基于网络毒理学-分子对接联用技术揭示展青霉素通过氧化应激-凋亡轴诱发肾损伤的分子机制

【编辑推荐】本研究针对展青霉素(PAT)肾毒性机制不明的科学问题，通过整合网络毒理学、分子对接和KM小鼠模型，首次系统揭示PAT通过抑制SOD1/GSH-Px活性、激活CASP3/CASP9及线粒体-内质网(ER)串扰等机制诱发肾损伤，为真菌毒素安全评估提供了创新方法学框架和理论依据。

　　

在食品安全日益受到关注的今天，真菌毒素污染成为全球性挑战。展青霉素(PAT)作为苹果等水果中常见的霉菌毒素，虽已有吸附降解技术应对，但其多器官毒性机制仍不明确。尤其值得注意的是，作为主要解毒器官的肾脏对PAT异常敏感，但现有研究多局限于体外实验，缺乏系统性机制解析。这种认知空白直接影响了PAT安全标准的制定和防护策略的开发。

针对这一科学瓶颈，青岛理工大学联合甘肃中医药大学的研究团队在《Toxicon》发表创新性研究。该工作首次采用"干湿结合"策略，通过生物信息学预测、计算机模拟与动物实验三重验证，揭示了PAT通过氧化应激-凋亡双途径导致肾损伤的分子网络。研究不仅发现了关键靶点CASP3和SOD1的枢纽作用，更创新性提出了线粒体-内质网(ER)串扰在PAT肾毒性中的放大效应，为真菌毒素毒性研究提供了范式转移。

关键技术方法包括：基于CTD和PharmMapper的网络毒理学靶点预测；AutoDock Vina进行的PAT-靶蛋白分子对接；KM小鼠模型（剂量梯度2.5-15 μM）的肾功能指标(BUN/UA/CRe)检测；氧化应激参数(SOD/GSH-Px/MDA/ROS)和凋亡标志物(Caspase-2,3,6,8,9)的生化分析。

【机制研究】通过比较毒理学数据库筛选出127个PAT-肾损伤共同靶点，拓扑分析确定CASP3、SOD1和MAPK8为核心节点。KEGG富集显示FoxO和IL-17信号通路显著激活，提示氧化应激与炎症的协同作用。

【分子互作】分子对接证实PAT与凋亡执行者CASP3（结合能-5.9 kcal/mol）和启动者CASP9（-6.5 kcal/mol）具有稳定结合，虽亲和力中等但可能通过协同效应引发级联反应。

【体内验证】15 μM PAT处理组出现典型肾损伤特征：抗氧化酶SOD活性降低42%，GSH-Px下降36%，伴随MDA和ROS水平显著升高；线粒体功能崩溃表现为ATP产量锐减36%，且与肾损伤标志物(BUN/CRe)呈强相关性。

【创新模型】研究首次构建"线粒体-ER-凋亡"串扰模型：PAT通过ROS累积诱导线粒体膜电位崩溃，促进细胞色素c
释放，同时激活内质网应激(ERS)未折叠蛋白反应(UPR)，形成正反馈循环加剧肾小管上皮细胞凋亡。

结论部分强调，该研究不仅阐明PAT通过"SOD1抑制→ROS累积→Caspase激活→线粒体-ER对话"轴导致肾损伤的分子机制，更建立了真菌毒素研究的标准化流程。特别值得注意的是，剂量效应关系显示2.5 μM即出现早期肾损伤标志物变化，这为修订PAT食品安全限量标准提供了实验依据。作者Dongmei Xu等指出，该发现对开发PAT解毒剂（如靶向SOD1的激活剂或CASP3抑制剂）具有指导价值，同时建立的网络毒理学-动物实验联用平台可推广至其他霉菌毒素研究领域。