综述:黄曲霉毒素B1的毒性作用与解毒策略

《Animals and Zoonoses》:Toxic Effects and Detoxification Strategies of Aflatoxin B1

【字体: 时间:2026年02月18日 来源:Animals and Zoonoses

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  这篇综述系统阐述了黄曲霉毒素B1(AFB1)的多种毒性作用(生殖毒性、免疫毒性、多器官损伤)及其分子机制(涉及NF-κB、Nrf2、JAK2/STAT3等通路),并重点评述了铜、锌等微量元素以及姜黄素等天然活性物质通过抗氧化、抗炎等机制发挥的解毒潜力,为开发基于生物学的AFB1毒害干预策略提供了理论与科学指导。

  
黄曲霉毒素B1(AFB1)是一种由黄曲霉和寄生曲霉产生的高致癌性真菌毒素,被国际癌症研究机构列为I类致癌物。它广泛污染谷物和坚果等农产品,且化学性质稳定,难以通过常规加工方法去除,对全球食品安全和公共卫生构成严重威胁。AFB1的毒性作用远不止致癌,而是表现为一种复杂的、跨多系统、多层次的全身性毒害。
一、AFB1的多系统毒性作用
AFB1的毒性广泛,主要影响生殖系统、免疫系统和多个重要器官。
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      生殖毒性:在雄性生殖系统,AFB1暴露会导致生精功能障碍、精子形态异常、血睾屏障结构蛋白表达下调以及支持细胞能量代谢紊乱,从而损害生精微环境。在雌性生殖系统,它会引发卵母细胞氧化应激、DNA损伤修复障碍以及内质网、高尔基体等细胞器功能异常,导致卵母细胞发育能力下降和早期凋亡。
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      免疫毒性:AFB1具有显著的免疫抑制和促炎双重作用。它会损害树突状细胞的迁移和抗原提呈功能,并激活核因子κB(NF-κB)等炎症信号通路。更重要的是,AFB1能破坏肠道屏障功能,引起肠道菌群失调,特别是增加脂多糖(LPS)产生菌的丰度,导致肠道源性内毒素血症,引发全身性炎症。
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      组织与器官损伤:肝脏是AFB1毒性的主要靶器官,可引起肝细胞脂肪变性、胆汁酸代谢紊乱,并与非酒精性脂肪肝病(NAFLD)和肝细胞癌(HCC)的发生发展密切相关。在肾脏,AFB1会诱发氧化应激、炎症和细胞凋亡。此外,AFB1能够穿越血脑屏障,对神经系统造成损伤,包括抑制胆碱酯酶活性、激活单胺氧化酶以及诱导氧化性脑损伤和程序性坏死。
二、AFB1诱导损伤的分子机制
AFB1的毒性是其与多种关键信号通路相互作用的结果。
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      生殖系统损伤的分子基础:AFB1通过下调紧密连接蛋白(如GJA1、ZO1)破坏血睾屏障;通过扰乱糖酵解关键酶(如GLUT1、LDHA)的表达影响支持细胞代谢;在卵母细胞中,则通过诱导活性氧(ROS)生成、下调DNA损伤修复蛋白53BP1以及引起内质网应激等途径导致损伤。
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      免疫系统损伤的分子机制:AFB1通过调节桩蛋白和黏着斑蛋白的定位来抑制免疫细胞迁移;通过激活NF-κB和Janus激酶2/信号转导与转录激活因子3(JAK2/STAT3)通路促进炎症;通过破坏肠道菌群平衡及诱导肠上皮细胞焦亡(涉及TLR4-NLRP3炎症小体通路)来放大免疫损伤。
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      组织器官损伤的分子机制:AFB1的活性代谢产物AFB1-8,9-环氧化物能与DNA结合形成加合物,并诱导p53基因249密码子的特征性突变,这是其致癌的核心机制。在肝脏,AFB1可上调环氧合酶-2(COX-2)表达、促进线粒体自噬,并通过增加Toll样受体4(TLR4)表达、激活受体相互作用蛋白激酶3(RIPK3)介导的程序性坏死来加剧肝损伤。在肾脏和神经系统中,AFB1则主要通过抑制核因子E2相关因子2(Nrf2)抗氧化通路、诱发氧化应激和激活程序性坏死通路(如RIP1/RIP3/MLKL)来发挥毒性。
三、针对AFB1毒性的解毒策略
目前的研究聚焦于通过补充保护性物质来增强机体对AFB1毒性的抵抗能力,主要包括微量元素和天然生物活性物质两大类。
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      保护性微量元素:铜、锌、硒、硼等微量元素展现出良好的保护前景。例如,铜离子不仅能吸附AFB1,还能通过恢复Nrf2表达、抑制NF-κB激活来发挥保肝作用。锌离子则能通过调节AMP活化蛋白激酶(AMPK)-乙酰辅酶A羧化酶(ACC)信号通路缓解细胞能量危机,并通过调节凋亡相关蛋白(如Bcl-2/Bax)表达来抑制细胞凋亡。硒作为谷胱甘肽过氧化物酶的核心组分,主要发挥强效抗氧化作用。硼则显示出抗氧化、抗炎和抗凋亡的三重保护效应。
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      天然生物活性物质:植物来源的多酚、类胡萝卜素等化合物具有多靶点保护作用。姜黄素能通过激活Nrf2-抗氧化反应元件(ARE)通路、抑制NLRP3-半胱天冬酶-1(Caspase-1)通路和JAK2/STAT3通路,发挥抗氧化、抗炎和抗肝纤维化作用。白藜芦醇及其衍生物多被证明能上调II相解毒酶活性。海洋来源的化合物如岩藻聚糖和虾青素也显示出通过调节Nrf2通路和减少DNA损伤来对抗AFB1毒性的潜力。褪黑素则通过调节肠道菌群-肠道法尼醇X受体(FXR)-肝脏TLR4信号轴,在肠-肝轴层面发挥独特的保护作用。
      这些干预策略的核心功能可归结为四大类:保护DNA完整性、增强抗氧化活性、抑制炎症反应以及调控细胞凋亡。
结论与展望
AFB1的毒性是一个涉及多器官、多通路的复杂网络。深入理解其毒性机制,并探索基于微量元素和天然活性物质的解毒策略,对于防控AFB1带来的健康风险至关重要。未来的研究需要更系统地阐明剂量-效应关系、种属差异及宿主因素(如遗传背景、营养状况)的影响,并借助多组学、人工智能等新兴技术,将机制研究成果转化为有效的临床预防和控制策略,为构建更安全的食品环境提供科学支撑。
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