伍 力,吳 飛,黎 俊,崔志杰,王利劍,李鐵軍,印遇龍

(湖南省畜禽健康養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長沙 410125)

專題論述

嘔吐毒素對母豬的影響研究進(jìn)展

伍 力,吳 飛,黎 俊,崔志杰,王利劍,李鐵軍*,印遇龍

(湖南省畜禽健康養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長沙 410125)

嘔吐毒素是飼料中檢出率和超標(biāo)率最高的一種真菌毒素，對飼料生產(chǎn)和動物健康養(yǎng)殖均產(chǎn)生較大影響。論文圍繞嘔吐毒素的毒理學(xué)機(jī)制，從母豬生長發(fā)育、免疫功能、繁殖性能和遺傳特性等四個方面予以綜述，為母豬健康養(yǎng)殖提供參考。

嘔吐毒素; 免疫; 繁殖性能；遺傳

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇被俗稱為嘔吐毒素，是由鐮刀菌產(chǎn)生的一種有毒次級代謝產(chǎn)物。谷類作物在生長、收割、倉儲、加工、運(yùn)輸、銷售等諸多環(huán)節(jié)均可能發(fā)生霉變[1]，因此嘔吐毒素廣泛存在。嘔吐毒素是最常見的一種污染糧食、飼料和食品的一種霉菌毒素。這一方面造成飼料工業(yè)的巨大經(jīng)濟(jì)損失；另一方面，毒素導(dǎo)致畜禽食欲廢絕、發(fā)育受阻、代謝紊亂、免疫失調(diào)，造成母畜不孕、孕畜流產(chǎn)，胎兒異常等繁殖性能障礙，對畜牧業(yè)造成嚴(yán)重破壞[2]。鑒于母豬飼養(yǎng)對養(yǎng)殖業(yè)的重要性和嘔吐毒素對母豬的嚴(yán)重影響，本文從嘔吐毒素對母豬發(fā)育、免疫功能、繁殖性能和遺傳特性等四個方面的影響入手，對近幾年的所取得的一系列研究成果進(jìn)行總結(jié)。

1 嘔吐毒素對母豬生長發(fā)育的影響

低劑量的嘔吐毒素長期暴露，能導(dǎo)致畜禽生長遲緩、體重減輕、厭食和代謝紊亂等毒性癥狀。不同種屬的動物對嘔吐毒素的敏感性不同，豬對嘔吐毒素最敏感，尤其是母豬[3]。這可能與嘔吐毒素在體內(nèi)代謝途徑、腸道微生物的作用有直接關(guān)系。Young等[4]研究表明，含嘔吐毒素1.3 mg/kg的日糧能顯著降低豬采食量，含嘔吐毒素12 mg/kg的日糧會使豬幾乎完全拒食，含嘔吐毒素20 mg/kg的日糧可導(dǎo)致豬嘔吐。其中拒食的原因到底是毒素對消化道的局部刺激作用，還是適口性不良造成的尚未有定論。早期的研究發(fā)現(xiàn)，母豬采食了受嘔吐毒素污染的日糧后，腦中色氨酸濃度升高[5]。而色氨酸是神經(jīng)傳遞介質(zhì)5-羥色胺的前體，5-羥色胺可以調(diào)節(jié)食欲、肌肉協(xié)調(diào)和嗜睡等行為。大腦中5-羥色胺的合成幾乎不受其它因素影響，但可隨血液中色氨酸含量的升高而升高[6]。大腦中色氨酸濃度升高導(dǎo)致動物食欲喪失和嗜睡。這可能在一定程度上解釋了后備母豬的拒食反應(yīng)。Goyarts等[7]用含6.64 mg/kg嘔吐毒素的飼料飼喂后備母豬，結(jié)果使母豬采食量降低15%，增重降低13%，但料肉比不受影響。采用限飼的飼養(yǎng)模式時，母豬的增重與對照組無差異。因此有學(xué)者推斷嘔吐毒素對生長成績的影響主要是抑制了采食量所致[8]。也有豬采食嘔吐毒素污染日糧后，料肉比呈線性或二次曲線下降的報(bào)道[9]，但把其歸為嘔吐毒素的污染使日糧營養(yǎng)成分降低。甚至也有研究者報(bào)道鐮刀菌毒素污染的日糧可提高飼料利用效率，并假設(shè)豬通過改進(jìn)飼料利用效率，調(diào)節(jié)性地降低飼料進(jìn)食量[10]?？傊?，采食量下降必將導(dǎo)致后備母豬的增重速度減緩，妊娠母豬的胎兒發(fā)育受阻。

2 嘔吐毒素對母豬免疫功能的影響

嘔吐毒素既是一種免疫抑制劑，同時也是一種免疫促進(jìn)劑，這主要取決于毒素的劑量、暴露頻率和檢測免疫功能的時間。免疫抑制作用與嘔吐毒素對免疫細(xì)胞增值與凋亡的影響和對蛋白質(zhì)翻譯的阻斷有關(guān)。在高劑量下，嘔吐毒素能嚴(yán)重?fù)p傷骨髓、淋巴結(jié)、脾臟、胸腺及腸黏膜等組織，誘導(dǎo)白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的凋亡[11]。嘔吐毒素可抑制轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，使免疫細(xì)胞增殖受阻，抑制對病原體的免疫應(yīng)答，從而使母畜妊娠期抗病力下降。最近有研究發(fā)現(xiàn)嘔吐毒素不僅造成動物的免疫失效，并且還有可能導(dǎo)致已經(jīng)免疫的母豬爆發(fā)疾病[12]；而嘔吐毒素的免疫促進(jìn)作用則是其低劑量時引起核糖體應(yīng)激反應(yīng)，激活MAPKs途徑，抑制阻遏蛋白，刺激巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞[13]；或是通過誘導(dǎo)NF-κB的激活，觸發(fā)炎癥反應(yīng)，從而選擇性地誘導(dǎo)特殊基因的表達(dá)。包括一系列細(xì)胞因子、趨化因子以及其他一些免疫相關(guān)炎性因子和蛋白質(zhì)基mRNA的上調(diào)，產(chǎn)生TNF-α、COX-2、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-γ等[14]。大量的炎性介質(zhì)和自由基容易使機(jī)體免疫反應(yīng)過度，造成全身炎癥反應(yīng)和多器官功能衰竭，進(jìn)而可導(dǎo)致類似于內(nèi)毒素和LPS毒性作用的食欲下降、嘔吐、體質(zhì)量減輕等代謝紊亂癥狀，并干擾胎盤著床過程[15]。

3 嘔吐毒素對母豬繁殖性能的影響

嘔吐毒素可通過其第9位分子官能團(tuán)在代謝過程中由羥基生成了酯類，與真核細(xì)胞核糖體60s亞基上的酞酰基轉(zhuǎn)移酶結(jié)合，引起MAPK磷酸化和線粒體應(yīng)激反應(yīng)，通過抑制蛋白質(zhì)等大分子合成影響細(xì)胞增殖、分化，干擾細(xì)胞周期的分布，使細(xì)胞停滯在G0/G1 期[16]。嘔吐毒素所具有的細(xì)胞毒性可抑制豬卵母細(xì)胞成熟,使卵母細(xì)胞形成異常減數(shù)分裂的紡錘體。通過熒光原位雜交分析發(fā)現(xiàn)，嘔吐毒素組異倍體卵裂球出現(xiàn)的概率明顯高于對照組[17]；嘔吐毒素還可使培養(yǎng)的豬子宮內(nèi)膜細(xì)胞減少，并出現(xiàn)線粒體腫脹、細(xì)胞膜破裂和細(xì)胞漿空泡化的現(xiàn)象[18]。Alm等[19]給妊娠母豬飼喂嘔吐毒素后發(fā)現(xiàn)卵母細(xì)胞染色質(zhì)形態(tài)、成熟能力和質(zhì)量均顯著下降。在對妊娠母鼠的繁殖實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，嘔吐毒素使子代大鼠出生后存活率降低，骨骼發(fā)育不良[20]。另外，由于飼料中通常是多種毒素并存，毒素間的協(xié)同作用和加性作用會使中毒效應(yīng)加劇。嘔吐毒素常與玉米赤霉烯酮等單端孢霉烯族化合物常同時產(chǎn)生，并相互增強(qiáng)毒性作用，造成母畜的直腸和陰道脫落、不育和流產(chǎn)等繁殖功能障礙。

4 嘔吐毒素對胚胎發(fā)育的影響

嘔吐毒素具有胚胎毒性和致畸作用。妊娠母豬感染嘔吐毒素后可在胎兒的血漿、肝和腎中均檢測到嘔吐毒素及其代謝產(chǎn)物，由此可推斷嘔吐毒素可通過胎盤屏障作用于胎豬，使發(fā)育中的胎豬完全暴露在毒素環(huán)境中[21]。用純品嘔吐毒素灌喂小鼠，在10～15 mg/kg劑量時胎兒吸收率為100%，5 mg/kg劑量時胎兒吸收率為80%。在幼鼠血漿和體組織中都能檢測到嘔吐毒素，其質(zhì)量濃度明顯高于成年鼠。嘔吐毒素誘導(dǎo)幼鼠脾和肺中產(chǎn)生的IL-6和TNF-α質(zhì)量濃度也比成年鼠高，持續(xù)時間更長，且脾中IL-6、IL-1β和TNF-α的mRNA 表達(dá)量比成年鼠高2～3倍，這說明幼鼠對嘔吐毒素更敏感[22]。研究表明，長期攝入被嘔吐毒素污染的日糧可影響母畜繁殖率和子代的存活率，甚至可使胎兒生長停滯，形成僵胎。在母鼠妊娠期 5～19 d飼喂5 mg/kg的嘔吐毒素，剖腹評價生殖和發(fā)育效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)活胎少、吸收胎和早晚期死胎數(shù)增加，胎兒質(zhì)量、母體子宮質(zhì)量和頭臀長降低，胸骨、趾骨、背骨和椎骨等骨化能力下降[23]。3 mg/kg·BW劑量的嘔吐毒素可造成試驗(yàn)組雞胚頭部畸形、身體發(fā)育畸形，畸形率明顯高于對照組[24]。

5 結(jié) 語

母豬飼養(yǎng)是養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中科技含量最高，難度最大的部分，也是最大的利潤空間所在，決定著養(yǎng)殖企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的好壞。嘔吐毒素所造成的母豬生長受阻、代謝紊亂、免疫失調(diào)以及對繁殖性能的影響，應(yīng)該得到我們的重視。

[1]Bullerman L B,Bianchini A.Stability of mycotoxins during food processing[J].Int J Food Microbiol,2007,119(1-2):140-146.

[2]Pestka J J,Smolinski A T.Deoxynivalenol: toxicology and potential effects on humans[J].J Toxicol Env Heal B,2005,8(1):39-69.

[3]Pestka J J.Mechanisms of deoxynivalenol-induced gene expression and apoptosis[J].Food Additives & Contaminants,2008,25(9):1 128-1 140.

[4]Young L G,McGirr L,Valli V E,et al.Vomitoxin in corn fed to young pigs[J].Journal of Animal Science,1983,57(3):655-664.

[5]Swamy H V L N,Smith T K,MacDonald E J,et al.Effects of feeding a blend of grains naturally contaminated with fusarium mycotoxins on swine performance,brain regional neurochemistry,and serum chemistry and the efficacy of a polymeric glucomannan mycotoxin adsorbent[J].Journal of Animal Science,2002,80(12):3 257-3 267.

[6]Leathwood P D.Tryptophan availability and serotonin synthesis[J].P Nutr Soc,1987,46(1):143-156.

[7]Goyarts T,Danicke S,Rothkotter H J,et al.On the effects of a chronic deoxynivalenol intoxication on performance,haematological and serum parameters of pigs when diets are offered either for ad libitum consumption or fed restrictively[J].J Vet Med A,2005,52(6):305-314.

[8]Prelusky D B,Gerdes R G,Underhill K L,et al.Effects of low-level dietary deoxynivalenol on haematological and clinical parameters of the pig[J].Natural Toxins,1994,2(3):97-104.

[9]Bergsjo B,Matre T,Nafstad I.Effects of diets with graded-levels of deoxynivalenol on performance in growing pigs[J].Journal of Veterinary Medicine Series a-Zentralblatt Fur Veterinarmedizin Reihe a-Physiology Pathology Clinical Medicine,1992,39(10):752-758.

[10]Overnes G,Matre T,Sivertsen T,et al.Effects of diets with graded levels of naturally deoxynivalenol-contaminated oats on immune response in growing pigs[J].J Vet Med A,1997,44(9-10):539-550.

[11]Pestka J J,Tai J H,Witt M F,et al.Suppression of immune response in the b6c3f1 mouse after dietary exposure to the fusarium mycotoxins deoxynivalenol (vomitoxin) and zearalenone[J].Food Chem Toxicol,1987,25(4):297-304.

[12]Pinton P,Accensi F,Beauchamp E,et al.Ingestion of deoxynivalenol (don) contaminated feed alters the pig vaccinal immune responses[J].Toxicol Lett,2008,177(3):215-222.

[13]Azcona-Olivera J I,Ouyang Y L,Warner R L,et al.Effects of vomitoxin (deoxynivalenol) and cycloheximide on il-2,4,5 and 6 secretion and mrna levels in murine cd4+ cells[J].Food Chem Toxicol,1995,33(6):433-441.

[14]He K,Pan X,Zhou H R,et al.Modulation of inflammatory gene expression by the ribotoxin deoxynivalenol involves coordinate regulation of the transcriptome and translatome[J].Toxicological Sciences: an Official Journal of the Society of Toxicology,2013,131(1):153-163.

[15]Pestka J J.Deoxynivalenol-induced proinflammatory gene expression: mechanisms and pathological sequelae[J].Toxins,2010,2(6):1 300-1 317.

[16]Tiemann U,Viergutz T,Jonas L,et al.Influence of the mycotoxins alpha- and beta-zearalenol and deoxynivalenol on the cell cycle of cultured porcine endometrial cells[J].Reprod Toxicol,2003,17(2):209-218.

[17]Malekinejad H,Schoevers E J,Daemen I J,et al.Exposure of oocytes to the fusarium toxins zearalenone and deoxynivalenol causes aneuploidy and abnormal embryo development in pigs[J].Biology of Reproduction,2007,77(5):840-847.

[18]Zhou H R,Harkema J R,Yan D,et al.Amplified proinflammatory cytokine expression and toxicity in mice coexposed to lipopolysaccharide and the trichothecene vomitoxin (deoxynivalenol)[J].Journal of Toxicology and Environmental health,1999,57(2):115-136.

[19]Alm H,Greising T,Brussow K P,et al.The influence of the mycotoxins deoxynivalenol and zearalenol on in vitro maturation of pig oocytes and in vitro culture of pig zygotes[J].Toxicol in Vitro,2002,16(6):643-648.

[20]Morrissey R E,Norred W P,Vesonder R F.Subchronic toxicity of vomitoxin in sprague-dawley rats[J].Food and chemical Toxicology:an international journal published for the British Industrial Biological Research Association,1985,23(11):995-999.

[21]Danicke S,Brussow K P,Goyarts T,et al.On the transfer of the fusarium toxins deoxynivalenol (don) and zearalenone (zon) from the sow to the full-term piglet during the last third of gestation[J].Food Chem Toxicol,2007,45(9):1 565-1 574.

[22]Khera K S,Whalen C,Angers G,et al.Embryotoxicity of 4-deoxynivalenol (vomitoxin) in mice[J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，1982,29(4):487-491.

[23]Collins T F,Sprando R L,Black T N,et al.Effects of deoxynivalenol (don,vomitoxin) on in utero development in rats[J].Food Chem Toxicol,2006,44(6):747-757.

[24]Vesely D,Vesela D.Embryotoxic effects of a combination of zearalenone and vomitoxin (4-dioxynivalenole) on the chick embryo[J].Veterinarni Medicina,1995,40(9):279-281.

ResearchProgressonVomitoxininSows

WU Li,WU Fei,LI Jun,CUI Zhi-jie,WANG Li-jian,LI Tie-jun*,YIN Yu-long

(HunanProvincialEngineeringResearchCenterofHealthyLivestock，KeyLaboratoryofAgro-EcologicalProcessesinSubtropicalRegionofChineseAcademicofSciences，InstituteofSubtropicalAgriculture，ChineseAcademyofSciences,Changsha410125,China)

Vomitoxin is the most prevalent mycotoxin with the highest detection rate and the excessive rate in feed.It not only brings about enormous loss in the feed industry,but also endangers the healthy development of animal husbandry and the profitability of pig-breeding enterprises.In order to assist the research and feeding practice of sows,the toxicological mechanism was introduced in detail after reviewing the current research in the growth and development,immunology function,reproductive performance,and the characteristic of inheritance about sows.

vomitoxin; immune; reproductive performance; inheritance

2014-03-25，

2014-05-15

國家973重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(2009CB118800)

伍 力(1985-)，男，廣西桂林人，博士研究生，研究方向: 分子營養(yǎng)學(xué)。E-mail: adonis5@163.com

*[通訊作者]李鐵軍(1967-)，男，湖南長沙人，研究員，研究方向：分子營養(yǎng)學(xué)。E-mail: tjli@isa.ac.cn

S811.6

A

1005-5228(2014)08-0083-03