引言：
在探索棉酚（GOSSYPOL）的毒性时，了解其风险、症状以及相关的安全指南至关重要。这种天然化合物的毒性影响着多个领域，而深入了解它的特性将有助于我们更好地管理潜在的健康风险。
1. 什么是棉酚中毒？
棉酚是一种酚类化合物，由棉花茎、叶、种子和花蕾（棉属）中的色素腺体产生。棉籽粕是棉花的副产品，用于动物饲养，因为它富含油和蛋白质。由于棉酚具有多种生物学特性，包括抗生育、抗病毒、抗氧化、抗菌、抗疟疾，以及最显著的棉酚抗癌活性，因此已成为众多研究的主题。为什么禁止使用棉酚？棉酚毒性限制了棉籽在动物饲料中的使用。高浓度的游离棉酚可能是棉酚中毒急性临床症状的原因，包括呼吸窘迫、体重增加受损、厌食、虚弱、冷漠和数天后死亡。然而，最常见的毒性作用是雄性和雌性生殖能力受损。棉酚的另一个重要毒性作用是干扰免疫功能，降低动物对感染的抵抗力并削弱疫苗的效力。限制棉酚毒性的预防措施包括处理棉籽产品以降低游离棉酚的浓度，最常见的处理方法是暴露于高温。然而，游离棉酚可以在消化过程中从结合形式中释放出来。农艺选择培育出了缺乏产生棉酚的腺体的棉花品种，但这些品种通常不会种植，因为它们的产量较低，并且更容易受到昆虫的攻击。
2. 棉酚毒性机制
脂溶性棉酚很容易从胃肠道吸收。它与氨基酸（尤其是赖氨酸）和膳食铁高度结合。确切的作用机制尚不清楚；然而，棉酚通过形成席夫碱型衍生物以及额外的蛋白质/棉酚相互作用使许多氨基酸无法利用。棉酚还会影响许多生物过程所必需的酶促反应，包括细胞对氧化应激作出反应的能力和抑制血红蛋白释放氧气的能力。棉酚的结合、代谢和尿液排泄有限；大部分通过粪便排出。
所有动物都易受棉酚毒性影响；然而，单胃动物、反刍动物、未成熟反刍动物和家禽似乎最容易受到影响。毒性作用通常仅在长期接触棉酚后才会发生，通常持续数周至数月。成年反刍动物能够通过与瘤胃中的可溶性蛋白质形成稳定的复合物来解毒棉酚，从而阻止吸收，而猪、反刍动物和瘤胃仅部分运作的幼年反刍动物则缺乏这种能力。据报道，猪、豚鼠和兔子对棉酚敏感；狗和猫似乎具有中等敏感性。山羊对棉酚的敏感度可能比牛更高。马似乎对棉酚有相对的抵抗力，但还是建议谨慎使用。
3. 毒性动力学
棉酚的吸收率与饮食中的铁含量成反比，饮食中添加硫酸亚铁可灭活游离棉酚。在反刍动物中，瘤胃中的微生物发酵将饮食中的游离棉酚与蛋白质结合，但尚不清楚结合形式是否可以被肠道吸收，或者微生物是否可以从结合形式中释放出游离棉酚。吸收的棉酚在肝脏和肾脏中积累。棉酚的主要排泄途径是通过胆汁；然后与葡萄糖醛酸苷和硫酸盐结合后通过粪便排出。给大鼠口服 5 mg 两种消旋体棉酚后，5 天内 70.4% 的 (+) 棉酚和 80.2% 的 (-) 棉酚随粪便排出，而 2.30% 的 (+) 棉酚和 2.79% 的 (-) 棉酚随尿液排出。少量棉酚也会随呼气排出。乳汁中几乎不排出棉酚。单次静脉注射后，大鼠体内总 (+) 和 (-) 棉酚的半衰期 (t 1/2) 估计分别为 25.26 小时和 10.53 小时 。
4. 棉酚中毒的症状和健康影响
（1）棉籽中含有足够高浓度的棉酚，可引起急性中毒。然而，膳食棉酚和毒性的累积效应可能在摄入 1 至 3 个月后发生。许多物种都报告过棉酚中毒，包括肉鸡、猪、狗、绵羊和山羊。猪、鸟、鱼和啮齿动物等单胃动物比反刍动物更容易受到棉酚毒性的影响。此外，与成年反刍动物相比，幼年反刍动物对棉酚更敏感，因为棉酚在瘤胃发酵过程中不会结合，而瘤胃发酵发生在瘤胃功能齐全的动物中。然而，如果棉酚摄入量超过瘤胃解毒能力，即使是成年反刍动物，吸收的游离棉酚浓度也可能达到危险水平 。
不同动物急性毒性的一般症状相似，包括呼吸窘迫、体重增加受损、厌食、虚弱、冷漠和数天后死亡。据报道，犊牛、羔羊和狗均出现心力衰竭。
（2）反刍动物的尸检结果包括肺水肿、胸腔和腹腔内有淡黄色液体、胃肠炎、小叶中心肝坏死和肥大性心脏纤维变性。小牛的主要病理学发现是腹水、内脏水肿、急性小叶中心肝细胞坏死、肾脏损伤和心血管病变。还观察到肺炎发病率增加，这可能是由于对继发感染的敏感性增加所致 。
（3）猪可能出现体重增加减少、厌食、呼吸窘迫、心功能不全、咳嗽和运动不耐受。尸检发现包括体腔内积液；肝、肺和脾水肿和充血；以及心肌肥大和肌纤维退化。
（4）喂食棉籽的动物经常出现贫血。事实上，棉酚是一种高活性化合物，很容易与矿物质和氨基酸结合。与铁结合形成棉酚-铁复合物，抑制这种金属的吸收。由此导致的铁缺乏会影响红细胞生成。此外，棉酚还会增加红细胞脆性。棉酚还通过增加细胞浆 Ca2+ 活性来刺激红细胞凋亡（类似凋亡的红细胞死亡），导致细胞膜混乱和收缩，从而导致贫血。
（5）棉酚还会影响甲状腺代谢。一些针对雄性和雌性大鼠的研究表明，在服用棉酚后，T4 和 T3 的血液浓度会降低。另一方面，在大鼠和绵羊中，服用棉酚会导致血清 T3 浓度升高，而不会影响 T4。服用棉酚的雄性大鼠的甲状腺组织病理学评估显示滤泡变性和萎缩。大鼠脑垂体中专门用于 TSH 合成和分泌的促甲状腺细胞在服用棉酚后出现肥大、增生和脱颗粒。
（6）棉酚中毒的某些临床症状被归因于组织中抗氧化剂的减少和活性氧的形成增加，从而产生脂质过氧化。高浓度的棉酚还会通过干扰线粒体电子传递链中的酶活性和氧化磷酸化来损害氧化代谢的能量产生。此外，棉酚还会降低心脏的收缩力和心脏纤维的收缩程度。
5. 棉酚与人类健康风险
（1）对人类的潜在风险
为什么某些地区禁止使用棉酚？棉酚是棉籽中发现的一种天然化合物，如果大量食用，会对人类造成健康风险。研究表明，棉酚可能产生一些副作用，包括消化问题、疲劳，在某些情况下甚至会导致不孕。这就是为什么含有棉酚的棉籽产品有时会在某些地区受到限制甚至禁止的原因。
人们对棉酚的主要担忧是它会干扰营养吸收。它可以与铁和钾等必需矿物质结合，阻碍人体正常吸收这些矿物质。这会导致缺乏和相关的健康问题。此外，棉酚还与生殖问题有关，尤其是男性。长期高剂量接触可能会导致永久性不孕。
（2）棉酚安全吗？
棉酚对人类食用安全吗？考虑到其潜在风险，棉酚被认为不适合在无人监控的情况下食用。食品加工技术可以降低棉籽产品中的棉酚含量，但重要的是要注意潜在风险，尤其是在食用未加工的棉籽油或食用大量棉籽食品时。美国食品和药物管理局(USFDA)批准使用含不超过450 ppm游离棉酚的棉籽供人类食用。
6. 解毒策略
可用几种脱酚策略开发食用棉籽食品，如图所示：
（A）通过常规和分子育种脱毒。通过生物工程或常规育种创造可食用的低棉酚种子。（B）通过收获后处理脱毒。通过物理、化学和生物脱酚方法生产低棉酚棉籽粉/蛋白。（C）通过生长条件调整脱毒。通过在受控环境中精确调节环境因素来种植低棉酚微尺度蔬菜。
7. 结论
在面对棉酚毒性的挑战时，持续的教育和意识提高至关重要。如果您或您的家人出现任何与棉酚接触相关的不适症状，请立即咨询医生。通过与医疗专家的合作，我们可以更好地理解棉酚的潜在风险，并采取适当的预防措施来保护我们的健康和安全。
参考：
[1]https://extension.okstate.edu/fact-sheets/gossypol-toxicity-in-livestock.html
[2]https://www.msdvetmanual.com/toxicology/gossypol-poisoning/gossypol-poisoning-in-animals
[3]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4033412/
[4]https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2022.1080407/full
[5]https://www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-106/gossypol
[6]https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6928215/
[7]Liu Y, Zhai Y, Li Y, et al. Multiple strategies to detoxify cottonseed as human food source[J]. Frontiers in Plant Science, 2022, 13: 1080407.
[8]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9787675/
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