《Food Bioscience》：Systematic Evaluation of the Immunological, Neurological, Gastrointestinal, and Hepatic Toxicity of Glyoxal in Food
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•乙二醛膳食暴露导致斑马鱼幼虫多器官毒性。•在斑马鱼中测定了乙二醛的最大无毒浓度（MNLC，2.37 μL/mL）和10%致死浓度（LC10，5.60 μL/mL）。•LC10浓度的乙二醛损害了先天性和适应性免疫细胞群体。•乙二醛引发中枢神经系统凋亡、肝肿大及肝脏病变。引言近
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乙二醛膳食暴露导致斑马鱼幼虫多器官毒性。
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在斑马鱼中测定了乙二醛的最大无毒浓度（MNLC，2.37 μL/mL）和10%致死浓度（LC10，5.60 μL/mL）。
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LC10浓度的乙二醛损害了先天性和适应性免疫细胞群体。
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乙二醛引发中枢神经系统凋亡、肝肿大及肝脏病变。
引言
近年来，乙二醛作为一种α-氧代醛类化合物受到了广泛关注。据报道，乙二醛已在大多数食品中被检出，包括乳制品、烘焙食品、海鲜和水果（Lange等，2012；Maasen等，2021）。乙二醛可通过食品中的四条主要途径产生：美拉德反应、碳水化合物热解或自动氧化以及脂质氧化（Eggen等，2022；Jalbout等，2007；Manini等，2006）。在高温烘焙、干热处理和发酵过程中，乙二醛的形成尤为显著（Khan等，2023）。在食品加工的高糖、低水分条件下，乙二醛及其相关的二羰基中间体不断形成，不仅影响食品的風味和色泽，还可能对健康构成风险。例如，在饼干、饼干和咖啡烘焙的初期阶段，以及配方粉喷雾干燥过程中。进一步研究表明，除食品加工外，乙二醛还可能来源于还原糖、脂质和蛋白质在高浓度膳食条件下于高温暴露时发生的非酶促反应（Sun等，2025）。其形成机制与食品中晚期糖基化终产物（AGEs）的发展密切相关，从而反映了食品化学反应与食品安全之间的复杂关系（Sun等，2025）。这些发现表明，食品的热加工和储存可能是乙二醛产生的主要场景（Lange等，2012）。
目前，关于乙二醛毒性机制的研究主要集中于其对细胞大分子的化学修饰及其引发的下游信号通路（Shangari & O'Brien，2004）。研究表明，乙二醛可与蛋白质中的氨基酸残基（如赖氨酸）发生不可逆的糖基化反应，从而缩短蛋白质半衰期并破坏细胞信号传导（Eggen & Glomb，2021）。此外，乙二醛还与DNA中的脱氧核糖和脱氧胞苷反应，产生DNA加合物。这些加合物的积累可能诱发基因突变，增加致突变风险，并参与糖尿病、癌症和神经退行性疾病等多种慢性疾病的发病过程（Ahmed Laskar & Younus，2019；Vijayraghavan & Saini，2023）。在肝脏系统方面，相关研究表明，乙二醛可通过降低线粒体复合体活性、诱导过量活性氧生成以及引发脂质过氧化等机制，导致线粒体功能障碍和细胞代谢失衡，从而对肝细胞产生直接毒性作用（Goudarzi, Kalantari, & Rezaei，2018）。同样，在免疫、神经和胃肠道系统中，乙二醛可能通过修饰关键蛋白质、损伤核酸、激活炎症反应和诱导氧化应激等方式，破坏正常细胞功能和组织结构（Lin等，2023；Zhang等，2024；Zhang, Schalkwijk, & Wouters，2022）。然而，这些器官系统中乙二醛的具体毒性机制仍存在很大争议。此外，大多数实验研究采用的乙二醛浓度远高于生理水平，严重限制了结果的有效性和向临床及暴露风险评估的外推能力（Goudarzi等，2018）。因此，对乙二醛在不同浓度下对免疫、神经、胃肠道和肝脏系统的毒性进行系统评估，不仅有助于揭示其作用机制，也对食品安全和公共健康具有重要意义。
先前的研究发现，在30余种常见食品类别中，乙二醛浓度范围为0.03 mg/kg至26.00 mg/kg（Zhang等，2024）。值得注意的是，乙二醛浓度在不恰当的加工或储存条件下会呈指数级增长。然而，乙二醛的具体毒性浓度目前尚不清楚。因此，本研究并非旨在直接重现典型的人类膳食暴露情况，也非在合规食品中乙二醛水平下建立定量化的人类健康风险评估。相反，本研究的主要目标是通过识别不良反应变得可检测的浓度阈值，并确定对高暴露最敏感的器官系统和生物学终点，来表征乙二醛的毒理学危害。具体而言，本研究旨在测定乙二醛的最大无毒浓度（MNLC）和10%致死浓度（LC10），并考察乙二醛在LC10、MNLC、1/3MNLC和1/9MNLC浓度下的系统性毒性。我们采用了多种斑马鱼模型，系统评估了不同浓度乙二醛的急性毒性、免疫毒性、神经毒性、胃肠道毒性和肝毒性。包括野生型AB品系斑马鱼、转中性粒细胞绿色荧光斑马鱼、转T细胞红色荧光斑马鱼、转巨噬细胞绿色荧光斑马鱼和转运动神经元绿色荧光斑马鱼。此外，还阐明了不同毒性的剂量-反应关系。综上所述，本研究将系统阐述不同浓度乙二醛对免疫、神经、胃肠道和肝脏系统的毒性效应，为后续深入研究食品污染物的健康影响提供坚实的数据支持和理论基础。
章节摘要
化学品和试剂
本研究使用的标准化合物为乙二醛（批号：G299082，上海阿拉丁生化科技有限公司，中国）。主要化学品及其来源如下：甲基纤维素（批号：C2004046，上海阿拉丁生化科技有限公司，中国）、二甲基亚砜（DMSO，批号：BCCD8942，Sigma，瑞士）、吖啶橙（AO，批号：C12894919，上海麦克林生化科技有限公司，中国）、4%组织细胞固定液（批号：20230401，北京索莱宝
食品中乙二醛形成的综述
乙二醛是一种典型的亲电性α-二酮化合物，广泛存在于富含碳水化合物和脂肪的食品中。先前的研究报告指出，暴露于高水平乙二醛或含乙二醛的食品可引起炎症、触发氧化应激，并促进代谢相关疾病的发生（Guilbaud等，2016；Shangari等，2004）。如图1A所示，我们总结了食品中乙二醛产生的四条途径。第一条途径依赖于美拉德反应，该反应
结论
我们的结果表明，乙二醛具有免疫毒性、神经毒性、胃肠道毒性和肝毒性效应。具体而言，LC10（96.49 mM）浓度的乙二醛显著减少了多种免疫细胞的数量，而MNLC（40.84 mM）浓度的乙二醛则诱导了巨噬细胞耗竭。乙二醛对斑马鱼的神经毒性效应较小，仅在特定浓度下观察到中枢神经系统凋亡增加。此外，乙二醛并未损害
CRediT作者贡献声明
许亚军：指导、资源、项目管理、获取资金、概念构思。李菊芳：可视化、形式化分析、数据整理。谢庆岗：验证、方法论。王祥心：撰写—审阅与编辑、验证、方法论、形式化分析、数据整理。崔冬英：形式化分析、数据整理。魏巧思：撰写—审阅与编辑、撰写—初稿、方法论、形式化分析、数据整理、概念构思
未引用参考文献
Chang等，2023；Manickam和Zallocchi，2025；Prestes Fallavena等，2022。
伦理声明
本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究获得了机构动物护理和使用委员会的批准。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
本研究受国家重点研发计划资助（2023YFE0114200）。
魏巧思|王祥心|崔冬英|李菊芳|谢庆岗|许亚军
