冷大气等离子体(CAP)通过ROS介导的氧化应激通路缓解脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)诱导的肾毒性机制研究

本研究针对谷物中普遍存在的霉菌毒素脱氧雪镰刀菌烯醇(DON)引发的肾毒性问题，创新性地采用冷大气等离子体(CAP)技术，通过其产生的活性氧(ROS)有效降解DON并解析其产物结构。研究揭示了CAP通过阻断JNK介导的Nrf2降解、激活Nrf2/HO-1/NQO-1抗氧化通路，显著改善DON诱导的线粒体损伤和细胞凋亡，在体外(HKC-8细胞)和体内(小鼠急性肾损伤模型)实验中分别实现50%细胞活性恢复及89%血清肌酐降低，为食品安全领域提供了新型物理解毒策略。

　　

在全球粮食安全领域，霉菌毒素污染始终是悬在人类健康头顶的达摩克利斯之剑。脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)作为镰刀菌产生的B型单端孢霉烯族毒素，在谷物中的污染率高达59%，其稳定的环氧基结构使其能抵抗常规加工处理，通过食物链在人体肾脏富集，引发呕吐、腹泻甚至器官损伤。更令人担忧的是，气候变化正使DON污染日趋严重——世界粮农组织数据显示，小麦中DON平均浓度已达9900 μg/kg。尽管现有物理化学解毒方法众多，但普遍存在效率低下、破坏营养成分或引入二次污染等问题，开发高效安全的解毒技术迫在眉睫。

郑州大学的研究团队独辟蹊径，将应用于医疗器械消毒的冷大气等离子体(CAP)技术引入食品安全领域。这种通过介质阻挡放电产生包含¹O₂、?OH、?O₂^-和H₂O₂等活性氧(ROS)的物理方法，在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究中展现出惊人效果：仅120秒处理即可降解98%的DON，并破坏其环氧基、双键等毒性基团，生成5种低毒产物。

研究采用多组学联用策略：通过LC-MS/MS解析CAP降解产物的结构特征，结合密度泛函理论(DFT)计算预测ROS攻击位点；选用人肾近端小管上皮细胞(HKC-8)建立体外模型，构建小鼠急性肾损伤开展体内验证；运用Western blot、流式细胞术等技术探究JNK-Nrf2调控网络。

CAP降解DON的产物特征
气相CAP发射光谱显示其富含N₂⁺和NO活性组分，处理后的溶液检测到1.48 ppm O₃。质谱分析表明CAP产生的ROS优先攻击DON的C12-C13环氧基，生成分子量分别为312.3、298.3和282.3 Da的5种产物，毒性预测显示这些产物致毒基团显著减少。

DON诱导肾毒性的分子机制
在HKC-8细胞中，DON通过激活JNK磷酸化，促使Nrf2经泛素-蛋白酶体途径降解，抑制Nrf2/HO-1/NQO-1抗氧化通路，导致线粒体ROS暴增、细胞凋亡率升高3.2倍。小鼠实验显示DON组血清肌酐和尿素氮(BUN)分别激增85%和89%，肾组织出现明显炎性浸润。

CAP解毒的生物学效应
CAP处理后的DON(Pla-DON)可阻断JNK对Nrf2的负调控，使Nrf2核转位增加2.1倍，HO-1表达恢复至对照组的92%。这显著改善了线粒体膜电位，使HKC-8细胞存活率提升50%，小鼠肾功能指标接近正常水平。

该研究首次阐明CAP通过"物理降解-信号调控"双途径实现DON解毒：一方面直接破坏毒素分子结构，另一方面通过干预JNK-Nrf2串扰维持氧化还原稳态。相较于传统方法，CAP技术兼具高效性（处理时间<2分钟）和安全性（不引入化学残留），为应对气候变化背景下日益严峻的霉菌毒素污染提供了创新解决方案。研究揭示的JNK介导的Nrf2降解机制，也为其他毒素诱导的器官损伤防治提供了新靶点。