为何吃进去的病菌能致病,转基因食品却安全?

2018-12-17 09:30 | 作者: 卫平 | 标签: 外源基因

提要:转基因作物中的外源基因及其生产的蛋白质,跟食入的微生物或有害蛋白完全不同。


卫平 文

前些日子,短文“不必担心转基因作物”发表后,收到了几个反馈问题。

针对文中“抗虫转基因的Bt蛋白,跟食物中的其他大分子物质一样,在体内会被消化分解,吸收再利用。若未被消化,则被排出体外”的说法,有读者提出疑问:“如果食物只有上述两条归宿,那么,吃进去的细菌、病毒为何能让人生病?口服疫苗为何能发挥作用?”

问题很棒,真心赞一个!

这些问题,涉及到了生物化学、感染性疾病和免疫应答方面的内容了。作为从事生物医学研究的科研人员,我很乐意就这些疑问,从生命科学角度跟大家一起聊聊。

若能为读者朋友就“转基因和健康”释疑,我会很开心。好,咱从下面的问题开始吧。

1 人与微生物,冤家?朋友?

自然界里充满了微生物。微生物,顾名思义就是微小的、有生命的物质。包括细菌、病毒、真菌及藻类等。

微生物种类浩繁,有对人有益的,也有有害的。

大家都熟悉的蘑菇、灵芝是真菌类;酿酒、酿制酱油醋、酸奶和面包生产等,离不开发酵菌,它们都属于有益微生物。

人的体表和体腔内长期居住着大量细菌。如果按个数来算,组成人体的细胞数远远少于人体携带的细菌数。二者的比例,大约是1:9。换句话说,人体是由10%的细胞和90%的细菌组成的。

这些细菌,已经同我们的身体形成了一个和谐共生的环境。通俗讲就是,互为依存。

那么,人体和体内菌群是怎样和谐共生的?

以肠道菌群为例。肠道菌群,就是居住在我们肠道内的细菌。它们以肠道细胞的分泌液、脱落细胞及食物残渣等为食物。同时,菌群的某些代谢产物,比如维生素K和B族维生素类,又是人类离不开的营养物质。肠道菌群甚至还参与人体的抗衰老、抗肿瘤和免疫平衡作用。

肠道菌群,通过促进免疫器官,而发挥免疫平衡作用。抗衰老作用,主要是通过菌群产生的酶,参与消除自由基,使细胞免受损伤。如果肠道菌群比例失衡,会引起一系列疾病。

有害菌,又叫做病原微生物,诸如痢疾杆菌、霍乱弧菌、艾滋病毒、肝炎病毒等。

病原微生物感染人体的途径很多,包括呼吸道、消化道、皮肤、血液、精液等。

今天的话题,是“转基因食品会不会像病原微生物一样,导致我们生病“。所以,咱就围绕“吃入”体内的细菌、病毒如何致病;为什么说转基因作物中的抗虫Bt蛋白和抗除草剂的EPSPS酶,跟病原微生物不同,不会吃出病来。

要想解答上面的问题,咱还需要简单了解一下消化系统。

2 勤劳的消化系统

我们的消化系统,每时每刻都在工作。

消化系统,就像一个工厂。根据我们”吃“进去的不同”原料“,一道工序又一道工序,加工处理。它从来不休息,连检修都不停工。时时刻刻兢兢业业地工作,从我们出生的那一刻起,直到生命的终点。

消化系统,不仅负责加工“原料”,还要负责质量检查。只有合格的“终产品”,才会被输送给身体的各个组织器官。

消化系统包括两大部分,消化道和消化器官。消化道,是指从口腔、咽、食管、胃、小肠、大肠、直肠到肛门,一条上下贯穿的管道。消化器官,主要有胰、肝和胆囊。因为它们分泌消化酶,参与食物大分子的分解工作。这几个器官是“多工种“的技工,它们不仅参加“消化系统“的工作,还要负责其他重要工作。比如说,胰脏,既要生产和分泌胰液(消化液);又要生产和分泌胰岛素。

消化道,有点儿像一架大功率的多功能“粉碎机“。通过牙齿咀嚼、舌头搅拌、胃肠蠕动等物理作用,再通过消化酶分解的化学作用,把“吃”进去的粗料(食物)碾碎、分解,变成可以被肠道细胞吸收利用的合格“细料”(小分子)。只有质检合格的小分子,才能被吸收,派上用场。没有碾碎或无法分解的部分,会被扣上“不合格”的章,排出体外。

消化道,时时刻刻努力工作,承受的压力却很大。它跟外界相通,免不了会受各种“有的没的“的影响。比如,吃进去“不友好”的病原微生物。事实上,这种情况每时每刻都在发生。因为,我们的手上和物体的表面有很多微生物,空气中也漂浮着微生物。不过,也不用太担心。因为,在几百万年的进化过程中,消化道已经进化出了抵御病原微生物感染的本事。

首先,我们的胃液是很强的酸性液体。正常情况下,进食后,胃液大量分泌,胃里的pH值可以降到2~3。强酸环境,可以有效地杀死食物里的细菌病毒,保证胃和肠道的安全。与此同时,在酸性环境下,胃里原本没有活性的胃蛋白酶原被激活,变成有活性的胃蛋白酶,帮助消化食物。在物理性搅拌的同时,通过蠕动把初步消化的食糜向下送,送入肠道。

其次,肠道就像一个复杂的化学反应器。里面有各种各样的消化酶。它们各司其职,进一步分解食物中的多糖、淀粉、脂肪、蛋白质、DNA等大分子物质。分解生成小分子后,被吸收,提供我们生长所需。

既然人体内的消化酶能把食物中的大分子都分解成小分子,那么,为什么经水或食物进入我们身体里的细菌和病毒能让我们生病呢?

这才是今天的重点。下面进入重点。

3 机体同“吃进去的”病原微生物的博弈

很多细菌和病毒都可以通过吃,进入我们的身体,导致生病。比如说痢疾、霍乱、小儿麻痹症、甲型肝炎。

痢疾和霍乱是由细菌感染引起的疾病;小儿麻痹症和甲型肝炎是由病毒引起的。它们的致病机制不同,但却有几个共同特点:


吃喝时,病原微生物可以随着食物和水进入胃里。当细菌或病毒进入的量很大,或由于种种原因,我们的胃酸浓度不够或消化酶出错时,它们中的一部分可以“幸存”。

这些“漏网分子”进入肠道后,肠道内的碱性环境对它们就不构成威胁了。如果它们仅停留在肠腔,不跟肠壁细胞结合,不进入细胞,不产生毒素,那么,就可以跟人体和平共处,最终会被排出。

有些比较讨厌的细菌和病毒。它们表面,有小小的凸起或小树杈样或小链子样的“物件儿”,恰好可以跟肠道细胞表面的受体结构特异性结合。这些“小物件儿”跟受体之间的关系,类似于钥匙和锁。一种钥匙开一种锁。这就是为什么不同的致病微生物会侵犯身体不同系统的原因。比如,流感病毒“佩带”的钥匙只能打开呼吸道上皮细胞表面的锁(受体)。所以,流感以呼吸道症状为主。痢疾杆菌“佩带”的钥匙只能打开肠道细胞的锁,因此,痢疾症状集中在消化道。

不同的动物,细胞上的受体“锁”可以不一样,体内的酶可以不一样,免疫系统也可以不一样。A动物的致病微生物有可能是B动物的营养餐。比如,狗狗不能吃巧克力,鸡瘟不会感染猪,伤寒杆菌只侵犯人类。

转基因作物中的外源基因及其生产的蛋白质,跟食入的微生物或有害蛋白完全不同。
所以,它们的体内旅程,只有两条路,一是被分解吸收利用;一是排出体外。

根据世界卫生组织对转基因食品的安全指南,所有转基因作物中转入的外源物质,在研发和审批过程中,必须经过一系列的安全评估。确保转入的外源物质不会跟人体细胞表面的受体结合,是最基本的要求。

首先,安评要求外源基因的DNA序列、蛋白质序列、蛋白以及它们的主要代谢产物的结构,必须不同于任何已知的主要过敏原或毒素。其次,需要做一系列体外及动物试验,以证实它们不致敏、无毒、无害。最后,转入的外源蛋白不可以影响作物的营养成份。

顺便说一下,外源基因/DNA不会直接被人体细胞吸收利用,人体细胞中的DNA是细胞自己合成的。细胞内DNA的合成方式,会根据合成的原料、场所和身体代谢水平的不同,而有区别。这些太过于“术语”,咱就不在这里展开说了。

有读者可能会质疑:“外源DNA有可能进入我们的基因组,基因治疗就是例子“。这种说法本身没错。但是,基因治疗中涉及的外源基因,需要特定的苛刻条件,才可能进入细胞。食用路径则不行。

篇幅所限,今天就先聊到这里。欢迎提问。关于转基因食品不会像口服疫苗那样刺激免疫应答的问题,咱下次再谈。

参考文献
JuliaE.etal.,Currentstateandchallengesindevelopingoralvaccines.
AdvDrugDelivRev.2017,114:116-131
Principlesfortheriskanalysisoffoodsderivedfrommodernbiotechnology.
WHO,CAC/GL44-2003.(adoptedin2003,amendments2008and2011)

来源:基因农业网

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