《Food and Chemical Toxicology》：Detoxification of T-2 toxin in human chondrocytes due to its hydroxylation by carboxylesterases and arylacetamide deacetylase in the liver
编辑推荐：
T-2毒素经人体肝微粒体及CES1、CES2等水解酶代谢，主要产物为HT-2毒素、NEO和T-2四醇，其中CES1和CES2起主导作用，AADAC可能参与。细胞实验显示T-2毒素显著抑制自噬并破坏ECM代谢，其代谢产物毒性依次为T-2 > HT-2 > NEO > T-2四醇。该研究为靶向水解酶缓解T-2毒素相关软骨损伤及KBD提供了依据。
程世强|史思荣|程博伦|刘晨|杨雪娜|刘丽|刘欢|温燕|阿列克谢·A·廷科夫|阿纳托利·V·斯卡尔尼|贾玉萌|张峰
中国西安交通大学健康科学中心公共卫生学院环境与地方病国家重点实验室
摘要
T-2毒素是一种由镰刀菌产生的三萜类霉菌毒素，是全球谷物中的污染物，也是导致软骨损伤和Kashin-Beck病（KBD）的重要环境风险因素。尽管水解是T-2毒素的主要代谢途径，但参与这一过程的人类酶及其毒理学作用仍知之甚少。本研究利用人类肝微粒体、重组水解酶和选择性抑制剂来鉴定介导T-2水解的关键酶，并通过LC–MS/MS技术定量分析了T-2毒素及其主要代谢物。此外，还使用人类软骨细胞评估了T-2毒素及其水解产物（HT-2毒素、neo-solaniol和T-2 tetraol）的细胞毒性。结果表明，T-2毒素主要通过羧酯酶（CES1、CES2）水解为HT-2毒素，抑制剂实验进一步支持了芳基乙酰胺脱乙酰酶（AADAC）的潜在作用。毒性排序为：T-2毒素 > HT-2毒素 > neo-solaniol > T-2 tetraol。T-2毒素显著抑制了软骨细胞的自噬作用和细胞外基质代谢，而其代谢物的细胞毒性较低。这些发现表明，人类CES1和CES2以及其他水解酶（包括AADAC）在T-2毒素的水解和解毒过程中起重要作用，可能成为减轻T-2毒素相关软骨损伤和KBD风险的潜在靶点。
引言
T-2毒素是一种由镰刀菌产生的强效三萜类霉菌毒素，是广泛存在的环境污染物，对食品安全和公共卫生构成严重威胁（Nazari等人，2014年；Nathanail等人，2015年；Janik等人，2021年）。T-2毒素在全球范围内污染谷物和动物饲料，污染程度差异很大，从微量到极高浓度（>17,000 μg/kg）不等，最近的全球调查显示饲料样本中该毒素的检出率为20–35 μg/kg（Meneely等人，2023年；Chhaya等人，2024年）。该毒素具有多种毒理作用，包括神经毒性、肝毒性、心脏毒性、免疫毒性和生殖毒性（Yang等人，2020年；Dai等人，2022年；Song等人，2023年；Wang等人，2024年）。值得注意的是，T-2毒素被认为是Kashin-Beck病（KBD）的主要致病因素，这是一种以软骨细胞退化、软骨损伤和细胞外基质紊乱为特征的骨关节疾病（Lin等人，2024年；Yu等人，2024年；Zhang等人，2024年）。
摄入后，T-2毒素会经历广泛的生物转化。其中，水解作用（涉及母体化合物的逐步脱乙酰化）是主要代谢途径之一，主要产生HT-2毒素和neo-solaniol（NEO）（K?nigs等人，2009年；Wu等人，2014年）。这一途径被认为是关键的解毒机制（K?nigs等人，2009年；Lin等人，2015年）。主要在肝脏和胃肠道中表达的羧酯酶（CES）和芳基乙酰胺脱乙酰酶（AADAC）参与含有酯键或酰胺键的外来物质的水解代谢（Nagaoka等人，2024年）。这些酶通过将T-2毒素转化为毒性较低的代谢物来降低其毒性（K?nigs等人，2009年；Lin等人，2015年）。虽然认为CES参与了这一水解过程，但主要的人类同型酶CES1和CES2的贡献尚不明确。更重要的是，其他重要水解酶（如AADAC、丁酰胆碱酯酶（BChE）和对氧磷酶（PON）在人体中的T-2毒素代谢中的作用尚未完全研究。该领域的一个主要局限性是依赖动物模型，而动物模型在不同物种间存在显著的酶表达和活性差异（Yoshida等人，2018年；Honda等人，2021年；Hodbod等人，2025年；Takahashi等人，2025年），这掩盖了人体特有的代谢特征，阻碍了准确的人类风险评估。
T-2毒素及其主要水解产物（尤其是HT-2毒素和neo-solaniol）已被证明对多种细胞类型具有毒性，包括软骨细胞（Zhang等人，2019年；Jia等人，2022年）。T-2毒素会直接损害软骨细胞活力，诱导氧化应激，并破坏细胞外基质稳态，从而促进软骨退化（Guo等人，2014年）。此外，T-2毒素还抑制软骨细胞中的自噬过程，这可能是其细胞毒性的机制之一，并可能与KBD等疾病的发病机制有关（Lin等人，2024年）。尽管T-2毒素的细胞毒性作用已有大量研究，但其水解产物的相对毒性（包括HT-2毒素、neo-solaniol和T-2 tetraol）在人类软骨细胞模型中的研究仍不足。这一知识空白严重限制了我们对T-2毒素水解代谢在人体中是否为主要解毒途径的理解。
本研究旨在系统地鉴定负责T-2毒素水解的主要人类酶，并全面评估其主要水解产物对人类软骨细胞的毒性。利用人类肝微粒体和重组酶，我们研究了T-2毒素向HT-2、neo-solaniol和T-2 tetraol的代谢转化，并分析了CES1、CES2、AADAC及其他候选水解酶的贡献。此外，我们还系统评估了T-2毒素及其水解产物在人类软骨细胞系中的细胞毒性和软骨损伤作用，重点关注细胞活力、自噬相关基因、细胞外基质相关基因和蛋白表达以及超微结构变化。这些发现将有助于阐明水解在T-2毒素解毒中的作用，并为通过靶向这些途径来减轻其软骨毒性提供科学依据。
化学品和试剂
T-2毒素购自J&K Scientific（北京，中国）。HT-2毒素、neo-solaniol、T-2 triol和T-2 tetraol购自Pribolab（青岛，中国）。Terfenadine（内标）、洛哌丁胺、苯甲基磺酰氟（PMSF）、四异丙基焦磷酸酰胺（ISO-OPMA）和二甲基亚砜（DMSO）购自Sigma-Aldrich（美国）。双（4-硝基苯）磷酸酯（BNPP）、洋地黄毒苷和替米沙坦购自ApexBio（美国）。表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCg）是一种特定的AADAC
CES1和CES2重组酶在T-2毒素水解代谢中的作用
为了研究T-2毒素是否在人体肝脏中发生水解，我们使用HLMs评估了其水解代谢（图2A，表2）。结果显示，T-2毒素在HLMs中的最大反应速率为724 nmol/min/mg蛋白，证实人体内质网中存在能够代谢T-2毒素的水解酶（表2）。根据先前关于酯类水解的研究，重组人类CES1和CES2的催化活性
讨论
本研究系统地研究了T-2毒素在人体来源酶系统中的水解代谢，并评估了其主要代谢物对软骨细胞的毒性。通过HLMs和重组酶，证实CES1和CES2可直接催化T-2毒素水解为HT-2毒素、neo-solaniol和T-2 tetraol，其中HT-2毒素是主要代谢物。此外，选择性抑制剂实验表明AADAC也参与了这一过程
作者贡献声明
史思荣：数据可视化、方法学设计。贾玉萌：撰写、审稿与编辑、实验监督。张峰：实验监督、资金获取、概念框架制定。程世强：初稿撰写、数据分析、概念框架制定。阿列克谢·廷科夫：数据可视化。阿纳托利·斯卡尔尼：方法学设计。刘欢：方法学设计。温燕：数据管理。杨雪娜：实验设计、数据管理。刘丽：数据可视化。程博伦：方法学设计、实验设计。刘晨：方法学设计、数据管理资助
本研究得到了中国国家重点研发计划（2022YFC2503100）、国家自然科学基金（82473749和82103959）以及俄罗斯科学基金（24–45–00073）的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
