脱氧雪腐镰刀菌烯醇可诱导人类牙髓干细胞中的p21介导的G2/M期停滞，并上调分化相关标志物的表达

《Toxicology》：Deoxynivalenol induces the p21-mediated G?/M arrest and upregulation of differentiation markers in human dental pulp stem cells

【字体：大中小】 时间：2026年05月20日 来源：Toxicology 4.6

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　　作者：Inji Shikhaliyeva、Gülruh Albayrak、Cenk K??、Merve Ercin、Selda Gezginci-Oktayoglu土耳其伊斯坦布尔大学，科学研究生院，分子生物学与遗传学系，邮编34116摘要人类主要通过受污染的食物持续暴露于霉菌毒

作者：Inji Shikhaliyeva、Gülruh Albayrak、Cenk K??、Merve Ercin、Selda Gezginci-Oktayoglu

土耳其伊斯坦布尔大学，科学研究生院，分子生物学与遗传学系，邮编34116

摘要

人类主要通过受污染的食物持续暴露于霉菌毒素中。脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是最常见的霉菌毒素之一，但其对干细胞的毒性机制尚不明确。间充质干细胞（MSCs）负责组织再生，是再生疗法的工具，也是研究细胞分化和毒理学反应的宝贵模型。本研究探讨了DON对人类牙髓干细胞（DPSCs）细胞周期进展和分化的细胞毒性作用。从健康的第三磨牙中分离并鉴定的DPSCs被DON（0.25–16 μg/mL）处理。通过MTT实验测定细胞活力，并计算出DON的抑制浓度（IC₅₀和IC₂₅，分别为0.46 μg/mL和0.23 μg/mL）。在DON作用下，评估了细胞死亡、活性氧（ROS）水平、细胞周期进展以及DPSCs的脂肪生成和骨生成分化情况。DON未引起DPSCs的细胞死亡或氧化应激。然而，DON通过高度上调（6倍）p21蛋白诱导细胞周期在G2/M期停滞，且p53蛋白水平未升高，表明这种诱导与p53无关。此外，在非诱导培养条件下，DON还增加了早期分化标志物（BMP2和C/EBPβ）的表达。这是首次提供DON对DPSCs细胞周期进展和分化影响的直接体外证据。

引言

由植物病原菌Fusarium产生的霉菌毒素是全球最常见的霉菌毒素。多年来，这些毒素在食品和饲料中的存在一直引发全球公共卫生和环境问题。最新研究表明，约25%的农作物中霉菌毒素含量超过了欧盟设定的法定限值，而在60–80%的农作物中，其污染程度超过了可检测限值（Eskola等人，2020年）。预计世界人口的快速增长和全球气候变化可能导致霉菌毒素污染和分布的显著增加（Perrone等人，2020年）。脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是镰刀菌毒素中最常见的毒素，尤其在谷物及其制品中含量较高（Paterson和Lima，2010年；Kowalska等人，2022年）。DON及其乙酰化衍生物（3-乙酰化DON和15-乙酰化DON）在细胞水平上具有多种细胞毒性作用，包括抑制蛋白质合成、诱导细胞凋亡、扰乱细胞周期以及过量产生活性氧（ROS），从而导致氧化应激。多项研究在人类和动物细胞（如T细胞和巨噬细胞RAW264.7、Jurkat T细胞、PBMCs）以及SH-SY5Y、ACHN、HepG2、IPEC-J2和HT-29细胞系中证实了其遗传毒性和免疫毒性（Pinton和Oswald，2014年；Juan-García等人，2019年；Domijan等人，2023年；Beal等人，2024年；Li等人，2024年；Yang等人，2025年）。人类通过摄入受污染的谷物（主要是谷物制品）和动物产品（肉类、牛奶、鸡蛋等）、皮肤接触和/或渗透（如灌溉水）以及吸入（含尘空气）而暴露于这些镰刀菌毒素及其代谢物（尤其是DON）（Mayer，2016年）。食品中的DON污染浓度可高达200–2000 μg/kg（Mishra等人，2020年），其中原始谷物的最大污染浓度高达41.157 μg/kg（Lee和Ryu，2017年）。此外，在血浆、肝脏、脾脏、大脑、心脏和肾脏中也检测到了DON。据报道，血浆中的DON浓度最高可达12 μg/mL（Pestka等人，2008年）。研究表明，0.3 μg/mL的DON可显著诱导人类细胞（HepG2）分泌细胞因子，而0.1–10 μg/mL的浓度范围常用于评估细胞毒性（Nagashima，2018年）。此外，在大约28%的人类羊水样本和孕妇尿液样本中也检测到了DON，这表明不仅受影响的个体，胎儿也处于风险之中（Wells等人，2016年；Gromadzka等人，2021年）。

大多数研究霉菌毒素毒性的研究使用了永生化细胞系（Diesing等人，2011年；F?ste等人，2022年；Hou等人，2024年；Skrzydlewski等人，2022年；Todorova等人，2022年）。然而，在建立稳定细胞系的过程中可能会发生基因型和表型变化，因此这些细胞系的特性往往与原始的人类或动物细胞有所不同。这可能会限制所获得毒理学数据的相关性。另一方面，与细胞系相比，较少使用的原代细胞培养由于结构和功能上的差异，被认为能更准确地反映人类和动物的毒理学行为（Heo等人，2016年；Liu等人，2013年；Winkler等人，2009年）。然而，从组织中获取细胞数量有限、需要反复分离以及细胞间的差异等问题仍限制了这些细胞在毒理学研究中的广泛应用（Christodoulou等人，2022年；Wobus和L?ser，2011年）。牙髓干细胞（DPSCs）是来源于口腔内牙髓的间充质干细胞（MSCs），具有较高的增殖能力和多能性（Yamada等人，2019年）。牙本质是一种矿化组织，其管状结构延伸至牙髓，具有通透性，允许细菌、毒素、唾液液和各种分子进入牙髓（Bleicher等人，2015年；Mj?r，2009年）。因此，DPSCs是口腔中最早接触食物源性霉菌毒素的干细胞之一。然而，DON对人类MSCs的影响仍知之甚少。研究表明，未分化的细胞比分化细胞对DON更敏感（Bony等人，2006年；Broekaert等人，2016年；Pierron等人，2016年；Vandenbroucke等人，2011年）。本研究首次探讨了DON对DPSCs的活力、增殖和分化潜能的影响。通过扩展对霉菌毒素对干细胞影响的现有认识，可能为霉菌毒素引起的干细胞毒性及其对再生细胞来源的影响提供新的见解；特别是可以阐明DON对干细胞周期调控和早期分化信号通路的先前未报道的影响。这样，对DON毒性的理解将超越传统的细胞毒性指标（如活力和凋亡），扩展到干细胞的功能编程，包括其增殖行为和早期谱系确定。最初，根据先前报道的体外有效浓度范围（Hanyu等人，2020年；Nagashima，2018年）和实际暴露情景（Pestka等人，2008年），选择不同的时间间隔对DPSCs进行DON处理（Juan-García等人，2019年；Li等人，2014年），并据此确定相应的剂量。随后，通过流式细胞术、逆转录-定量聚合酶链反应（RT-qPCR）和Western blotting分析评估了DON对细胞周期进展和分化的短期和长期影响。

章节摘录

DPSCs的分离

在获得知情同意和伦理批准（伊斯坦布尔大学医学院临床研究伦理委员会批准编号：2019/455）后，从17–22岁的健康捐赠者的第三磨牙中提取了DPSCs（n = 12）。提取的牙齿在含有200 U/mL青霉素和200 μg/mL链霉素（Thermo）的磷酸盐缓冲盐水（PBS, Wisent）中运输，并在4°C下保存。清洁后，去除牙髓组织，将其切碎并在1 mg/mL胶原酶中消化

干细胞的分离与鉴定

DPSCs在分离后第3天开始形成簇状结构。细胞大小从第3天的5 μm增加到第7天的7–13 μm（P0代），到第5代（P5代）时达到15–17 μm。流式细胞术显示，P5代的DPSCs高表达MSCs特有的标志物CD90、CD73和CD29，同时未表达造血表面标志物CD45（图1A）。DPSCs呈现细长的纺锤形成纤维细胞样形态并具有黏附性（图1B）。它们的倍增时间为

讨论

DON是一种广泛存在的霉菌毒素，已知会导致人类和动物多种疾病。然而，关于其在细胞水平上的毒性作用的研究有限。有报道称DON会破坏中枢神经系统功能和血脑屏障的完整性，同时其在人类羊水样本中的存在表明需要进一步了解其对各种细胞类型（尤其是干细胞）的潜在影响。在细胞系上的研究表明

结论

我们的研究发现，DON通过使细胞周期在G2/M期停滞来抑制DPSCs的增殖，但在研究期间未引起细胞死亡或氧化应激。这种停滞与p21蛋白表达显著增加及其在细胞核中的积累有关，且这种积累与p53无关。据我们所知，这是首次证明DON能增加早期分化标志物表达的研究。此外，DON似乎会干扰干细胞的

作者贡献声明

Inji Shikhaliyeva：撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验实施、数据分析、数据整理。Gülruh Albayrak：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金获取、概念构思。Cenk K??：撰写、审稿与编辑、项目监督、数据整理、概念构思。Merve Ercin：实验实施。Selda Gezginci-Oktayoglu：撰写、审稿与编辑、概念构思。