朱 翠，白銀山，蔣宗勇，王 麗*

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院，廣東佛山 528225；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物科學(xué)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南動物營養(yǎng)與飼料重點實驗室，廣東省畜禽育種與營養(yǎng)研究重點實驗室，廣東廣州 510640）

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON），又稱嘔吐毒素，屬于單端孢霉烯族類化合物，主要由禾谷鐮刀菌、尖孢鐮刀菌、雪腐鐮刀菌等鐮刀菌產(chǎn)生。DON主要污染玉米、小麥、大麥等谷類作物及其副產(chǎn)品，由于其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對飼料加工工藝和熱處理均不敏感，因此很容易進入食物鏈從而對人和動物產(chǎn)生危害。我國規(guī)定在豬配合飼料中DON含量不得超過1 mg/kg，但近年來我國飼料及各種飼料原料受DON污染非常嚴重（檢出率達100%）[1]。豬對DON的敏感性明顯高于其他動物（豬＞小鼠＞大鼠＞家禽＞反芻動物）[2]。DON對豬的毒性效應(yīng)與DON強度與劑量、種類、時間和給藥途徑有關(guān)系[3]。DON主要在胃到小腸近端處經(jīng)旁通路途徑被快速吸收，并經(jīng)腸道微生物的脫環(huán)氧化代謝，形成無毒的脫環(huán)氧代謝物（DOM-1）隨尿排出[4-6]。

由于仔豬腸道發(fā)育尚未完善，容易受到DON污染，腸道炎性因子分泌增加，損害腸道的屏障功能，導(dǎo)致腸道健康紊亂[7]。有研究認為衡量仔豬腸道健康的穩(wěn)態(tài)體系主要包括正常的消化吸收功能、完整的腸道屏障功能、穩(wěn)定的腸道微生物區(qū)系、有效的腸道免疫系統(tǒng)、較少激活腸道應(yīng)激反應(yīng)和無腸道疾病等方面[8]。因此，本文主要針對DON對仔豬腸道健康的影響進行綜述，以期為DON的防治措施與營養(yǎng)調(diào)控提供理論參考。

1 DON對仔豬腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)與腸細胞凋亡的影響

大量研究表明，飼喂DON污染的飼糧可破壞仔豬腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，引起腸道絨毛萎縮[9-11]。小腸是營養(yǎng)物質(zhì)吸收和轉(zhuǎn)運的主要部位，絨毛高度降低進而抑制營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[12]，從而影響仔豬的正常生長發(fā)育[13]。研究證實，DON可顯著抑制人的腸上皮細胞葡萄糖鈉離子依賴性轉(zhuǎn)運載體（SGLT1）和果糖轉(zhuǎn)運載體（GLUT5）以及絲氨酸轉(zhuǎn)運載體的活性，從而抑制葡萄糖和絲基酸的消化吸收[14]。在蛋雞上的研究也發(fā)現(xiàn)，DON能干擾腸道黏膜上鈉離子依賴性氨基酸轉(zhuǎn)運載體的活性[15]。但DON并未顯著改變豬空腸對葡萄糖的轉(zhuǎn)運，同時對葡萄糖轉(zhuǎn)運載體活性也無影響[16]。然而，DON對腸道形態(tài)的破壞會進一步抑制仔豬腸道氨基酸的吸收，表現(xiàn)為血清中異亮氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和脯氨酸含量顯著降低[17]。

目前認為，DON對仔豬腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)的破壞與DON對腸上皮細胞的毒性作用有關(guān)，這主要與DON抑制蛋白質(zhì)合成和誘導(dǎo)細胞凋亡有密切關(guān)系。研究表明，DON導(dǎo)致仔豬空腸和回腸黏膜上皮細胞凋亡，通過mTOR通路抑制蛋白質(zhì)合成，增加腸道通透性[10]。細胞試驗結(jié)果也顯示，DON也能顯著抑制體外培養(yǎng)的仔豬腸上皮細胞的增殖與分化，使腸上皮細胞發(fā)生早期凋亡，并顯著降低了細胞存活率，增加乳酸脫氫酶（LDH）的釋放，損傷腸上皮細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)[18-19]。腸道上皮細胞的更新主要依賴于隱窩底部的腸道干細胞的作用。最新研究發(fā)現(xiàn)，腸道干細胞在體外合適的條件下可培養(yǎng)成類腸團，而DON處理可通過Wnt/β-catenin通路顯著抑制腸道干細胞的活性，減少仔豬類腸團的產(chǎn)生[20]?？梢?，DON降低了腸道干細胞和腸道上皮細胞的增殖活性，促進細胞凋亡，可能抑制了腸道損傷的修復(fù)過程，影響營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收，導(dǎo)致仔豬生長受阻。

2 DON對仔豬腸道屏障損傷的影響

腸道上皮屏障是抵御病原菌、病毒和毒素入侵的第一道防線，腸道屏障的完整性對于腸道功能的維持和保護非常重要。腸道是接觸和吸收DON的主要場所，而腸道屏障被認為是霉菌毒素攻擊腸上皮細胞的靶點[21]，其中跨上皮電阻值（TEER）和緊密連接蛋白家族是形成腸道屏障的關(guān)鍵。研究證實，DON處理顯著降低了仔豬腸上皮IPEC-1細胞和IPEC-J2細胞的TEER值[3,22]，并增加了腸道通透性和細菌移位[22-24]。有研究發(fā)現(xiàn)，30 μmol/L DON處理IPEC-1細胞48 h可顯著下調(diào)Claudin-3和Claudin-4的蛋白表達量[22]，當用2 μg/mL DON處理IPEC-J2細胞時ZO-1、Occludin和Claudin-3的蛋白表達量均顯著下調(diào)，細胞通透性明顯增加[25]，且以DON對基底膜側(cè)的抑制效果更明顯[3]。動物試驗結(jié)果也顯示，仔豬采食DON污染飼糧后其空腸黏膜的Claudin-4蛋白表達量也顯著下降[22]，仔豬血漿D-乳糖含量和回腸二胺氧化酶（DAO）活性顯著升高，說明腸道通透性增加，屏障功能受損[17]。此外，DON不僅導(dǎo)致仔豬回腸黏膜緊密連接基因表達（Claudin、Occludin和Vimentin）顯著下調(diào)，還發(fā)現(xiàn)與重建修復(fù)、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激反應(yīng)和免疫反應(yīng)等有關(guān)基因也顯著變化[26]。可見，DON造成緊密連接蛋白損傷，提高腸道通透性，損害仔豬腸道的屏障功能。研究發(fā)現(xiàn)，DON破壞仔豬腸道屏障功能與MAPKs、MLCK和NF-κB等通路的快速激活有關(guān)[27-28]。

3 DON對仔豬腸道微生物的影響

腸道微生物平衡對維持仔豬腸道健康至關(guān)重要。研究顯示，霉菌毒素可改變動物腸道微生物的組成、多樣性、豐富度和代謝活性[29]，但目前有關(guān)DON對仔豬腸道微生物的影響研究還比較少。研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)飼喂DON污染飼糧（2.8 mg/kg）4周顯著改變了斷奶仔豬糞便微生物組成，顯著增加了腸道好氧菌數(shù)量[30]。最近研究發(fā)現(xiàn)，DON顯著降低了仔豬盲腸內(nèi)容物的毛螺菌科、考拉桿菌屬和瘤胃球菌屬UCG-014的相對豐度，并顯著增加了普氏菌屬和普雷沃氏菌科的相對豐度，說明DON打破仔豬了腸道菌群的平衡[31]。DON單獨處理或與玉米赤霉烯酮共同處理的時候，迷你豬模型中結(jié)腸內(nèi)容物的產(chǎn)氣莢膜梭菌和大腸桿菌屬以及腸桿菌科的相對豐度顯著減少[32]。研究表明，膽囊收縮素（CCK）、五羥色胺（5-HT）、胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）和酪酪肽（PYY）等參與調(diào)節(jié)動物采食行為，而DON引起動物厭食的機制可能與通過調(diào)節(jié)腸道菌群影響下丘腦和腸道內(nèi)分泌的變化有關(guān)[31,33-34]。例如，DON可明顯增加胃腸道CCK的分泌而抑制小鼠采食[33]。小鼠上的宏基因組研究表明，DON污染顯著影響了腸道微生物的豐度，尤其是厚壁菌門和擬桿菌門的相對豐度顯著增加，且顯著改變了腸道菌群的鞘脂代謝、蛋白質(zhì)消化與吸收、硫辛酸等代謝途徑[35]。隨著測序平臺和無菌動物技術(shù)的發(fā)展，揭示DON如何影響腸道微生物及其代謝產(chǎn)物來調(diào)控宿主的生理與免疫反應(yīng)將是未來的研究重要方向之一。

4 DON對仔豬腸道黏膜免疫的影響

斷奶仔豬腸道免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善，較易受到霉菌毒素的攻擊，從而影響腸道免疫系統(tǒng)的平衡。研究表明，當豬采食了DON污染的飼糧時，造成仔豬胃腸道上皮損傷，引發(fā)腸道炎癥反應(yīng)[11,35]，導(dǎo)致豬腸上皮細胞和空腸、回腸組織中IL-6、IL-8、IL-1α、IL-1β和TNF-α等促炎性細胞因子的mRNA表達量顯著升高[11,36-37]，還顯著降低了仔豬回腸黏膜的防御素-1（Defensin-1）的mRNA表達量[26]。研究還表明，DON顯著增加了仔豬空腸的杯狀細胞數(shù)量以及回腸的淋巴細胞數(shù)量[17]，且誘導(dǎo)Th17淋巴細胞分化，從而可能促進炎病性腸?。↖BD）的發(fā)生[38]。研究認為，DON的最低毒性作用在1 mg/kg左右[39]。較低劑量的DON污染飼糧對仔豬的生長性能、血液生化指標和免疫反應(yīng)均沒有顯著影響[39]，也不影響仔豬脾臟和空腸中IgA漿細胞、CD3+、CD4+和CD8+陽性細胞數(shù)量[40]。此外，單核巨噬細胞在DON急性和慢性中毒過程中可能發(fā)揮重要作用[2]。以上研究表明，DON引起腸道促炎性細胞因子的分泌，造成腸道炎癥的發(fā)生，但是有關(guān)腸道黏膜和固有層免疫細胞的研究報道不太一致，仍需進一步的深入研究闡明。

5 DON對仔豬腸道氧化應(yīng)激的影響

氧化應(yīng)激是指在外界刺激因素作用下，體內(nèi)產(chǎn)生的自由基數(shù)量過多，超出體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的清除能力，引起機體氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)紊亂，導(dǎo)致自由基在體內(nèi)積累而引起蛋白質(zhì)、脂類和DNA的氧化損傷過程[41]。研究表明，早期斷奶可打破仔豬腸道的氧化平衡狀態(tài)，導(dǎo)致抗氧化能力降低、自由基增多，引起氧化應(yīng)激[42]。此外，霉菌毒素也是誘導(dǎo)和加劇斷奶仔豬腸道氧化應(yīng)激的重要因素之一，其中以DON在飼料和原料中污染情況最為嚴重。研究顯示，DON感染會導(dǎo)致IPEC-J2細胞氧化應(yīng)激的發(fā)生，細胞線粒體膜電位降低，細胞內(nèi)活性氧（ROS）含量顯著升高，損害腸道健康，該作用與DON抑制IPEC-J2細胞的Nrf2信號通路而降低抗氧化功能有關(guān)系[18]。動物試驗結(jié)果也表明，DON顯著降低了仔豬空腸和回腸的總抗氧化能力（T-AOC），并顯著增加了丙二醛（MDA）含量[17]，還顯著降低了仔豬回腸黏膜抗氧化酶基因（GPX-3、GPX-4和SOD-3）的mRNA表達量[26]。研究表明，ROS產(chǎn)生過量是氧化應(yīng)激、炎癥發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵因素，抗氧化酶系統(tǒng)功能降低，引起氧化應(yīng)激誘導(dǎo)細胞DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)損傷，且細胞損傷修復(fù)能力也顯著下降，進一步引起腸道通透性增加，腸腔細菌毒素移位，引起腸道黏膜炎癥損傷[43]。值得注意的是，DON和玉米赤霉烯酮對線粒體DNA損傷標志性指標（8-羥基-2-脫氧鳥苷，8-OH-dG）的產(chǎn)生具有協(xié)同作用，加劇氧化應(yīng)激反應(yīng)[44]。此外，DON顯著降低了仔豬脾臟淋巴細胞的抗氧化能力，并具有劑量和時間依賴性效應(yīng)[45]。因此，添加適量的抗氧化劑（如維生素C、維生素E、維生素A、硒和白藜蘆醇等）或能提高體內(nèi)抗氧化能力的功能性添加劑，以及防止DNA損傷的核苷酸等物質(zhì)，可能對DON引起的仔豬腸道氧化應(yīng)激反應(yīng)有一定的緩解作用[19,43]。

6 小 結(jié)

綜上所述，腸道是仔豬接觸和吸收DON的主要部位。DON刺激會引起腸道上皮細胞凋亡，增加腸道ROS和促炎性因子的分泌，導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生，破壞仔豬腸道黏膜結(jié)構(gòu)，損傷腸道屏障功能，降低免疫力，增加導(dǎo)致腸道感染的機會，并影響仔豬腸道微生物的組成，從而影響仔豬腸道健康和正常生長。目前有關(guān)DON對仔豬腸道微生物與代謝活性、DON對仔豬腸道黏膜免疫的作用機制研究甚少。維護腸道健康是保證畜禽生產(chǎn)性能和養(yǎng)殖獲利的重要因素。因此，深入研究DON對腸道毒害機理，為研發(fā)DON污染的防治措施和改善仔豬腸道健康的營養(yǎng)干預(yù)手段提供理論依據(jù)，促進養(yǎng)豬業(yè)健康發(fā)展。