飼料中霉菌毒素對動物免疫功能的影響

易中華 彭 莉

飼料中霉菌毒素對動物免疫功能的影響

易中華 彭 莉

易中華，江西農業(yè)大學動物科技學院，博士，副教授，330045，江西省南昌市經濟技術開發(fā)區(qū)志敏大道。

彭莉，江西省自學考試委員會辦公室。

飼料霉變的典型特征是產生霉菌毒素，可造成高達10%的經濟損失，是飼料工業(yè)和畜牧業(yè)生產中不可忽視的問題。霉菌毒素對動物的影響，除導致急性中毒和死亡外，更重要的是產生不易被發(fā)現的機體免疫機能下降、生長受阻、生產性能和抗病力降低等慢性癥狀，而且還可能通過食物鏈危及人類健康。因此，飼料霉菌毒素污染問題已引起世界的廣泛關注。

免疫系統(tǒng)是幾種重要霉菌毒素作用的一個重點靶系統(tǒng)（Bondy和Pestka，2000)。眾多試驗證實，霉菌毒素具有免疫毒性(Pestka 和 Bondy，1994；Pier，1981；Thurston，1986；Vidal，1990)。當一種毒素抑制免疫系統(tǒng)的一種或多種功能時，其有害影響便表現出來，結果削弱機體抗病力。霉菌毒素可先致使畜禽染病，然后可能再造成拒食和生產性能下降。肉用動物染病增加，可使沙門氏菌和李氏桿菌等人畜共患病的疾原傳播增加。獸醫(yī)臨床師認為，動物采食霉菌毒素污染的飼料后免疫功能受到抑制(Richard等，1978)。由鐮刀菌和曲霉-青霉群產生的霉菌毒素具有顯著的免疫毒性。霉菌毒素對免疫的影響在自然條件下很難研究，主要是通過霉菌毒素誘發(fā)試驗動物免疫功能改變而得到研究結果的?，F將飼料中幾種重要霉菌毒素對動物免疫功能產生的毒害影響綜述如下。

1 黃曲霉毒素(Aflatoxins)

眾所周知，黃曲霉毒素是主要的肝毒素和致肝癌物，它們還可引起家畜傳染病的爆發(fā)。黃曲霉毒素1961年引起火雞X病爆發(fā)，同時引發(fā)沙門氏菌病和念珠菌病(Siller和Ostler，1961)。美國西南部玉米黃曲霉毒素含量曾經很高，該地區(qū)隨后爆發(fā)過豬沙門氏菌病(Miller等，1978)。大量試驗結果表明，黃曲霉毒素極易降低動物對細菌性、真菌性和寄生性傳染病的抗病力(Pier，1981，1986；Pier等，1980；Richard 等，1978)。表1概括了黃曲霉毒素免疫抑制的一般特征。在論述黃曲霉毒素與免疫的研究結果時，應特別謹慎。因為有些研究使用的是黃曲霉毒素混合物，有些研究使用的則是黃曲霉毒素B1純合物，而不同黃曲霉毒素的毒性作用是有差別的(Bodine等，1984)。一般而言，實驗動物上的研究結果認為，黃曲霉毒素B1顯著抑制細胞介導的免疫反應。關于黃曲霉毒素誘發(fā)的免疫調節(jié)，已有這方面的論述(Pestka和 Bondy，1994；Pier等，1986；Richard等，1978)，其中得到最廣泛研究的是黃曲霉毒素B（1AFB1）。

表1 黃曲霉毒素對免疫的影響

1.1 對細胞免疫的影響

在對淋巴細胞的影響方面，黃曲霉毒素B1能抑制牛外周淋巴細胞對植物血凝素和刀豆球蛋白A的反應，還可抑制患結核病牛的淋巴細胞對結核菌素純化蛋白的反應（Pauls，1977）。結核菌素引起雞的遲發(fā)性過敏反應和移植反應試驗也表明，其細胞免疫受到抑制。而兔由二硝基甲苯引起的遲發(fā)性過敏反應中則出現淋巴細胞減少，并伴有中性白細胞代償性增加。近來的研究認為，T淋巴細胞調節(jié)的細胞免疫反應似乎更易受到黃曲霉毒素的影響。給6日齡雞胚注射黃曲霉毒素后其淋巴細胞增生減少，宿主的移植排斥反應也受到抑制。注射黃曲霉毒素會使18日齡雞胚的T、B淋巴細胞DNA出現損傷（Dietert等，1985），而這個時期正是T、B淋巴細胞發(fā)生分化、增重和發(fā)展的時期。產蛋雞淋巴細胞數量的下降與飼喂黃曲霉毒素的劑量有相關性，黃曲霉毒素能夠影響淋巴細胞中的腺苷脫氨酶，使其活性下降，而血清中腺苷脫氨酶活性卻不變（Ghosh等，1991；Ali等，1994）。

在對吞噬細胞影響方面，血小板吞噬細胞的數量對飼料中的黃曲霉毒素不敏感，但其平均吞噬能力會顯著下降（Chang，1979）。血小板吞噬細胞的數量主要決定于對熱敏感的血清因子，而黃曲霉毒素對該因子無影響。這一發(fā)現與其他類型的吞噬細胞如異嗜性白細胞、巨噬細胞和單核細胞相反，它們對低劑量的黃曲霉毒素也很敏感，黃曲霉毒素的劑量達1.25μg/g將降低其平均吞噬活力，劑量為2.5μg/g時還能減少單核細胞的數量，單核細胞移動力也將受到直接或間接的損害。單核細胞發(fā)揮吞噬作用需要降低對熱敏感的血清因子活性，這使得單核細胞吞噬系統(tǒng)的血液循環(huán)量減少，因此發(fā)揮不了防御作用。黃曲霉毒素不僅降低吞噬細胞的吞噬能力，還能減少細胞的炎癥反應（Neldon-Qrtiz和Qureshi，1992）。飼喂黃曲霉毒素母雞所產子代的巨噬細胞活性氧中間產物減少（Qureshi，1998）。這種活性氧中間產物對清除細胞漿中的抗原具有重要作用，從而進一步說明巨噬細胞獲取和呈遞抗原的能力降低了。而巨噬細胞攝取抗體包被的SRBC的減少則意味著Fc受體功能的改變，減少暴露機會或降低抗體結合到巨噬細胞表面的親和力。

1.2 對體液免疫的影響

試驗發(fā)現黃曲霉毒素雞主要免疫反應的抑制程度與飼喂的劑量有關，以10μg/g劑量添加的黃曲霉毒素能抑制血凝素的形成，并使雞的胸腺和法氏囊分別減輕55%和33%（Thaxton等，1974）。這也合理地解釋了為什么動物飼喂黃曲霉毒素后對其他疾病的易感性增加。飼料中添加2.5μg/g劑量的黃曲霉毒素后，雞的免疫組織能產生與兔紅細胞發(fā)生反應的凝集素，IgM變化不大，但血清中IgG和IgA濃度降低（Giambrone，1978）。在兔的黃曲霉毒素免疫抑制試驗中，兔的血清總蛋白水平下降，而且兔對綿羊紅細胞的血凝集素結合水平也下降（Sahoo，1996）。

其他相關試驗也揭示了黃曲霉毒素中毒會引起機體血凝素和免疫球蛋白（如IgG、IgA）水平的下降（Ali等，1994；Gampbel等，1998）。采用含黃曲霉毒素的飼料飼喂IB、IBD、NDV免疫后的雞，測定其相應的抗體結合率，與對照組相比結合率極顯著下降。黃曲霉毒素在體內能夠抑制RNA聚合酶，繼而阻止蛋白質的合成（Mohiuddin等，1993）。因此黃曲霉毒素引起的白蛋白和球蛋白水平下降可能是特異性免疫球蛋白合成受到抑制的結果。而影響抗體產生的機制可能是通過抑制淋巴細胞生成，提高血清抗體的轉化，或者說是降低抗體在免疫早期的半衰期（Azza Grabal，1997；1998 等）。

2 單端孢霉烯（Trichothecenes）

單端孢霉烯類毒素（Trichothecenes）在抑制免疫方面的作用可能與黃曲霉毒素同等重要。單端孢霉毒素是潛在的蛋白質合成抑制劑，主要對快速生長的組織（如皮膚和粘膜）和免疫器官（胸腺和法氏囊）產生影響，可調節(jié)機體免疫功能。急性單端孢霉烯族毒素中毒可導致骨髓、淋巴結、脾臟、胸腺、腸道粘膜等細胞分裂活躍組織的嚴重破損。大量研究報道，以口服或其它方式接毒低劑量單端孢霉烯族毒素對免疫活性細胞、寄主抗性、免疫球蛋白合成等功能產生影響（Pestka 和 Bondy，1994；Rotter等，1996；Thurston 等，1986；Vidal，1990）。

實驗動物接觸單端孢霉烯族毒素后對傳染病的敏感性增強。多次接觸單端孢霉烯類毒素可導致動物對念珠菌（Salazar等，1980）、隱球酵母菌（Fromentin等，1981）、李氏桿菌（Corrier和 Ziprin，1986a、b；Pestka等，1987；Tryphonas等，1986）、沙門氏菌（Boonchuvit等，1975；Tai和 Pestka，1988、1990；Vidal和 Mavet，1989）、分支桿菌（Kanai和 Kondo，1984）、1 型單純皰疹病毒（Friend等，1983）等病原的易感性顯著增加。動物對脂多糖的易感性在同時接毒T-毒素后顯著增加，這意味著動物抗脂多糖能力下降可能是對革蘭氏陰性菌易感性增加的原因之一（Tai和Pestka，1988）。

2.1 對細胞免疫的影響

單端孢霉烯對免疫細胞產生直接作用。在接觸T-2毒素或脫氧雪腐鐮菌烯醇(DON)的動物中，已證明淋巴細胞反應有所減弱。免疫細胞的這種活動可以在體外試驗中用一種稱為“增殖評定”的方法進行檢測。其原理是淋巴細胞能誘導或抑制細胞的增殖。該方法主要測定增殖細胞中新合成的DNA的量。在增殖細胞中用胸腺嘧啶脫氧核苷類似物Brdu接合到細胞DNA中，再通過酶聯(lián)免疫方法檢測Brdu。Brdu的檢測水平與細胞增殖呈正相關。

單端孢霉烯影響動物細胞免疫，當傳染病抗病機理取決于細胞免疫時，可導致動物抵抗力的下降，進而引發(fā)繼發(fā)性傳染病(Corrier和Ziprin，1986；DiNicola 等，1978；Tai和 Pestka，1988b)，見表 2。

有研究發(fā)現，短期腹腔注射T-2毒素可刺激免疫并增強對李氏桿菌病的抗病力，但染病后再注射T-2毒素則抑制免疫（Corrier等，1986）。小白鼠發(fā)病前注射T-2毒素后對乳房炎抗病力也有類似的增強現象（Cooray和Jonsson，1990）。T-2毒素還可以引起胸腺萎縮，導致T淋巴細胞和白細胞介素等淋巴因子數量減少或機能降低，破壞皮膚粘膜的完整性，抑制白細胞和補體C3的生成，從而影響機體免疫功能。該毒素能通過胎盤影響胎兒組織器官的發(fā)育和成熟。此外還有大量的研究表明，T-2毒素使機體對沙門氏桿菌和李氏桿菌等的抵抗力降低（Pier，1991）。

表2 單端孢霉烯對細胞免疫和傳染病的影響

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、T-2毒素或其它單端孢霉烯族毒素增強或減弱動物B細胞和T細胞有絲分裂的程度與劑量大小有關（Friend 等，1983；Hughes等，1988、1989；Paucod等，1990）。如果連續(xù)5周攝入2mg/kg劑量的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Tryphonas等，1986）或連續(xù)1周攝入5 mg/kg劑量的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Robbana和Barnat等，1988），細胞有絲分裂會受到抑制。低劑量單端孢霉烯族毒素則增強淋巴細胞的有絲分裂（Cooray，1984；Tomar 等 ，1986、1987、1988；Bondy 等 ，1991）。

2.2 對體液免疫的影響

單端孢霉烯族毒素也可影響抗體的產生。多次接觸單端孢霉烯族毒素可減弱鼠科動物對綿羊紅細胞的抗體反應（Rosenstein等，1979；Pestka等，1987）。脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）會損害體液免疫。它會促使小鼠的免疫球蛋白A、細胞總數和CD4＋細胞的百分率增加。實驗中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）的飼喂量在2mg/kg以下便會使血清免疫球蛋白A（IgA）增加，在25mg/kg時影響達到最大。飼喂脫氧雪腐鐮刀菌烯醇的大鼠血清IgA水平顯著升高，與此同時血清IgM和IgG水平下降（Forsell等，1986）。IgA能與細菌和自身抗體起反應（Rasooly和Pestka，1992）。因此在血清IgA水平升高的同時還伴隨免疫病理學變化，如聚合IgA和IgA免疫復合體增加、腎系膜IgA積聚以及出現血尿癥，這些影響持續(xù)的時間很長（Dong和Pestka，1993），該癥狀與人類血管球性腎炎或血清免疫球蛋白A（IgA）腎病極其類似（Dong等，1991）。雄性動物發(fā)生IgA腎病的幾率遠大于雌性動物。雄性的小白鼠比雌性更容易患脫氧雪腐鐮刀菌烯醇誘發(fā)的IgA腎病（Greene等，1995）。

3 赭曲霉毒素A（Ochratoxin A）

赭曲霉毒素A（Ochratoxin A）具有免疫調節(jié)作用（Thurston等，1986）。赭曲霉毒素A造成的免疫抑制一般表現為胸腺、法氏囊和集合淋巴結（派依爾氏結，Peyer's patches）淋巴細胞減少（Boorman，1984；Chang等，1979）。研究還發(fā)現赭曲霉毒素A可引起動物免疫器官變化，使多種動物胸腺、法氏囊、脾臟和淋巴結中的白細胞數量減少，巨噬細胞和單核細胞的移動能力下降（Dwivedi和Burns，1985）。赭曲霉毒素A對細胞免疫（T細胞和B細胞）也有抑制作用（Lee等，1989）。血液總蛋白、白蛋白和球蛋白含量以及腎臟磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）的活性都可作為赭曲霉毒素A中毒的敏感指標（Krogh，1991）。證據顯示赭曲霉毒素A對免疫球蛋白和巨噬細胞也能產生影響（Burns和 Dwived，1986）。

研究赭曲霉毒素A的免疫抑制作用所用動物主要是家禽。在家禽中肉雞細胞免疫反應受赭曲霉毒素A的影響比鵪鶉和火雞大（Burns和Dwivedi，1986）。肉雞和火雞赭曲霉毒素中毒后埃希氏沙門菌引起的氣囊炎顯著增加（Hamilton等，1982）。抗生素對治療采食受赭曲霉毒素A污染飼料后發(fā)生氣囊炎的家禽無效，但飼料更換之后可見效。

雖然腹腔注射赭曲霉毒素A可抑制動物抗體對綿羊紅細胞或流產布魯氏菌的反應（Creppy等，1983；Haubeck 等，1981；Prior和 Sisodia，1982）。但是通過飼料進食赭曲霉毒素A不會使T-獨立性或T-依賴性抗體反應降低 （Campbell等，1983；Prior和 Sisodia，1982；Richard等，1975）。苯丙氨酸可減輕赭曲霉毒素A誘發(fā)的小白鼠免疫抑制以及肉雞的死亡率，在以不同方式研究赭曲霉毒素A的免疫毒性時，必須考慮飼料與營養(yǎng)因素的差別（Gibson等，1990；Haubeck等，1981）。

4 煙曲霉毒素（Fumonisins）

1988年發(fā)現了一類被稱為煙曲霉毒素的霉菌毒素（Gelderblom等，1988b）。它們由輪狀鐮刀霉與串珠鐮刀菌（F.proliferatum）所產生（Marasas，1996），廣泛分布在世界各地的玉米中。其中以煙曲霉毒素B1最為常見，研究也最深入。與鐮刀霉素C（fusarin C）不同，煙曲霉素B1被證實確實會引起一些輪狀鐮刀霉疾病，這些疾病包括馬的腦白質軟化癥(Kellerman等,1990)、豬肺水腫(Colvin 和 Harrison，1992)，田鼠(Voss等，1995)、家鼠(Sharma 等，1997)和兔（Gumprecht等，1995）的肝臟和腎臟中毒。

大白鼠煙曲霉毒素中毒的常見癥狀是急性肝功能障礙，有時甚至使肝細胞癌變（Gelderblom等，1992）。煙曲霉毒素除了導致肝臟中毒外還可引起其他中毒癥狀。高劑量煙曲霉毒素使馬出現肝病的同時還導致嚴重的系統(tǒng)紊亂。煙曲霉毒素B1對鞘脂類代謝的關鍵酶——N-乙酰轉移酶有抑制作用。這種酶參與鞘氨醇和二氫鞘氨醇轉化為神經酰胺的生化反應。由于這種代謝途徑涉及細胞調控和其它重要生化反應，它的破壞可產生很多后果（Wang等，1991）。煙曲霉毒素影響神經鞘脂代謝產生的疾病具有物種特異性。煙曲霉毒素B1是馬腦軟化和豬肺水腫的致病因子，對大白鼠則使肝臟中毒和致癌（Gelderblom等，1991；Marasas等，2001）。飼喂含有輪狀鐮刀霉培養(yǎng)物日糧的老鼠會出現食管增生現象 (Marasas等，1984)。輪狀鐮刀霉培養(yǎng)物能提高亞硝胺誘導老鼠食管腫瘤的發(fā)生率(van Rensburg等，1982)。給老鼠飼喂輪狀鐮刀霉培養(yǎng)物或者接種輪狀鐮刀霉菌或者含有N-甲基-N-苯甲基亞硝胺等亞硝胺的玉米面包后，會出現表皮增生、刺瘤和前胃癌變現象(Jaskiewicz等，1986)。輪狀鐮刀霉MRC602和826系培養(yǎng)物能使老鼠患肝癌(Jaskiewicz等，1986)。但是并非所有輪狀鐮刀霉的培養(yǎng)物都具有致癌作用，將MRC1069系培養(yǎng)物飼喂給老鼠就不會導致肝癌(Jaskiewicz等，1986)。豬靜脈注射煙曲霉毒素7 d以上（總劑量4.6～7.9 mg/kg）或飼料中煙曲霉毒素含量為48～166mg/kg時，肺部巨噬細胞中出現膜狀物（Haschek等，1992）。煙曲霉毒素B1和B2對火雞淋巴細胞具有毒性，其半數致死量為0.3～2μg/ml（Dombrink-Kurtzman等，1992、1994）。煙曲霉毒素B1（10～100μg）能使雞腹膜吞噬細胞形態(tài)發(fā)生改變，細胞活力減弱，吞噬能力下降（Qureshi和Hagler，1992）。

5 玉米赤霉烯酮（Zearalenone）

玉米赤霉烯酮具有類似雌激素的作用。飼糧含量低于1 mg/kg時可導致動物雌性化，含量更高時則影響排卵、胚胎定植、懷孕、胎兒發(fā)育以及新生動物活力。

雖然很少研究報道玉米赤霉烯酮潛在的免疫毒性，但研究顯示雌激素可降低動物對病原的抗性，增加腫瘤易感性，削弱細胞介導的免疫和炎癥反應（Luster等，1980）。玉米赤霉烯酮及其類似物能抑制有絲分裂原誘發(fā)的淋巴細胞增殖（Forsell和Pestka，1985）。小白鼠采食含量為10mg/kg飼料2周后，對李氏桿菌抗病力下降，但對抗體或遲發(fā)型過敏反應沒有影響（Pestka等，1987）。玉米赤霉烯酮和脫氧雪腐鐮刀菌烯醇對同一免疫功能的影響沒有協(xié)同效應。玉米赤霉烯酮和玉米赤霉烯醇（zearalenol）可誘導胸腺萎縮和巨噬細胞激活（Luster等，1984）。

54篇，刊略，需者可函索）

（編輯：崔成德，cuicengde@tom.com）

2009-12-07