黃曲霉毒素的研究進(jìn)展

吳海倩 陳林

（浙江中醫(yī)藥大學(xué)，浙江杭州 310000）

黃曲霉毒素（Aflatoxin, AFT）主要由黃曲霉和寄生曲霉產(chǎn)生，有極強(qiáng)的毒性和致癌性，以黃曲霉素B1（Aflatoxin B1, AFB1）最為多見[1]，能夠造成肝臟、腎臟、胃腸道等器官不同程度的損傷[2]。AFB1被世界衛(wèi)生組織（World Health Organization, WHO）和國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer, IARC）列為Ⅰ類致癌物[3]。近年來，黃曲霉毒素因其較強(qiáng)的毒性效應(yīng)及其對人畜健康的強(qiáng)烈危害性而引起人們的廣泛關(guān)注和研究。

1.黃曲霉毒素的分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)

AFT是一種主要由曲霉屬中的黃曲霉和寄生曲霉所產(chǎn)生的有毒次生代謝產(chǎn)物[4]，其基本結(jié)構(gòu)為1個二呋喃環(huán)和1個氧雜萘鄰?fù)ㄏ愣顾兀┙M成（見圖1），是一類化學(xué)結(jié)構(gòu)相類似的二呋喃香豆素衍生物[5]，耐高溫、強(qiáng)酸，極難分解[6]。目前已發(fā)現(xiàn)黃曲霉素B1、B2、G1、G2、M1、M2等20余種異構(gòu)體[7]。它們的區(qū)別在于，經(jīng)紫外線照射后，B族發(fā)藍(lán)紫色熒光，G族發(fā)綠色熒光，其中B1最為常見，且毒性最強(qiáng)[5]。由細(xì)胞色素P450 1A2（CYP1A2）作用產(chǎn)生的AFM1是AFB1的主要羥基化代謝產(chǎn)物，AFB1微溶于水，不溶于非極性溶劑，可溶于極性有機(jī)溶劑，且穩(wěn)定性較強(qiáng)、耐熱[8]。

圖1 黃曲霉毒素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.黃曲霉毒素的毒性效應(yīng)

2.1 黃曲霉毒素對生物大分子的影響

黃曲霉毒素和其進(jìn)入機(jī)體后形成的復(fù)合物能夠抑制細(xì)胞中DNA、RNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的合成，從而影響機(jī)體的正常代謝和遺傳物質(zhì)的復(fù)制[9]。Zhao等[10]研究發(fā)現(xiàn)AFB1可以使L02細(xì)胞的DNA甲基化，并在miRNA的調(diào)控下誘導(dǎo)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化從而引發(fā)癌癥。

2.2 致癌、致畸、致突變性

AFT具有致癌性，AFB1慢性暴露會造成肝臟、腎臟和胃等器官的損傷并引發(fā)癌變[8]，并且AFT誘發(fā)的癌變往往與突變相關(guān)[11]。McCullough等[11]研究發(fā)現(xiàn)，AFB1通過使細(xì)胞中的NEIL1失活來阻斷細(xì)胞自身的核苷酸切除修復(fù)行為，由此推測NEIL1的失活可能是肝癌的潛在驅(qū)動因素。Engin等[12]研究發(fā)現(xiàn)AFT進(jìn)入機(jī)體后，通過細(xì)胞色素P450酶轉(zhuǎn)化為AF-8,9-環(huán)氧化物，該氧化物能自發(fā)且不可逆地與DNA的鳥嘌呤結(jié)合，從而引起G-T交換的點突變，致使p53基因突變導(dǎo)致癌癥發(fā)生。

AFT具有致畸性，并且能夠抑制DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的合成。Mahfuz等[13]研究發(fā)現(xiàn)，嬰幼兒接觸AFT會使血漿中黃曲霉毒素B1-賴氨酸復(fù)合物的含量升高，影響細(xì)胞的正常生長和分化，導(dǎo)致發(fā)育遲緩，甚至出現(xiàn)房顫等癥狀。Lauer等[14]通過調(diào)查220對母嬰樣本發(fā)現(xiàn)孕婦在懷孕期間接觸AFT的時間越長，生出的嬰兒體重普遍偏低且頭圍偏小。

3.黃曲霉毒素的毒性機(jī)制

近年來研究發(fā)現(xiàn)，在HCC的發(fā)生發(fā)展過程中，相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要包括AMPK、VEGF/VEGFR、P53/ARF、Ras、RB/INK4A，Wnt/β-catenin、HGF/c-Met、P13K/Akt/mTOR及IGF等[15-19]。這些通路的激活或抑制在細(xì)胞的生長調(diào)控、血管形成及HCC的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著極其重要的作用。

3.1 AMPK通路

腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated Protein Kinase,AMPK）是一種高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在能量代謝調(diào)節(jié)方面起到關(guān)鍵性作用[20]。AMPK活性可以調(diào)節(jié)癌癥干細(xì)胞的自我更新能力。越來越多的證據(jù)表明，當(dāng)AMP/ATP在壓力條件下活性增加時，AMPK發(fā)生變構(gòu)反應(yīng)，AMPK激酶（AMPKKs）對AMPK的激活增強(qiáng)，AMPK的激活是通過ADP或AMP競爭性地取代AMPKγ亞基上的ATP來實現(xiàn)的[21]，然后被激活的AMPK通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、細(xì)胞極性、細(xì)胞凋亡、自噬及抑制蛋白質(zhì)合成來抑制腫瘤和非腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞增殖[22]，尤其在肝細(xì)胞癌中，AMPK的水平發(fā)生改變[23]。Lally等[24]研究發(fā)現(xiàn)乙酰輔酶A羧化酶（ACC）的AMPK磷酸化對抑制肝癌發(fā)生的發(fā)展至關(guān)重要。Ren等[25]的研究揭示了CXCR3趨化因子通過調(diào)節(jié)AMPK通路活性而導(dǎo)致化療耐藥過程中代謝改變的新機(jī)制。Dai等[26]研究發(fā)現(xiàn)，外泌體中的C型凝集素結(jié)構(gòu)域家族3成員B（CLEC3B）通過增強(qiáng)AMPK的激活，促進(jìn)AMPK磷酸化，從而調(diào)控HCC細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的合成與表達(dá)。

3.2 Wnt/β-catenin通路

多種信號通路參與了HCC的發(fā)生、發(fā)展，其中Wnt/β-catenin通路是目前研究較為廣泛與透徹的一種。Wnt/β-catenin通路是協(xié)調(diào)肝癌發(fā)生的關(guān)鍵信號通路，它在成熟的健康肝臟中大多是不活躍的，但可以在某些病理條件、疾病、癌癥中被異常激活，而促進(jìn)腫瘤的生長和擴(kuò)散[27]。研究顯示，大約30%的HCC病例表現(xiàn)出Wnt/β-catenin信號通路的過度激活[28]。Wnt蛋白接受刺激后，與跨膜受體FZD結(jié)合，抑制糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）的活性，從而抑制β-catenin磷酸化，導(dǎo)致β-catenin的穩(wěn)定核移位[29]，通過下游靶基因c-MYC、c-JUN、cyclinD1（CCND1）和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的激活和表達(dá)來誘導(dǎo)HCC，導(dǎo)致細(xì)胞異常增生，促進(jìn)肝癌的發(fā)生和發(fā)展[30]。

Kim等[31]通過建立小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，β-catenin可激活Wnt/β-catenin通路中Wnt靶基因的表達(dá)，并與活化的H-Ras基因協(xié)同誘導(dǎo)HCC，而Wnt/β-catenin信號通路的激活通過抑制YAP/TAZ和Notch信號之間的正反饋回路來抑制HCC的形成。Song等[28]研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子激活增強(qiáng)子結(jié)合蛋白4(TFAP4)過表達(dá)，通過與DVL1（歧化片段極性蛋白1）和LEF1（淋巴增強(qiáng)子結(jié)合因子1）的啟動子結(jié)合，從而激活Wnt/β-catenin通路，進(jìn)而增強(qiáng)HCC細(xì)胞的致瘤性，為Wnt/β-catenin通路在HCC中被過度激活的機(jī)制提供了新的見解。

4.黃曲霉毒素的去除

黃曲霉毒素廣泛存在于食品和飼料中，嚴(yán)重威脅人畜健康。因此，我們亟需探尋適當(dāng)?shù)姆椒ㄈコ鼳FT。

活性炭、水合鋁硅酸鈉鈣和沸石等良好的吸附劑能夠去除糧食中的部分毒素[32]。此外，Zheng等[33]利用雙螺桿擠壓機(jī)擠壓并在150℃環(huán)境溫度下蒸煮花生粕，AFT的降解率可以達(dá)到80%左右。Abdelmotilib等[34]指出將嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌的混合菌種在磷酸鹽緩沖液中培養(yǎng)后，能夠降低牛奶和奶制品中的AFM1的含量。

5.結(jié)語

黃曲霉毒素毒性強(qiáng)、污染范圍廣，對人畜健康危害程度極大，是世界各國所關(guān)注的焦點。近年來，關(guān)于黃曲霉毒素危害人體健康，影響我國農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)及乳業(yè)等多領(lǐng)域生活生產(chǎn)的事件在世界各地時有發(fā)生。因此，我國作為人口及農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易大國，對國際糧食進(jìn)出口貿(mào)易中該毒素的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)顯得至關(guān)重要，必須更加深入研究黃曲霉毒素的檢測技術(shù)和祛除方法，嚴(yán)格控制我國糧食作物中黃曲霉毒素的含量，以保障國民的糧食食用安全，提高出口產(chǎn)品的質(zhì)量。