《Journal of Hazardous Materials Advances》：Benchmark dose modeling of continuous renal biomarkers for melamine nephrotoxicity in rats to derive a health-protective tolerable daily intake
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本研究针对当前三聚氰胺耐受每日摄入量（TDI）标准存在显著差异且可能低估其肾毒性风险的问题，研究人员通过28天大鼠亚急性经口毒性试验，应用基准剂量（BMD）模型分析了尿素、肌酐和估算肾小球滤过率（eGFR）等连续肾生物标志物的剂量-反应关系。研究得出复合BMDL为6.815 mg/kg bw/天，并应用1000倍不确定系数推导出TDI为0.0068 mg/kg bw/天，该值比现行FDA和EFSA/WHO标准严格10-30倍。该结果为重新评估三聚氰胺风险提供了更科学、更先进的框架，有助于加强监管标准和公共卫生保护。
三聚氰胺，这个听起来像是塑料制品原料的化学物质，曾因2008年的“毒奶粉”事件而臭名昭著。当时，不法商贩为了虚增食品中的蛋白质含量（因为标准检测方法是通过测氮含量来推算蛋白质），在婴幼儿配方奶粉中非法添加了三聚氰胺，导致近30万婴儿出现急性肾损伤，其中6名婴儿不幸死亡。这场公共卫生危机暴露出一个严峻的问题：我们对于三聚氰胺的安全摄入限值，真的足够安全吗？
目前，全球主要监管机构对三聚氰胺的耐受每日摄入量（Tolerable Daily Intake, TDI）标准存在巨大差异。美国食品药品监督管理局（FDA）的标准是0.063 mg/kg bw/天，而欧洲食品安全局（EFSA）和世界卫生组织（WHO）的标准是0.2 mg/kg bw/天，两者相差超过3倍。这种不一致性给全球食品安全监管带来了挑战。更令人担忧的是，传统的风险评估主要依赖于观察动物是否出现膀胱结石等“全或无”的终点指标，这些指标往往不够敏感，可能无法捕捉到早期、更细微的肾脏损伤信号。此外，现有标准多基于几十年前的高剂量动物研究，其在低剂量外推至人类暴露场景时存在不确定性，并且可能未充分考虑婴幼儿等敏感人群的脆弱性。
为了应对这些挑战，由Modar Sadek、Nazira Sarkis和George Jangi组成的研究团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》上发表了一项新的研究。他们采用了一种更为先进的毒理学风险评估方法——基准剂量（Benchmark Dose, BMD）建模，结合连续监测的肾脏功能生物标志物，旨在推导出一个更科学、更具保护性的三聚氰胺TDI值，为修订和统一全球安全标准提供强有力的科学依据。
本研究主要采用了以下关键技术方法：研究遵循经济合作与发展组织（OECD）第407号指南（重复剂量28天口服毒性研究）的实验设计。使用40只雄性Wistar白化大鼠（5周龄），随机分为7个三聚氰胺剂量组（8至504 mg/kg bw/天）和1个溶剂对照组（1%羧甲基纤维素）。实验终点时，采集血液样本，使用全自动生化分析仪检测肾脏功能标志物（尿素、肌酐）和肝脏功能标志物（总胆红素T-Bil、丙氨酸氨基转移酶ALT、天冬氨酸氨基转移酶AST），并利用特定公式计算估算肾小球滤过率（eGFR）。核心数据分析采用了基准剂量（BMD）建模方法（使用美国EPA的BMDS软件v3.2），将连续型剂量-反应数据拟合多种参数模型（如Hill、线性、多项式、幂函数模型），以基准反应（BMR）设定为对照组均值变化1个标准差（1SD）来计算BMD及其95%置信区间下限（BMDL）。最终，通过将BMDL除以总不确定系数（UF=1000，涵盖种间、种内差异以及亚急性向慢性暴露的外推）来推导TDI。
3.1. 临床体征和体重变化
实验期间所有剂量组均无死亡发生。最高剂量组（504 mg/kg bw/天）的大鼠在实验后期出现活动减少和眼周红色卟啉样分泌物。体重分析显示，剂量≥35 mg/kg bw/天时，大鼠的体重增长（WG）和体重增长比率（WGR%）出现统计学显著的剂量依赖性降低。最高剂量组几乎完全抑制了生长，表明产生了严重的毒性效应。
3.2. 血液生化标志物的变化
3.2.1. 肾功能生物标志物
三聚氰胺暴露对肾脏功能产生了显著影响。尿素和肌酐水平在剂量≥35 mg/kg bw/天时开始显著升高，并呈现剂量依赖性。在最高剂量（504 mg/kg bw/天）下，尿素/肌酐比值（U/Cr ratio）显著降低，这提示存在内在性肾损伤，而非单纯的血流灌注不足或梗阻原因。估算肾小球滤过率（eGFR）在剂量≥35 mg/kg bw/天时出现进行性下降，最高剂量组eGFR较对照组下降了约89.8%，强烈支持三聚氰胺导致了肾小球功能滤过功能障碍。
3.2.2. 肝功能生物标志物
肝脏也受到高剂量三聚氰胺的影响。总胆红素（T-Bil）以及肝酶ALT和AST在较高剂量组（≥252 mg/kg bw/天）才出现显著升高。AST的升高幅度大于ALT，可能提示有肾源性或肌肉源性的贡献。这些结果表明，三聚氰胺在引起肾毒性的较高剂量下，也可能伴随肝毒性。
3.3. 基准剂量（BMDs）建模
研究人员对尿素、肌酐和eGFR这三个连续的肾脏生物标志物进行了BMD建模。通过比较不同模型的拟合优度，最终选择三次多项式模型（考虑非常数方差）作为最优模型。模型拟合良好，p值大于0.1，缩放残差在可接受范围内。计算得到的各端点BMDL值如下：尿素为6.60 mg/kg bw/天，肌酐为7.03 mg/kg bw/天，eGFR为10.52 mg/kg bw/天。所有模型的BMD/BMDL比值均小于1.4，符合美国EPA的可接受标准（<3），表明估计结果稳健可靠。
3.4. 基于BMD的TDI推导
基于BMDL推导TDI是关键步骤。研究团队认为尿素和肌酐是反映早期肾损伤的敏感且生物学意义相似的端点，因此采用了这两个端点BMDL的算术平均值（6.815 mg/kg bw/天）作为出发点（Point of Departure, PoD）。而eGFR因其BMDL较高（敏感性较低）且是计算值而非直接测量值，未被纳入平均计算。随后，应用了总不确定系数（UF）为1000，其中包括：10倍种间差异（动物到人）、10倍种内差异（人群个体差异）以及10倍时间调整因子（从28天亚急性暴露外推到慢性终身暴露）。最终计算得出的TDI为0.0068 mg/kg bw/天（四舍五入值）。
3.5. 与现有TDI值的比较
本研究推导出的TDI（0.0068 mg/kg bw/天）远低于当前FDA（0.063 mg/kg bw/天）、EFSA和WHO（0.2 mg/kg bw/天）的标准，严格了约10至30倍。这种差异主要源于研究方法学的不同。本研究采用了更先进的BMD模型分析连续的肾脏生物标志物（尿素、肌酐），这些标志物能更敏感地检测到早期的、亚临床的肾功能变化。而现有监管标准大多基于几十年前的NTP（1983）研究，该研究使用传统的NOAEL（未观察到不良反应水平）方法，并以膀胱结石这种较不敏感的“全或无”终点为依据。本研究的TDI更保守，旨在为公众，特别是敏感人群（如婴幼儿）提供更强的健康保护。
3.6. 关于三聚氰胺肾毒性的争议
文章还讨论了当前关于三聚氰胺肾毒性的主要争议点，包括其单独致毒与需与氰尿酸协同作用的争论、毒性剂量阈值的不确定性、以及对敏感人群（如已有肾脏疾病、糖尿病患者）风险可能被低估的问题。本研究通过使用敏感的连续生物标志物和BMD建模，为三聚氰胺单独引起肾小管损伤提供了证据，支持即使在相对较低剂量下，三聚氰胺也可能通过氧化应激等非梗阻性机制对肾脏造成损害。
3.7. 研究局限性
研究者也坦诚指出了本研究的局限性，包括实验周期为28天（亚急性）而非更长期的慢性研究、仅使用了雄性大鼠、每组动物数量较少（n=5）以及未进行组织病理学检查等。然而，研究遵循了国际标准（OECD 407），应用了保守的不确定系数来弥补研究时长的不足，并采用BMD建模等先进统计方法增强了结果的可靠性。这些局限性为未来更深入的研究指明了方向。
研究结论与意义
本研究通过应用基准剂量（BMD）模型分析连续的肾脏生物标志物（尿素、肌酐、eGFR），成功量化了三聚氰胺的剂量-反应关系，并推导出一个更为保守和健康的保护性TDI值（0.0068 mg/kg bw/天）。该值显著低于现行主要监管机构的标准，凸显了使用敏感生物标志物和先进统计模型在风险评估中的重要性。
这项研究的意义重大。首先，它为解决当前三聚氰胺监管标准不一致的问题提供了新的、更科学的依据。其次，它展示了BMD建模结合连续生物标志物这一方法在化学物风险评估中的优越性和应用潜力，有望推动风险评估方法的更新。最后，得出的更严格的TDI值建议，对于保护婴幼儿等脆弱人群免受三聚氰胺的潜在健康危害具有重要的公共卫生意义，为未来修订食品安全标准和加强监管提供了关键的科学支撑。尽管存在一些局限性，但本研究为更精确地评估三聚氰胺的健康风险迈出了重要一步，并为评估其他环境污染物的毒性建立了可借鉴的框架。
