黃曲霉毒素的生物毒性及其在奶畜體內(nèi)轉(zhuǎn)移規(guī)律

摘 要：黃曲霉毒素（AF）是一種真菌毒素，廣泛存在于各種飼料原料中。黃曲霉毒素B 1（AFB 1）是毒性最強(qiáng)的一種AF，常污染奶畜飼料。在動(dòng)物體內(nèi)，AFB 1氧化代謝成黃曲霉毒素M 1（AFM 1），AFM 1可分泌到奶畜乳中。本文綜述了AF的理化性質(zhì)、有害生物學(xué)效應(yīng)與機(jī)制、生物轉(zhuǎn)化及其向奶畜乳、尿液、糞便和組織轉(zhuǎn)移的規(guī)律。

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006?267X（2015）10?3020?06

doi：10．3969／j．issn．1006?267x．2015．10．005

收稿日期：2015－05－08

基金項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)部948項(xiàng)目（2014?Z3）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201403071）

作者簡(jiǎn)介：黃 帥（1991—），女，安徽安慶人，碩士研究生，研究方向?yàn)榉雌c動(dòng)物營養(yǎng)。E?mail：1028270210＠qq．com

?通信作者：程建波，副教授，碩士生導(dǎo)師，E?mail：chengjianbofcy＠163．com

黃曲霉毒素（aflatoxins，AF）是一種次生代謝物，主要是由曲霉屬真菌和寄生真菌產(chǎn)生 ［1］，發(fā)現(xiàn)于多種飼料原料中，如玉米、大麥、小麥、棉籽、花生及其副產(chǎn)品等。2014年，我國飼料普遍受到黃曲霉毒素B 1（aflatoxin B 1，AFB 1）污染，檢出率在80%以上，飼料原料中AFB 1的超標(biāo)率在0～38．89% ［2］。天然產(chǎn)生的AF有4種，分別是AFB 1、黃曲霉毒素B 2（aflatoxin B 2，AFB 2）、黃曲霉毒素G 1（aflatoxin G 1，AFG 1）和黃曲霉毒素G 2（af?latoxin G 2，AFG 2）。AFB 1是毒性最強(qiáng)的一種AF，已經(jīng)證實(shí)AFB 1對(duì)多種動(dòng)物有致癌性、致畸性和潛在致突變性，這其中也包括人類 ［3］，已被世界衛(wèi)生組織的癌癥研究機(jī)構(gòu)列為（對(duì)人類）Ⅰ類致癌物 ［4］。奶畜攝入AFB 1后，代謝成羥基化代謝物——黃曲霉毒素M 1（aflatoxin M 1，AFM 1）。AFM 1是致癌性物質(zhì)，毒性比AFB 1低 ［5］，主要存在于蛋白質(zhì)組分中，可通過乳汁分泌 ［6］，因而常污染乳及乳制品。2011年，蒙牛乳業(yè)（眉山）有限公司生產(chǎn)的一個(gè)批次產(chǎn)品因奶牛食入霉變飼料被檢出AFM 1超標(biāo)近140% ［7］，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。為了為生產(chǎn)中控制AFB 1和AMF 1污染提供參考，本文將對(duì)AF及其在奶畜體內(nèi)的轉(zhuǎn)移規(guī)律進(jìn)行綜述。

1 AF的理化性質(zhì)、生物學(xué)效應(yīng)及其機(jī)制

1．1 AF的理化性質(zhì)

AF是化學(xué)結(jié)構(gòu)相近的一組二呋喃香豆素衍生物，基本結(jié)構(gòu)都含有1個(gè)二呋喃環(huán)和1個(gè)氧化雜萘鄰?fù)ㄋ追Q香豆素）。在薄層色譜板的紫外線下，AFB 1、AFB 2發(fā)藍(lán)色熒光，AFG 1、AFG 2發(fā)綠色熒光。AFB 1純品為無色結(jié)晶，溶于甲醇、乙腈、氯仿等有機(jī)溶劑，不溶于水。AFB 1十分耐熱，分解溫度為268℃，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，加入強(qiáng)酸或強(qiáng)堿才能將其破壞，紫外線對(duì)低濃度AFB 1也有一定的破壞性。AFM 1是AFB 1羥基化衍生成的代謝物，溶于甲醇、乙腈等有機(jī)溶劑和水。AFM 1結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐高溫，加熱處理對(duì)其破壞很小，巴氏殺菌不能將其消滅，只有在熔點(diǎn)溫度下才發(fā)生分解 ［8］。

1．2 AF的有害生物學(xué)效應(yīng)及其機(jī)制

AF的生物學(xué)效應(yīng)分為毒性、致癌性、致突變性及致畸性。AFB 1和AFM 1都是劇毒物和肝臟致癌物 ［9］，AFB 1可導(dǎo)致動(dòng)物急性或慢性中毒。AF的半數(shù)致死量（LD50）為0．249 mg／kg，其毒性是氰化鉀的10倍、砒霜的68倍 ［10］。AFB 1經(jīng)微粒體混合功能氧化酶系統(tǒng)生成活性代謝物——AFB 1－外－8，9－環(huán)氧化物（AFB 1?exo?8，9?epoxide，AF?BO），該環(huán)氧化物與DNA、RNA、蛋白質(zhì)結(jié)合生成AF加合物，導(dǎo)致多種生物大分子失去功能，引起動(dòng)物AF急性或慢性中毒 ［11］。哺乳動(dòng)物急性AF中毒癥狀包括：食欲不振、嗜睡、共濟(jì)失調(diào)、表面皮膚粗糙、蒼白、肝臟腫大。慢性AF中毒癥狀有：料重比下降、產(chǎn)奶量降低、黃疸、食欲不振 ［12］。AF能降低畜禽對(duì)疾病的抵抗力，干擾疫苗產(chǎn)生的免疫反應(yīng) ［13］。Guthrie等 ［14］研究表明，農(nóng)場(chǎng)飼喂的泌乳奶牛攝入120 μg／kg的AF后，生殖率降低。飼糧AF含量超過100 μg／kg會(huì)影響牛群的生產(chǎn)性能和健康 ［15－16］。AFB 1可引起嚴(yán)重的肝臟損傷，包括出血性壞死、脂肪肝、膽管增生 ［17］；還會(huì)引發(fā)肝炎、肝硬化等疾病 ［11］，甚至引發(fā)肝癌 ［18］。

AF的毒性機(jī)制主要是AF在體內(nèi)代謝形成AFBO后，AFBO可與動(dòng)物體內(nèi)多種物質(zhì)結(jié)合，導(dǎo)致AFB 1產(chǎn)生毒性、致癌性、致畸性以及致突變性。例如，AFBO與DNA的嘌呤殘基共價(jià)結(jié)合形成AFB 1?DNA加合物，誘導(dǎo)抑癌基因p53第249位密碼子第3個(gè)堿基發(fā)生置換（G∶C→T∶A），致使p53突變，導(dǎo)致機(jī)體癌癥的發(fā)生 ［19］。研究表明，AFB 1與DNA共價(jià)結(jié)合后，抑制DNA的甲基化及蛋白質(zhì)的合成，改變基因的表達(dá)和分化，影響原始細(xì)胞的發(fā)育和胎兒的分化，從而產(chǎn)生致畸效應(yīng) ［20］。

2 AF在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化

AFB 1吸收部位在腸道，主要代謝部位是肝臟。AFB 1攝入后，經(jīng)十二指腸吸收，未被吸收的AFB 1通過糞便排出體外。動(dòng)物體代謝和轉(zhuǎn)移吸收的AFB 1主要包括2個(gè)階段。第1階段是Ⅰ相代謝酶，主要是肝臟的細(xì)胞色素氧化酶P450系統(tǒng)，通過環(huán)氧化、水合、羥基化和O－脫甲基化反應(yīng)主要產(chǎn)生AFBO、黃曲霉毒素 2a（aflatoxin M 2a，AFM 2a）、黃曲霉毒素Q 1（aflatoxin Q 1，AFQ 1）、黃曲霉毒素P 1（aflatoxin P 1，AFP 1）、AFM 1和黃曲霉毒醇 ［21－22］。AFB 2a、AFP 1、AFQ 1、AFM 1可通過尿液排泄 ［21］，哺乳動(dòng)物也可通過乳汁排泄AFM 1

［23－24］。黃曲霉毒醇可由細(xì)胞質(zhì)還原酶系統(tǒng)還原為AFB 1 ［25］。AFBO與 7N－鳥嘌呤反應(yīng)生成致突變的AFB 1?DNA加合物，該加合物不穩(wěn)定，脫嘌呤后通過尿液排泄 ［21］。第2階段是Ⅱ相代謝酶系統(tǒng)，主要是谷胱甘肽－S－轉(zhuǎn)移酶催化AFBO與谷胱甘肽結(jié)合產(chǎn)生AF－谷胱甘肽，AF－谷胱甘肽在肝腎經(jīng)一系列反應(yīng)以疏基尿酸（黃曲霉－N－乙酰半胱氨酸）的形式通過尿液排泄 ［26－27］。

3 AF在奶畜體內(nèi)的轉(zhuǎn)移規(guī)律

3．1 AFB 1向奶畜乳中的轉(zhuǎn)移規(guī)律

奶畜攝入AFB 1，經(jīng)肝臟代謝為AFM 1，AFM 1排泄到乳中的速度很快，清除速度也很快。研究表明，奶山羊攝入AFB 11 h后，乳中就檢測(cè)到了AFM 1 ［28］，說明AFM 1排泄到乳中的速度很快。Polan等 ［29］研究發(fā)現(xiàn)，飼喂250和1 250 μg／kg AFB 1的泌乳牛，第4天至第14天，乳中AFM 1濃度持續(xù)增加，停喂2 d后，奶中就檢測(cè)不到AFM 1。奶山羊攝入2 mg／頭純AFB 1，6 h的奶樣檢測(cè)到了AFM，停止飼喂4 d后，奶中未檢測(cè)到AFM ［3］；

11攝入78 mg／頭混合AF（AFB 1，36%；AFG 1，52%；AFB 2，3%；AFG 2，2%）的綿羊，停止飼喂6 d后，奶中不含AFM 1 ［30］；這2個(gè)研究表明，奶中AFM 1的清除速度很快，奶畜攝入的AFB 1劑量越低，奶中AFM 1的清除速度越快。

研究表明，AFM 1在乳汁中的轉(zhuǎn)移率為0．1%～6% ［31］。Battacone等 ［28］研究發(fā)現(xiàn)，84 h內(nèi)奶山羊AFM 1排泄總量占AFB 1給量（0．8 mg）的0．17%。Mazzette等 ［32］喂0．8 mg／頭純AFB 1給泌乳中期薩能奶山羊，72 h內(nèi)，奶中平均排泄的AFM 1占AFB 1攝入量的0．26%。Patterson等 ［33］報(bào)道，攝入約10 μg／kg AFB 1的泌乳牛，奶中出現(xiàn)的AFM 1約占AFB 1攝入量的2．2%。Veldman等 ［34］發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)奶牛AFM 1的轉(zhuǎn)化率高達(dá)6．2%。這些研究也表明，乳汁并不是奶畜排泄AFB 1的主要途徑。

影響乳中AFM 1濃度及AFM 1轉(zhuǎn)化率的因素有很多，如AFB 1攝入量、物種差異 ［3］、個(gè)體變化 ［32，35］，乳房腺泡細(xì)胞膜健康 ［36］、飼糧精料的比例、飼料產(chǎn)地、飼料原料的收割時(shí)間及飼喂方式等 ［37－39］。Battacone等 ［3］對(duì)4頭泌乳早期母羊（試驗(yàn)1）和16頭泌乳中期母羊（試驗(yàn)2）進(jìn)行獨(dú)立試驗(yàn)，分別飼喂單一劑量純AFB 1（2 mg／頭）和不同濃度的純AFB 1［32、64、128 μg／（頭·d）］14 d，AFB 1轉(zhuǎn)化為奶中AFM 1的平均轉(zhuǎn)化率分別為0．032%（個(gè)體差異大，SD＝0．017%）和0．112%；試驗(yàn)1因?yàn)锳FB 1只飼喂了1次，沒有在體內(nèi)形成累積效應(yīng)，所以轉(zhuǎn)化率比較低；該研究同時(shí)表明AFB 1飼喂時(shí)間越長，AFM 1的轉(zhuǎn)化率越高。有研究表明，分泌到牛奶中的AFM 1濃度與AFB 1攝入量呈正比 ［40－41］。對(duì)奶山羊的研究也發(fā)現(xiàn)，AFB 1劑量與乳中AFM 1濃度呈正比 ［3，42］。

此外，不同泌乳階段之間AFM 1的轉(zhuǎn)化率也存在著巨大差異，AFM 1的轉(zhuǎn)化率與奶畜的產(chǎn)奶量呈正相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)、高體細(xì)胞組奶牛［產(chǎn)奶量＞30 kg／（頭·d），體細(xì)胞數(shù)＞350 000］AFM 1的轉(zhuǎn)化率為2．32%；高產(chǎn)、低體細(xì)胞組AFM1的轉(zhuǎn)化率為2．7%；低產(chǎn)、高體細(xì)胞組AFM 1的轉(zhuǎn)化率為1．48%；低產(chǎn)、低體細(xì)胞組AFM 1轉(zhuǎn)化率為1．29%；說明產(chǎn)奶量越高，AFM 1的轉(zhuǎn)化率越高 ［43］。Britzi等 ［44］發(fā)現(xiàn)泌乳中期和泌乳后期奶牛AMF 1的平均轉(zhuǎn)化率分別是5．8%和2．5%，說明泌乳中期AFM 1轉(zhuǎn)化率高于泌乳后期；并建立了轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)奶量之間的回歸方程：轉(zhuǎn)化率＝0．515 4e 0．052 1×產(chǎn)奶量（r 2＝0．622 4）。

3．2 AFB 1向奶畜尿液的轉(zhuǎn)移規(guī)律

動(dòng)物攝入AFB 1后，尿液排出的毒素有2種，分別是AFB 1和AFM 1，而AFM 1是排泄到尿液中主要的AF ［45］。Helferich等 ［46］研究發(fā)現(xiàn)，口服［ 14C］?AFB 1時(shí)，尿液發(fā)現(xiàn)的放射物質(zhì)總量占攝入量的30．3%，說明尿液不是排泄AF的主要途徑。Fernandez等 ［47］給　24　頭　奶　山　羊　飼　喂2．5 mg／（kg·d）AF飼糧21 d，發(fā)現(xiàn)尿液AFM 1濃度高于AFB 1，表明排泄到尿液中的AF主要是AFM 1，而不是AFB 1。

3．3 AFB 1向奶畜糞便轉(zhuǎn)移的規(guī)律

糞便是排泄AFB 1的主要途徑 ［46］，且主要以AFB 1的形式排出 ［45］。有研究報(bào)道指出，AFB 1是出現(xiàn)在糞便中含量最高的AF，所有樣品AFB 1濃度均高于AFM 1 ［40］，表明糞便可排泄AFB 1和AFM 1，但AFB 1是主要形式。泌乳奶山羊口服［ 14C］?AFB 1時(shí)，糞便AFB 1的排泄率是52% ［46］，說明糞便是排泄AFB 1的主要途徑。

3．4 AFB 1向奶畜體組織轉(zhuǎn)移的規(guī)律

AFB 1在奶畜體內(nèi)轉(zhuǎn)移過程中，也會(huì)向奶畜體組織轉(zhuǎn)移少量毒素，腎臟大于肝臟，且腎臟AFM 1濃度高于AFB 1。Polan等 ［29］研究發(fā)現(xiàn)，96 h后，糞尿和奶中放射性標(biāo)記的氚（ 3H）的總含量占［ 3H］?AFB 1劑量的15%以下，因此他們推測(cè)，其他的 3H還殘留于組織中。研究表明，AFM 1和AFB 1存在于肝腎組織和奶中，腎臟AFM 1濃度高于AFB 1

［48－49］。Helferich等 ［46］給泌乳奶山羊口服［ 14C］?AFB 1，90%以上的放射性物質(zhì)與肝臟大分子結(jié)合，肝臟的放射性物質(zhì)含量高于其他組織，占飼喂量的4．9%；腎臟占0．11%；心臟、脾和肺的含量不足0．1%；肌肉的含量占飼喂量的0．48%；脂肪未檢測(cè)到放射性物質(zhì)；表明AFM 1主要?dú)埩粼诟文I組織中，其他組織中AFM 1含量低于肝腎。Shreeve等 ［50］意外發(fā)現(xiàn)所有牛的腎臟都出現(xiàn)了AFM 1，且腎中AFM 1的濃度顯著高于肝臟，占飼料AFB 1濃度的0．75%，說明AFM 1主要?dú)埩粲谀I臟中。Stubblefield等 ［45］報(bào)道，6月齡的荷斯坦閹牛連續(xù)5 d口服0．33 mg／（kg·d）部分純化的AF后，所有組織都含AFM 1，腎臟AFM 1濃度最高且比AFB 1高出3．6倍；連續(xù)3 d口服0．35 mg／（kg·d）純AFB 1的荷斯坦奶牛，除了胸腺，在牛的所有組織樣中都發(fā)現(xiàn)了AFM 1和AFB 1；腎、肝和乳腺AFM 1濃度最高，腎臟AFM 1水平比AFB 1高40倍，結(jié)果表明腎臟殘留的AF主要是AFM 1，AFB 1的純化程度越高，腎臟AFM 1的殘留量越大。

4 AFB 1和AFM 1污染的控制

控制AFB 1和AFM 1污染的方式包括有預(yù)防AFB 1的產(chǎn)生以及脫去AF污染飼料中的AFB 12種。常用的脫毒方法有3種，分別是物理、化學(xué)和生物學(xué)方法，其中效果最好的當(dāng)屬飼料中添加霉菌毒素吸附劑。霉菌毒素吸附劑具有體外吸附和體內(nèi)抑制霉菌毒素的能力，效果好，安全性高，原料基質(zhì)能保持原有的營養(yǎng)水平和風(fēng)味，是目前最常用的脫毒法。不同霉菌毒素吸附劑對(duì)AFB 1吸附效果不同，企業(yè)或養(yǎng)殖戶可根據(jù)自身情況選擇安全、高效的霉菌毒素吸附劑，有效控制AFB 1污染。

5 小 結(jié)

盡管學(xué)者們對(duì)AF在動(dòng)物體內(nèi)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化規(guī)律做了大量的科學(xué)研究，但還有很多問題有待解決：1）幾種或多種霉菌毒素聯(lián)合對(duì)動(dòng)物的作用效果和作用機(jī)制的確定；2）AF暴露的分子標(biāo)記物的找尋；3）AF與瘤胃微生物之間的相互作用以及作用機(jī)制尚不明確。近年來，分子生物學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和新的研究方法的出現(xiàn)，奶畜AF的研究必將有新的突破。