黄曲霉毒素中毒与脂质过氧化.pdf

黄曲霉毒素中毒与脂质过氧化李建喜1 扬志强王学智1冯霞2(1中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，730050：2兰州兽医研究所)人和动物都可能发生黄曲霉毒素中毒病(AflatoxkⅪsis)，该病由摄入黄曲霉毒素污染的食物或饲料而引起．黄曲霉毒素是一种公认的致肝癌物质．其在机体内的代谢物如黄曲霉毒素BI．8，9-环氧化物与DNA有很高的亲合性，可介导DNA碱基发生突变，这可能是其致癌机理之一．近年来的许多研究证实，黄曲霉毒紊中毒后P53基因突变和氧应激(oxyg∞stress)加剧在其致癌机理中有一定作用，P53是一种公认的抑癌基因n1．＆啪gi(2001)报道，许多致癌物如AFBl都可引起脂质过氧化反应．小鼠摄入AFBl后肝和肾的MDA含量会明显增加121．Barmud(2001)指出，当肝炎病毒与AFBl同时感染时，脂质过氧化反应会明显加尉，抗氧化酶活性显著降低m．1黄曲霉毒素及其体内转化I．1理化性质黄曲霉毒素(Aflatoxin．AFTs)是由黄曲霉(～spergillus flavus)和寄生曲霉(Aspcrgillum parasiticus)产生的一类化学结构比较相似的化合物，它曹】和体内的中间代谢产物一起统称为黄曲霉毒素．是二呋喃香豆的衍生物．目前已分离和鉴定的黄曲霉毒素及其衍生物有20种．如Bl、B2、G1、G2、Ml、M2、PI、Ql和黄曲霉素醇等，但只有B卜B2、Gl和G2是由黄曲霉产生并直接污染饲料的毒素，其它均为体内的中间代谢物ⅣI．有报道MI和M2也可由黄曲霉产生而直接污染饲料并引起动物中毒．目前，对黄曲霉毒素在体内的生物转化和致病机理研究的比较清楚的只有AFBl，它是一种公认的致癌物(∞rci舯踞B)，报多人用它作为诱导剂而研究癌症，动物摄入大量的AFBl后可能会发生肝癌、肺癌或肾癌等，但肝癌的发病辜最高嘲．AFT$比较稳定，加热到270℃左右时才能分解；在强碱或5％的次氯酸钠中可被完全破坏：能溶于氯仿、丙酮等弱极性溶剂，但不溶于水、乙醚等强极性溶剂．1．2体内转化黄曲霉毒素随食物或饲料进入人或动物体内，被肠道吸收后主要分布于动物肝脏中，肌肉中的残留量非常小，因此有人认为人不会因为食入接触过黄曲霉毒素的动物性肉产品而中毒。

AFBl进入动物机体后，经过一系列变化而转变为多种代谢中间物及产物．如M卜Ql、PI、AFBl环氧化物、B2．等，基中环氧化物和B2．是直接侵害组织及其大分子物质的代谢物M．肝脏是AFl．s的主要代谢场所，其中有两种酶在AF'P$的代谢过程中起关键作用，即谷胱甘肽硫转移酶(gl他曲醯婚姐磁fa揖．GST)和细胞色素P450酶(CYP)．GST是一种解毒酶，它在机体内可催化AFBl及其代谢产物即环氧化物与谷胱甘肽(GSH)发生反应，转变成GSH衍生物之后捧出体外，从而起到解毒作用l玎．CYP是催化AFBl在体内进行活性转化的主要酶，不同动物和组织中该酶虽不尽相同，但都可催化AFBl发生环氧化而生成毒性活性物质黄曲霉毒素B1．8》环氧化物(atlatoxinBl-g,9-epoxide)，该环化物对核酸具有很高的亲合性，与DNA发生反应后形成毒素．DNA加合物网．环氧化物和DNA腺嘌呤的N7处结合，形成AFBl-N7-G，然后AFB又从DNA上脱离．结果与其结合的碱基G变成了T，从而诱发p53基因突变，p53基因是癌症调控基因，这可能是肝癌发生的主要原因研2脂质过氧化反应对机体的损伤引起动物发生脂质过氧化(1ipid peroxidation,LPO)的因素很多，有外源性和内源性两种，二者都是因为在生物体内产生了亲电性物质如自由基(free radical)，它们与不饱和脂肪酸(tmsatun主edfatty acid)相互作用，形成一系列脂质过氧化物，从而损伤生物膜和其它组织。

2．1 脂质过氧化对生物膜的损伤生物体几乎是一个膜系统，有细胞膜和细胞器膜，统称为生物膜(biomembrane)生物膜在机体正常生命活动中起着非常重要的作用．膜主要由脂质、蛋白质和糖组成，脂质以磷脂为主磷脂的主要化学成分则是具有大量不饱和键的多聚不饱和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acid,PUFA)Ira],自由基对弱的化学键和不饱和键有强亲合力，因此生物膜是自由基启动LPO的靶物质ll¨．醛类(Aldehydes)是LPO的主要产物，其中丙二醛(MDA)是终产物，因此常通过检测MDA的含量而评估LPO的损伤程度．当机体内自由基代谢机制紊乱后，会因脂质过氧化损伤而出现许多病变红细胞膜发生LPO损伤后，会因通透性增大而出现大量溶血现象，原因是红细胞膜中PUFA的含量高，另外血液自由基的浓度也较高111,121．线粒体膜可在Fe2+、Cu+等离子的作用下，使H202分解而产生OH结果膜发生LPO而肿胀，甚至溶解113．J4]．微粒体和溶酶体发生LPO损伤时，多聚核糖体会解聚、蛋白质合成受到抑制I¨l2．2脂质过氧化对蛋白质的损伤OH含有His、Pro、Try、Cys、Tyr的蛋白质也是自由基攻击的靶分子，氧自由基会破坏这些氨基酸残基，蛋白质多肽链因此发生断裂、聚合或交联【Ii,12,15,16]．02‘、。

OH、H202和3∑903共同作用于蛋白质的结果是：①巯水性(Hygrophobicity)的改变，导致膜脂双层包装受体、配体的能力等作用改变：②酶活性降低或升高：③因免疫原性的变化而出现一些自体免疫性疾病：④热应激蛋白如HSP70的产生，导致特殊基因转录因子的释放；⑤蛋白水解(P彤t∞lysiS)作用增强Ilq．脂蛋白(Lipidprotein)更易发生LPO反应117,1SJ．有人认为组蛋白在OH损伤蛋白质和DNA的过程中可起到屏障作用，但Marini等发现组氨酸可增加自由基对细胞的杀伤和抑制淋巴细胞转化的作用23脂质过氧化对核酸的作用多聚核苷酸和脱氧核苷酸都是活性氧和自由基攻击的敏感靶分子．DNA螺旋外侧的嘌呤和嘧啶对自由基最敏感，自由基可导致碱基突变或缺失，氢键、双链或单链发生断裂，动物因此而发生肿瘤、癌症和遗传病等11 4．Ⅲ．DNA的损伤虽可被酶修复，但修复后的突变率会增加．导致DNA损伤的原因有三：离子辐射(Ionizing Radiation)、光氧化(Photooxidation)、DNA附近或内部的活性氧产物细胞内的Ca2+浓度在氧应激的情况下会升高，DNA因此而活化，结果导致核苷酸发生羟化反应(Hydroxylisis)，细胞出现死亡或凋亡等病变119．20]。

Fe2+和CIl+等也能促进H202转化为．oH，从而间接损伤DNA．3黄曲霉毒素与脂质过氧化间的关系研究发现，AFTs中毒后机体内LPO产物MDA的含量会明显升高，也能检测到高水平活性氧自由基如超氧阴离q己(023、羟自由基(伽)、氢过氧化物(H02．)、过氧化氢(H202)、单线态氧(102)、NO等【21捌．这些活性氧自由基启动的LPO可能在AFTs诱导癌症发生和发展中有重要作用，AVIs刺激机体产生自由基的可能原因如下：3．1相关酶活性变化3．1．1 AFTs活性转化酶的高表达细胞色素P450酶体系是外源性毒物在机体内活性转化的主要酶系，它可介导环氧化物、自由基和Ca—姗骼的生成而损伤细胞或致癌泌1．AFBl在动物机体内的活化正是在P450酶催化下进行的A、硼ey(2002)报道I驯，动物摄入一定量的AFBl后肝I'450的表达增加H202的水平亦明显升高P450的Fe．S中心在传递电子的过程中会生成02’，而02‘‘又可通过链式反应转交为其它活性氧如OH、H02’、102和NO等，机体抗氧化体系如不能及时清除这些活性自由基，则可能引起LPO而损伤细胞、甚至诱发癌症等【25溯另外，前列腺素合成酶(PHS)作为一种活性介质在致癌物如AFBl的代谢和脂自由基的形成过程中有一定作用，可能是因为其环加氧酶(cyclooxygenase)使PUFA发生LPO并生成‘OHl27]．Liu(1992)报道，脂氧化酶(1ipoxygenase)可催化AFBI与DNA形成【3H】AFBl-DlNA，这一过程可被抗氧化剂NDGA抑制，该酶活性的增加有利子自由基的生成和LPO的启动网．3．1．2抗氧化酶活性降低研究发现，AFTs中毒后机体内的抗氧化酶活性随病情的发展均有下降趋势。

GST既是一种解毒酶又是一种抗氧化酶，鼠AFBl中毒后肝GST水平虽显著增加，但MDA的含量则呈上升趋势，这可能与其抗氧化性能削弱有关t291．AFBI中毒初期抗氧化酶CAT、GSPx、SOD等的活性增大，但到后期这些酶活性则会降低瞄】Rastogi(200I)也报道，鼠摄入一定剂量的AFBl后，CAT、SOD、GSPx、GR(glutathione reductase)的活性明显低于正常组l蚓Pelissier(1992)给小鼠饲喂了一定剂量的AFBl后，检测发现肝微粒体LPO反应加剧，Se-GSH-Px、SOD活性亦明显降低p¨．但Jayashree(2000)比较了寄生曲霉产毒株和不产毒株对氧的需求量及其抗氧化物状态，检测了AFB代谢物与氧应激、自由基产生间的相关性，发现不产毒株各生长阶段对氧的需求量不变，但产毒株在生长期对氧的需求量会增加；产毒株从生长期到繁殖期抗氧化酶活性或脂质过氧化产物(TBARS)都会增加，GSH贝IJ减少，他指出产毒株代谢物会加剧氧应激，结果自由基大量生成，LPO损伤加剧[321．3．2其它因素3．2．1紫外线众所周知．紫外线长期照射可诱发癌症，也能刺激机体产生大量自由基而发生LPO损伤，动物因此会发生许多疾病．Stark等用UV(365-nm)照射AFB后发现，其对DNA的亲合性会增加。

可能与产生大量单线态氧(102)有关，同时检测发现LPO产物MDA含量会明显增加1331．102会增强AFB与DNA的亲合性和DNA的突变性，可能是因为102的存在而大大增加现!o的浓度，而AFB在D20中比在H20中与DNA结合率高网．3．2．2 GSH水平下降GSH在动物体内有非常重要的作用，如果缺乏机体会出现异常病变Ketterer(1988)：J侵道当GSH单独存在时，对亲电性物质的解毒作用取决于反应率和浓度，如果亲电性试剂是GST同工酶的底物，GSH的解毒作用会增加．GSH浓度高时其与亲电性试剂反应率高，GSH消耗也较少嗍在AFBl中毒后，GSH大量用于毒物的清除，因此浓度降低明显，亲电性试剂在氧作用下会产生大量自由基而损伤脂质或DNA．杂色曲霉毒素(Sterigmatocystin)是由杂色曲霉产生的一类似于AFBl前体的物质．，污染饲料后也会导致鼠GSH水平下降135lLiu(1999)通过检测LDH和TBARS的方法．分析了AFBl的细胞毒性作用和诱发LPO反应的能力．结果发现AFBI中毒后GSH含量明显下降、TBARS产物增加、LDH的水平升高p叼．由此可见，GSH的水平下降可能是AFBl中毒后发生LPO的主要原因之一．3．23维生素、氨基酸等营养素失衡Sivakumar(2001)报道AFBl及其前体物质中毒后，鼠体内Vc和vE水平则低于未中毒组彤1．Nikov(1985)报道．食物三种必需氨基酸(Lys、Met、Thr)、VE、VA、Vc有拮抗AFBl引起的LPO反应的作用，如果这些物质缺乏或不足时，AFBl的毒性作用会增强，其致细胞毒性和致癌作用会更明显【37】．Meki(2001)报道AFBl可诱发细胞凋亡，这可能与LPO有关，同时他检测到微量元素压的水平低于正常鼠阔。

Burk(1983)报道．硒缺乏时AFBI的肝毒性作用也会增强嗍．上述营养物质均有抗氧化作用，缺乏时会增强脂质过氧化对机体的损伤4抗氧化剂对黄曲霉毒素中毒的预防作用近年来，抗氧化类药物的种类和制剂层出不穷，抗氧化剂在AFTs中毒病中防治LPO的研究和报道亦很多，主要有以下几类：①抗氧化酶类如SOD、CAT、GSPx、GST等．②低分子化合物(如VE、。