日粮AFB1在反刍动物肝脏中代谢激活和诱导肝细胞凋亡的分子机理研究

Aflatoxin B1 (AFB1) is a potent hepatotoxic and hepatocarcinogenic mycotoxin which could contaminate various foods and feeds and pose great health risks to humans and animals. In monogastric animals, AFB1 is primarily bioactivated by hepatic cytochrome P450 enzymes to highly toxic and reactive genotoxic metabolites known as AFB1-8,9-epoxide. However, the exact mechanisms of AFB1 metabolism in ruminant liver are still unclear. This study aims to identify the P450 enzyme orthologs involved in the bioactivation of AFB1 in dairy goat hepatocytes and expression pattern of apoptosis related genes by using RNA-Seq technique combined with RT-qPCR and Western blot analysis. The underlying molecular mechanisms of AFB1 bioactivation and the induced apoptosis will be further investigated. Moreover, effects of dietary AFB1 on the nutrient digestion and metabolism, lactation performance, hepatic oxidative stress and apoptosis will be explored. The expected results of this project will provide toxicological data for systematically evaluating the heath risks of AFB1 on ruminants and help to develop new strategies for minimizing the bioactivation of AFB1 and the related liver injury by means of genetic breeding, nutrition, feeding technology and management, etc.

黄曲霉毒素B1（AFB1）污染范围广，毒性强，严重威胁人类和动物健康。在单胃动物体内，AFB1需经肝细胞色素P450酶系转化形成环氧化物而发挥其强毒性及致癌性，反刍动物体内研究尚处于空白，其代谢激活及导致肝脏损伤的机理尚不明确。本项目拟以奶山羊为模型动物，基于转录组学、代谢组学、实时荧光定量PCR和免疫印迹等分子生物学技术，评估日粮AFB1暴露对反刍动物消化代谢、泌乳性能、肝脏氧化应激和细胞凋亡的影响，揭示其在反刍动物体内的转化和代谢规律，筛选可用于诊断AFB1中毒的血、奶、尿液生物标记物，明确参与AFB1代谢激活的P450酶亚型，探索AFB1诱导奶山羊肝细胞凋亡的分子机制。研究结果有助于系统评估饲料AFB1对反刍动物的危害，为建立反刍动物AFB1中毒快速诊断技术，以及通过添加外源物质或采取其他手段减少AFB1在反刍动物肝脏内的代谢激活并改善其诱导的细胞凋亡紊乱奠定理论基础。

黄曲霉毒素B1（AFB1）污染范围广，毒性强，严重威胁人类和动物健康，但关于AFB1在反刍动物体内代谢激活及导致肝脏损伤的机理尚不明确。本项目以山羊为模型动物，基于转录组学、代谢组学、实时荧光定量PCR和免疫印迹等分子生物学技术，系统评估了日粮AFB1暴露对反刍动物消化代谢、肝脏氧化应激和细胞凋亡的影响，筛选出了可用于诊断AFB1中毒的潜在生物标记物，识别了参与AFB1代谢激活的P450酶亚型，探索了AFB1诱导山羊肝细胞凋亡的分子机制。随着饲粮中AFB1剂量的上升，奶山羊营养物质表观消化率下降，生长性能受到抑制。饲粮中AFB1的含量为500 μg/kg时，奶山羊的血常规指标会受到影响，肝脏抗氧化能力显著降低（P<0.05），肝脏指数显著升高（P<0.05）。AFB1处理组肝脏病理损伤主要表现为细胞肿胀变性、坏死等，窦腔隙狭窄或消失； TUNEL染色观察发现 AFB1组肝脏织细胞凋亡指数均显著升高（P<0.05），表明 AFB1暴露诱导了山羊肝细胞损伤和凋亡紊乱。肝脏转录组结果显示，共获得466个差异表达基因（Differentially Expressed Gene, DEG），主要与脂类代谢、癌症、细胞凋亡以及药物代谢和转运相关；GO功能分析发现，DEGs功能类主要集中于G-蛋白偶联受体信号传导途径等生物过程类上，与肝损伤密切相关。CYP2D14、2A13、3A28、2C31和4F2在AFB1的生物激活功能相关方面可能具有潜在作用。Western Blot结果显示，AFB1处理组肝脏组织中的线粒体凋亡相关蛋白（Bax、Cyt-c、Caspase-3、Caspase-9和P53）和死亡受体相关蛋白（Caspase-8）表达水平显著增加（P<0.01），而Bcl-2蛋白表达水平显著降低（P<0.01），表明AFB1通过外在和内在凋亡途径诱导肝细胞凋亡。本研究结果有助于系统评估饲料AFB1对反刍动物的危害，为建立反刍动物AFB1中毒快速诊断技术，以及通过添加外源物质或采取其他手段减少AFB1对反刍动物肝脏损伤奠定理论基础。