野生動(dòng)物食物中真菌毒素研究進(jìn)展

劉大偉 周用武 謝春平 費(fèi)宜玲 唐松澤 侯森林

(南京森林警察學(xué)院，南京，210023)

真菌毒素是多種真菌在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，是多種有毒物質(zhì)的統(tǒng)稱，廣泛存在于各種食物中[1-2]。這些有害物質(zhì)通過(guò)直接或者間接的方式進(jìn)入到人和動(dòng)物的食物鏈當(dāng)中[3]。當(dāng)食物中的真菌毒素達(dá)到一定濃度時(shí)，就會(huì)引起人和動(dòng)物中毒反應(yīng)[4]，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡[5-6]。大部分情況下，食物中較低水平的毒素不會(huì)立即導(dǎo)致明顯的臨床癥狀[7]，長(zhǎng)期攝入會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞、組織和器官損傷甚至引發(fā)癌變[8]。出于公共食品安全以及相關(guān)經(jīng)濟(jì)利益方面考慮，在食品和畜禽飼料工業(yè)領(lǐng)域，真菌毒素污染問(wèn)題已經(jīng)得到了較高的重視[9]。而野生動(dòng)物食物中的真菌毒素同樣嚴(yán)重威脅動(dòng)物的健康甚至導(dǎo)致死亡[10-13]。加之真菌毒素污染范圍廣泛[14]，這類(lèi)有害物質(zhì)對(duì)野生動(dòng)物健康的威脅也應(yīng)該同樣受到關(guān)注。為促進(jìn)各野生動(dòng)物管理部門(mén)對(duì)野生動(dòng)物食物中的真菌毒素危害的認(rèn)識(shí)，本文擬從國(guó)內(nèi)外野生動(dòng)物食物中真菌毒素污染狀況、真菌毒素中毒病例、真菌毒素對(duì)野生動(dòng)物健康水平的影響等方面進(jìn)行綜述，探討野生及圈養(yǎng)種群食物中真菌毒素的防控措施，以期對(duì)野生動(dòng)物管理部門(mén)起到一定借鑒作用，切實(shí)保證野生動(dòng)物健康。

1 野生動(dòng)物食物中真菌毒素調(diào)查及中毒病暴發(fā)

為了解人工投喂以及自然狀態(tài)下野生動(dòng)物食物受到真菌毒素污染的情況，國(guó)內(nèi)外學(xué)者展開(kāi)了相關(guān)的調(diào)查。主要的調(diào)查對(duì)象為鳥(niǎo)類(lèi)和鹿類(lèi)食物中的黃曲霉毒素(aflatoxins，AFs)、黃曲霉毒素B1(aflatoxins B1，AFB1)、黃曲霉毒素B2(aflatoxins B2，AFB2)、黃曲霉毒素G1(aflatoxins G1，AFG1)、伏馬毒素B1(fumonisin B1，F(xiàn)B1)、伏馬毒素B2(fumonisin B2，F(xiàn)B2)、赭曲霉毒素A(ochratoxin A)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)、玉米赤霉烯酮(zearalenone，ZEN)、T-2毒素(T-2 toxin，T-2)，具體情況見(jiàn)表1。同時(shí)，有英國(guó)研究者對(duì)死亡的庭園鳥(niǎo)類(lèi)肝臟中AFs進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明：在家麻雀(Passerdomesticus)和歐金翅雀(Carduelischloris)肝臟中該毒素濃度最高分別為0.9 μg/kg和8.0 μg/kg，這表明在英國(guó)庭園鳥(niǎo)類(lèi)的食物受到了較高水平AFs的污染[15]。

野生動(dòng)物短時(shí)間內(nèi)大量攝入受高濃度真菌毒素污染食物引發(fā)的急性中毒病例時(shí)有報(bào)道，其中黃曲霉毒素和鐮刀菌毒素中毒較為常見(jiàn)(表2)。需要指出的是，這一表格反映的僅是通過(guò)中英文文獻(xiàn)查閱所能夠檢索到的國(guó)內(nèi)外近年來(lái)主要的野生動(dòng)物真菌毒素急性中毒病例。由于受到動(dòng)物保護(hù)意識(shí)、信息傳播手段等條件制約，加上在臨床診斷中獸醫(yī)常常會(huì)忽視真菌毒素對(duì)動(dòng)物免疫抑制疾病和腫瘤病發(fā)生、發(fā)展的影響[16]，因此在實(shí)際中可能還存在大量由真菌毒素直接、間接導(dǎo)致的野生動(dòng)物死亡病例。

表1 野生動(dòng)物食物中真菌毒素調(diào)查

Tab.1 Mycotoxins surveys of wildlife foods

續(xù)表1

表2 野生動(dòng)物急性中毒病例

Tab.2 Mycotoxins outbreaks in wildlife

2 野生動(dòng)物食物中真菌毒素毒性

根據(jù)能夠查閱到的相關(guān)文獻(xiàn)來(lái)看，野生動(dòng)物食物中影響其健康水平的主要有兩大類(lèi)毒素：黃曲霉毒素和鐮刀菌毒素。

2.1 黃曲霉毒素

黃曲霉毒素是在20世紀(jì)60年代早期英國(guó)發(fā)生的一種稱為“火雞X病”中被發(fā)現(xiàn)[28]。其主要是由黃曲霉(Aspergillusflavus)和寄生曲霉(A.parasiticus)產(chǎn)生的一類(lèi)結(jié)構(gòu)相似的二級(jí)代謝產(chǎn)物[29]，基本結(jié)構(gòu)為二呋喃環(huán)和氧雜萘鄰?fù)?。目前，已發(fā)現(xiàn)的黃曲霉毒素共有18種，除AFB1、AFB2、AFG1、黃曲霉毒素G2(aflatoxins G2，AFG2)為天然產(chǎn)物外，其余14種為衍生產(chǎn)物。

AFs被認(rèn)為是多種動(dòng)物的強(qiáng)致癌物[30]。國(guó)際癌癥研究署(International Agency of Research on Cancer，IARC)將AFB1、AFB2、AFG1、AFG2劃定為1類(lèi)(Group 1)致癌物[31]。在所有的AFs中AFB1(分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1)被認(rèn)為毒性最強(qiáng)[32]。AFs隨被污染的食物經(jīng)消化道吸收進(jìn)入體內(nèi)后，主要是由在肝臟微粒體混合功能氧化酶作用下進(jìn)行羥化，脫甲基以及環(huán)氧化反應(yīng)進(jìn)行脫毒。AFs的代謝過(guò)程也是肝臟對(duì)其的解毒過(guò)程，肝臟是其主要的靶器官[33]。在鳥(niǎo)類(lèi)的急性中毒實(shí)驗(yàn)中，使用含100 mg/kg以上的AFs食物對(duì)山齒鶉進(jìn)行飼喂，動(dòng)物表現(xiàn)為免疫抑制、γ-球蛋白、葡萄糖、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶水平降低、肝臟組織異常等病理現(xiàn)象，當(dāng)食物中AFs濃度達(dá)到500 mg/kg時(shí)出現(xiàn)動(dòng)物死亡現(xiàn)象[34]；短期實(shí)驗(yàn)中，食物中含有低水平的AFs(12 μg/kg、33 μg/kg)不會(huì)對(duì)綠頭鴨的體重以及免疫器官產(chǎn)生不利影響[35]，當(dāng)食物中AFs濃度為100 μg/kg時(shí)，能夠引起東部火雞肝臟相對(duì)重量減輕、血清中尿酸濃度升高、總血漿類(lèi)胡蘿卜素濃度升高等不良生理變化[36]。對(duì)于偶蹄目動(dòng)物來(lái)講，其對(duì)AFs的敏感度低于鳥(niǎo)類(lèi)，Quist 等使用含有800 μg/kg AFs的日糧對(duì)白尾鹿進(jìn)行為期8周的飼喂試驗(yàn)，結(jié)果表明真菌毒素僅僅能夠?qū)е略搫?dòng)物亞臨床型肝臟損傷[37]。

圖1 AFB1分子結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Molecular structure of AFB1

2.2 鐮刀菌毒素

鐮刀菌毒素是鐮刀菌屬真菌在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的多種代謝產(chǎn)物。在這些毒素中，由于污染率高或毒性強(qiáng)等的原因，ZEN、DON和T-2受到研究人員的關(guān)注較多[7，38]。

ZEN 又稱F-2毒素，主要由禾谷鐮刀菌(Fusariumgraminearum)和粉紅鐮刀菌(F.roseum)產(chǎn)生，具有雌激素效應(yīng)[39]，是一種羥基苯甲酸內(nèi)酯類(lèi)的化合物(分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2)。DON又被稱為嘔吐毒素或脫氧瓜萎鐮胞菌烯醇，是一種B型單端孢霉烯族化合物，主要是由黃色鐮刀菌(F.culmorum)和禾谷鐮刀菌產(chǎn)生[40]，是一種四環(huán)的倍半萜(分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3)。ZEN和DON污染率均較高，且常出現(xiàn)伴生的現(xiàn)象。IARC將這2種毒素劃定為3類(lèi)(Group 3)致癌物[41]。T-2是由鐮刀屬多種真菌在特定條件下產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，屬于A型單端孢霉烯族毒素，是一種倍半萜烯化合物(分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4)。在單端孢霉烯族毒素中，T-2的急性毒性最強(qiáng)[42]。由于該毒素對(duì)人和動(dòng)物的巨大危害性，該毒素受到糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑專(zhuān)家聯(lián)合委員會(huì)等組織的關(guān)注[43]。

Neiger等給6周齡的綠頭鴨飼喂含T-2 2 mg/kg飼料，持續(xù)9 d，結(jié)果顯示動(dòng)物的口腔與食道出現(xiàn)糜爛和/或潰瘍、體重、胸腺、脾、法氏囊重量減輕，胸腺皮質(zhì)淋巴細(xì)胞輕度減少[35]。這表明，T-2對(duì)該種動(dòng)物消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)具有毒性作用。使用污染有T-2(1～2 μg/kg)和DON(0.4 μg/kg)的飼料分別飼喂山齒鶉和沙丘鶴，兩種動(dòng)物均出現(xiàn)拒食行為，其中一些食用或被強(qiáng)行飼喂的沙丘鶴出現(xiàn)了死亡現(xiàn)象。剖檢后發(fā)現(xiàn)脫水、脂肪萎縮、腎功能不全、脾小等病理現(xiàn)象[11]。然而，對(duì)于雞來(lái)講，T-2和DON的半數(shù)致死量(LD50)分別為4.97 mg/kg[44]和140 mg/kg[45]。結(jié)果表明，一方面，這兩種毒素對(duì)動(dòng)物機(jī)體的損傷存在一定的協(xié)同或加性效應(yīng)[16，46]，另一方面，鶴類(lèi)對(duì)真菌毒素的敏感度較高，毒素對(duì)鶴類(lèi)的危害應(yīng)該受到高度重視。某些獸類(lèi)對(duì)真菌毒素也具有極高的敏感性。修云芳等報(bào)道，污染有濃度分別為234 μg/kg的ZEN和145μg/kg的DON的飼料導(dǎo)致小熊貓中毒，引發(fā)貧血、白蛋白濃度降低、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶等酶活性升高，肝臟受損；對(duì)死亡的動(dòng)物進(jìn)行剖檢后發(fā)現(xiàn)皮下脂肪黃疸、肝細(xì)胞變性、腎小球和腎小囊內(nèi)纖維蛋白樣滲出、腎小管上皮細(xì)胞渾濁腫脹等病理現(xiàn)象[12]。

3 真菌毒素間的互作效應(yīng)

食物或飼料一般會(huì)同時(shí)受到多種真菌的污染，一種真菌往往能夠產(chǎn)生多種毒素[47]，如禾谷鐮孢菌既能產(chǎn)生DON，又能產(chǎn)生ZEN等。因此，大多數(shù)情況下，食物或飼料會(huì)受到多種毒素的混合污染[48-50]。與單一毒素相比，多種毒素混合引起的臨床癥狀不等于各單一毒素作用的癥狀之和，這使得臨床診斷工作變得更加困難，含有多種毒素的食物對(duì)動(dòng)物危害更大[51]。而且食物或飼料通常是由多種不同谷物配合加工而成，因此會(huì)造成毒素的累積，引發(fā)更大的健康危險(xiǎn)。

當(dāng)兩種或兩種以上真菌毒素同時(shí)存在時(shí)，這些毒素之間對(duì)人或動(dòng)物毒性反應(yīng)可表現(xiàn)出加性效應(yīng)、亞加性效應(yīng)、協(xié)同效應(yīng)、增效效應(yīng)、拮抗效應(yīng)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)真菌毒素的互作效應(yīng)的研究大多數(shù)只局限于對(duì)2種毒素互作效應(yīng)的研究，3種及以上的研究較少[52-53]。有學(xué)者指出，大多數(shù)情況下，多種毒素混合產(chǎn)生的是加性效應(yīng)或協(xié)同效應(yīng)，而拮抗或亞加性效應(yīng)的情況較少[54]。

圖2 ZEN分子結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Molecular structure of ZEN

圖3 DON分子結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Molecular structure of DON

圖4 T-2分子結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Molecular structure of T-2

值得強(qiáng)調(diào)的是，關(guān)于毒素毒性的結(jié)論均是在實(shí)驗(yàn)室中使用幾種有限的純化毒素的基礎(chǔ)上得出。在實(shí)際中，野生動(dòng)物的食物可能會(huì)包含更多種已知和未知的真菌毒素以及它們的前體，這些污染物之間相互作用后可能會(huì)對(duì)動(dòng)物健康造成更大危害[55]。

4 真菌毒素的防控

由于野生動(dòng)物的野生種群和人工圈養(yǎng)種群生存的環(huán)境以及食物來(lái)源各不相同，因此對(duì)真菌毒素的防控也應(yīng)采用不同的方法。

野生種群的食物包含了天然食物和人工投喂、農(nóng)田殘留的非天然食物。有關(guān)研究表明，野生種群天然食物中真菌毒素的污染水平和污染率均較低[17，23]。因此，非天然食物是我們關(guān)注的重點(diǎn)。對(duì)于人工投喂的食物在投喂前要確保其各項(xiàng)衛(wèi)生指標(biāo)符合相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。在投喂時(shí)在一個(gè)投喂點(diǎn)的投喂量不宜過(guò)大，避免因食物堆積造成的毒素積累。對(duì)于農(nóng)田中殘留的谷物，各地方的野生動(dòng)物主管部門(mén)可以開(kāi)展真菌毒素的定期監(jiān)測(cè)工作，尤其是在食物短缺的冬季，監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)適當(dāng)增加。當(dāng)發(fā)現(xiàn)其中的毒素濃度過(guò)高時(shí)，可鼓勵(lì)當(dāng)?shù)匕傩樟⒓磳?duì)農(nóng)田進(jìn)行翻耕[23]。而后，有條件的地方可以再進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)飼。

飼料是人工圈養(yǎng)野生動(dòng)物的唯一食物來(lái)源。飼料的優(yōu)劣直接關(guān)系到動(dòng)物的健康水平。國(guó)內(nèi)大部分野生動(dòng)物飼養(yǎng)機(jī)構(gòu)能夠認(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題，飼料中含有高濃度真菌毒素的情況較為少見(jiàn)。然而，真菌毒素沒(méi)有安全底線[56]。尤其對(duì)于生命周期較長(zhǎng)的動(dòng)物來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期食用低水平的真菌毒素是致命的[57]。從真菌毒素角度來(lái)講，預(yù)防低水平的污染是保證圈養(yǎng)野生動(dòng)物健康水平的關(guān)鍵。

第一，各野生動(dòng)物飼養(yǎng)機(jī)構(gòu)在采購(gòu)飼料原料環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴(yán)格檢測(cè)其中的真菌毒素，選擇毒素水平低的原料，杜絕不符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的原料流入；第二，保持飼料倉(cāng)庫(kù)、飼料加工設(shè)備的干凈、無(wú)污染，及時(shí)清掃容易殘留飼料的地方；第三，保證飼料貯存?zhèn)}庫(kù)的干燥，加強(qiáng)飼料和飼料原料的通風(fēng)以及溫度控制[58]，避免在儲(chǔ)存過(guò)程中產(chǎn)毒、毒素累積；第四，縮短飼料及飼料原料的使用周期，對(duì)于存放時(shí)間較長(zhǎng)的飼料及原料在使用前需進(jìn)行真菌毒素的檢測(cè)；第五，定期對(duì)飼料進(jìn)行毒素監(jiān)測(cè)，摸清污染規(guī)律，制定有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，如可以在容易發(fā)生真菌毒素的時(shí)間有針對(duì)性的使用一些真菌毒素吸附劑[59-60]。