黄曲霉毒素B1诱导肾损伤的机制：Nrf2在调节炎症、氧化应激和铁死亡中的作用

《Journal of Environmental Sciences》：Mechanisms of AFB 1-induced renal injury: Role of Nrf2 in modulating inflammation, oxidative stress and ferroptosis

　　

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  AFB₁ 在小鼠中引发肾损伤和炎症反应，同时激活了包括凋亡和铁死亡在内的程序性细胞死亡通路。
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  AFB₁ 通过抑制 Nrf2 介导的抗氧化信号通路诱导氧化应激和铁死亡。
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  Nrf2 的基因敲除通过损害 GPX4 介导的谷胱甘肽氧化还原循环，加剧了 AFB₁ 诱发的肾小管铁死亡。

引言

黄曲霉毒素（AFs）是一类由寄生曲霉和黄曲霉产生的霉菌毒素，常见于牛奶、大米、花生和玉米等各种受污染的食品和饲料中，因其高毒性而构成重大的食品安全问题。黄曲霉毒素 B₁（AFB₁）是分布最广、毒性最强的黄曲霉毒素（Bennett and Klich, 2003; Frangiamone et al., 2024）。全球约有50亿人面临黄曲霉毒素的持续风险，涉及中国、美国和印度等国家（Strosnider et al., 2006）。此外，AFB₁ 对人类和动物健康造成了巨大危害。它是一种可能的致癌物、致突变物和致畸物（Zhang et al., 2024; Zhu et al., 2021）。值得注意的是，肾小管细胞在尿液排泄前会选择性地吸收和浓缩药物或毒素的代谢物，这表明肾脏是 AFB₁ 积累的关键部位。因此，这表明肾脏在 AFB₁ 的积累中发挥着重要作用（Zhao et al., 2021）。

大量研究表明，AFB₁ 引起的肾损伤作为一种广泛认可的机制，与氧化应激密切相关（Bedard and Massey, 2006; Benkerroum, 2020; Hayes et al., 1991; Rushing and Selim, 2019; Wang et al., 2022a）。AFB₁ 在特定条件下可转化为黄曲霉毒素 B1-8,9-环氧化物（AFBO），此过程中产生大量活性氧（ROS），并伴随氧化应激。有趣的是，核因子-红系细胞相关因子 2，又称 Nrf2，是一个关键的转录因子，对于抑制多种疾病的发生至关重要，特别是由氧化剂和异生生物诱导的疾病（Feng et al., 2023; Lv et al., 2024）。在正常情况下，Nrf2 被抑制蛋白 Keap1（也称为 Kelch 样 ECH 相关蛋白 1）束缚在细胞质中（Zhang et al., 2025）。然而，在氧化应激条件下，Nrf2 与 Keap1 解离，进入细胞核，并与抗氧化反应元件（AREs）结合。这会触发多种参与解毒和抗氧化过程的基因的产生，如谷胱甘肽（GSH）、血红素加氧酶-1（HO-1）和 NAD（P）H：醌氧化还原酶（NQO1）（Zhang et al., 2026）。先前的研究表明，AFB₁ 抑制 Nrf2 的核转位，从而下调下游抗氧化因子如 HO-1、NQO1 和 GSH 的表达，导致 ROS 过度积累，进而诱导氧化应激（Liu et al., 2022; Tonelli et al., 2018; Torrente and DeNicola, 2022）。

越来越多的数据表明，AFB₁ 不仅通过氧化应激，还通过铁死亡等复杂过程诱导细胞和组织损伤（Liu et al., 2023）。值得注意的是，氧化应激和由此产生的 ROS 过度生成也是最近发现的细胞死亡形式——铁死亡的核心触发因素，提示两者之间存在潜在的机制联系。铁死亡是一种新近发现的程序性细胞死亡类型，其特征是受多种代谢调节因子影响的铁依赖性磷脂过氧化（Dixon and Olzmann, 2024; Jiang et al., 2021; Mou et al., 2019; Tang et al., 2021）。同时，铁死亡通常以亚铁离子（Fe²⁺）的沉积为特征，而充足的 Fe²⁺ 通过芬顿反应产生大量有害的 ROS。多项研究表明，AFB₁ 可在肾脏等多个器官和细胞中诱导 ROS 过度积累（Xue et al., 2023）。这些 ROS 立即对细胞 DNA、脂质和蛋白质造成损伤，最终通过阻碍三磷酸腺苷、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和谷胱甘肽的合成导致细胞铁死亡（Takahashi et al., 2021）。因此，ROS 清除可能是对抗 AFB₁ 诱导的肾铁死亡的关键靶点之一。谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）是抑制铁死亡形成的关键靶蛋白，它可以通过清除过度积累的 ROS 来缓解铁死亡（Bersuker et al., 2019; Cheng et al., 2023; Huang et al., 2024; Xie et al., 2023）。Li 等人认为 Nrf2 上调 GPX4 的表达，间接干扰芬顿反应以抑制铁死亡，从而缓解由此产生的肾脏铁死亡（Li et al., 2023b）。然而，Nrf2 是否通过抑制铁死亡来改善 AFB₁ 诱导的肾损伤尚不清楚。

迄今为止，关于慢性 AFB₁ 暴露的肾毒性效应的研究有限，其精确的分子通路尚不清楚。因此，本研究旨在利用小鼠模型探究慢性 AFB₁ 暴露是否通过铁死亡诱导肾损伤，并阐明 Nrf2/GPX4 信号通路在此过程中的作用。我们的发现有望为 AFB₁ 诱导的肾毒性的预防和治疗提供新的见解和坚实的理论基础。

节选内容

试剂

二甲基亚砜（DMSO）由 Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）提供。AFB₁ 由 NCS 测试技术有限公司（中国北京）提供。针对 GSDMD、Keap1、Nrf2、NQO1、HO-1、GCLC、Bax 和 Bcl-2 的抗体购自 Abcam（美国马萨诸塞州剑桥）；xCT、TLR4、MyD88、p-P65、p-IκBα/IκBα、pERK/ERK、caspase-9 和 caspase-3 购自 ZEN BIO（中国成都）；COX-2、TNF-α、IL-6、HMGB1、caspase-1、caspase-11、IL-1β、p-P38/P38 和 p-JNK 购自 ABclonal（武汉，

AFB₁ 在小鼠中引起肾毒性和凋亡

鉴于 AFB₁ 的肝肾嗜性，AFB₁（1.5 mg/kg）在 C57BL/6 小鼠中引发了明显的肾毒性，其特征为特定的病理或生化变化。组织病理学分析证实了功能缺陷，显示明显的肾损伤，其特征为炎症灶、出血和坏死（图 1a），以及 Masson 染色显示的胶原纤维浸润（图 1b）。同时，这由血清肌酐和尿素氮水平升高所证实（图 1c, d

讨论

黄曲霉毒素 B₁（AFB₁）对饲料和谷物的污染在全球范围内普遍存在，可通过食物链在动物和人体中积累，构成健康风险甚至导致癌症。AFB₁ 经细胞色素 P450 代谢为氧化产物，导致严重的氧化应激、DNA 损伤、炎症和铁死亡，可严重损害肾功能（Huang et al., 2020; Wang et al., 2024）。在近期的研究中，AFB₁ 被证明是导致肾损伤的主要原因

结论

综上所述，本研究首次表明 AFB₁ 可通过抑制 Nrf2 导致肾凋亡、炎症、焦亡和氧化应激。AFB₁ 诱导的肾毒性可能与 Nrf2 的抑制有关，后者降低了 GPX4 的表达水平，导致肾铁死亡，加剧肾损伤。总之，本研究为 AFB₁ 诱导的肾损伤提供了充分的危害证据。

CRediT 作者贡献声明

吕洪明：撰写——初稿，数据整理。张杰星：形式分析，数据整理。彭依依：验证。李浩炎：方法学。林淑涵：方法学。陈媛媛：方法学。肖青飞：方法学。高俊锋：方法学。邓旭明：方法学。马丽：监督，资源，资金获取。郑雨薇：监督，资源，资金获取。

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