丙烯酰胺通过扰乱TORC2信号通路介导细胞周期调控错误并促进裂殖酵母致癌性转化

本研究针对食品污染物丙烯酰胺(AA)的健康风险，首次在裂殖酵母模型中系统揭示AA通过诱导氧化应激(ROS升高)、扰乱TORC2信号通路(tor1/ste20/wat1下调)、导致细胞周期调控基因(cdc2/cdc25/ark1)表达异常，引发染色体错误分离和细胞周期阻滞，最终促进致癌转化的分子机制，为AA毒性评估提供了新靶点。

　　

在薯片、面包、咖啡等高温加工食品中潜伏着一类"隐形杀手"——丙烯酰胺（Acrylamide, AA）。这种可能的人类致癌物在常见食品中的含量高达150-5000 μg/kg，远超其他已知食品致癌物水平。尽管世界卫生组织规定饮用水中丙烯酰胺的安全限值为0.5μg/L，但成年人日均摄入量估计达0.6μg/kg体重，使其成为不容忽视的健康威胁。虽然丙烯酰胺的细胞毒性和基因毒性已被多项研究证实，但其如何通过细胞信号网络的多节点扰动促进致癌转化，仍缺乏系统深入的机制研究。

在这项发表于《Scientific Reports》的最新研究中，斯洛伐克农业大学的Alica Navratilova团队利用裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）这一真核生物模型，首次揭示了丙烯酰胺通过扰乱TORC2信号通路介导细胞周期调控错误，最终导致致癌性转化的新颖机制。

研究人员主要采用以下关键技术方法：通过生长曲线和IC₅₀测定评估AA毒性效应；利用荧光显微镜进行细胞形态学和染色体分离分析；通过生化检测（SOD、CAT、GPx活性测定、GSH含量、MDA水平、ROS检测）评估氧化应激状态；采用RT-qPCR分析基因表达变化；使用蛋白质免疫印迹检测Rps6磷酸化；通过流式细胞术分析细胞周期分布。

丙烯酰胺改变细胞生长和形态

研究显示AA暴露以剂量依赖方式抑制细胞生长，20mM AA使细胞倍增时间延长2倍，60mM导致近完全生长抑制（IC₅₀=26.54mM）。

高浓度AA（20mM）使细胞表面积增加15%，体积增加20%，但仅40mM高浓度才引起显著凋亡或坏死，表明AA主要通过扰乱细胞分裂而非直接引起细胞死亡发挥作用。

丙烯酰胺诱导的氧化应激影响细胞活力

AA暴露显著影响细胞呼吸活性，20mM使呼吸活性降低2倍以上。AA以剂量依赖方式促进活性氧（ROS）生成，其中超氧阴离子（O₂^•-）增加5倍以上，氢 peroxide（H₂O₂）和羟自由基（OH^•）也显著增加。

丙二醛（MDA）含量升高表明细胞膜脂质过氧化损伤。

细胞对AA衍生氧化应激的保护机制

抗氧化酶系统对AA胁迫作出积极响应：SOD活性增加近12倍，CAT活性增加5.5倍，但GPx活性在高浓度AA下下降。

基因表达分析显示sod1、sod2、ctt1、gpx1、pgr1和grx1基因上调，而gst1下调。

AA暴露3小时和6小时后均显著降低谷胱甘肽（GSH）水平，表明细胞氧化还原状态失衡。

丙烯酰胺负向影响细胞分裂周期调控

AA干扰细胞周期核心调控基因表达：cdc2和cdc25表达下调，cdc13在低浓度（1mM）上调但在高浓度（10-20mM）下调。

细胞分裂关键基因cdc15表达异常导致隔膜形成缺陷，染色体分离关键激酶ark1表达降低近50%，引起染色体错误分离。流式细胞术显示AA处理3小时后4C DNA含量积累，表明S期阻滞和G2/M检查点激活。

TOR信号参与细胞对AA的响应

AA显著下调TORC2复合体基因表达（tor1、ste20、bit61、wat1），gad8和其激活激酶ksg1也下调，但MAPK通路关键基因sty1表达未受影响。

磷酸化蛋白检测显示Rps6磷酸化在AA处理3小时后几乎完全消失，6小时后有所恢复，表明TORC2通过Gad8介导的Rps6磷酸化参与细胞应激响应。

研究结论表明，丙烯酰胺通过诱导氧化应激（ROS升高）、扰乱TORC2信号通路（tor1/ste20/wat1下调）、导致细胞周期调控基因（cdc2/cdc25/ark1）表达异常，引发染色体错误分离和细胞周期阻滞。

值得注意的是，细胞对AA胁迫的响应主要通过TORC2而非MAPK信号通路介导，这一发现为AA毒性机制提供了新的视角。该研究首次系统阐明了AA通过多分子水平扰乱细胞稳态的机制，为食品中AA的安全性评估和健康风险防控提供了重要理论依据，也为进一步研究AA致癌机制提供了新的方向。

研究的重要意义在于揭示了AA毒性作用的新机制，特别是TORC2信号通路在AA应激响应中的核心作用，这为开发针对AA毒性的干预策略提供了潜在靶点。同时，研究建立的裂殖酵母模型为快速评估食品中AA毒性提供了一种有效的实验平台。这些发现不仅加深了对AA毒理机制的理解，也为评估其他食品加工产生的有害物质提供了方法论参考。