伏马毒素B1的有关研究

研究背景

伏马毒素B1的分子式为C₃₄H₅₉NO₁₅，分子量为721.83。常温常压下，该化合物可以稳定存在，性状表现为白色至灰色粉末状物质。伏马毒素及其类似物如伏马毒素B1是由镰刀菌属为主的真菌在其生长代谢过程中产生的一类溶于水、分子量小、具有毒害作用的次级代谢产物。伏马毒素B1广泛污染粮食作物及其相关制品，严重威胁人类和动物健康。传统的物理、化学脱毒方法不仅脱毒效率低，而且还会破坏谷物的营养成分，影响口感和风味。随着生物技术的发展，利用生物脱毒法对伏马毒素B1进行消减脱除是未来解决这一问题的关键[1]。

有关研究

生物自噬研究

伏马毒素(Fumonisin,FB)是目前农作物产品和动物饲料中广泛存在的主要真菌毒素之一，对养殖业的规模化发展、动物食品安全与人类健康造成了极大的威胁。伏马毒素B1(FB1)是伏马毒素中毒性最强的一种，与人和动物的多种疾病相关，如猪肺水肿、马脑白质软化症、人神经管型缺陷等，但其作用机制尚不清楚。有关研究以体外培养猪脐静脉血管内皮细胞(SUVEC)为研究对象，探索FB1对SUVEC细胞自噬及其相关通路的影响，为FB1致猪肺水肿的毒性作用机制提供理论基础。通过体外培养SUVEC细胞，研究不同浓度的FB1对细胞自噬的影响。采用MTT法检测不同浓度FB1作用不同时间对细胞存活率的影响，划痕实验观察细胞迁移能力，透射电镜观察细胞内自噬小体的产生，q PCR和Western Blot技术检测细胞自噬及PI3K/AKT/mTOR和AMPK/mTOR通路中相关基因和蛋白的表达变化，构建p EGFP-N1-FLAG-LC3质粒并转染细胞检测LC3的聚集数量和位置变化。通过加入自噬诱导剂雷帕霉素(RAPA)和自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-MA)，探讨细胞自噬与相关通路的关系及其在FB1致SUVEC细胞损伤中的作用。

研究结果显示，40μg/m L FB1作用24 h后显著降低了SUVEC细胞存活率，20μg/m L的FB1作用48 h时显著降低细胞存活率，而不同浓度FB1作用72 h后均显著抑制细胞存活率。划痕处理后FB1作用24 h和48 h，观察细胞在24 h时向划痕中心迁移能力较强，在48 h时已呈零星散乱分布。透射电镜观察发现FB1处理组中出现双层膜结构的自噬小体，构建p EGFP-N1-FLAG-LC3质粒并转染细胞，在荧光显微镜下观察发现与对照组相比，LC3的荧光亮度逐渐聚集增强，并从细胞质逐渐向自噬体膜移动。q PCR和WB结果显示自噬相关基因ATG5和Beclin 1的表达上升，LC3II/LC3I比值上调，而P62的表达水平下降。以上结果表明一定浓度的FB1可以影响SUVEC细胞存活和迁移能力，诱导细胞自噬。对FB1作用后自噬相关通路的研究发现，PI3K、AKT和mTOR的m RNA和蛋白表达水平均下降，PI3K/AKT/mTOR信号通路被抑制，而AMPK的表达升高，抑制了mTOR的表达，AMPK/mTOR信号通路被激活。采用自噬诱导剂RAPA预处理3 h后，与单独FB1处理组相比，细胞存活率显著上升，mTOR和P62表达显著降低，LC3II/LC3I水平上升。用自噬抑制剂3-MA预处理6 h后，与单独FB1处理组相比，抑制剂预处理组的细胞存活率显著下降，PI3K和LC3II/LC3I表达水平下降，P62表达上升。也就是说，FB1可能通过PI3K/AKT/mTOR和AMPK/mTOR信号通路来诱导细胞自噬发生，而细胞自噬可能在FB1致SUVEC细胞损伤中起保护作用[2]。

生物防治研究

当代农业玉米耕作模式的转变，使伏马毒素B1成为棉铃虫需要面对的新环境因素。为明确棉铃虫对这种新环境因素的适应机制，有关研究测定了饲喂伏马毒素B1后棉铃虫的生长发育情况及体内解毒酶、抗氧化酶活性。自棉铃虫3龄幼虫连续摄入伏马毒素B1后，幼虫期7d体质量增长量、产卵量及孵化率较对照组有不同程度的降低，棉铃虫化蛹之前的发育历期较对照组缩短，而蛹期却延长。不同浓度的伏马毒素B1胁迫不同时间后棉铃虫体内酯酶的活性均显著升高，细胞色素P450和谷胱甘肽S-转移酶的活性有不同程度的变化；抗氧化酶系中，过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性在伏马毒素B1胁迫1 d时较对照组均显著升高，过氧化物酶活性仅在高剂量处理5 d时显著升高。棉铃虫伏马毒素B1耐受品系中羧酸酯酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性较敏感品系显著升高，分别上升75.40%、50.74%、117.21%。综上，摄入伏马毒素B1后棉铃虫的生长发育受到影响，棉铃虫通过激活酯酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等应对伏马毒素B1的胁迫[3]。

参考文献

[1]刘晓萌,王寿南,姜德铭,等.伏马毒素的污染现状及其生物脱毒研究进展[J].中国畜牧杂志,2024,60(02):143-149.DOI:10.19556/j.0258-7033.20230323-05.

[2]范颖. 伏马毒素B1对猪血管内皮细胞自噬及其相关通路的研究[D].湖南农业大学,2023.DOI:10.27136/d.cnki.ghunu.2021.000084.

[3]肖宏丽,杨南,赵倩倩,等.伏马毒素B1对棉铃虫生长发育、解毒酶系和抗氧化酶系的影响[J].中国生物防治学报,2024,40(03):600-607.DOI:10.16409/j.cnki.2095-039x.2023.11.006.