《Antioxidants》:A Nominally Safe Dose of Fumonisins Induces Mild Neuroinflammation in Chickens by Targeting Sphingolipids and Oxylipins but Not Cytokines
Philippe Guerre,
Elodie Lassallette,
Didier Tardieu,
Marie Berthommier and
Alix Pierron Baysse
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鞘脂(SLs)、氧化脂质(OLs)和细胞因子(CKs)的改变是神经炎症的核心。然而,低剂量伏马毒素B(FBs)对禽类大脑中这些分析物的影响尚不清楚。本研究调查了暴露于14.6 mg FB1 + FB2/kg这一名义安全剂量的FB 14天和21天的鸡脑中SLs、
鞘脂(SLs)、氧化脂质(OLs)和细胞因子(CKs)的改变是神经炎症的核心。然而,低剂量伏马毒素B(FBs)对禽类大脑中这些分析物的影响尚不清楚。本研究调查了暴露于14.6 mg FB1 + FB2/kg这一名义安全剂量的FB 14天和21天的鸡脑中SLs、OLs、CKs以及磷脂酶A2c(PLA2c)和环氧合酶2(COX2)的活性。靶向液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分析显示,FB暴露增加了脑中鞘氨醇、N-乙酰鞘氨醇、1-磷酸鞘氨醇(So1P)、神经酰胺(Cers)和鞘磷脂(SM)的浓度。Cer:SM比值在第14天升高但在第21天恢复正常,而So1P:Cer比值在第14天上升并在第21天持续增加。这些变化与PLA2c和COX2活性的升高相一致。OL谱分析表明,在第14天,促炎性的花生四烯酸衍生的COX代谢物略有上升,而在第21天,由COX和脂氧合酶(LOX)途径产生的抗炎性OLs,包括PGE2、15-HETE和17-HDHA显著增加。相比之下,CKs水平仅有轻微变化。脑中伏马毒素B1(FB1)的浓度表明血脑屏障通透性增加。这些发现强调了Cers在调节FB神经毒性中OL产生方面的关键作用。
论文解读:低剂量伏马毒素B诱导鸡脑神经炎症的脂质机制研究
研究背景与意义
伏马毒素B(FBs)是全球范围内广泛存在的食品污染物,主要污染玉米及其制品。尽管FBs的肝毒性、肾毒性和致癌性已被广泛研究,但其神经毒性在高剂量或体外实验条件下探讨较多,对于现实暴露水平下的神经炎症反应机制尚不明确。特别是FBs对脑内关键信号分子——鞘脂(SLs)、氧化脂质(OLs)及细胞因子(CKs)的联合影响尚未被阐明。为此,研究人员以家禽为模型,探究了在名义安全剂量(14.6 mg FB1 + FB2/kg饲料)下,长期摄入FBs对鸡脑脂质代谢与炎症通路的影响。该研究揭示了FBs即使在低剂量长期暴露下仍可通过改变脂质代谢引发轻度神经炎症,相关成果发表在《Antioxidants》杂志。
关键技术方法概述
研究人员将31日龄鸡随机分为对照组(Con)、喂食FB 21天组(FB21)及喂食FB 14天组(FB14)。实验采用靶向液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术定量分析了脑组织中的SLs和OLs谱;利用商业ELISA试剂盒测定了脑组织中IL-6、IL-10、IL-1β、TNFα等细胞因子浓度以及PLA2c和COX2的酶活性;并通过偏最小二乘判别分析(PLS-DA)及皮尔逊相关分析对多组学数据进行关联分析。
研究结果
3.1. 脑内伏马毒素及鞘脂组的改变
研究发现,喂食FB 14天和21天后,鸡脑中FB1浓度分别达到1.0和1.9 nmol/kg,证实了低剂量FB1可随时间推移透过血脑屏障。FB暴露导致几乎所有鞘氨醇碱基(SBs)及其衍生物、C14-C20链长的神经酰胺(Cers)和鞘磷脂(SMs)显著积累。值得注意的是,Cer:SM比值在第14天显著升高后于第21天恢复正常,而So1P:Cer比值则持续上升。此外,糖基神经酰胺(GlyCers)如己糖苷神经酰胺(HexCers)也在早期显著增加。这些结果表明FB诱导的SL改变并非源于经典的神经酰胺合酶(CerS)抑制,而是涉及更复杂的代谢调控。
3.2. 伏马毒素对脑氧化脂质组的影响
氧化脂质分析显示,FB暴露21天后,绝大多数OLs显著升高。在第14天,仅观察到由环氧化酶(COX)途径生成的OLs(如PGF2α)有轻微增加;而至第21天,由COX和脂氧合酶(LOX)途径生成的抗炎性OLs(如PGE2、15-HETE、17-HDHA)显著增加,其中LOX途径产物增幅最大。PLS-DA分析进一步证实,FB21组与对照组在OL谱上存在显著分离。这表明FB暴露后期引发了强烈的脂质介质重塑,偏向于炎症消退表型。
3.3. 对PLA2c和COX2活性的影响
酶活性测定结果显示,FB暴露显著上调了胞质磷脂酶A2(PLA2c)的活性,且在21天时活性高于14天。COX2活性在FB暴露组中也显著高于对照组,但在两个时间点间无显著差异。这提示PLA2c可能是FB诱导神经炎症的关键上游效应分子。
3.4. 对TNFα, IL1b, IL6, 和IL10水平的影响
与显著的脂质变化相反,FB暴露对脑内促炎性细胞因子TNFα、IL-1β及抗炎性IL-10的浓度未产生显著影响。唯一的例外是IL-6水平在FB14和FB21组中均显著低于对照组。这表明在本研究条件下,FB诱导的神经炎症主要由脂质介质驱动,而非经典的细胞因子级联反应。
3.5. 变量间的相关性分析
相关性分析揭示了SLs、OLs与酶活之间的密切联系。PLA2c活性与多种OLs及So1P、LysoSM呈正相关。OLs与C14-C18链长的Cers和SMs呈强正相关,但与C20-C24长链SLs相关性较弱。细胞因子与OLs之间多呈负相关,尤其是IL-6与多种OLs的负相关最为显著。这些网络分析进一步证实了脂质代谢物在FB神经毒性中的核心地位。
结论与讨论总结
讨论部分指出,该研究首次证实了长期摄入低剂量FB可导致FB1在脑内累积,并引发独特的SL和OL谱重构。FB并未引起典型的CerS抑制特征(如Sa:So比值升高),而是通过增加C14-C20 Cers和So1P,激活PLA2c,进而促进OLs的生成。尽管COX2活性仅轻微升高,但下游的抗炎性OLs(如来自DHA的17-HDHA)显著增加,提示了一种代偿性的炎症消退机制。细胞因子的缺乏响应表明这是一种非典型、轻度的神经炎症。综上所述,研究人员得出结论:名义安全剂量的FB足以诱导鸡脑发生以脂质代谢紊乱为核心的神经炎症,这对评估人类长期低水平暴露于FB的潜在神经健康风险具有重要警示意义。