机械性梗阻所致，还是由于三聚氰胺和(或)三聚氰酸直接的细胞毒性作用所致[18]。

　　二、人群研究

　　1.三聚氰胺与肾结石的关系：临床病理学研究发现，泌尿系统结石大小与三聚氰胺暴露浓度呈正关联[19]。Guan等[20]进行的一项以医院为基础的研究表明，食用三聚氰胺污染奶粉婴幼儿的肾结石检出率为8.5 %;暴露于高剂量三聚氰胺污染奶粉的儿童发生肾结石的风险是非暴露组儿童的7倍，早产儿发生肾结石的风险是足月儿的4.5倍。Sun等[21]的研究表明，食用三聚氰胺污染奶粉婴幼儿的肾结石检出率为2.9 %。由于以上研究是在三甲医院进行的，部分婴幼儿是由其它医院筛查结果阳性转诊而来，因此，肾结石的检出率不能说明食用三聚氰胺污染奶粉后婴幼儿人群患肾结石的风险。

　　Li等[22]进行的一项病例对照研究显示，每日暴露于低剂量三聚氰胺水平(&<0.2 mg/kg，该水平低于WHO推荐的每日可容忍摄入量)，暴露组儿童发生肾结石风险仍为非暴露组的1.7倍;早产、泌尿系统功能异常以及家族肾结石病史均为导致儿童肾结石的独立危险因素。该研究还针对不同三聚氰胺暴露浓度，计算了儿童肾结石的发生风险。

　　Lam等[23]在香港进行的一项现况研究表明，由食用三聚氰胺污染奶粉所致婴幼儿肾结石患病率为0.03 %(1/3170)。Liu等[24]在自然人群中进行的一项现况调查和随访研究发现，暴露于高浓度三聚氰胺(浓度范围36～220 mg/d，中位浓度116 mg/d)的婴幼儿，肾结石患病率为0.3 %，高于香港的研究结果。原因可能是内地污染奶粉中三聚氰胺含量(最高检出值：2 563 mg/kg)远高于香港市场上奶粉中三聚氰胺含量(最高检出值：68 mg/kg)。

　　2.三聚氰胺对人体潜在的长期肾功能损害：此次三聚氰胺污染奶粉致肾结石儿童大多为无症状病例[20]，美国儿科肾病学会建议，对无症状儿童可采取保守治疗，即多饮水，可将绝大多数泥沙样结石排除体外。但三聚氰胺及其相关代谢物是否会对儿童产生长期的不良影响?Guan等[20]在文章中指出，在疑似肾结石儿童中，肾小球功能损伤者(以尿液中微量白蛋白及转铁蛋白水平作为评价指标)所占的比例较无肾结石儿童中所占的比例大，差异有统计学意义。Sun等[21]进行的一项以医院为基础的随访研究表明，所有结石患儿均有不同程度的肾功能损伤，但在随访期间内其肾功能均恢复正常。Ke等[25]的一项研究表明，三聚氰胺暴露不会引起DNA氧化损伤。新近的流行病学研究发现，无论在婴幼儿还是成年人当中，早年患肾结石或者是一次偶发的急性肾功能衰竭是导致老年慢性肾病的独立危险因素之一[26]。20世纪早期，在澳大利亚昆士兰进行的一项随访研究表明，儿童期急性铅暴露显著增加了其在3、40年后慢性肾病及高血压的发生风险[27]。在美国，10 %以上肾脏疾病晚期患者曾在生命早期患过急性肾功能衰竭[26]。目前还不清楚三聚氰胺所致儿童肾结石或急性肾功能衰竭是否增加慢性肾病的患病风险。最近，世界卫生组织、世界粮农组织以及加拿大卫生委员会建议，应该对曾经患有三聚氰胺所致肾结石的婴幼儿进行长期随访[5]。Sun等[21]针对前来医院就诊的三聚氰胺致肾结石并伴有急性梗阻性肾功能衰竭患儿的调查发现，结石诊断3、6、9个月后，结石患儿的康复率分别为68 %、90 %、95 %，最后1例结石患儿至随访11个月时结石仍未消失且大小无变化，对该患儿采取经超声引导下体外震波碎石术，最后成功治愈。Liu等[24]针对食用三聚氰胺污染奶粉后患肾结石的部分患儿进行了为期6个月的随访，结果显示，虽然多数患儿无需特殊治疗即可自行康复，但仍有部分患儿(12 %)的肾结石或肾积水超声影像仍然存在。该研究是国际上首次基于自然居住人群的随访研究，结果支持世界卫生组织、世界粮农组织以及加拿大卫生委员会提出的观点，即，有必要对三聚氰胺所致肾结石患儿进行更长期的随访，以评价三聚氰胺对健康的长期影响。

　　三、今后研究方向

　　1.三聚氰胺致肾脏损害的机制：尽管动物实验研究已证实，高剂量三聚氰胺与三聚氰酸的混合物可致大鼠、猫、狗等动物泌尿系统结石以及急性肾功能衰竭，三聚氰胺与三聚氰酸单独存在不会对肾脏产生直接毒性作用，但是二者导致泌尿系统损害的机制尚不完全清楚。例如，是三聚氰胺与其代谢产物在肾小管内所形成结晶的毒性作用导致了肾功能的损害，还是结晶造成的泌尿系统梗阻损害了肾脏功能?另外，长期低剂量的三聚氰胺及其代谢产物暴露是否也会对肾脏造成损害?这都有待通过动物实验来回答。

　　2.三聚氰胺对婴幼儿健康的长期影响：目前普遍认为，由三聚氰胺引起的较小肾脏结石，多饮水就可自行排出，无需医疗干预。然而，随访调查显示，结石诊断6个月后，仍有部分儿童的结石超声影像没有消失[21， 24]。结石影像在多长时间内会消失?这需要更为长期的随访研究才能回答。

　　另外，这些曾经被诊断为三聚氰胺结石的婴幼儿肾脏功能或其它器官系统的功能是否受到损害，也需要进一步研究提供科学证据。

　　3.奶制品以外三聚氰胺的暴露及其影响：迄今为止的研究主要关注食用三聚氰胺污染奶粉所致肾结石或急性肾功能衰竭。但是，除了奶粉中检查出三聚氰胺之外，鸡蛋、饼干、鱼类、动物食品和动物性食品等都曾经检测出过三聚氰胺，以上食品均可通过食物链传递给人类。因此，发生肾结石以及急性肾功能衰竭的婴幼儿很可能只是三聚氰胺暴露人群的冰山一角，长期暴露于低剂量三聚氰胺的人群可能更多;很可能有大量儿童及成年人处于三聚氰胺毒性损害作用的亚临床状态。虽然目前没有外在临床表现，但是这很可能成为未来慢性肾病高发的危险因素之一[4]。为此，有必要对除奶制品之外其它来源的三聚氰胺暴露情况及其人群健康效应开展研究。

　　综上所述，国内外对三聚氰胺人体效应的研究无论在广度和深度上仍然不够。这次不幸的“人群试验”为中国在三聚氰胺的健康危害研究方面做出全世界领先的研究成果提供了绝无仅有的机遇。

【参考文献】
　1 Chan EY， Griffiths SM， Chan CW. Publichealth risks of melamine in milk products [J]. Lancet， 2008，372:14441445.

　　2 Xin H， Stone R. Tainted milk scandal. Chinese probe unmasks hightech adulteration with melamine [J]. Science， 2008，322:13101311.

　　3 Parry J. China's tainted milk scandal spreads around world [J]. BMJ， 2008，337:a1890.

　　4 Bhalla V， Grimm PC， Chertow GM， et al. Melamine nephrotoxicity: an emerging epidemic in an era of globalization [J]. Kidney Int， 2009，75:774779.

　　5 WHO expert meeting to review toxicological aspects of melamine and cyanuric acid， Ottawa， Canada， Overall conclusions and recommendations. 14 December 2008.(Accessed at January 27，2009 http://www.who.int/foodsafety/fs_management/Exec_Summary_melamine.pdf)

　　6 Hau AK， Kwan TH， Li PK. Melamine toxicity and the kidney [J]. J Am Soc Nephrol， 2009，20:245250.

　　7 Lipschita WL， Hadidian Z. Amides amines and related compounds as diuretics [J]. J Pharmacol Exp Ther， 1944，81:8494.

　　8 Mast RW， Jeffcoat AR， Sadler BM， et al. Metabolism， disposition and excretion of [14C]melamine in male Fischer 344 rats [J]. Food Chem Toxicol， 1983，21:807810.

　　9 Baynes RE， Smith G， Mason SE， et al. Pharmacokinetics of melamine in pigs following intravenous administration [J]. Food Chem Toxicol， 2008，46:11961200.

　　10 Heck HD， Tyl RW. The induction of bladder stones by terephthalic acid， dimethyl terephthalate， and melamine (2，4，6triaminostriazine) and its relevance to risk assessment [J]. Regul Toxicol Pharmacol， 1985，5:294313.

　　11 Dobson RL， Motlagh S， Quijano M， et al. Identification and characterization of toxicity of contaminants in pet food leading to an outbreak of renal toxicity in cats and dogs [J]. Toxicol Sci， 2008，106:251262.

　　12 Puschner B， Poppenga RH， Lowenstine LJ， et al. Assessment of melamine and cyanuric acid toxicity in cats [J]. J Vet Diagn Invest， 2007，19:616624.

　　13 Kim CW， Yun JW， Bae IH， et al. Determination of Spatial Distribution of MelamineCyanuric Acid Crystals in Rat Kidney Tissue by Histology and Imaging MatrixAssisted Laser Desorption/Ionization Quadrupole TimeofFlight Mass Spectrometry [J]. Chem Res Toxicol， 2009 Sep 30，[Epub ahead of print].

　　14 Chen KC， Liao CW， Cheng FP， et al. Evaluation of subchronic toxicity of pet food contaminated with melamine and cyanuric acid in rats [J]. Toxicol Pathol， 2009，37:959968.

　　15 Canelli E. Chemical， bacteriological， and toxicological properties of cyanuric acid and chlorinated isocyanurates as applied to swimming pool disinfection: a review [J]. Am J Public Health， 1974，64:155162.

　　16 Brown CA， Jeong KS， Poppenga RH， et al. Outbreaks of renal failure associated with melamine and cyanuric acid in dogs and cats in 2004 and 2007 [J]. J Vet Diagn Invest， 2007，19:525531.

　　17 Cianciolo RE， Bischoff K， Ebel JG， et al. Clinicopathologic， histologic， and toxicologic findings in 70 cats inadvertently exposed to pet food contaminated with melamine and cyanuric acid [J]. J Am Vet Med Assoc， 2008，233:729737.

　　18 Ding J. Childhood urinary stones induced by melaminetainted formula: how much we know， how much we don't know [J]. Kidney Int， 2009，75:780782.

　　19 Lam CW， Lan L， Che X， et al. Diagnosis and spectrum of melamine-related renal disease: Plausible mechanism of stone formation in humans[J]. Clin Chim Acta， 2009，402:150-155.

　　20 Guan N， Fan Q， Ding J， et al. MelamineContaminated Powdered Formula and Urolithiasis in Young Children [J]. N Engl J Med， 2009， 360:10671074.

　　21 Sun Q， Shen Y， Sun N， et al. Diagnosis， treatment and followup of 25 patients with melamineinduced kidney stones complicated by acute obstructive renal failure in Beijing Children′s Hospital [J]. Eur J Pediatr， 2009 Oct 5，[Epub ahead of print].

　　22 Li G， Jiao S， Yin X， et al. The risk of melamineinduced nephrolithiasis in young children starts at a lower intake level than recommended by the WHO [J]. Pediatr Nephrol， 2009，25:135141.

　　23 Lam HS， Ng PC， Chu WC， et al. Renal screening in children after exposure to low dose melamine in Hong Kong: cross sectional study [J]. BMJ， 2008，337:a2991.

　　24 Liu JM， Ren A， Yang L， et al. Ultrasonographic Evidence of Urinary Tract Anomalies in Chinese Rural Children Exposed to Severely MelamineContaminated Milk Products: A Populationbased Screening and Followup Study [J]. CMAJ. (In press)

　　25 Ke Y， Duan X， Wen F， et al. Association of melamine exposure with urinary stone and oxidative DNA damage in infants [J]. Arch Toxicol， 2009 Dec 2，[Epub ahead of print].

　　26 Goldberg R， Dennen P. Longterm outcomes of acute kidney injury [J]. Adv Chronic Kidney Dis， 2008，15:297307.

　　27 Wedeen RP. Occupational and environmental renal disease [J]. Semin Nephrol， 1997，17:4653.