鄧奇風(fēng)，高鳳仙（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙　410128）

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脫氧雪腐鐮刀菌烯醇的作用機(jī)理及其對動物生產(chǎn)的影響

鄧奇風(fēng)，高鳳仙*
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙410128）

摘要：脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）是鐮刀菌在繁殖期間產(chǎn)生的一種有毒次級代謝產(chǎn)物，是谷物中最為常見的真菌毒素，其降低畜禽的生產(chǎn)性能，并具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性、免疫毒性和遺傳毒性。文章就脫氧雪腐鐮刀菌的毒性作用機(jī)理以及對動物生產(chǎn)的影響進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：脫氧雪腐鐮刀菌烯醇；毒性；作用機(jī)理；畜禽

隨著生活水平的提高，食品安全問題日益受到人們的重視，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇因其污染范圍廣、毒性作用強(qiáng)而倍受關(guān)注。脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON），又名嘔吐毒（VT），是一種單端孢霉烯族毒素。DON主要污染小麥、大麥、燕麥、玉米等農(nóng)作物，在畜禽的其他飼糧中也經(jīng)常出現(xiàn)。DON具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性、免疫毒性和遺傳毒性等多種毒性作用，對消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)及鈣、磷代謝等均有影響。畜禽誤食被該毒素污染的飼糧后可出現(xiàn)廣泛的毒性效應(yīng)，如厭食、嘔吐、腹瀉、發(fā)熱、站立不穩(wěn)和反應(yīng)遲鈍等急性中毒現(xiàn)象，嚴(yán)重時會破壞造血系統(tǒng)造成死亡[1]。近年來，隨著研究的不斷深入，人們對DON的毒性作用機(jī)理有了更進(jìn)一步的了解。

1　脫氧雪腐鐮刀菌烯醇的毒性作用機(jī)理

1.1脫氧雪腐鐮刀菌烯醇的代謝

DON在動物體內(nèi)能被快速有效的吸收，吸收部位主要是小腸上段，通過簡單的擴(kuò)散作用后經(jīng)旁細(xì)胞通路轉(zhuǎn)運至小腸上皮細(xì)胞，且轉(zhuǎn)運很難達(dá)到飽和[2]。Pestka等檢測了口服DON 25mg·kg-1（以體重計）的小鼠在24 h內(nèi)各組織代謝的情況，結(jié)果表明，在口服30 min內(nèi)血液中DON濃度達(dá)到峰值，8 h之后降至5%。在檢測其他組織中DON的代謝情況時發(fā)現(xiàn)，其他組織DON的代謝動力學(xué)與血液相似，只是達(dá)到峰濃度所需時間不同，快慢順序依次為肝臟>血液>腎臟>脾臟>心臟>大腦[3]。其可能與DON的靶細(xì)胞定位有關(guān)，肝臟作為體內(nèi)重要的解毒器官，其他器官可向其轉(zhuǎn)運毒素，所以肝臟最快達(dá)到峰濃度。Yordanova等給小鼠口服DON 25 mg·kg-1（以體重計）24 h后，只有腎臟中可以檢測到DON的存在。大量研究表明，DON在動物體內(nèi)不會出現(xiàn)蓄積情況，主要以原型或結(jié)合態(tài)的形式經(jīng)尿液排出，只有少量以原型或脫環(huán)氧形式經(jīng)糞便排出[4]。

1.2細(xì)胞毒性

DON對人和動物均具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性，對增殖能力強(qiáng)的細(xì)胞，如免疫細(xì)胞、胃腸黏膜細(xì)胞、關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞、肝細(xì)胞等均有損害作用，并具有抑制蛋白質(zhì)合成的特性[5]。抑制蛋白質(zhì)合成機(jī)理可能有3種：結(jié)合蛋白質(zhì)合成碳架結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)競爭性抑制作用；DON抑制體內(nèi)某些代謝過程，間接抑制蛋白質(zhì)合成；DON抑制染色體合成，對蛋白質(zhì)翻譯起阻斷作用。有報道稱DON能夠影響細(xì)胞繁殖周期的分布，主要機(jī)制是：抑制細(xì)胞進(jìn)入S期，使其停滯在G0/G1期（有絲分裂間期分為G1、S、G2 3個階段，其中G1期與G2期進(jìn)行RNA的復(fù)制與有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，S期進(jìn)行DNA的復(fù)制），使細(xì)胞無法正常分裂。李月紅等觀察DON處理組小鼠位于胸腺的部分細(xì)胞出現(xiàn)胞芽、核染色質(zhì)固縮凝聚等細(xì)胞凋亡的超微結(jié)構(gòu)特征[6]。研究表明，DON還可引起線粒體細(xì)胞凋亡基因Bax的易位和細(xì)胞色素C的釋放。因此，DON具有顯著的抗增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用。

DON可損傷腸上皮細(xì)胞，并影響物質(zhì)沉積。Maresca等研究發(fā)現(xiàn)，DON能顯著降低小腸絨毛的高度（P<0.05），阻礙小腸對營養(yǎng)物質(zhì)的有效吸收[7]。Awad等研究發(fā)現(xiàn)，DON能使胃腸道內(nèi)皮細(xì)胞和賁門竇出現(xiàn)不同的損傷，未成熟隱窩細(xì)胞出現(xiàn)壞死，黏膜細(xì)胞出現(xiàn)浸潤等，結(jié)果表明，低劑量的DON進(jìn)入機(jī)體后，可破壞腸道的正常組織形態(tài)，干擾腸上皮細(xì)胞的正常增殖分化[8]。

DON對肝細(xì)胞具有明顯的細(xì)胞毒性。Mikami等用不同濃度的DON體外培養(yǎng)豬肝細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，10 μg·mg-1濃度組和100 μg·mg-1濃度組作用6 h后，豬肝細(xì)胞出現(xiàn)凋亡，并隨DON濃度增高，凋亡現(xiàn)象越顯著[9]。在DON對體外培養(yǎng)的人源肝細(xì)胞作用研究中發(fā)現(xiàn)，DON具有降低細(xì)胞活力、蛋白質(zhì)含量和白蛋白分泌的作用[10]。

1.3免疫毒性

DON既具有免疫抑制作用，又具有免疫促進(jìn)作用，其主要是誘導(dǎo)并促進(jìn)免疫細(xì)胞的凋亡，抑制其增殖。有研究表明，DON能影響多種細(xì)胞因子的mRNA表達(dá)，如果從細(xì)胞凋亡與增殖的角度來分析，DON主要表現(xiàn)出其免疫抑制作用[11]。

免疫細(xì)胞的凋亡、增殖和其蛋白質(zhì)合成狀態(tài)等能反映出免疫細(xì)胞的功能狀態(tài)。在高劑量下，DON對骨髓、淋巴結(jié)、脾臟、胸腺及腸黏膜等組織造成嚴(yán)重?fù)p害，還能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞等的凋亡。由此可看出，DON對免疫細(xì)胞的作用主要是促進(jìn)其凋亡，抑制其增殖。

腸道黏膜免疫系統(tǒng)在機(jī)體免疫中具有重要地位。DON能破壞腸道的完整性、降低小腸絨毛的高度、抑制腸道細(xì)胞的分化，并能誘導(dǎo)其凋亡、損傷腸道屏障功能以及造成腸道微生態(tài)紊亂等，使小腸上皮細(xì)胞的通透性增強(qiáng)，增加動物的易感性[12]。Li等和Suzuki等研究表明，DON能顯著地提高呼吸腸道病毒感染小鼠黏膜固有層和PP淋巴中IgA的釋放（P<0.05），并增強(qiáng)黏膜IgA對呼吸腸道病毒的免疫應(yīng)答。DON還可通過增加腸道IgM+-B淋巴細(xì)胞的數(shù)量，調(diào)節(jié)腸道黏膜IgA和IgM的分泌[13-14]。此外，對于DON的免疫促進(jìn)作用，可能是通過損傷腸道上皮細(xì)胞以影響?zhàn)つIgA的分泌，而黏膜釋放的特異性免疫球蛋白能夠與病原微生物或毒素等特異性結(jié)合，增強(qiáng)機(jī)體的免疫機(jī)能。

1.4遺傳毒性

從體內(nèi)或體外試驗中均可獲知DON具有遺傳毒性。Collins等連續(xù)灌胃DON 2.5mg·kg-1（以體重計）給妊娠期第6～19天的SD大鼠并剖腹評價生殖效應(yīng)和發(fā)育效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)，妊娠母鼠在整個妊娠期均表現(xiàn)出劑量依賴性流涎增加，體重、食欲和子宮質(zhì)量等顯著下降（P<0.05），胎兒死亡率升高，胎兒質(zhì)量、頂臀長等顯著降低（P<0.05）[15]。Sprando等對雄性SD大鼠口服不同濃度的DON，連續(xù)28 d后，發(fā)現(xiàn)DON劑量為2.5 mg·kg-1（以體重計）時，SD大鼠的附睪、精囊和腦的質(zhì)量顯著降低（P<0.05），同時伴有生殖細(xì)胞的變性、精子保留以及細(xì)胞核形態(tài)異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)；當(dāng)DON劑量為5 mg·kg-1（以體重計）時，所有大鼠均出現(xiàn)過度流涎癥狀，同時精子的尾部出現(xiàn)畸形，血清中卵泡刺激素（FSH）和促黃體生成激素（LH）水平升高，睪酮含量下降，這表明DON可能對垂體-睪丸軸存在一定的影響[16]。因此，DON具有一定的致畸作用，對遺傳方面的影響主要是破壞作用，是否具有致癌性及變性異常精子是否可遺傳仍需試驗證實。

2　脫氧霉腐鐮刀菌烯醇對動物生產(chǎn)的影響

DON的大量食入會引起畜禽出現(xiàn)急性中毒現(xiàn)象，嚴(yán)重時死亡；少量攝入DON也會降低畜禽采食，使其生長發(fā)育受阻，生產(chǎn)性能下降[17]。DON的急性毒性與動物的種屬、年齡、性別、染毒途徑有關(guān)。雄性動物對毒素比較敏感。各畜禽中豬對DON最為敏感，而家禽和反芻動物對DON有一定的耐受性，DON對反芻動物影響最小。DON在動物體內(nèi)的代謝、吸收、分布以及消除的不同可能是因為動物對DON的敏感性不同[18]。

2.1對豬的影響

DON在豬體內(nèi)吸收迅速，口服30 min內(nèi)就能達(dá)到血液峰濃度，口服DON的吸收率約為82%。其在豬體內(nèi)的分布過程較為短暫，半衰期為3.9 h，并很少在其組織中蓄積。Droehne等在斷奶仔豬飼料中分別添加DON 0、300、600、1 200 μg·kg-1，連續(xù)飼喂8周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DON添加量為600 μg·kg-1時，血清IgA含量顯著增加（P<0.05）；給豬飼喂DON濃度為0.6～2 mg·kg-1的飼糧可導(dǎo)致其采食量和體重下降[19]。

DON常與豬的抗拒綜合征有關(guān)。當(dāng)豬飼料中的DON含量>1 μg·kg-1時，采食量顯著降低（P< 0.05），甚至拒絕進(jìn)食，體增重顯著低于正常豬水平（P<0.05），同時還伴有嘔吐現(xiàn)象。有研究表明。在豬飼料中添加純DON會降低豬的采食量，DON濃度越高，其采食量越低[20]。豬只在DON中毒的情況下，最明顯的癥狀就是拒食，出現(xiàn)“僵豬”，玉米中含DON 10 mg·kg-1就會引起豬的拒食，這種拒食是因DON對消化道的局部刺激作用還是由于適口性不良造成的，還沒有研究闡述。

蔣竹英等研究DON對斷奶仔豬生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明，DON對仔豬造成了應(yīng)激，對斷奶仔豬前期影響較大，后期由于適應(yīng)程度的提高，具備一定的耐受能力[21]。DON可導(dǎo)致動物營養(yǎng)吸收不良，降低蛋白質(zhì)的吸收利用率，抑制肝臟蛋白質(zhì)合成。蘇軍等研究了鐮刀菌毒素對豬的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)，結(jié)果表明，隨飼糧中霉變玉米替代比例的提高，腎臟相對重呈二次曲線下降，脾臟相對重呈線性增加，而肝臟、胰臟、胸腺等的相對重不受影響[22]。

Tiemann等發(fā)現(xiàn)，DON 42 mg·kg-1和玉米赤霉烯酮0.048 mg·kg-1染毒組，母豬脾紅髓鐵染色增加，脾中含鐵血黃素顆粒；胚胎肝細(xì)胞中糖原增加，說明母豬脾功能障礙和胚胎肝細(xì)胞線粒體功能缺損[23]。DON還可顯著抑制豬卵母細(xì)胞的成熟（P<0.05），在體外培養(yǎng)豬子宮內(nèi)膜細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，DON使細(xì)胞數(shù)量減少，細(xì)胞出現(xiàn)線粒體腫脹、細(xì)胞膜破裂和細(xì)胞質(zhì)空泡化等現(xiàn)象[24]。

2.2對反芻動物的影響

通常DON對反芻動物不會造成危害，因此，反芻動物飼料沒有對DON做出最低限量要求。當(dāng)飼料中DON含量<12 mg·kg-1時，奶牛一般對DON不敏感，但低產(chǎn)牛群飼喂含DON的飼料則會發(fā)生疾病[25]。奶牛對DON的吸收率<1%，而牛乳中以原型或結(jié)合物形式的存在的DON<4 g·mL-1。研究表明，血糖和瘤胃微生物對DON有較強(qiáng)的解毒作用，這可用以解釋反芻動物和家禽對DON的耐受性高于豬的現(xiàn)象。羊在口服DON時，DON只有6%～10%被吸收，其中約67%以結(jié)合物的形式存在?？梢?，DON在反芻動物體內(nèi)及產(chǎn)品中不蓄積。

2.3對家禽的影響

禽類對DON較為耐受，可能是因為其對DON的吸收量少，約為1%，還因其消化道短，可迅速消除DON。雞采食含DON 18 mg·kg-1的飼料無顯著不良癥狀。當(dāng)雞采食含DON 9.18 mg·kg-1的飼料后，蛋和肉中均檢測不出DON。雞食入DON后，只有很少的DON以原型排出。家禽腸道內(nèi)的微生物能將DON轉(zhuǎn)換成脫氧樹脂，DON就不會在組織和卵中蓄積，這與其代謝動力學(xué)的動態(tài)變化一致。

3　小　結(jié)

DON的物理性質(zhì)穩(wěn)定，對人畜均有害處。為了降低其對食品安全及動物生產(chǎn)的影響，除了加強(qiáng)管理措施和減少其污染外，還需要進(jìn)一步探討消除這種毒素的方法。此外，還需要對其毒性作用機(jī)理進(jìn)行更深入研究，從而達(dá)到緩解甚至解除的效果。目前只證實了DON單獨的毒性作用機(jī)理，而天然的真菌毒素種類眾多，其相互之間的作用影響還需進(jìn)一步探討，并且DON是否有致癌作用依然有待研究。DON不僅能降低動物的采食量，還能降低動物的生產(chǎn)性能，雖然其不會蓄積于動物產(chǎn)品中，但對動物健康、動物福利均有不利影響。因此，在飼養(yǎng)畜禽過程中，應(yīng)加強(qiáng)飼糧管理，防止其被DON污染。在遺傳改良方面，培育耐受性品種，從而降低DON對動物生產(chǎn)的影響。

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The Mechanism of Action of Deoxynivalenol and Impact on Animal Production

DENG Qifeng, GAO Fengxian*
（College of Animal Science and Technology of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China）

Abstract:Deoxynivalenol (DON) is a toxic secondary metabolites of Fusarium produced during the breeding period. It is the most common mycotoxins in cereals, which can reduce the production performance of livestock and poultry, and has strong cell toxicity, immunity toxicity and genetic toxicity. This article reviewed the mechanism of toxic effects of DON and impact on animal production.

Key words:deoxynivalenol; toxicity; mechanism of action; livestock and poultry

*通訊作者：教授，碩士生導(dǎo)師，E-mail: gaofx1964@163.com

作者簡介：鄧奇風(fēng)（1990-），男，湖南婁底人，碩士研究生，研究方向為特種經(jīng)濟(jì)動物養(yǎng)殖。

收稿日期：2014-12-07

中圖分類號：S859.82

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-0084（2015）02-0017-04