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前言:玉米赤酶烯酮(Zearalenone,ZEN)是一种非类固醇类但具有雌激素样活性的真菌毒素,主要由镰刀菌属真菌产生。广泛的存在于发霉的玉米、小麦、大麦等粮谷类农作物及其食品中,污染率较高,是世界范围内粮食饲料的污染物之一,对人畜构成很大的危害。
国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)将ZEN对人类的致癌性归为第三类,即现有证据尚不能就其对人类致癌性进行分类。研究表明,ZEN具有致癌性、生殖毒性、遗传毒性、免疫毒性和致突变性。此外,有研究显示ZEN的遗传毒性与细胞中活性氧类(ROS)的生成增多有关。最近的一些研究发现,溶酶体膜稳定性改变和线粒体膜电位的改变与DNA的损伤有关。因此,我们研究了ZEN引起的DNA损伤与细胞内ROS水平以及溶酶体和线粒体的关系,旨在探讨ZEN遗传毒性的机制。
本研究选用人肧肾HEK-293细胞,探讨玉米赤酶烯酮的DNA损害作用及可能的机制,为进一步评估ZEN对人类的健康危害提供实验资料。
方法:以HEK-293细胞作为试验系统。通过单细胞凝胶电泳(SCGE)试验检测细胞DNA的损伤情况,评价ZEN的遗传毒性。为探讨其可能的遗传毒性机制,以2’,7’-二氢二氯荧光素(DCFH)法测定细胞内ROS的水平,用吖啶橙(Acridine orange)和罗丹明123(Rhodamine123)分别测定细胞内溶酶体膜稳定性和线粒体膜电位的改变水平;分别采用羟基酪醇(HT),氯化铵(NH4Cl),抑胃肽(pepstatin A),地昔帕明(desipramine)干预ZEN所致的DNA损伤。实验结果用SPSSv11.5统计软件包进行统计分析。
结果:2.5~20μM的ZEN作用于HEK-293细胞1h后,引起细胞内溶酶体膜稳定性发生改变;作用2h后,可引起细胞内线粒体膜电位下降、ROS水平增加、DNA链断裂,细胞形成彗星样拖尾,其尾长明显增长,且呈剂量依赖关系。分别用10mM的NH4Cl、100μM的pepstatinA和50μM的desipramine预处理HEK-293细胞1h后,ZEN引起的DNA链断裂几乎完全被阻止。但用6.25~25μM的HT预处理后,ZEN所引起的HEK-293细胞溶酶体膜稳定性和DNA链断裂没有得到明显的改善。溶酶体在酸性环境下容易发生破裂,用10mM的NH4Cl预处理提高它的PH值后,细胞内溶酶体膜的稳定性及线粒体膜电位都得到了很好的保护。
结论:玉米赤酶烯酮可致HEK-293细胞DNA链断裂,其作用机制可能与溶酶体途径有关,通过溶酶体膜稳定性的破坏,释放一些溶酶体水解酶,从而导致DNA链断裂。HT作为一种有效的抗氧化剂,未能降低ZEN对HEK-293细胞所致的DNA链断裂,说明ZEN所引起的DNA损伤可能不是氧化性的损伤,而是通过溶酶体途径引起的。溶酶体可能是ZEN细胞毒性的生物靶点之一,是遗传毒性的早期事件。