戊糖素标准品

点评 | 朱锦芳（NIH）2022年5月23日，上海交通大学基础医学院生化与分子细胞生物学系童雪梅教授课题组及其合作团队，上海市免疫学研究所李斌研究员课题组和复旦大学附属华山医院/脑科学转化研究院杨辉研究员，在Nature Metabolism杂志在线发表题为 Non-oxidative pentose phosphate pathway controls regulatory T cell function by integrating metabolism and epigenetics 的研究论文，揭示非氧化磷酸戊糖途径（非氧化PPP）对调节性T（Treg）细胞代谢模式及细胞功能的调控机制。Nature Metabolism同期发表伦敦帝国理工学院Margarita Dominguez-Villar博士为该研究撰写的News & Views特评，认为该文章发现非氧化PPP在Treg细胞活化和功能调控中的中心地位（a central regulator）。表达特征转录因子Foxp3的Treg细胞是一类具有免疫抑制功能的CD4+ T细胞亚群，维持机体免疫系统稳态，防止免疫过激诱发自身免疫病。已知葡萄糖酵解、脂肪酸氧化和氨基酸分解代谢等都参与 Treg 细胞功能调控。PPP是一条不产生ATP的葡萄糖分解代谢途径，由生成NADPH的氧化PPP和产生5-磷酸核糖的非氧化PPP组成。非氧化PPP包括4个代谢酶催化的5步可逆反应，可以通过改变代谢物流向来满足细胞的功能需求。非氧化PPP是否参与免疫细胞如Treg细胞的代谢与功能调控尚不清楚。转酮醇酶TKT是非氧化PPP中催化两步可逆反应的代谢酶。童雪梅团队已发现TKT在肝脏、脂肪和肠道中调控糖脂代谢平衡的重要作用（Li M et al, Cancer Research, 2019 Tian N et al, Diabetes, 2020 Tian N et al, Cell Death & Disease, 2021）。在本研究中，研究人员通过构建Treg细胞特异性敲除TKT的小鼠模型，深入探究非氧化PPP是否和如何调控Treg细胞代谢及功能。他们研究发现，Treg细胞特异性敲除TKT的小鼠出生3周后发生严重自身免疫性疾病，并且在断奶之后相继死亡，其表型与缺失Foxp3基因的小鼠相似。进一步研究发现，敲除TKT在不影响Treg数目和转录因子Foxp3 水平的情况下，阻断Treg细胞的免疫抑制功能。为了排除炎症反应的影响，研究者根据Foxp3基因位于X染色体和雌鼠X染色体选择性失活的特点，构建了在同一只鼠中既有TKT缺失又有TKT正常表达的Treg细胞嵌合小鼠模型。该小鼠Treg细胞的转录组和表观遗传组分析表明，TKT缺失导致Treg细胞中87.9%的差异表达基因被下调，染色质可及性降低。这些被下调的基因几乎全部为效应性Treg特征性基因，表明非氧化PPP对调控Treg细胞免疫抑制功能是必需的。研究者进一步发现，TKT缺失导致Treg 细胞NADPH 减少和氧化应激增加，葡萄糖进入线粒体氧化减少，脂肪酸氧化增加，氨基酸分解代谢显著增强，分解代谢重构使线粒体功能受损。同时，被氧化应激和线粒体损伤诱发的还原性TCA循环使α-酮戊二酸/琥珀酸及α-酮戊二酸/富马酸比率降低，DNA甲基化增加，抑制Treg细胞特征性功能基因表达，导致其免疫抑制性功能丧失。文章也发现非氧化PPP中的另外一个代谢酶——转醛醇酶（TAL），对维持效应性Treg特征性功能基因表达也不可或缺。此外，在自身免疫性病人外周血 Treg细胞中，TKT水平显著降低。综上所述，此研究首次揭示非氧化PPP对于调控Treg细胞中糖、脂和蛋白质分解代谢稳态、维持代谢物依赖的表观遗传修饰和功能基因表达有关键作用，即非氧化PPP可以通过整合三大营养物质代谢和表观遗传修饰控制Treg细胞功能。这项研究将为通过调控Treg功能防治自身免疫性疾病和其它免疫相关疾病提供新策略新手段。非氧化 PPP 通过整合代谢组和表观遗传组调控Treg细胞功能上海交通大学医学院博士生刘琪、阿拉巴马大学伯明翰分校博士生朱方明和上海市免疫学研究所博士生刘鑫男是该研究论文的共同第一作者。此项研究得到复旦大学生物医学研究院叶丹研究员、海军军医大学附属长征医院风湿免疫科徐沪济主任、上海交通大学附属仁济医院沈南主任、上海交通大学基础医学院徐天乐教授、清华大学药学院胡泽平研究员、阿拉巴马大学伯明翰分校胡晖教授等合作实验室的大力协助。通讯作者为童雪梅教授、李斌研究员和杨辉研究员。专家点评朱锦芳Jeff Zhu (Chief, Molecular and Cellular Immunoregulation Section, NIH)调节性T细胞（Tregs）在维持免疫耐受和免疫稳态中发挥关键作用，并且参与调节感染和癌症中的各种免疫反应。一方面，Treg功能的丧失通常与自身免疫和过度炎症有关；另一方面，肿瘤微环境中激活的Treg往往会抑制肿瘤免疫。因此，了解Treg的产生、激活及其获得抑制性功能的机制不仅将拓展基础免疫学认知，而且将为各种免疫相关疾病提供新颖有效的临床疗法。不同的代谢途径在控制Treg和效应性辅助型CD4+ T（Th）细胞的发育和分化中作用不同。经典观点认为，Tregs更倾向于脂肪酸氧化，而效应Th细胞主要利用葡萄糖作为能量来源。在本项工作中，童雪梅团队及其合作实验室共同发现，非氧化磷酸戊糖途径（非氧化PPP）在控制Treg细胞激活和抑制功能中起着关键作用。非氧化PPP是葡萄糖分解代谢的一个分支，它在Treg和效应性Th细胞中的功能尚不清楚。令人惊奇的是，在Treg中敲除非氧化性PPP中的重要酶—转酮醇酶（TKT），小鼠会产生致死性自身免疫病。Treg细胞特异性 TKT 缺失导致其失去免疫抑制功能，却不影响其发育和Foxp3蛋白表达。机制上，童雪梅及其合作团队发现TKT缺失诱导线粒体氧化应激和还原性TCA循环，导致α-酮戊二酸（α-KG）水平降低。α-KG作为重要的表观遗传辅助因子，能调控组蛋白和DNA去甲基化酶的功能。TKT缺失时，Treg中众多基因的DNA甲基化增加，染色质可及性下降。并且，α-KG补充能够改善由Treg特异性TKT 缺失引起的自身免疫反应。此外，在临床自身免疫性疾病患者外周血Treg中，TKT水平被下调。Treg获得抑制功能需要被激活，TKT缺失诱发的自身免疫反应是由活化Treg特征性基因表达减少所导致的。由于Treg细胞群体的异质性，单细胞分析可以为TKT如何调节Treg激活和表观修饰提供一个更清晰的解释。然而，该研究发现在大约1000个激活态Treg特征基因中，只有124个受到TKT缺失的影响，却诱发了显著的小鼠自身免疫病表型，表明这个小的基因群体包含对Treg功能至关重要的效应分子，例如IL-10和TIGIT等。因此，本项研究发现令人印象非常深刻。本项工作不仅促进我们全面认识Treg细胞激活和功能的机理，而且在未来治疗人类疾病方面具有潜在重要转化价值。原文和特评链接：https://www.nature.com/articles/s42255-022-00575-z，https://www.nature.com/articles/s42255-022-00574-0

大连质检所多项研发项目上升为国家标准 　　“激素化妆品”将成“过去时” 　　近日，从辽宁大连质监所传来喜讯：“滥用激素”、“腐蚀皮肤”——这些困扰化妆品市场的违禁行为不再模棱两可，大连质检所研发的“化妆品中41种糖皮质激素类药物的测定”正式上升为国家标准。这标志市场上的化妆品是否含有违规激素类药物已成“明白账”。 　　近年来大连质检所针对我国相关检测方法比较落后的状况，重点开展了化妆品功效成分分析和禁限用成分检测方法的科研工作。目前，已有8个项目被列入国家标准制修订计划，而“化妆品中41种糖皮质激素类药物的测定”和“牙膏中二甘醇的测定”已正式上升为国家标准。记者在采访中了解到，这两项“国标”是继“苏丹红检测方法”、“小麦中溴酸盐的测定”、“蜂蜜中淀粉糖浆的测定”等食品检测国家标准后，又一个检测方法国标的“大连制造”。 　　据大连质检所相关负责人介绍，荣获“2009年度大连市科学技术进步奖”二等奖的“化妆品中41种糖皮质激素类药物的测定”项目，采用了液相色谱/质谱和薄层层析法两种方法，兼顾高精度确证测定和低成本快速高效定性测定，几乎涵盖了目前临床使用的所有糖皮质激素药物，技术水平达到国际领先，具有很高的应用价值。“化妆品中多种糖皮质激素类药物测定方法在全国率先攻关成功，意味着‘激素化妆品’将无所遁形!” 　　该负责人还告诉记者，大连质检所目前正在攻关的项目继续以化妆品中有毒有害物质及功效成分的检测技术研究作为工作重点，包括了化妆品中铬(禁用成分)、维生素B3(烟酸、烟酰胺)、维生素B5(泛酸、D-泛醇)、维生素C等维生素类成分、曲酸及其衍生物、尿素等常用美白保湿功效成分的测定方法研究，这些方法的研制将为即将实施的化妆品全成分标识提供有力的技术支持。 　　“经过一年多的积极筹建，以我们大连质检所为依托的‘国家日化产品质量监督检验中心’已经通过中国合格评定国家认可委员会CNAS的初评，并经国家认证与认可监督委员会CNCA授权，即将在我市投入运行。该中心将成为我国日化产品前沿检测研究实验室，为政府、企业和消费者提供化妆品等日化产品的专业检测服务。”大连质检所相关负责人介绍说。 　　据了解，以大连质检所为依托的“国家日化质检中心”是正在建设中的“大连市检测科技园”的附设项目。中心将建立日化产品功效成分安全性评价实验室，稳步开展化妆品等日化产品功效成分关键检测技术研发，在集群式第三方检验测试科技园区中打造全国一流的日化产品公共检测服务平台和前沿实验室。 　　据介绍，该中心实验室面积达1500平方米，拥有液相色谱-串级质谱、液相色谱-飞行质谱、电感耦合等离子体质谱等国内一流的检测设备和凝胶净化系统、固相萃取等前处理装置，并已经取得了“国家化妆品市场准入技术委员会委员单位”、“全国化妆品生产许可证的发证检验单位”两项权威资格，其检验能力范围已经覆盖了化妆品、洗涤品、消毒剂等产品领域，检测项目包括了糖皮质激素类药物、防腐剂、去屑剂、抗生素、维生素、微生物、重金属等百余项化妆品卫生化学指标检测及微生物指标检测。 　　目前，大连质检所已经开展了化妆品质量安全风险监测活动，通过系统和持续地收集化妆品污染以及化妆品中有毒有害物质的监测数据及相关信息，进行综合分析，为大连乃至全国化妆品安全监管和科技进步提供依据，直击化妆品中的潜在危害，确保化妆品消费健康安全。目前，大连质检所已经完成了“牙膏中草药成分安全性检测调研”、“化妆品中石棉检测调研”和“化妆品中禁用物质的生产工艺调查”等风险监测项目。

昨日，浙江省杭州市，在一家超市里拍摄到的百事可乐。近日，百事可乐再次遭遇&ldquo 致癌风波&rdquo 。 　　昨日，在百事可乐饮料的外包装上，只能看到食品添加剂项目中标注有&ldquo 焦糖色&rdquo ，看不出该色素是否被改进了配方，是否含有4-甲基咪唑等信息。 　　新京报讯 近日，美国监督机构环境健康中心发布的一份报告指出，在百事可乐的焦糖色素中再次检测出了含有可能致癌的4-甲基咪唑(简称4-MEI)。前日，百事大中华区前日回应此事，坚称多个权威机构都认为其食品和饮料中的焦糖色素是安全的。对此，记者昨日从国家食品安全风险评估中心了解到，我国将修订焦糖色素限量标准。 　　今年3月，称两公司并未停止使用&ldquo 4-甲基咪唑&rdquo 生产可乐，美国加州对百事可乐和可口可乐提起诉讼。最新检测显示，可口可乐几乎没有检测到4-甲基咪唑，但百事可乐中仍然存在。 　　今年将重点评估焦糖色素影响 　　目前，百事可乐和可口可乐都称正在改进焦糖色素的生产配方，但并未提及在中国改进配方的具体时间表，消费者担心被企业执行&ldquo 双重标准&rdquo 。 　　昨日，记者从国家食品安全风险评估中心了解到，可乐添加焦糖色素中含有的4-甲基咪唑是否对人体健康有影响，已列入今年该中心的重点评估项目。 　　国家食品安全风险评估中心研究员王华丽昨日介绍，我国目前已批准四种焦糖色素的生产工艺，并非每种工艺在生产过程中，都会产生4-甲基咪唑。因此，企业可以根据产品品质要求和市场要求，选择其中任一种工艺生产焦糖色素。 　　现行标准规定&ldquo 按需要使用&rdquo 　　不过，现行食品质量国标中，可乐中焦糖色素没有限量标准，只规定&ldquo 按生产需要适量使用&rdquo 。对此，王华丽表示，焦糖色素在可乐中起着色剂作用，添加多了，对口感也会有影响。因此，可乐企业为了产品品质，不会随意过多添加焦糖色素，可乐中含有的4-甲基咪唑，也是微量的，但现行标准规定模糊，确实造成生产者和监管部门都缺乏标准依据，出现混乱的情况。 　　因此，国家卫生计生委正在进行的食品安全国家标准整合工作中，将对食品中焦糖色素添加的限量，统一作出修订。王华丽称，包括可乐在内的碳素饮料，也将有焦糖色素含量的具体限值标准，对今后其生产过程有一个明晰的安全性指导。 　　■ 回应 　　百事改进配方暂未涉及中国 　　发声明称其食品和饮料安全无碍，但承诺改变工艺，降低焦糖中4-MEI含量 　　记者昨日在百事可乐、可口可乐两种饮料的外包装上，只能看到食品添加剂项目中标注有&ldquo 焦糖色&rdquo ，但看不出该色素是否被改进了配方，是否含有4-甲基咪唑等信息。 　　对于此事，百事大中华区前日发出声明，坚称包括美国食品药品管理局等在内的多个权威机构都认为百事的食品和饮料中的焦糖色素是安全的。 　　但同时，百事公司却又承诺使用改变生产工艺的焦糖色素，供应商正在修改生产工艺，降低焦糖中的4-MEI含量。有报道称，目前在美国加州已改变了饮料配方，并计划在2014年2月前在其他州也完成，将这种着色剂从其饮品中去除，然后在全球范围内更改饮料配方。 　　不过，对于在中国的饮料中改进焦糖色素工艺的时间表，百事公司却没有明确表态，只称&ldquo 百事在中国的饮料中所使用的焦糖色符合所有地方法规要求&rdquo ，消费者尽可放心享用。 　　此前可口可乐在接受采访时称，所有产品中的焦糖色素，过去、现在以及将来一直都是安全的。&ldquo 微量的4-甲基咪唑存在于大量的食品和饮料中，通常烹饪过程中发生&lsquo 褐变反应&rsquo 就会形成4-甲基咪唑&rdquo 。目前可口可乐也首先在加州改变了配方，美国以外地区也会过渡到经过改良的焦糖，但也没有具体的改进时间。 　　&ldquo 如果是改进配方，就应该在全球范围内都执行。&rdquo 一些消费者认为，两家可乐公司不能以&ldquo 双重标准&rdquo 区别对待，只局限在加州或者美国范围内改进配方。 　　■ 说法 　　4-MEI是否致癌一直存争议 　　专家表示，目前显示可能导致动物致癌，但并无导致人类致癌证据 　　据了解，4-甲基咪唑(简称4-MEI)是一种重要的有机中间体，主要用于合成大宗胃药西咪替丁，也可用作环氧树脂固化剂和金属表面防护剂等。 　　早在2011年，美国加利福尼亚州就将&ldquo 4-甲基咪唑&rdquo 列为&ldquo 可能致癌物&rdquo 名单，规定每份食品或饮料如含有29微克以上的4-甲基咪唑，就必须带有警告标志。 　　不过，对于4-甲基咪唑的致癌性一直就具有很大的争议性。美国食药物管理局称，小剂量较安全，除非每天喝1000瓶听装可乐才会致癌。 　　美国饮料协会曾发声明认为，这是某些长期致力于攻击食品和饮料行业的组织又一次企图威吓消费者，&ldquo 4-MEI并不对人类健康构成威胁。没有任何证据表明4-MEI会致癌。&rdquo 　　记者昨日查询到，中国饮料工业协会曾引述美国观点指出，4-甲基咪唑在多种食物和饮料中都有轻微含量，该物质需求和用途广，医药、农药、染料、涂料等精细化工领域都会涉及。 　　中国农业大学食品科学与营养工程学院副教授何计国昨日称，4-甲基咪唑是在以亚硫酸铵为原料生产焦糖色素时产生的。目前显示是可能导致动物致癌，但并无导致人类致癌的证据和案例。 　　【背景】 　　可乐焦糖色素多次被指致癌 　　2011年初 　　美国监督机构环境健康中心公布在百事可乐和可口可乐的焦糖色素中含有致癌物质4-甲基咪唑。 　　2012年3月 　　美国消费者倡导组织公共利益科学中心称，可口可乐和百事可乐的苏打饮料中，发现高水平有致癌风险的4-MEI。 　　回应 　　两家公司表示，将改进其焦糖色素的生产流程，减少全美范围内饮料的4-MEI含量。 　　今年3月 　　美国加州还就此对百事可乐和可口可乐提起诉讼，指出两家公司仍没有停止使用&ldquo 4-甲基咪唑&rdquo 生产可乐。 　　检测 　　近期的最新检测显示，可口可乐几乎没有检测到4-甲基咪唑，但百事可乐却依然未采取行动。 　　几天前 　　非政府民间组织美国监督机构环境健康中心(CEH)发布报告，该机构在美国10个州购买的百事可乐中检测发现，4-甲基咪唑(4-MEI)严重超标，约为加利福尼亚州规定水平的4-8倍，而这种物质被实验鼠长期食用后会导致肺癌。 　　回应 　　百事可乐称，包括美国食品药品管理局等在内的多个权威机构都认为百事的食品和饮料中的焦糖色素是安全的。 　　同时，百事公司承诺使用改变生产工艺的焦糖色素，降低焦糖中的4-MEI含量。