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真菌产生的霉菌毒素是食品和谷物饲料中普遍存在的污染物,对人类和动物健康造成全球性的威胁。值得注意的是,脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)和玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEA)是自然界中广泛存在的两种霉菌毒素,二者在各种谷物和食品中具有较高的共同检出率,联合污染现象较为严重。研究表明,多种霉菌毒素共存相较于单一毒素可能产生更强的毒性影响。已有多项研究针对DON和ZEA毒素联合暴露产生的交互作用效果开展了相关实验,但DON和ZEA毒素产生协同毒性效应的分子机制仍不详尽。作为新的生物标记物,微小RNA(micro RNA,mi RNA)这类短链非编码RNA能够调控多种生物进程,且与各种疾病的发生发展和毒性反应密切相关。但mi RNA是否参与DON和ZEA的联合毒性调控及其分子机理尚不清楚。此外,研究发现DON和ZEA毒素单独暴露可通过母体对后代产生不同程度的毒性效应,因此阐明二者长期联合暴露是否对子代造成毒性影响具有重要的现实意义。本研究利用斑马鱼作为体内实验模型,从斑马鱼胚胎、成鱼及子代多个生命阶段系统评估了DON和ZEA共同暴露后产生的联合毒性效应。进一步利用Hep G2细胞模型深入分析了mi RNA介导的DON和ZEA协同毒性的分子机制。主要研究结果如下:(1)DON和ZEA共同暴露对斑马鱼胚胎的联合毒性作用。选取DON和ZEA对斑马鱼胚胎无毒或低毒性的浓度进行共同暴露,96 hpf存活率统计表明,二者共同暴露后斑马鱼胚胎存活率较对照组无显著差异(P>0.05),且未干扰胚胎孵化过程。但与对照组相比,DON和ZEA联合暴露显著(P0.05),但毒素共同暴露组中斑马鱼体重增长变化低于对照组,说明毒素长期暴露可影响斑马鱼正常生长发育。DON和ZEA共同暴露提高斑马鱼肝脏中ROS水平和MDA含量,同时影响抗氧化酶活性及其相关基因的表达水平,说明二者联合暴露引起斑马鱼肝脏氧化应激反应。毒素共同暴露组中肝脏毒性标志基因表达发生显著变化,表明对肝脏造成潜在毒性作用。与DON和ZEA单独暴露相比,2μg/L DON和2μg/L ZEA联合暴露28天后可以通过激活TLR4/My D88/NF-κBp65信号通路促进肝脏炎症基因和蛋白表达,引起明显炎症反应;同时提高Bax/Bcl-2基因比值和Caspase-3基因表达,上调Bax和Caspase-9蛋白表达,说明二者联合暴露具有潜在诱导细胞凋亡的能力。(3)环境相关浓度DON和ZEA暴露对斑马鱼子代的毒性影响。采用2μg/L DON和2μg/L ZEA联合暴露28天,与对照组相比,DON和ZEA单独暴露和共同暴露组中斑马鱼子代胚胎120 hpf存活率和24 hpf自主运动次数显著(P<0.05)下降,48hpf心率显著(P<0.05)升高,说明DON和ZEA长期暴露可以干扰子代胚胎发育。同时,与对照组相比,二者单独或联合暴露显著(P<0.05)降低斑马鱼子代抗氧化酶相关基因表达,显著(P<0.05)提高促炎基因IL-1β、IL-8和TNF-α表达,未显著影响促凋亡相关基因表达,表明DON和ZEA单独或共同暴露可诱导子代氧化应激和炎症响应,但对细胞凋亡的促进作用并不显著。(4)DON和ZEA诱导协同肝脏毒性的体外模型构建和分子机制探究。采用Hep G2细胞构建体外毒性模型。结果发现,DON(0.01-5μM)和ZEA(1-80μM)毒素单独处理Hep G2细胞24 h后显著(P<0.05)降低细胞存活率,提高细胞内ROS水平,呈现明显剂量依赖效应。经计算,DON和ZEA毒素的IC50值分别为1.62μM和30.95μM。根据ZEA毒素和DON毒素的IC50比值为20:1,后续实验选取二者无毒或低毒性的浓度进行一系列交互处理,最终发现与ZEA(4μM)和DON(0.2μM)单独处理相比,ZEA和DON半剂量联用(2μM ZEA+0.1μM DON)共同处理细胞24 h后显著(P<0.05)降低细胞存活率,通过Calcu Syn软件分析可得协同指数CI值为0.608,说明呈现协同毒性效应。后续对此浓度组合引起的生物学变化进行了观察。DON和ZEA共同处理提高Hep G2细胞内ROS积累水平、MDA含量和GPX酶活性,降低SOD酶活性,CAT酶活性未显著改变,说明诱导细胞氧化损伤;同时显著(P<0.05)上调促炎基因IL-1β、IL-6和TNF-α的表达水平,引发细胞炎症反应。RT-q PCR和Western blot实验结果表明,DON和ZEA联合处理显著(P<0.05)增加Hep G2细胞中PTEN、Bax和Caspase-3基因和蛋白表达水平,同时显著(P<0.05)降低AKT蛋白的磷酸化水平,说明PTEN/PI3K/AKT信号通路在协同毒性中发挥调控作用。通过生物信息学预测和RT-q PCR验证发现mi R-221作为上游靶点可以负向调控PTEN基因表达;细胞转染实验结果显示,mi R-221过表达后显著改变DON和ZEA联合处理导致的PTEN/PI3K/AKT信号通路蛋白表达变化。同时,mi R-221过表达后可以显著(P<0.05)提高细胞存活率,降低ROS积累水平;mi R-221被抑制后呈现相反趋势。以上结果表明,DON和ZEA的协同毒性效应可能与mi R-221介导的PTEN/PI3K/AKT信号通路有关。