《Chemico-Biological Interactions》：Assessing the role of the ABCG2 transporter in plasma levels and secretion into milk of aflatoxins B
2 and G
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黃曲霉素污染是重大食品安全問題，但其轉(zhuǎn)運入乳機制尚不明確。為解決此問題，本研究評估了外排轉(zhuǎn)運蛋白ABCG2在黃曲霉毒素AFB2和AFG1血漿水平調(diào)控與乳汁分泌中的作用。通過體外與體內(nèi)實驗證實，ABCG2是這兩種毒素的轉(zhuǎn)運底物，其活性直接影響毒素的血漿濃度與向乳汁的主動分泌。該發(fā)現(xiàn)為理解黃曲霉素跨生物屏障（尤其是乳腺）的轉(zhuǎn)運機制提供了新見解，對評估乳品安全與人體暴露風(fēng)險具有重要意義。
想象一下，你餐桌上的牛奶，不僅是營養(yǎng)的來源，也可能成為潛在有毒物質(zhì)的傳遞者。黃曲霉毒素，這類被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)（IARC）列為I類致癌物的真菌毒素，正是通過污染的飼料進入奶牛體內(nèi)，并最終可能轉(zhuǎn)移到乳制品中，威脅動物和人類的健康。長久以來，乳制品的安全評估主要聚焦于黃曲霉毒素M1（AFM1），但黃曲霉毒素B2（AFB2）和G1（AFG1）也在乳制品乃至人乳中被頻繁檢出。然而，是什么機制驅(qū)動這些毒素在生物體內(nèi)“旅行”，并最終“定居”于乳汁之中，卻一直籠罩在迷霧之中。這其中，一個名為ABCG2的“搬運工”——一種ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白——扮演了關(guān)鍵角色。它廣泛存在于包括乳腺在內(nèi)的多種組織屏障細(xì)胞的頂端膜上，通常負(fù)責(zé)將異物“泵出”細(xì)胞，但在哺乳期乳腺中，其表達(dá)上調(diào)，卻可能反過來將有害物質(zhì)主動“泵入”乳汁，從而加劇了新生兒和乳制品消費者的暴露風(fēng)險。此前，ABCG2已被證實能夠轉(zhuǎn)運黃曲霉毒素B1（AFB1）和AFM1，但對其“同伙”AFB2和AFG1的調(diào)控作用卻鮮有研究。為了揭開這個謎團，由Laura álvarez–Fernández、Alicia Millán–García、Esther Blanco–Paniagua、álvaro López–García和Gracia Merino組成的研究團隊展開了一項深入探索，研究成果發(fā)表在《Chemico-Biological Interactions》期刊上。
本研究綜合運用了體外細(xì)胞模型與體內(nèi)動物模型來探究問題。關(guān)鍵實驗技術(shù)包括：體外跨上皮轉(zhuǎn)運實驗，利用過表達(dá)不同物種（鼠、人、綿羊、牛）ABCG2變體的極化MDCK-II細(xì)胞模型，評估AFB2和AFG1的雙向轉(zhuǎn)運；體內(nèi)乳汁分泌實驗，通過給哺乳期的野生型和Abcg2-/-基因敲除小鼠口服毒素，采集血漿和乳汁樣本；液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（LC-MS/MS），用于高靈敏度、高選擇性地定量分析生物樣本（細(xì)胞培養(yǎng)液、血漿、乳汁）中的毒素濃度。此外，研究還使用了特異性ABCG2抑制劑Ko143來驗證轉(zhuǎn)運的特異性，并比較了牛ABCG2的Y581S基因多態(tài)性（一種單核苷酸多態(tài)性SNP）對轉(zhuǎn)運功能的影響。動物實驗樣本來源于具有>99% FVB遺傳背景的Abcg2–/–和野生型小鼠。
3.1. The ABCG2 transporter mediates the in vitro transport of aflatoxins B2and G1across polarized monolayers
研究人員首先在細(xì)胞水平驗證了ABCG2的轉(zhuǎn)運功能。他們將AFB2和AFG1分別與過表達(dá)小鼠、人、綿羊、牛（野生型Y581及其功能獲得性變異體S581）ABCG2的MDCK-II細(xì)胞共培養(yǎng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在表達(dá)ABCG2的細(xì)胞亞克隆中，兩種毒素都表現(xiàn)出顯著的從基底側(cè)向頂端側(cè)（即模擬從血液側(cè)向乳汁腔側(cè)）的定向轉(zhuǎn)運，其相對外排比率（BA/AB）相較于不表達(dá)ABCG2的親本細(xì)胞最高可增加40倍。加入特異性抑制劑Ko143后，這種定向轉(zhuǎn)運被完全抑制，證實了轉(zhuǎn)運過程由ABCG2介導(dǎo)。特別值得注意的是，對于AFB2，攜帶牛S581變異體的細(xì)胞其轉(zhuǎn)運效率顯著高于攜帶野生型Y581的細(xì)胞，表明Y581S多態(tài)性增強了AFB2的轉(zhuǎn)運；然而，這種增強效應(yīng)在AFG1上并未觀察到。這些結(jié)果首次明確證實，AFB2和AFG1是多種哺乳動物物種ABCG2轉(zhuǎn)運蛋白的底物。
3.2. Aflatoxins B2and G1are actively secreted into milk by the Abcg2 transporter
為了在活體動物中驗證ABCG2的功能，研究團隊在哺乳期的野生型小鼠和Abcg2基因敲除（Abcg2-/-）小鼠身上進行了實驗。給小鼠口服一定劑量的AFB2或AFG1后，收集血漿和乳汁進行分析。結(jié)果極具說服力：與野生型小鼠相比，Abcg2-/-小鼠血漿中兩種毒素的濃度顯著更高（AFB2高約1.5倍，AFG1高約1.4倍），這表明ABCG2的存在限制了毒素的全身暴露。相反，在乳汁中，情況完全逆轉(zhuǎn)：野生型小鼠乳汁中的毒素濃度遠(yuǎn)高于敲除型小鼠。具體而言，AFB2在野生型小鼠乳汁中的濃度約為敲除型的2倍，乳汁/血漿比高達(dá)3.1倍；AFG1的相應(yīng)數(shù)據(jù)分別為2.9倍和3.6倍。這些數(shù)據(jù)有力地證明，Abcg2 transporter actively mediates the active secretion of both aflatoxins into milk，是決定其乳汁分泌水平的關(guān)鍵因素。
本研究的結(jié)論清晰而有力：ABCG2轉(zhuǎn)運蛋白是調(diào)控黃曲霉毒素B2（AFB2）和G1（AFG1）體內(nèi)命運的核心樞紐。它一方面通過外排作用降低毒素的全身血漿暴露水平，另一方面又在哺乳期乳腺中積極地將這些毒素從母體血液中“泵入”乳汁。這使得ABCG2在黃曲霉毒素的生物分布和乳汁污染中扮演了一個看似矛盾卻至關(guān)重要的雙重角色。
這項研究的深刻意義在于多個層面。首先，它極大地擴展了我們對黃曲霉毒素家族轉(zhuǎn)運機制的認(rèn)識，首次將AFB2和AFG1明確鑒定為ABCG2的底物，揭示了其跨物種（包括與人健康密切相關(guān)的牛、羊和人源變體）的保守轉(zhuǎn)運特性。其次，研究指出了牛ABCG2基因上常見的Y581S多態(tài)性（SNP）可能帶來的額外風(fēng)險：攜帶S581等位基因的奶牛可能將更多的AFB2分泌到乳汁中。這意味著，即使在飼料污染水平相同的情況下，不同遺傳背景的奶牛產(chǎn)出的牛奶其毒素含量也可能存在差異，這對基于“一刀切”限值的傳統(tǒng)風(fēng)險評估框架提出了挑戰(zhàn)。
從更廣闊的食物安全與公共健康視角看，這項研究敲響了警鐘。牛奶是嬰幼兒和幼畜早期生命階段最重要的營養(yǎng)來源。ABCG2介導(dǎo)的主動分泌機制，意味著即使是低水平的膳食黃曲霉毒素暴露，也可能在乳汁中產(chǎn)生相對富集，從而增加最脆弱人群（新生兒、嬰幼兒）的暴露風(fēng)險，這與兒童生長遲緩、肝損傷乃至遠(yuǎn)期肝癌風(fēng)險相關(guān)聯(lián)。特別是在氣候變化可能促使真菌污染向新地區(qū)擴散的背景下，理解這類基礎(chǔ)轉(zhuǎn)運機制對于預(yù)測風(fēng)險、制定更精準(zhǔn)的監(jiān)控策略、以及在未來探索通過調(diào)控轉(zhuǎn)運體來降低乳品污染（例如，利用特定抑制劑或膳食成分）的可能性，都提供了至關(guān)重要的科學(xué)依據(jù)。總而言之，這項研究將ABCG2確立為評估黃曲霉毒素經(jīng)乳暴露風(fēng)險時一個不可忽視的關(guān)鍵生理決定因子。
