張 曼，霍 軍，王 軍，張利衛(wèi)，彭永帥，李月勤，宋予震，金 鑫

（1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院動(dòng)物醫(yī)藥學(xué)院，河南鄭州 450046；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，河南鄭州 450046）

腸道是調(diào)節(jié)營養(yǎng)和水分?jǐn)z入并排除潛在病原體和有毒物質(zhì)的第一個(gè)物理屏障。研究顯示，腸黏膜上皮細(xì)胞層對于維持物理、化學(xué)和免疫學(xué)屏障功能至關(guān)重要，其可以阻止病原體、毒素和外源抗原等有害物質(zhì)的進(jìn)入（Constantinescu 等，2016），并且其結(jié)構(gòu)中的黏附連接（AJs）和橋粒主要負(fù)責(zé)相鄰細(xì)胞的物理連接，而緊密連接（TJ）能夠控制細(xì)胞的間隙并選擇性的調(diào)節(jié)細(xì)胞旁離子溶質(zhì)運(yùn)輸。此外，研究還發(fā)現(xiàn)位于腸上皮細(xì)胞上方的腸道菌群能夠代謝各種飲食底物，并有助于發(fā)酵無法通過近端消化吸收的雜多糖（Jandhyala 等，2015）。另外，腸黏膜上皮細(xì)胞還可以通過多種防御機(jī)制保護(hù)宿主免受感染。因此，一旦畜禽腸黏膜屏障功能失調(diào)，不僅會(huì)引起腸道炎癥，而且會(huì)大大增加黏膜下層與外源性化學(xué)物質(zhì)和病原體的接觸機(jī)會(huì)。

霉菌毒素是由絲狀真菌或霉菌在谷物的生長、收獲、儲(chǔ)存和加工過程中產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，其主要包括脫氧雪腐烯醇（DON）、黃曲霉毒素B1（AFB1）、玉米赤霉烯酮（ZEA）、曲霉毒素A（OTA）、T-2 毒素和伏馬菌素B（FBs）。這些代謝物是動(dòng)物飲食中常見的天然生物污染物，它們廣泛存在于飼料原料和畜禽飼料中。而腸道是霉菌毒素攻擊的首要靶標(biāo)，畜禽一旦攝入被污染的食物或飼料后不僅會(huì)改變腸上皮的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，降低跨上皮電阻（TEER）和減少緊密連接蛋白的表達(dá)，其還會(huì)降低黏蛋白的表達(dá)并改變腸道菌群的豐度和結(jié)構(gòu)（Huang 等，2019；Gao 等，2017）。更令人擔(dān)憂的是，在人體血液或母乳樣品中也檢測出霉菌毒素的污染（Yang 等，2020），提示霉菌毒素有通過動(dòng)物性食品向人群傳播的可能，嚴(yán)重威脅公共衛(wèi)生安全。因此，本文主要針對霉菌毒素對腸道黏膜物理、化學(xué)、免疫和生物學(xué)屏障功能的影響進(jìn)行了總結(jié)，旨在為該領(lǐng)域的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。

1 霉菌毒素對腸黏膜物理屏障功能的影響

腸黏膜物理屏障主要由腸上皮細(xì)胞和緊密連接蛋白組成，該屏障功能不僅是保護(hù)腸道免受病原體或有害物質(zhì)侵襲腸道黏膜的關(guān)鍵，而且還為保持腸道上皮的選擇滲透性奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。腸上皮細(xì)胞具有快速增殖和再生能力，可維持腸黏膜物理屏障功能。研究表明，霉菌毒素可通過破壞腸上皮的形態(tài)和組織完整性來破壞腸黏膜的物理屏障功能。例如，用DON 處理離體培養(yǎng)的豬空腸組織將會(huì)導(dǎo)致腸絨毛變短、腸細(xì)胞裂解和水腫（Silva 等，2014）。此外，用AFB1飼喂雞后發(fā)現(xiàn)，腸絨毛頂端壞死、絨毛萎縮、線粒體空泡化和消失，以及杯狀細(xì)胞數(shù)量明顯減少（Wang 等，2018）。

緊密連接在上皮細(xì)胞的附著，在維持上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能中起重要作用，其中TEER、腸黏膜通透性和緊密連接蛋白的表達(dá)是反映細(xì)胞間緊密連接程度的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，DON 可降低豬回腸中Claudin、Occludin 和波形蛋白的基因表達(dá)（Lessard 等，2015）。Diesing 等（2011）研究發(fā) 現(xiàn)，將2000 ng/mL DON 作用于IPEC-1 和IPEC-J2 后，緊密連接蛋白ZO-1 的表達(dá)下降，并且腸物理屏障的完整性也遭到破壞。此外，體外Caco-2 細(xì)胞試驗(yàn)表明，真菌毒素AFB1、FB1、OTA和T2 不僅能夠降低TEER 值，同時(shí)還能夠降低Claudin-3、Claudin-4 和Occludin 的表達(dá)水平（Barbara 等，2018）。

霉菌毒素?fù)p傷腸道細(xì)胞的主要機(jī)制是氧化損傷和DNA 損傷。Taranu 等（2015）用10 mol/L 的ZEA 處理豬IPEC-1 后進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在此濃度下細(xì)胞的存活率不受影響，但ZEA可以促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生和破壞DNA 的結(jié)構(gòu)，從而引起細(xì)胞氧化損傷，而霉菌毒素對細(xì)胞DNA 的破壞可通過添加抗氧化劑來抑制。此外，將ZEA 應(yīng)用于未分化的Caco-2 細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，ZEA 以劑量依賴性方式引起DNA 片段化和抑制DNA 加合物的形成，并產(chǎn)生梯狀DNA 圖案。另外，研究者還發(fā)現(xiàn)，若向Caco-2 細(xì)胞中添加維生素E 可以縮短細(xì)胞周期，減少DNA 片段的產(chǎn)生并修復(fù)DNA 損傷（Salwa 等，2003），而維生素E 修復(fù)細(xì)胞中DNA損傷的作用主要是利用其抗氧化活性，這就表明氧化物與DNA 損傷緊密相關(guān)。

2 霉菌毒素對腸道化學(xué)屏障功能的影響

腸道化學(xué)屏障主要由胃酸、膽汁、各種消化酶、溶菌酶、黏多糖和胃腸道分泌的其他化學(xué)物質(zhì)以及腸道寄生蟲產(chǎn)生的抑菌物質(zhì)組成，能夠有效抑制有害物質(zhì)，防御不利因素對腸道黏膜的損傷。而腸道上的分泌細(xì)胞如杯狀細(xì)胞能夠?qū)⒏叨忍腔酿さ鞍追置诘侥c腔中，這些黏蛋白在外來污染物進(jìn)入腸道黏膜屏障的深層組織中發(fā)揮著重要作用，形成抵抗微生物入侵的第一道防線。

霉菌毒素可引起雞腸黏蛋白單糖組成的變化，進(jìn)而影響?zhàn)さ鞍椎墓δ?。Antonissen 等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)B 和DON 能夠改變?nèi)怆u十二指腸黏蛋白中單糖的比例，影響十二指腸黏液層的功能，即使是在低濃度下，霉菌毒素也能引起蛋雞腸道黏膜單糖組成的變化，這些變化可能有助于增強(qiáng)腸道對霉菌毒素的抵抗力。此外，Wan 等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，DON 和ZEA 的混合毒素增加了杯狀特異性蛋白MUC2 的mRNA 表達(dá)水平，而單獨(dú)或組合使用真菌毒素DON、ZEA、NIV 和FB1可顯著改變MUC5AC 和MUC5B 的mRNA 和蛋白表達(dá)水平。這表明至少某些轉(zhuǎn)錄或翻譯后的調(diào)控機(jī)制與霉菌毒素誘導(dǎo)的黏蛋白分子合成和分泌密切相關(guān)。

哺乳動(dòng)物通過腸道上皮細(xì)胞分泌抗菌肽增強(qiáng)其屏障功能。研究表明，霉菌毒素能夠上調(diào)豬防御素-1（pBD-1）和pBD-2 的mRNA 表達(dá)（Wan 等，2013）。Han 等（2015）進(jìn)行的一項(xiàng)體外研究發(fā)現(xiàn)，pBD2 可增加Caco-2 細(xì)胞中黏蛋白的mRNA 表達(dá)。因此，推測當(dāng)真菌毒素對腸道造成損害時(shí)，腸道通過上調(diào)抗菌肽的分泌而增加黏蛋白的表達(dá)，從而增強(qiáng)腸道黏膜的化學(xué)屏障功能。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加復(fù)合抗菌肽或抗菌肽CWA可以改善受損的腸上皮細(xì)胞的自我修復(fù)能力和腸黏膜的屏障功能，促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞增殖和蛋白質(zhì)合成（易宏波，2016），說明在飼料中添加抗菌肽可以拮抗霉菌毒素的毒性。

3 霉菌毒素對腸道黏膜免疫屏障功能的影響

免疫屏障主要由腸道免疫系統(tǒng)細(xì)胞組成，包括源自腸道相關(guān)淋巴組織和已擴(kuò)散的免疫細(xì)胞。前者主要是指分布在腸道中的聚集性淋巴結(jié)節(jié)，是免疫應(yīng)答的誘導(dǎo)和激活位點(diǎn)，而后者主要是腸黏膜免疫的發(fā)生部位。Gerez 等（2015）發(fā)現(xiàn)，DON可誘導(dǎo)仔豬腸系膜淋巴結(jié)細(xì)胞凋亡，刺激免疫細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，引起腸道免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)。此外，He 等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，AFB1可顯著降低雄性肉雞回腸黏膜中sIgA、IgA、IgG 和IgM 的含量。sIgA 是胃腸道和黏膜表面的主要體液免疫成分和效應(yīng)分子，并且是抵抗腸黏膜黏附和定居的第一道防線，其含量的降低，可導(dǎo)致腸道黏膜免疫反應(yīng)的缺失，從而損傷腸道黏膜免疫屏障。

IL-1、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α 和IFN-γ 等是免疫細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，是調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)的重要介體。研究顯示，DON 能夠增加促炎因子IL-8、IL-1a、IL-1b 和TNF-a 的分泌，導(dǎo)致腸道的通透性增加，使腸道中的某些因子更容易通過腸進(jìn)入血液（Cano 等，2013）。此外，用不同濃度的DON 刺激IPEC-J2 細(xì)胞后同樣發(fā)現(xiàn)，DON 可增加與炎癥和細(xì)胞凋亡相關(guān)基因IL-1β、環(huán)氧合酶-2（COX-2）、IL-6、TNF-α、caspase-3、caspase-8和caspase-9 的表達(dá)（Kang 等，2019）。這些研究表明霉菌毒素進(jìn)入腸道內(nèi)可破壞腸道免疫屏障，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

4 霉菌毒素對腸道黏膜生物屏障功能的影響

腸道中的生物屏障由共同居住在腸道內(nèi)腔或定居在腸道黏膜表面的腸道菌群形成。在正常條件下，腸道黏膜表面會(huì)生長大量厭氧細(xì)菌，這些厭氧菌通過黏附與腸上皮緊密結(jié)合，形成可抵抗和排斥外源病原體入侵的膜屏障。如果腸道厭氧菌數(shù)量減少，腸道菌群平衡受到破壞，外源病原菌就會(huì)黏附于腸道黏膜，導(dǎo)致腹瀉和腸炎等一系列腸道疾病。

研究表明，動(dòng)物的微生物群與攝入的霉菌毒素之間具有密切相互作用。Wang 等（2015）研究結(jié)果表明，AFB1可以劑量依賴的方式誘導(dǎo)微生物群落組成的變化，從而顯著改變腸道菌群的組成。Guo 等（2014）使用宏基因組學(xué)和基于培養(yǎng)的方法研究了OTA 對腸道菌群的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，OTA能夠降低腸道菌群的多樣性，并且乳酸菌的相對豐度明顯提高。Piotrowska 等（2014）研究ZEA 對腸道菌群的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用ZEA 后，腸道內(nèi)的產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌、腸桿菌科和大腸桿菌的濃度顯著降低。至于DON 對腸道微生物的影響，研究發(fā)現(xiàn)DON 可減少腸道微生物種類，降低Alpha 和Beta 多樣性，導(dǎo)致微生物菌群失衡（楊俊花等，2017），并且會(huì)重塑腸道微生物結(jié)構(gòu)并完全破壞幾個(gè)細(xì)菌門、科和屬的豐度，從而導(dǎo)致生態(tài)平衡失衡（Lucke 等，2018）。此外，劉錦芳等（2019）研究還發(fā)現(xiàn)，DON 與AFB1單一及聯(lián)合染毒均可改變腸道內(nèi)菌群的豐度，降低有益菌豐度，升高有害菌豐度，并且DON 和AFB1表現(xiàn)出明顯的互作性，具有協(xié)同效應(yīng)?？傊?，霉菌毒素對腸道生物屏障的損傷主要體現(xiàn)在破壞腸道正常菌群結(jié)構(gòu)，造成腸道有益菌減少，致病菌增多。

5 總結(jié)

腸道是機(jī)體抵抗體外污染物入侵的第一道屏障。腸道與高濃度的霉菌毒素污染物接觸可能會(huì)損害腸黏膜。如果腸壁屏障的四個(gè)相互連接的組件（即物理、化學(xué)、免疫或生物屏障）中的任何一個(gè)遭到破壞，則可能會(huì)導(dǎo)致腸炎和癌癥等疾病的發(fā)生。因此，控制日糧中霉菌毒素的含量十分有必要，但這可能要通過在生產(chǎn)過程中對飼料進(jìn)行排毒來實(shí)現(xiàn)。迄今為止，關(guān)于物理、化學(xué)和免疫屏障的報(bào)道比對生物屏障的報(bào)道要多，這可能是由于試驗(yàn)技術(shù)的困難，因?yàn)槟c道微生物群落的組成在很大程度上會(huì)受到飲食、環(huán)境、抗生素的使用和遺傳背景等各種因素的影響。在未來的研究中，我們將尋求一種合適的試驗(yàn)系統(tǒng)來探索真菌毒素與腸道生物屏障之間的相互作用及作用機(jī)理，為開發(fā)減少真菌毒素引起的腸道損傷的藥物奠定理論基礎(chǔ)。