《食品科学》：北京市农林科学院王蒙研究员、王玉丹助理研究员等：葛根素脂质体缓解呕吐毒素诱导的神经细胞铁死亡

呕吐毒素（DON）是由禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）和黄色镰刀菌（Fusarium culmorum）等镰刀菌产生的次级代谢产物，广泛污染小麦、玉米等谷物及其制品。一项为期10 年的全球调查表明，从100 个国家收集的107 份谷物中64%的样品受到DON污染。DON具有肠道毒性、神经毒性、肝肾毒性、生殖毒性等，严重威胁人类与动物健康。由于动物摄入被DON污染的食物可引起食欲下降、恶心、呕吐等症状，DON诱导的神经毒性作用已引起广泛关注。

DON可以通过凋亡、自噬等方式引起神经细胞毒性作用。铁死亡是一种新发现的细胞死亡方式，其特征是铁依赖性的脂质过氧化物蓄积。Liu Meng等发现DON会增加仔猪十二指肠、空肠和回肠中的丙二醛（MDA）和蛋白羰基含量，并且引起铁死亡相关基因的表达变化。此外，铁死亡抑制剂去铁酮可显著抑制DON诱导的IPEC-J2细胞毒性，进一步证明了DON可通过铁死亡途径诱导肠道毒性作用。Lin Jia等报道了多种毒素（玉米赤霉烯酮+DON+黄曲霉毒素B1）混合污染通过氧化应激介导的铁死亡诱发小鼠空肠毒性。然而，目前尚未明确铁死亡在DON诱导神经细胞毒性中的作用。

天然产物安全性较高，且不易出现耐药性和药物依赖性。已有报道证明了许多天然产物对DON诱导铁死亡具有保护作用，如白藜芦醇可以通过激活溶质载体家族成员11（Slc7a11）-谷胱甘肽（GSH）-谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）信号通路缓解DON诱导的HepG2细胞铁死亡，提高细胞活力和增殖能力。葛根素（PUE）是从药食同源物质葛根中分离出来的一种异黄酮类化合物，具有抗氧化、抗炎、神经保护作用。课题组前期研究发现，PUE对DON诱导的神经细胞损伤具有保护作用。然而，PUE具有水溶性差、体内代谢快、生物半衰期短等缺点，导致其生物利用度低、稳定性差，严重影响PUE的活性效果。Wang Baojun等研究发现采用α-生育酚聚乙二醇1000琥珀酸酯修饰的PUE长循环脂质体可促进PUE靶向并滞留于骨组织，显著增强了其活性作用。因此，构建PUE高效递送载体可以有效提高其利用率。

脂质体与细胞膜结构相似，具有良好的生物相容性、低毒性等优势，因此常作为疏水性成分的递送载体。此外，通过被动靶向（如增强渗透和滞留效应）或主动靶向（如配体修饰）策略对脂质体进行功能化修饰，可显著提升活性物质在靶组织或细胞中的特异性富集，从而提升活性成分作用效果并减少脱靶效应。三苯基膦（TPP）带有正电荷，能够通过线粒体膜电位差（线粒体内膜负电性）驱动，主动穿过线粒体膜，富集在线粒体基质中。RVG29是狂犬病病毒糖蛋白的一段短肽序列，具有特异性识别和结合神经细胞表面乙酰胆碱受体的能力。因此，基于TPP的线粒体靶向特性和RVG29的脑靶向特性，将二者进行共修饰可构建具有线粒体和脑双重靶向功能的递送系统，从而提高活性成分的神经保护作用。

北京市农林科学院质量标准与检测技术研究所的于海祺、王玉丹*和王蒙*等人采用薄膜水化法制备了TPP和RVG29共修饰的线粒体和脑靶向的PUE递送系统（T/R-L@PUE），并对T/R-L@PUE的微观形貌、包埋率、载药量、缓释作用、储存稳定性等进行表征，考察T/R-L@PUE作为PUE载体靶向线粒体的能力，进一步将其用于DON诱导神经细胞（C6细胞）毒性的营养干预研究，探究PUE缓解DON诱导神经细胞铁死亡的作用效果。

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T/R-L@PUE的制备与表征

如图1所示，通过激光笔照射，T/R-L@PUE溶液出现明显丁达尔效应（图1A），表明样品为胶体溶液。纳米颗粒的大小在纳米载体的去除过程中起着至关重要的作用。纳米颗粒的粒径在40～200 nm可避免被网状内皮系统快速捕获，且在组织中可选择性积累，从而延长药物载体的循环和生物分布。应用纳米粒度电位仪测得T/R-L@PUE的粒径为127.20 nm，Zeta电位为-14.50 mV，多分散性指数（PDI）为0.189（图1B、C）。应用TEM对脂质体形貌进行表征，TEM图像（图1D）显示T/R-L@PUE的粒径约为130 nm，其与粒度分析仪测量结果一致，且脂质体分散均匀，展现出均一的球形形态，无明显的缺陷或融合现象。

利用FTIR分析对T/R-L@PUE特征官能团进行表征，PUE具有位于3 368.7 cm-1处的羟基伸缩振动，1 632.8 cm-1处的羰基振动峰，1 396.6 cm-1处的C—H的弯曲振动，1 053.9 cm-1处的C—O的伸缩振动以及位于797.9 cm-1处芳香环的C—H面外弯曲振动等特征峰。L@PUE和T/R-L@PUE的特征峰相似度较高，2 925.4 cm-1处的饱和C—H伸缩振动峰是脂质体中脂肪酸链的特征峰，1 094.5 cm-1处的C—O伸缩振动是脂质体中磷脂键的特征信号。然而，L@PUE和T/R-L@PUE中并没有PUE的特征峰，这表明PUE被成功包埋在脂质体内（图1E）。

此外，测定T/R-L@PUE在4 ℃冰箱中储存14 d的稳定性，如图1F所示，在第0、1、3、7、14天测定T/R-L@PUE的Zeta电位和PDI，T/R-L@PUE在储藏14 d后的粒径为124.97 nm，Zeta电位为-17.77 mV，其结果基本与储藏前无显著变化（P＞0.05），PDI值从第0天的0.189增加到第14天的0.237，均低于0.3，证明其仍保持良好的分散性，说明制备的T/R-L@PUE粒径和Zeta电位较稳定，脂质体分散性强，具有良好的储存性能。

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PUE的装载和释放

T/R-L@PUE中PUE的包埋率为70.56%，载药量为9.20%（表2），具有较高的载药量。Zhang Lili等采用乳液溶剂挥发法制备PUE纳米颗粒，其载药量为7.5%。脂质体表面靶向修饰使T/R-L@PUE具有更高的药物负载率，为后续提高PUE的递送效率和营养干预效果奠定了基础。

脂质体结构不仅可以提高天然产物的溶解性和稳定性，而且可以延长天然产物的释放时间，从而延长天然产物的作用时间。在PBS（pH 7.4）中考察了PUE体外释放性能。如图2所示，包载PUE的脂质体（L@PUE、T-L@PUE、R-L@PUE和T/R-L@PUE）在早期阶段（0～4 h）较快释放PUE，随后在4～12 h内缓慢持续释放PUE。4 种脂质体均表现出持续释放行为，其中T/R-L@PUE在24 h的累计释放率为76.45%。这是由于脂质体膜结构的亲脂性，药物可以从脂质体的内脂相中缓慢释放。同时，由PEG链形成的保护层表现出高效的“隐身”效果。这种表面修饰有助于脂质体具有更高的稳定性，也允许包埋物质在一定时间内持续释放，从而使药物具有更长的释放时间。不同脂质体释放率无明显差异，说明靶向修饰并没有影响PUE的释放行为。

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T/R-L@PUE缓解DON诱导神经细胞毒性

除了具有合适的理化性质外，理想的纳米载体还应具有较小的毒性和良好的生物相容性。如图3A所示，使用不同剂量（100～500 μg/mL）的T/R-L@PUE孵育C6细胞24 h后，细胞的存活率仍高于95%，证明了制备的T/R-L@PUE脂质体在500 μg/mL的质量浓度条件下无明显细胞毒性。

脂质体可通过增强药物的溶解性、保护药物免于过早降解、改善细胞膜通透性以及促进细胞内吞等多种作用，显著提高药物的利用率。根据前期实验，构建了DON（半数抑制浓度为0.3 μmol/L）染毒处理24 h的C6细胞损伤模型，在此基础上，建立PUE和DON共培育细胞模型，以评估PUE对DON诱导神经细胞毒性作用的减毒效果。根据脂质体载药量计算所得300 μg/mL T/R-L@PUE的PUE等效浓度约66.67 μmol/L，因此，给药分组为66.67 μmol/L PUE+DON（低浓度PUE）、300 μmol/L PUE+DON（高浓度PUE）、300 μg/mL L@PUE+DON及300 μg/mL T/R-L@PUE+DON组。如图3B所示，与CON组相比，0.3 μmol/L DON暴露导致细胞存活率下降至50%（P＜0.01），低浓度PUE组对DON诱导的细胞毒性并没有显著的减毒作用，而高浓度PUE组具有显著减毒效果（细胞存活率66.17%），证明了高浓度PUE对DON诱导的细胞毒性具有减毒作用。此外，T/R-L@PUE（PUE浓度为66.67 μmol/L）处理后细胞存活率回升至76.11%，高于高浓度PUE处理组（66.17%）和非靶向L@PUE组（66.45%）。上述结果证明了在等效PUE浓度下，T/R-L@PUE显著增强了PUE对DON诱导神经细胞毒性的营养保护作用，主要归因于脂质体显著提高了PUE的利用率。

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T/R-L@PUE线粒体靶向性

上述结果表明，T/R-L@PUE能够有效缓解DON诱导的神经细胞毒性，展现出良好的神经保护作用。线粒体作为细胞内能量代谢和信号转导的核心细胞器，在细胞的生理和病理过程中发挥着至关重要的作用。已有研究表明，TPP可以驱动修饰的纳米颗粒靶向定位到线粒体。为了评估TPP修饰脂质体的线粒体靶向能力，进行了线粒体共定位研究。共定位分析是通过比较两个信号通道的图像像素判断它们之间的共定位程度。本研究使用MitoTracker Red染料对C6细胞线粒体进行标记，使用Cou6标记PUE脂质体用于定位脂质体在细胞中的位置。图4A显示，线粒体红色荧光与绿色荧光（Cou6标记的脂质体）高度重合，共定位系数（用Pearson相关系数表示）为0.81（图4B），证明了Cou6标记的PUE脂质体定位在细胞线粒体中，确证了T/R-L@PUE具有靶向线粒体的功能。与TPP修饰的脂质体相比，R-L@PUE与L@PUE的线粒体共定位系数偏低。因此，基于上述结果，TPP修饰的脂质体具有良好的线粒体靶向能力，可以有效促进脂质体定位在神经细胞线粒体处，实现递送系统的精准定位。TPP与RVG29的共修饰使脂质体具有主动靶向能力，除将药物靶向至线粒体外，T/R-L@PUE具备更好的定位神经细胞的能力，推测是RVG29与神经元上表达的烟碱型乙酰胆碱受体的特异性结合，从而促进神经元对配体修饰的载体的摄取增加。

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T/R-L@PUE缓解DON诱导的神经细胞铁死亡

铁死亡的核心驱动因素是铁依赖性的脂质过氧化，这一过程由胞内不稳定的Fe2+通过芬顿反应产生大量的ROS，使细胞膜上的多不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应，生成MDA等脂质过氧化产物，进而诱导细胞铁死亡。PUE作为有效的抗氧化剂可以清除自由基，因此，本研究通过测定C6细胞内ROS、MDA、GSH的水平，评估T/R-L@PUE抗氧化作用。如图5A～C所示，与对照组相比，DON暴露显著促进了细胞内ROS的生成，引起MDA极显著升高（P＜0.01）和GSH水平极显著下降（P＜0.01），表明DON通过氧化应激途径诱导细胞脂质过氧化反应，这与先前的研究结果一致。相反，高浓度PUE或T/R-L@PUE干预后，ROS和MDA水平极显著回调，GSH水平恢复至接近正常水平（P＜0.01）。以上结果表明T/R-L@PUE可能通过增强细胞抗氧化能力缓解DON诱导的C6细胞毒性作用。

铁稳态受细胞铁转运蛋白、铁储存蛋白调节，铁与转铁蛋白结合后被细胞膜上的转铁蛋白受体识别，然后被转运到细胞质中。研究发现，DON通过引起Fe2+累积和增加转铁蛋白受体活性诱导IPEC-1细胞损伤。TFR1是铁死亡的标志蛋白，其铁摄取效率与FTH1的储存能力共同维持细胞内不稳定铁池的稳态。抑制TFR1表达可减少Fe2+累积，从而抑制铁死亡。本研究通过比色法检测不同处理组细胞中Fe2+水平。如图5D所示，DON组细胞内Fe2+水平较CON组极显著升高，证明了DON诱导C6细胞铁过载，而高浓度PUE或T/R-L@PUE干预后Fe2+水平有所下降。这显示PUE和T/R-L@PUE有助于减轻铁过载，从而抑制铁依赖性细胞死亡，并且 T/R-L@PUE相比于PUE具有更明显的保护效果。

Slc7a11是胱氨酸/谷氨酸反向转运体的重要组成部分，其作为功能蛋白，具有介导胱氨酸和谷氨酸跨膜转运的功能。当Slc7a11功能受到抑制时，胱氨酸摄取减少，抑制GSH合成，细胞氧化还原稳态被破坏，导致GSH耗竭进而引发细胞铁死亡。GPX4是抑制铁死亡的关键酶，其活化后能促进GSH合成，进而减少ROS生成，抑制脂质过氧化和铁死亡。由此可见，Slc7a11-GSH-GPX4轴在细胞抵抗铁死亡过程中形成了一个紧密的调控网络。利用实时PCR和Western blot对上述铁死亡相关基因和蛋白进行测定，与对照组相比，DON处理显著下调GPX4、Slc7a11和FTH1的mRNA表达水平，而上调TFR1的mRNA表达水平。相反，T/R-L@PUE处理组显著逆转了DON诱导的C6细胞铁死亡相关基因的mRNA表达水平（图5E）。与实时PCR结果一致，PUE和T/R-L@PUE处理显著改善DON引起的GPX4、Slc7a11、FTH1蛋白表达下降和TFR1蛋白表达升高（图5F），说明T/R-L@PUE可缓解DON诱导的C6细胞铁死亡。

已有的研究多以PEG修饰提高脂质体的稳定性。本研究通过TPP阳离子和RVG29进一步增强靶向性，将PUE精准地递送至神经细胞内的线粒体，有效提高PUE的作用效果。线粒体是ROS产生的主要场所之一，其功能障碍与铁死亡密切相关。T/R-L@PUE通过TPP修饰实现线粒体靶向递送，能够将PUE精准地输送至线粒体部位，提高了PUE的利用率，减轻线粒体氧化损伤，维持线粒体的正常功能。线粒体功能的稳定有助于保障细胞整体的能量供应和代谢平衡，为Slc7a11-GSH-GPX4轴的正常运行提供能量支持，从而维持线粒体内的铁稳态，降低线粒体内芬顿反应产生的ROS水平，从而缓解DON诱导的神经细胞铁死亡。

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结论

本研究开发了一种具有线粒体主动靶向能力的PUE脂质体（T/R-L@PUE），其具有纳米尺寸、良好的分散性和稳定性、高包埋率等特性。线粒体是调控细胞能量代谢等过程的重要细胞器，也是调控铁死亡通路的关键场所，因此靶向线粒体有助于增强对铁死亡通路的调控作用。通过对比PUE单体和非靶向PUE脂质体，证明了所制备的线粒体靶向T/R-L@PUE对DON诱导神经细胞铁死亡具有更强的营养干预作用和减毒效果，后续研究将在动物体内进一步验证其干预效果。本研究阐明了 T/R-L@PUE可以通过增强抗氧化能力、调控铁代谢及恢复Slc7a11-GSH-GPX4轴功能，缓解DON诱导的神经细胞铁死亡，进而为减轻真菌毒素的毒性作用提供了理论依据和技术参考。

作者简介

通信作者：

王蒙 研究员

北京市农林科学院质量标准与检测技术研究所团队首席，博士生导师

入选北京市高层次留学人才支持计划、北京市农林科学院杰出科学家。兼任北京食品学会现代营养健康检测专业委员会副主任委员、北京理化分析测试技术学会核酸适配体交叉技术专业委员会副理事长等。主要围绕病原菌侵染导致的农产品品质劣变及其产生真菌毒素诱发的质量安全等重大产业难题，开展农产品真菌毒素控制与品质评价技术研究。主持国家自然科学基金（面上和青年）、北京市自然科学基金（重点和面上）、国家重点研发计划子课题、北京市乡村振兴项目和国家风险评估重大专项等项目；获神农中华农业科技进步三等奖（第1）、北京市技术发明二等奖（第3）、北京市农业技术推广一等奖（第2）；以第一或通信作者发表SCI论文60余篇；授权国际发明专利2 项、国家发明专利13 项；制定标准12 项，获批2 个国家二级标准物质。举办了第二届中国真菌毒素大会，相关成果被央视17 套超级农人秀、央视一套生活圈、新华网、科技日报、农民日报等媒体报道。

王玉丹 助理研究员

主要研究方向为农产品质量安全与营养健康。主持中国博士后基金、北京市博士后科研活动经费项目、北京市农林科学院探索项目等科研项目5 项。近5 年，以第一作者/共同通信在《Journal of Advanced Research》《Journal of Future Foods》《Bioresource Technology》《Food Chemistry: X》等学术期刊上发表论文10余篇。

第一作者：

于海祺 博士研究生

现就读于南昌大学食品学院，主要研究方向为食品科学。

引文格式：

于海祺, 姚炳旭, 王昕璐, 等. 葛根素脂质体缓解呕吐毒素诱导的神经细胞铁死亡[J]. 食品科学, 2026, 47(9): 8-17. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251126-214.

YU Haiqi, YAO Bingxu, WANG Xinlu, et al. Puerarin-loaded liposomes alleviate deoxynivalenol-induced ferroptosis in neuronal cells[J]. Food Science, 2026, 47(9): 8-17. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251126-214.

实习编辑：李帆；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为对标农业农村部2035年科技规划及“十四五”“十五五”发展方向，推动农产品加工与储运的工程化、智能化、绿色化升级，由湖南省农业科学院、湖南欧美同学会、湖南农业大学、北京食品科学研究院、国际食品科技联盟（IUFoST）、中国农业大学、岳麓山工业创新中心主办，湖南大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湖南中医药大学、湘潭大学、岳麓山实验室协办，中国食品杂志社、洞庭实验室、湖南省食品科学技术学会、湖南省农产品加工与质量安全研究所、湖南农业大学食品科学技术学院、Springer Nature-《Agricultural Products Processing and Storage》杂志承办的“第二届农产品加工与食品制造国际学术研讨会—创新引领绿色智造，AI赋能科技进步”，将于2026年9月19-20日（9月18日会议报到）在中国 湖南 长沙召开。

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