ABCG2转运蛋白是黄曲霉毒素B2与G1的血浆分布与乳汁分泌的关键调控因子

《Chemico-Biological Interactions》：Assessing the role of the ABCG2 transporter in plasma levels and secretion into milk of aflatoxins B 2 and G 1

黄曲霉素污染是重大食品安全问题，但其转运入乳机制尚不明确。为解决此问题，本研究评估了外排转运蛋白ABCG2在黄曲霉毒素AFB2和AFG1血浆水平调控与乳汁分泌中的作用。通过体外与体内实验证实，ABCG2是这两种毒素的转运底物，其活性直接影响毒素的血浆浓度与向乳汁的主动分泌。该发现为理解黄曲霉素跨生物屏障（尤其是乳腺）的转运机制提供了新见解，对评估乳品安全与人体暴露风险具有重要意义。

　　

想象一下，你餐桌上的牛奶，不仅是营养的来源，也可能成为潜在有毒物质的传递者。黄曲霉毒素，这类被世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）列为I类致癌物的真菌毒素，正是通过污染的饲料进入奶牛体内，并最终可能转移到乳制品中，威胁动物和人类的健康。长久以来，乳制品的安全评估主要聚焦于黄曲霉毒素M₁（AFM₁），但黄曲霉毒素B₂（AFB₂）和G₁（AFG₁）也在乳制品乃至人乳中被频繁检出。然而，是什么机制驱动这些毒素在生物体内“旅行”，并最终“定居”于乳汁之中，却一直笼罩在迷雾之中。这其中，一个名为ABCG2的“搬运工”——一种ATP结合盒转运蛋白——扮演了关键角色。它广泛存在于包括乳腺在内的多种组织屏障细胞的顶端膜上，通常负责将异物“泵出”细胞，但在哺乳期乳腺中，其表达上调，却可能反过来将有害物质主动“泵入”乳汁，从而加剧了新生儿和乳制品消费者的暴露风险。此前，ABCG2已被证实能够转运黄曲霉毒素B₁（AFB₁）和AFM₁，但对其“同伙”AFB₂和AFG₁的调控作用却鲜有研究。为了揭开这个谜团，由Laura álvarez–Fernández、Alicia Millán–García、Esther Blanco–Paniagua、álvaro López–García和Gracia Merino组成的研究团队展开了一项深入探索，研究成果发表在《Chemico-Biological Interactions》期刊上。

本研究综合运用了体外细胞模型与体内动物模型来探究问题。关键实验技术包括：体外跨上皮转运实验，利用过表达不同物种（鼠、人、绵羊、牛）ABCG2变体的极化MDCK-II细胞模型，评估AFB₂和AFG₁的双向转运；体内乳汁分泌实验，通过给哺乳期的野生型和Abcg2^-/-基因敲除小鼠口服毒素，采集血浆和乳汁样本；液质联用技术（LC-MS/MS），用于高灵敏度、高选择性地定量分析生物样本（细胞培养液、血浆、乳汁）中的毒素浓度。此外，研究还使用了特异性ABCG2抑制剂Ko143来验证转运的特异性，并比较了牛ABCG2的Y581S基因多态性（一种单核苷酸多态性SNP）对转运功能的影响。动物实验样本来源于具有>99% FVB遗传背景的Abcg2^–/–和野生型小鼠。

3.1. The ABCG2 transporter mediates the in vitro transport of aflatoxins B₂and G₁across polarized monolayers

研究人员首先在细胞水平验证了ABCG2的转运功能。他们将AFB₂和AFG₁分别与过表达小鼠、人、绵羊、牛（野生型Y581及其功能获得性变异体S581）ABCG2的MDCK-II细胞共培养。结果发现，在表达ABCG2的细胞亚克隆中，两种毒素都表现出显著的从基底侧向顶端侧（即模拟从血液侧向乳汁腔侧）的定向转运，其相对外排比率（BA/AB）相较于不表达ABCG2的亲本细胞最高可增加40倍。加入特异性抑制剂Ko143后，这种定向转运被完全抑制，证实了转运过程由ABCG2介导。特别值得注意的是，对于AFB₂，携带牛S581变异体的细胞其转运效率显著高于携带野生型Y581的细胞，表明Y581S多态性增强了AFB₂的转运；然而，这种增强效应在AFG₁上并未观察到。这些结果首次明确证实，AFB₂和AFG₁是多种哺乳动物物种ABCG2转运蛋白的底物。

3.2. Aflatoxins B₂and G₁are actively secreted into milk by the Abcg2 transporter

为了在活体动物中验证ABCG2的功能，研究团队在哺乳期的野生型小鼠和Abcg2基因敲除（Abcg2^-/-）小鼠身上进行了实验。给小鼠口服一定剂量的AFB₂或AFG₁后，收集血浆和乳汁进行分析。结果极具说服力：与野生型小鼠相比，Abcg2^-/-小鼠血浆中两种毒素的浓度显著更高（AFB₂高约1.5倍，AFG₁高约1.4倍），这表明ABCG2的存在限制了毒素的全身暴露。相反，在乳汁中，情况完全逆转：野生型小鼠乳汁中的毒素浓度远高于敲除型小鼠。具体而言，AFB₂在野生型小鼠乳汁中的浓度约为敲除型的2倍，乳汁/血浆比高达3.1倍；AFG₁的相应数据分别为2.9倍和3.6倍。这些数据有力地证明，Abcg2 transporter actively mediates the active secretion of both aflatoxins into milk，是决定其乳汁分泌水平的关键因素。

本研究的结论清晰而有力：ABCG2转运蛋白是调控黄曲霉毒素B₂（AFB₂）和G₁（AFG₁）体内命运的核心枢纽。它一方面通过外排作用降低毒素的全身血浆暴露水平，另一方面又在哺乳期乳腺中积极地将这些毒素从母体血液中“泵入”乳汁。这使得ABCG2在黄曲霉毒素的生物分布和乳汁污染中扮演了一个看似矛盾却至关重要的双重角色。

这项研究的深刻意义在于多个层面。首先，它极大地扩展了我们对黄曲霉毒素家族转运机制的认识，首次将AFB₂和AFG₁明确鉴定为ABCG2的底物，揭示了其跨物种（包括与人健康密切相关的牛、羊和人源变体）的保守转运特性。其次，研究指出了牛ABCG2基因上常见的Y581S多态性（SNP）可能带来的额外风险：携带S581等位基因的奶牛可能将更多的AFB₂分泌到乳汁中。这意味着，即使在饲料污染水平相同的情况下，不同遗传背景的奶牛产出的牛奶其毒素含量也可能存在差异，这对基于“一刀切”限值的传统风险评估框架提出了挑战。

从更广阔的食物安全与公共健康视角看，这项研究敲响了警钟。牛奶是婴幼儿和幼畜早期生命阶段最重要的营养来源。ABCG2介导的主动分泌机制，意味着即使是低水平的膳食黄曲霉毒素暴露，也可能在乳汁中产生相对富集，从而增加最脆弱人群（新生儿、婴幼儿）的暴露风险，这与儿童生长迟缓、肝损伤乃至远期肝癌风险相关联。特别是在气候变化可能促使真菌污染向新地区扩散的背景下，理解这类基础转运机制对于预测风险、制定更精准的监控策略、以及在未来探索通过调控转运体来降低乳品污染（例如，利用特定抑制剂或膳食成分）的可能性，都提供了至关重要的科学依据。总而言之，这项研究将ABCG2确立为评估黄曲霉毒素经乳暴露风险时一个不可忽视的关键生理决定因子。