黃曲霉毒素的研究進展

吳海倩 陳林

（浙江中醫藥大學，浙江杭州 310000）

黃曲霉毒素（Aflatoxin, AFT）主要由黃曲霉和寄生曲霉產生，有極強的毒性和致癌性，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被世界衛生組織（World Health Organization, WHO）和國際癌癥研究機構（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的毒性效應及其對人畜健康的強烈危害性而引起人們的廣泛關注和研究。

1.黃曲霉毒素的分子結構和理化性質

AFT是一種主要由曲霉屬中的黃曲霉和寄生曲霉所產生的有毒次生代謝產物[4]，其基本結構為1個二呋喃環和1個氧雜萘鄰酮（香豆素）組成（見圖1），是一類化學結構相類似的二呋喃香豆素衍生物[5]，耐高溫、強酸，極難分解[6]。目前已發現黃曲霉素B1、B2、G1、G2、M1、M2等20余種異構體[7]。它們的區別在于，經紫外線照射后，B族發藍紫色熒光，G族發綠色熒光，其中B1最為常見，且毒性最強[5]。由細胞色素P450 1A2（CYP1A2）作用產生的AFM1是AFB1的主要羥基化代謝產物，AFB1微溶于水，不溶于非極性溶劑，可溶于極性有機溶劑，且穩定性較強、耐熱[8]。

圖1 黃曲霉毒素的化學結構

2.黃曲霉毒素的毒性效應

2.1 黃曲霉毒素對生物大分子的影響

黃曲霉毒素和其進入機體后形成的復合物能夠抑制細胞中DNA、RNA和蛋白質等物質的合成，從而影響機體的正常代謝和遺傳物質的復制[9]。Zhao等[10]研究發現AFB1可以使L02細胞的DNA甲基化，并在miRNA的調控下誘導細胞惡性轉化從而引發癌癥。

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癌變[8]，并且AFT誘發的癌變往往與突變相關[11]。McCullough等[11]研究發現，AFB1通過使細胞中的NEIL1失活來阻斷細胞自身的核苷酸切除修復行為，由此推測NEIL1的失活可能是肝癌的潛在驅動因素。Engin等[12]研究發現AFT進入機體后，通過細胞色素P450酶轉化為AF-8,9-環氧化物，該氧化物能自發且不可逆地與DNA的鳥嘌呤結合，從而引起G-T交換的點突變，致使p53基因突變導致癌癥發生。

AFT具有致畸性，并且能夠抑制DNA和蛋白質等物質的合成。Mahfuz等[13]研究發現，嬰幼兒接觸AFT會使血漿中黃曲霉毒素B1-賴氨酸復合物的含量升高，影響細胞的正常生長和分化，導致發育遲緩，甚至出現房顫等癥狀。Lauer等[14]通過調查220對母嬰樣本發現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制

近年來研究發現，在HCC的發生發展過程中，相關的信號轉導通路主要包括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胞的生長調控、血管形成及HCC的發生、發展、轉移中發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，在能量代謝調節方面起到關鍵性作用[20]。AMPK活性可以調節癌癥干細胞的自我更新能力。越來越多的證據表明，當AMP/ATP在壓力條件下活性增加時，AMPK發生變構反應，AMPK激酶（AMPKKs）對AMPK的激活增強，AMPK的激活是通過ADP或AMP競爭性地取代AMPKγ亞基上的ATP來實現的[21]，然后被激活的AMPK通過調節細胞周期、細胞極性、細胞凋亡、自噬及抑制蛋白質合成來抑制腫瘤和非腫瘤細胞的細胞增殖[22]，尤其在肝細胞癌中，AMPK的水平發生改變[23]。Lally等[24]研究發現乙酰輔酶A羧化酶（ACC）的AMPK磷酸化對抑制肝癌發生的發展至關重要。Ren等[25]的研究揭示了CXCR3趨化因子通過調節AMPK通路活性而導致化療耐藥過程中代謝改變的新機制。Dai等[26]研究發現，外泌體中的C型凝集素結構域家族3成員B（CLEC3B）通過增強AMPK的激活，促進AMPK磷酸化，從而調控HCC細胞中血管內皮生長因子（VEGF）的合成與表達。

3.2 Wnt/β-catenin通路

多種信號通路參與了HCC的發生、發展，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通路是協調肝癌發生的關鍵信號通路，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，而促進腫瘤的生長和擴散[27]。研究顯示，大約30%的HCC病例表現出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，導致β-catenin的穩定核移位[29]，通過下游靶基因c-MYC、c-JUN、cyclinD1（CCND1）和血管內皮生長因子（VEGF）的激活和表達來誘導HCC，導致細胞異常增生，促進肝癌的發生和發展[30]。

Kim等[31]通過建立小鼠模型研究發現，β-catenin可激活Wnt/β-catenin通路中Wnt靶基因的表達，并與活化的H-Ras基因協同誘導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]研究發現，轉錄因子激活增強子結合蛋白4(TFAP4)過表達，通過與DVL1（歧化片段極性蛋白1）和LEF1（淋巴增強子結合因子1）的啟動子結合，從而激活Wnt/β-catenin通路，進而增強HCC細胞的致瘤性，為Wnt/β-catenin通路在HCC中被過度激活的機制提供了新的見解。

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，嚴重威脅人畜健康。因此，我們亟需探尋適當的方法去除AFT。

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]利用雙螺桿擠壓機擠壓并在150℃環境溫度下蒸煮花生粕，AFT的降解率可以達到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后，能夠降低牛奶和奶制品中的AFM1的含量。

5.結語

黃曲霉毒素毒性強、污染范圍廣，對人畜健康危害程度極大，是世界各國所關注的焦點。近年來，關于黃曲霉毒素危害人體健康，影響我國農業、畜牧業及乳業等多領域生活生產的事件在世界各地時有發生。因此，我國作為人口及農產品貿易大國，對國際糧食進出口貿易中該毒素的標準進行嚴格把關顯得至關重要，必須更加深入研究黃曲霉毒素的檢測技術和祛除方法，嚴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，提高出口產品的質量。