胶霉毒素(gliotoxin,GT)，又称胶毒素，是真菌代谢产物(epipolythiodioxopiperazine，ETP)家族中的一员，最早从粘帚霉(gliocladium)中分离得到,并因此得名。胶霉毒素是烟曲霉(Aspergillus fumigatus)的代谢真菌毒素之一，后者是侵袭性曲霉病(invasive aspergillosis,IA)最常见的病原菌^[1]，可产生多种免疫抑制性真菌毒素，例如GT、烟曲霉素、烟曲霉酸、烟曲霉溶血素等。胶霉毒素作为最主要和最强有力的毒素，是其重要的毒力因子^{[2, 3]}，对曲霉代谢产物的毒性发挥具有重要作用。本文就胶霉毒素的来源及毒性研究进展综述如下。 1 胶霉毒素化学结构与存在状态及生物合成

胶霉毒素具有独特二硫键结构^[4]，即2个硫原子之间形成的共价键，一般为多肽链中的2个半胱氨酸残基侧链的硫原子之间形成的共价键。二硫键结构对于维持许多蛋白质分子的天然构象和稳定性十分重要。胶霉毒素广泛存在于里氏木霉、青霉、烟曲霉和白色念珠菌等致病菌或环境微生物的次生代谢产物中，研究表明GT主要来源于烟曲霉，而土曲霉(A.Terreus),黑曲霉(A.Niger) 和黄曲霉(A.flavus) 中的一些菌株亦能分泌GT^[5]，胶霉毒素可同时存在于曲霉病感染过程中的病人和小鼠血液及肺内^[6]。在克罗地亚萨格勒布大学血液中心的研究中，Kosalec 等^[7]指出不同频数分布的胶霉毒素同样来源于一些免疫抑制病人血液中，另外通过液相色谱-质谱检测，发现胶霉毒素存在于动物(如猪、奶牛、家禽)的饲料中，也产生于玉米的贮存过程。在瑞典，Pena 等^[8]经色谱分析证实胶霉毒素还存在于空气和拥有通风系统的建筑物灰尘中。

基于2005年完整的烟曲霉(A.Fumigatus)基因序列的发表和链格孢属(sirodesmin)基因簇的鉴定，GT 合成基因簇也得到鉴定，GT所含有的全部基因在烟曲霉基因组中组成了1个基因簇。这个基因簇包括13个基因，其边缘由分配到GT生物合成的各个基因和/或他们的相互作用决定。GT的生物合成基因主要由锌指转录因子(gliZ)、氨基环丙羧酸合酶(gliL)、二肽酶(gliJ)、非核糖体肽合成酶(gliP)、2个细胞色素P450单氧酶(gliC、gliF)、邻-甲基转移酶(gliM)、谷胱甘肽-S-转移酶(gliG)、假设蛋白(gliK)、主要转运蛋白(gliA)、甲基转移酶(gliN)、胶霉毒素氧化酶(gliT)又称硫氧还蛋白还原酶和保守假设蛋白(gliH)组成。最近，Scharf等^{[9, 10]}证实，gliT(Glit)是分子中二硫键桥的生物合成酶家族中第1个典型成员，并且Glit能促进GT形成 。 2 胶霉毒素毒性机制 2.1 抑制血管生成

烟曲霉能引起侵袭性曲霉病，特别是对免疫缺陷病人，烟曲霉能通过初次级代谢产物抑制血管生成^[11]。Russell 等^[12]证实胶霉毒素能减少小鼠肺内和侵袭性曲霉病人的血管生成。最近通过体外人工基底膜实验再次验证烟曲霉能减少人脐静脉内皮细胞的血管生成，而且胶霉毒素的gliP基因与血管生成有关，突变非核糖体肽合成酶菌株培养上清能明显抑制血管生成^[13]。胶霉毒素能抑制核转录因子kB(nuclear factor-kappa B，NF-kB)的产生，阻断炎症反应和细胞因子产生^[14]，通过抗血管生成作用^[15]亦可抑制免疫反应。 2.2 导致活性氧生成和抑制氧化酶产生

活性氧(reactive oxygen species，ROS)是生物体内一类活性含氧化合物的总称,主要包括超氧阴离子、羟自由基和过氧化氢等。胶霉毒素可能由细胞内的氧化还原循环诱发活性氧的产生，并通过产生超氧化物和过氧化氢导致氧化应激和抗氧化平衡失调,从而引起生物膜和大分子物质发生脂质过氧化损伤^{[16, 17, 18]}。

NADPH(reduced nicotinamide adenine dinucleotid phosphate,NADPH) 氧化酶即还原型辅酶Ⅱ，在生理条件下处于静息状态,只产生少量超氧阴离子,对杀灭细菌、保护机体有一定作用。Tsunawaki等^[19]研究表明胶霉毒素能抑制人体呼吸链中NADPH活性,GT对NADPH氧化酶的抑制作用与其剂量有关，高剂量(＞1 μg/mL)的GT能起到抑制作用。Comera等^[20]证实GT不能抑制中性粒细胞内NADPH氧化酶的产生。因此胶霉毒素在不同剂量和针对不同细胞特性，其对NADPH氧化酶的抑制作用差异较大。 2.3 抑制免疫活性

研究表明胶霉毒素通过抑制巨噬细胞的吞噬作用介导细胞凋亡^[21]，抑制巨大细胞和T淋巴细胞增值活性从而诱导其免疫毒性^[22]。胶霉毒素在非中性粒细胞缺乏的小鼠体内通过抑制免疫细胞的活性而导致真菌性疾病，其机制与中性粒细胞和吞噬细胞能力减低有关^[23]。研究表明，50 nmol/L胶霉毒素能引起星形胶状细胞吞噬能力的低表达，发挥其免疫抑制毒性^[14]。Shathele等^[24]进行的成年骆驼(4~5岁)的体内试验，在GT作用7 d后，除动物体内总蛋白、白蛋白、球蛋白水平相应减少外，白细胞、淋巴细胞、中性粒细胞和朗格汉斯细胞数量也相应减少。而胶霉毒素生物合成基因gliP和gliZ发生缺失时，突变菌株将减少GT对非中性粒细胞的毒性^[2]。 2.4 诱导

DNA损伤和抑制NF-kB及其他特定基因表达 Nieminen 等^[25]经彗星实验证实2 h GT处理的巨噬细胞(RAW264.7)出现DNA损伤，并具有一定剂量效应关系。胶霉毒素可通过氧化还原反应产生的ROS导致DNA单链或双链断裂^[26]。胶霉毒素通过抑制蛋白酶活性而发挥其对NF-kB基因抑制作用。硫氧蛋白还原酶(gliT)是GT所含有的基因之一，胶霉毒素的二硫键桥结构中很多蛋白(如乙醇脱脂酶、肌酸激酶等)与NF-kB转录因子通过二硫键作用，抑制NF-κB与DNA之间相互作用。体内和体外实验证实将胶霉毒素与转录因子NF-kB通过一个新的二硫化物桥联系起来，从而达到预防蛋白尿等肾脏损害的发生^[27]。 2.5 对蛋白的影响

胶霉毒素能抑制热休克蛋白(heat shock protein)活性，这一影响可在western-blot蛋白条带的表达中观察到^[28]。胶霉毒素通过二硫键巯基与靶蛋白的交联作用，进而灭活其蛋白活性，通过荧光等波谱法证明胶霉毒素与牛血清白蛋白通过产生复合物，而引起后者荧光猝灭^[4]。 2.6 抑制细胞活性介导细胞凋亡

研究表明胶霉毒素对多种细胞具有毒性，如L-929、A-549、Neuro-2a和Hep-G2细胞等^[29]。赵文英等^[30]证实胶霉毒素在0.15 mg/mL浓度下对温敏性小鼠乳腺癌细胞有很强的细胞毒性。为研究胶霉毒素在曲霉菌诱导脑损伤中的作用机制，通过渐增的GT浓度培养星形胶质细胞和神经细胞，结果表明300或1 000 nmol/L 的GT分别在18和5 h使星形胶质细胞和神经细胞的线粒体活性降低，GT引起的细胞活性和形态改变也可在电子显微镜内观察到^[11]。Cornelia等^[11]研究发现胶霉毒素亦能诱导小神经细胞的细胞毒性。研究还表明胶霉毒素对中性粒细胞的毒性是通过损害flavocytochrome b558离子转换，发生在抑制氧化酶活性之前^[31]。Kim等^[32]发现胶霉毒素对HT-29细胞毒性的IC50 为0.6 μg/mL。

胶霉毒素通过多种机制介导细胞凋亡，其中包括氧化应激途径。特别是在造血干细胞^[29]、人肝星形胶状细胞内^[18]胶霉毒素能通过ROS的过量产生而诱导细胞凋亡，ROS亦可加速线粒体细胞色素酶C和诱导凋亡因子的释放从而参与细胞凋亡^[2]。研究表明胶霉毒素能诱导2种细胞凋亡，经12 h 300 nmol/L GT处理的神经细胞在电子显微镜观察下出现不同程度凋亡^[11]。最近研究显示，GT能通过激活促凋亡蛋白Bcl-2家族的Bak而促发细胞凋亡^[33]。 3 展 望

综上所述，胶霉毒素通过不同途经对各种细胞产生特异性毒性，在侵袭性曲霉病中发挥重要协同作用。目前对GT的研究局限于作为ETP家族成员之一或烟曲霉毒素代谢物，因此胶霉毒素的很多毒性(如免疫抑制毒性)研究只集中于其作为初次级代谢产物而发挥毒性，而其本身毒性如：细胞毒性、DNA损伤以及对宿主的其他毒性机制尚无定论。胶霉毒素在生物体内的毒性作用同样受其基因的控制，而研究较多的是gliP 和gliZ，两者是GT的生物合成中不可或缺的。对于GT所含基因对其毒性的调节认识不足，有待进一步研究补充。