飼料污染物嘔吐毒素對單胃動物家禽和豬腸道的影響（續(xù)完）

張　江 譯自J. Appl. Toxicol，2015，35：327～337

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飼料污染物嘔吐毒素對單胃動物家禽和豬腸道的影響（續(xù)完）

張江 譯自J. Appl. Toxicol，2015，35：327～337

上期回顧：上一期介紹了嘔吐毒素對營養(yǎng)素腸道吸收、對腸道通透性的影響和對緊密連接蛋白表達(dá)及其mRNA轉(zhuǎn)錄的影響。

2.7嘔吐毒素對腸道固有免疫反應(yīng)的影響

很早就發(fā)現(xiàn)局部免疫細(xì)胞，尤其是腸道相關(guān)免疫系統(tǒng)中的免疫細(xì)胞對腸道中嘔吐毒素的暴露非常敏感，根據(jù)暴露的劑量、頻度和時間不同，可引起免疫刺激或免疫抑制效果。據(jù)報道，在嚙齒動物模型中，在低嘔吐毒素劑量（＜5 mg/kg體重）下細(xì)胞因子和其他免疫基因編碼表達(dá)是刺激性的，而高劑量（每千克體重5 mg～25 mg）下發(fā)生細(xì)胞凋亡和免疫抑制。雖然雞和豬中沒有進(jìn)行劑量依賴性免疫研究，但可能適用相同的假設(shè)。闡明這個問題需要一系列的研究，特別是體外試驗，以確定在豬和雞模型中不同毒性濃度以及暴露頻度下嘔吐毒素所產(chǎn)生的影響?？傮w而言，在攝入嘔吐毒素后腸道組織持續(xù)表達(dá)幾種細(xì)胞因子。促炎癥因子如傳遞危險信號至底層局部抗原呈遞細(xì)胞核淋巴細(xì)胞的IL-8，通常在腸道組織中測定。比如，嘔吐毒素暴露使人體腸道表皮細(xì)胞中IL-8的水平升高。也有研究報道嘔吐毒素暴露時，Caco-2細(xì)胞中IL-8生成呈現(xiàn)劑量依賴型增加。

最近有報道說嘔吐毒素暴露（10 μM）會誘導(dǎo)促炎癥反應(yīng)，豬腸道表皮細(xì)胞IPEC-1 I及豬空腸外植體中IL-8、IL-1-α和IL-1β、TNF-α的 mRNA編碼表達(dá)顯著增加。這種作用與負(fù)責(zé)致病性Th17細(xì)胞亞群如IL-23、IL-22和IL-21等基因誘導(dǎo)相關(guān)，不影響IL-10和TGF-β等抗炎癥因子。嘔吐毒素的免疫刺激效果可以視為嘔吐毒素的急性毒性作用。事實(shí)上，在體內(nèi)嘔吐毒素暴露較長時間可觀察到不同的毒力水平。例如，豬飼喂嘔吐毒素污染的飼料（每千克飼料2.2 mg～2.5 mg）5周，對回腸中TGF-β、IFN-γ、IL-4和IL-6的mRNA表達(dá)沒有顯著的影響。在另外一項研究中，延長嘔吐毒素暴露時間（1.2 mg/kg飼料 41 d，然后2 mg/kg飼料42 d），發(fā)現(xiàn)豬回腸IL-1β和IL-8表達(dá)下調(diào)。這表明，嘔吐毒素的暴露時間也對腸道嘔吐毒素局部免疫反應(yīng)的基因調(diào)節(jié)存在顯著影響。有意思的是，最近一項研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)攝入嘔吐毒素相對較高（3 mg/kg，5周）而暴露時間相對較短時，豬空腸和回腸中TNF-α、IL-1β、IFN-γ、IL-6 和IL-10的表達(dá)顯著上調(diào)。最近我們團(tuán)隊進(jìn)行的體內(nèi)研究也發(fā)現(xiàn)，嘔吐毒素能引起肉雞腸道中IL-1?、TGFBR1和IFN-γ的mRNA表達(dá)的顯著下降，這與血漿TNF-α和IL-8水平下降有關(guān)。這些研究結(jié)果表明，在雞中嘔吐毒素慢性暴露存在局部和全身性免疫抑制效果。事實(shí)上，對雞和豬的研究結(jié)果表明，嘔吐毒素長期暴露具有免疫抑制效果，這可以視為嘔吐毒素的慢性毒性作用。

對肉仔雞的一項新研究發(fā)現(xiàn)，飼喂嘔吐毒素污染飼料（7.54 mg/kg飼料）3周的雞十二指腸和空腸中Toll樣受體（TLR）-4mRNA表達(dá)明顯上調(diào)，這表明由于GNB的參與激活了炎癥途徑。腸道上皮TLR是快速病原傳感器，可識別微生物并參與固有免疫應(yīng)答。迄今為止已經(jīng)確定了幾種TLR的特征，但有關(guān)嘔吐毒素在激活TLR中的作用文獻(xiàn)很少，因此有必要在豬雞中開展進(jìn)一步研究。此外，雖然現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明嘔吐毒素和腸道中的GNB存在相互作用，但嘔吐毒素暴露是否以及如何通過TLR-4途徑導(dǎo)致炎癥尚未明確?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，脂多糖（LPS）是GNB細(xì)胞壁的重要成分，具有促炎癥特性，能夠以與嘔吐毒素相同的方式破壞腸道屏障功能，推測腸道中嘔吐毒素暴露導(dǎo)致腸道上皮更易受到GNB腸內(nèi)感染、移位并在腸道細(xì)胞中誘導(dǎo)炎癥。例如，嘔吐毒素暴露提高了IL-12和TNF-α的表達(dá)，與單獨(dú)暴露與鼠傷寒沙門氏菌相比，暴露于1 mg/mL嘔吐毒素和鼠傷寒沙門氏菌下的豬腸道回腸袢中IL-1β、IL-8、MCP-1和IL-6的表達(dá)增加。MAPKs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)也可能是嘔吐毒素和GNB相互作用的促炎癥途徑，因為有研究發(fā)現(xiàn)MAPKs途徑導(dǎo)致促炎癥細(xì)胞因子生成。為了更好地解釋腸道中嘔吐毒素和GNB誘導(dǎo)的促炎癥途徑，口服免疫刺激劑如脂多糖和純嘔吐毒素可為未來研究提供極好的模型。

2.8嘔吐毒素對腸道細(xì)胞氧化應(yīng)激指標(biāo)的影響

嘔吐毒素暴露可提高自由基和活性氧的水平，并導(dǎo)致腸道細(xì)胞的氧化應(yīng)激。結(jié)果抗氧化劑和促氧化劑之間產(chǎn)生不平衡，這可能是嘔吐毒素毒性的一個明顯信號。在嚙齒類動物模型中，由嘔吐毒素誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激及脾組織MAPKs激活導(dǎo)致核糖體毒性應(yīng)激。更早的研究表明，攝入嘔吐毒素（3.4 mg/kg飼料）誘導(dǎo)肝細(xì)胞氧化應(yīng)激，但在雞腸細(xì)胞中未觀察到這種影響。最近有報道說攝入嘔吐毒素（7.54 mg/kg飼料）3周改變了肉仔雞肝臟和空腸中氧化應(yīng)激標(biāo)志物的mRNA表達(dá)（血紅素和黃嘌呤氧化還原酶）。此外，嘔吐毒素提高了人腸道Caco-2細(xì)胞脂質(zhì)過氧化標(biāo)志物丙二醛（MDA）的生成，因此認(rèn)為嘔吐毒素誘導(dǎo)的自由基導(dǎo)致細(xì)胞膜和DNA損傷。

此外據(jù)報道，攝入10 mg/kg飼料的嘔吐毒素可導(dǎo)致肉仔雞脾臟白細(xì)胞和血液淋巴細(xì)胞DNA損傷，表明嘔吐毒素具有遺傳毒性。在存在嘔吐毒素毒性的情況下，氧化應(yīng)激途徑不能排除為一種誘導(dǎo)DNA損傷的機(jī)制。例如，濃度為3.75 μM～15 μM的嘔吐毒素使得硫代巴比妥酸反應(yīng)物（TBARS）水平呈劑量依賴式增加，TBARS是HepG2細(xì)胞中細(xì)胞脂質(zhì)過氧化的一個指標(biāo)并引起DNA損傷。此外，我們進(jìn)行的一項最新研究表明，肉雞飼喂每千克飼料10 mg的嘔吐毒素5周，空腸組織產(chǎn)生氧化應(yīng)激，表現(xiàn)為TBARS提高。因此，氧化應(yīng)激是腸道細(xì)胞中嘔吐毒素毒性機(jī)制之一，可導(dǎo)致DNA和細(xì)胞膜變化，進(jìn)而誘導(dǎo)腸道細(xì)胞凋亡、萎縮和大量死亡。

3　嘔吐毒素對腸道微生物、病原菌及其活性的影響

3.1嘔吐毒素對腸道共生菌的影響

腸道駐留大量高度多元化的共生菌，這是影響動物健康的一個主要因素。眾所周知，保持腸道菌群的平衡對維持動物良好健康狀況至關(guān)重要。雖然有跡象表明嘔吐毒素暴露可能破壞共生菌的平衡和多樣性并會引起生態(tài)失調(diào)，但在豬雞中嘔吐毒素有關(guān)對腸道菌群的潛在影響的文獻(xiàn)仍相當(dāng)少。最近在大鼠模型中進(jìn)行的一項研究評估了嘔吐毒素慢性暴露對腸道菌群組成的影響。這些作者報道口服嘔吐毒素暴露（100 μg/kg體重，為期4周）期間，觀察到擬桿菌顯著增加，這是駐留在腸道中的典型GNB，并對維持與宿主動物互利關(guān)系具有重要意義。如果腸道共生狀態(tài)受損害，會表現(xiàn)出明顯的臨床致病可能。實(shí)際上，腸道中各種桿菌屬的增殖與人類腹腔疾病發(fā)生和炎性腸病有關(guān)。迄今為止唯一一項在豬中進(jìn)行的研究通過使用選擇性培養(yǎng)基，觀察到嘔吐毒素暴露（136 μg/kg體重）改變了腸道后部的菌群，嘔吐毒素暴露導(dǎo)致嗜溫需氧菌增加，還原性亞硫酸鹽厭氧菌減少。

有限的信息表明嘔吐毒素可能導(dǎo)致影響腸道健康的菌群組成、比豐度及代謝活性發(fā)生變化。因此，該研究領(lǐng)域需要針對豬雞等畜禽，使用分子微生物技術(shù)對菌落、功能及其代謝活性進(jìn)行深入的評估，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注嘔吐毒素暴露劑量和時間的影響，因為攝入時間及劑量可能對腸道菌群及其代謝活性產(chǎn)生不利影響。同時，由于日糧對豬和雞腸道菌群多樣性具有重要影響，需要進(jìn)一步研究以評估日糧原料或添加劑（益生菌、益生元和植物性抗生素）與嘔吐毒素暴露之間相互作用對豬雞腸道菌群的影響。

3.2嘔吐毒素對腸道病原菌移位的影響

腸道屏障功能破壞增加了腸腔大分子如抗原和細(xì)菌通過腸道上皮內(nèi)層移位的幾率。研究發(fā)現(xiàn)，嘔吐毒素暴露使致病性大腸桿菌跨豬IPEC-1上皮細(xì)胞移位呈現(xiàn)劑量依賴式增加。低劑量嘔吐毒素暴露的豬IPEC-J2細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)鼠傷寒沙門氏菌移位有類似的增加。因此，嘔吐毒素可影響腸道和全身感染鼠傷寒沙門氏菌，導(dǎo)致易感性增加。此外，攝入嘔吐毒素污染的飼料會導(dǎo)致小鼠感染腸炎沙門氏菌。在人體Caco-2細(xì)胞中，嘔吐毒素能夠增加非侵入性共生菌的跨上皮運(yùn)輸。在家禽中，提高嘔吐毒素濃度降低了盲腸扁桃體細(xì)胞吞噬殺死葡萄球菌的能力。據(jù)報道，感染呼腸孤病毒的小鼠飼喂嘔吐毒素，會降低派亞氏淋巴結(jié)中Th1介導(dǎo)的IFN-γ，提高Th2介導(dǎo)的細(xì)胞因子IL-4、IL-6 和IL-10，并可能導(dǎo)致病毒感染。此外，降低嘔吐毒素劑量會改變家禽腸道恢復(fù)和對球蟲病的免疫應(yīng)答。雖然嘔吐毒素與腸道致病菌相互作用的背后機(jī)制可能是嘔吐毒素破壞腸道生態(tài)平衡的能力，但嘔吐毒素如何作用及調(diào)節(jié)腸道致病菌活性的準(zhǔn)確機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

3.3腸道菌群對嘔吐毒素代謝和毒性的作用

除受到嘔吐毒素暴露影響外，某些腸道菌群也表現(xiàn)出強(qiáng)大的嘔吐毒素脫毒能力。大量研究發(fā)現(xiàn)，雞豬腸道、牛瘤胃液甚至人腸道中駐留菌可以將嘔吐毒素脫環(huán)氧化為DOM-1（嘔吐毒素?zé)o毒性形式）。BBSH797菌株的純培養(yǎng)物能夠?qū)I吐毒素的環(huán)氧基團(tuán)轉(zhuǎn)化為無毒性形式。在真細(xì)菌DSM11798環(huán)氧化酶作用下，將嘔吐毒素有毒的12，13-環(huán)氧環(huán)還原裂解為無毒性形式（如DOM-1）。此外，在體內(nèi)和體外試驗中，均報道有嘔吐毒素的脫環(huán)氧化作用。真細(xì)菌BBSH797菌株已開發(fā)為一種動物飼料用商品化嘔吐毒素解毒劑（Mycofix?），這種微生物飼料添加劑能夠中和嘔吐毒素引起的毒性作用。

4　結(jié)論

動物攝入相對較低至中等水平的嘔吐毒素后，可觀察到該毒素對腸道功能的影響，這并非與動物生長和性能受損存在必然聯(lián)系，但即使是低劑量的嘔吐毒素暴露也會產(chǎn)生腸道嚴(yán)重的細(xì)胞毒性影響。這部分是通過激活MAPKs信號傳遞途徑及改變負(fù)責(zé)腸道組織生理和免疫功能的關(guān)鍵基因表達(dá)改變而產(chǎn)生。研究數(shù)據(jù)表明，嘔吐毒素嚴(yán)重?fù)p害幾種關(guān)鍵的腸道功能，增加對腸道傳染病的易感性，是其他常見疾病的誘發(fā)因素，也是嚴(yán)重的肉類污染風(fēng)險源。因此，嘔吐毒素可能會對動物和人體健康產(chǎn)生有害的結(jié)果?！酢?/p>

參考文獻(xiàn)（104篇，略）

原題名：Impacts of the feed contaminant deoxynivalenol on the intestine of monogastric animals: poultry和swine（英文）

原作者：Khaled Ghareeb等

中圖分類號：S852

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1001-0769(2016)05-0102-03

*譯者簡介：張江，男，上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院教授。