豬對DON的天然敏感性

霉菌毒素脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）已被認為是家畜飼料的重要污染物。即使是低濃度的污染，它也能影響動物的健康，大概是因其能引起動物的厭食而為人們所熟知。因此，霉菌毒素的風險管理至關(guān)重要。

中圖分類號：S816 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2016）01-0024-03

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）主要是由一些植物病原體鐮刀菌產(chǎn)生的B型單端孢霉烯。這種真菌幾乎可以感染所有類型的植物，DON經(jīng)常在用作動物飼料的谷物商品中被檢測到。在全球的溫帶地區(qū)，DON是谷物中最普遍的霉菌毒素之一。

霉菌毒素調(diào)查顯示，全球各地均會出現(xiàn)高濃度的DON污染。研究發(fā)現(xiàn)，在2013年檢測的共1 729份樣本中，中國的小麥樣本（平均濃度超過1 800 μg/kg）和歐洲的玉米樣本（980 μg/kg）的DON水平最高，該水平對豬有嚴重影響。由于豬日糧中可能含有高比例的玉米和小麥，豬可能會非常頻繁地接觸這種霉菌毒素。

1 作物生物氣候?qū)W的變化

影響植物中DON產(chǎn)生的因素有若干。宿主最容易受到真菌感染的時期是花開期，在該時期花朵完全開放，隨后很快會凋謝。溫暖潮濕的環(huán)境，以及頻繁地降雨均有利于真菌的生長、感染和疾病的發(fā)展。

例如，預(yù)測模型顯示，到2040年加拿大的玉米和小麥的開花時間點會比往年更早。已知在開花前較高的濕度會加劇真菌感染和霉菌毒素污染。

氣候變化還似乎會對真菌種群的遷移產(chǎn)生影響，目前主要是從歐洲南部國家（如玉米中的環(huán)珠狀鐮刀菌）轉(zhuǎn)移到北部國家，結(jié)果導致其他霉菌毒素的形成。人們已經(jīng)觀察到，由于侵襲力不同，優(yōu)勢鐮刀菌種群正在取代其他種群。美國的霉菌也在發(fā)生種群遷移，從而導致產(chǎn)生的DON水平有所差異。

2 隱蔽型霉菌毒素

在對抗鐮刀菌方面，不僅在植物之間，而且在同一植物的各品種之間也有巨大差異。玉米和小粒谷類作物是鐮刀菌理想的宿主。玉米和谷物產(chǎn)量的不斷上升，以及它們在土壤表面殘留量的急劇增加，為真菌的生長提供了有利條件。

DON可被植物轉(zhuǎn)變成所謂的隱蔽型霉菌毒素，常規(guī)分析方法檢測不到。然而，這些成分會在飼料總毒素含量中占了相當大的比重，卻常常會被忽視。隱蔽型霉菌毒素（如D3G）是由植物產(chǎn)生的一種為使有毒物質(zhì)失活的防御機制。然而，這種葡萄糖綴合物會在動物腸道中被代謝，隨后釋放出有毒成分（DON）。

3 腸道和大腦

DON的毒性來自它的環(huán)氧基團，它是毒素結(jié)合到核糖體上的罪魁禍首。該機制被稱為核糖體中毒性應(yīng)激反應(yīng)（Ribotoxic Stress），會導致蛋白質(zhì)合成受到抑制。DON的毒性也是由其穿過生物屏障（如腸道和血腦屏障）的能力所決定。毒素的攝入與腸道、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)的變化有關(guān)。

百奧明公司的Paula Kovalsky說：“在各畜禽種類中，豬對DON最為敏感（圖1）?！盌ON的生物利用率具有物種特異性，豬排名第一，其次是肉雞和反芻動物。生物利用率高度依賴于腸道菌群在小腸之前的分布位置。

DON主要通過穿過腸上皮在小腸內(nèi)被吸收（圖2）。對豬來說，經(jīng)口攝入后其中高達89 %的毒素會被吸入體內(nèi)。圖3給出了DON在豬體內(nèi)的代謝過程。與其他畜禽相比，豬胃中的微生物數(shù)量相對較低，這揭示了為什么豬對DON的敏感性更高。

在攝入被DON污染的飼料后，DON將腸上皮細胞作為靶細胞。不論吸收的DON量有多少，腸上皮細胞會接觸飼料中的所有污染物，從而導致非營養(yǎng)性的其他物質(zhì)被吸收，包括毒素和其他有害成分。

腸道對營養(yǎng)物質(zhì)（如葡萄糖和氨基酸）的吸收會被DON抑制，這是由于腸道中負責日常水吸收的重要運輸系統(tǒng)發(fā)生了改變。這些改變被認為是攝入DON后引發(fā)腹瀉的原因。

DON通過以下方式間接影響動物的免疫系統(tǒng)：

* 改變腸上皮細胞的滲透性；

* 促進細菌易位；

* 改變腸黏液的生產(chǎn)。

4 劑量依賴效應(yīng)

在低劑量時，DON可以作為一種促炎物質(zhì)引發(fā)腸道炎癥。低濃度的DON可改變豬體內(nèi)中性粒細胞（多形核白細胞）的免疫功能，它是防御感染的第一道防線。高劑量的DON會導致腸道免疫抑制，增加腸道對細菌（如大腸桿菌）感染的易感性。

在豬體內(nèi)，血液中25 %～30 %的游離DON可在2 min～60 min后出現(xiàn)在腦脊液中，腦脊液在腦血流中發(fā)揮重要作用。該毒素能引起一些大腦活動的改變，如與厭食和嘔吐相關(guān)的大腦神經(jīng)元活性的改變。

DON引發(fā)的最常見的兩種癥狀是：

* 厭食：由于食欲減退，造成相關(guān)激素（如胰島素和腸道飽腹感激素肽PYY）分泌的增加；

* 嘔吐：急性攝入至少50 μg/kg體重的DON的結(jié)果。

DON對豬的影響不僅取決于霉菌毒素的攝入量，而且還取決于其他參數(shù)，如年齡、生理狀態(tài)和營養(yǎng)。不幸的是，毒素的攝入并不總是會引發(fā)可視癥狀，這有時會使問題難以被察覺。

5 DON的中和

一些腸道細菌可使部分DON失活，變?yōu)镈OM-1 （圖4）。在豬上，DON幾乎不能自然轉(zhuǎn)化為無毒的DOM-1。大部分攝入的DON主要見于膽汁、血液和尿液中，少數(shù)存在于糞便中。僅僅極少量的DOM-1見于攝入DON污染日糧的豬尿液中。這表明在由細菌引起的脫環(huán)氧化作用發(fā)生之前，DON在上消化道的吸收是高效的（高達89 %），這導致毒素在豬體內(nèi)會出現(xiàn)較高的生物利用率。

研究表明，活性株BBSH797（DSM11798）可通過生物轉(zhuǎn)化阻礙豬對DON的吸收。

在試驗中，24頭仔豬被隨機分配成3個試驗組，每組2個重復。對照組飼喂基礎(chǔ)日糧。DON處理組飼喂含2 000 μg/kg DON的日糧。DON + BBSH處理組飼喂與DON組相同的日糧，但含有使DON失活的微生物。圖5給出了被測仔豬血清中DON和DOM-1的濃度。第1天，所有仔豬均飼喂基礎(chǔ)日糧。第2天和第3天，毒素處理組（DON組和DON + BBSH組）的仔豬飼喂被污染的飼料。DON組仔豬血清中的DON濃度顯著高于DON + BBSH組，這表明了BBSH 797可將毒素有效轉(zhuǎn)化為無毒性的DOM-1。這還可通過第3天血清中的DOM-1濃度較高得到證明。第4天，所有仔豬均飼喂基礎(chǔ)日糧，可觀察到DON以及DOM-1的濃度降到了與第1天相同的水平。

BBSH 797菌株由于其脫環(huán)氧酶活性，最近已經(jīng)在歐盟被登記注冊為第一種可使DON滅活轉(zhuǎn)變?yōu)镈OM-1的微生物。DOM-1不能再結(jié)合核糖體，因為它缺乏特殊的毒性環(huán)氧基團。