赭曲霉毒素A 對肉雞毒性作用的研究進(jìn)展

岳 珂，徐婷婷，曹芹芹，林露茜，張朝棟，鄭晶晶，仝宗喜，黃淑成

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，河南 鄭州 450002）

赭曲霉毒素（ochratoxins）為一種真菌毒素，是由赭曲霉和鮮綠青霉代謝過程中產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，廣泛存在于谷物、動物飼料、肉、蛋、蔬菜、水果等中［1-2］。 赭曲霉毒素分為A、B、C、D 4 種，赭曲霉毒素A（ochratoxin A，OTA）毒性最強(qiáng)，對動物飼料及動物性食品的污染最嚴(yán)重， 在研究中也最受關(guān)注。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織估計，在美洲和歐洲受到2 種或2 種以上霉菌毒素污染的飼料樣品分別占40%和39%； 在亞洲其共同污染率已達(dá)到82%［3］。 研究表明，OTA 對人和動物具有很強(qiáng)的毒性，主要表現(xiàn)為腎臟和肝臟損害、致畸、致突變、致癌、免疫毒性和腸道毒性。OTA 逐漸成為全球飼料安全領(lǐng)域關(guān)注的熱點以及肉類和奶制品等食品監(jiān)管的重點。

OTA 的污染和分布范圍很廣， 不僅可以污染多種植物食品和產(chǎn)品，動物飼料也時常被OTA 污染，導(dǎo)致OTA 污染始終存在于整個飼料供應(yīng)以及食物鏈。 動物一旦食入被OTA 污染的飼料，OTA會通過胃腸道系統(tǒng)吸收并分布于肝臟、 腎臟、心臟、肌肉、血液等。 胃腸道是OTA 發(fā)揮毒性作用的第一靶器官。有研究表明，OTA 在腸道中引起的毒性作用主要包括抑制細(xì)胞增殖， 影響腸吸收功能和屏障功能［4-5］。 OTA 還能造成肉雞中樞淋巴器官的大小與重量發(fā)生變化，包括胸腺和法氏囊，兩者的主要作用為分別產(chǎn)生T 細(xì)胞和B 細(xì)胞。 此外，OTA 還會引起肉雞的外周淋巴器官（如脾臟）的大小與重量下降［6-7］。這些均說明OTA 在對肉雞免疫器官造成損傷的同時， 也對免疫器官的功能造成影響。 另外，人在食用被OTA 污染的動物性食品或產(chǎn)品時，OTA 隨食物鏈進(jìn)入人體并蓄積，從而產(chǎn)生毒性作用，損害人類健康，因此，OTA 對動物的毒性作用應(yīng)引起足夠重視。 筆者就OTA 對肉雞的毒性作用及其致毒機(jī)理的國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為有效防控OTA 損傷及保障畜禽健康養(yǎng)殖提供參考。

1 OTA 對肉雞的腸毒性

1.1 誘導(dǎo)腸道組織氧化應(yīng)激

OTA 主要通過肉雞食用霉變飼料進(jìn)入機(jī)體，所以胃腸道是其發(fā)揮毒性作用的第一重要靶器官。 肉雞機(jī)體中正常完整的腸道黏膜不僅有利于營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與利用， 而且對腸道內(nèi)環(huán)境具有免疫保護(hù)作用。Yang 等［8］研究表明，富硒酵母對由OTA 引起的肉雞盲腸病理損傷有減輕作用， 損傷特征表現(xiàn)為電鏡下觀察到OTA 進(jìn)入胃腸道后引起少量腸黏膜的脫落與固有層少量的出血。 OTA對肉雞腸道的毒性作用主要通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激造成［9］。 孫林［9］在研究富硒酵母對OTA 誘導(dǎo)的肉雞腸道黏膜屏障損傷干預(yù)作用時發(fā)現(xiàn)，OTA 會造成肉雞盲腸組織中丙二醛（MDA）含量顯著升高，超氧化物歧化酶（SOD）與谷胱甘肽還原酶（GSH）活性顯著降低。 MDA 是脂質(zhì)過氧化過程終產(chǎn)物中最具代表性的標(biāo)志物之一， 通常被用于衡量氧化損傷的程度［10］。SOD 與GSH 是動物體內(nèi)普遍存在的抗氧化酶，主要作用為清除自由基［11］。SOD 與GSH的活性是評價生物抗氧化能力的重要指標(biāo)［12］。 以上研究說明OTA 在腸道中通過導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化程度的加深與抗氧化程度的減弱， 從而誘導(dǎo)腸道發(fā)生氧化應(yīng)激，進(jìn)而造成損傷。

1.2 誘發(fā)腸道結(jié)構(gòu)受損

腸道是機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要場所，良好的腸道黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)及其功能的完整性對保持家禽機(jī)體健康具有重要意義［13］。 腸道緊密連接蛋白在維持腸道組織形態(tài)過程中發(fā)揮重要作用，也正是因為腸道緊密連接蛋白的存在，腸道上皮細(xì)胞緊密連接排列，從而維持腸道上皮良好的通透性，抵御外界病原微生物以及外源性有害物質(zhì)的侵入［14］。 腸道上皮細(xì)胞緊密連接的結(jié)構(gòu)一旦被破壞，腸道上皮的通透性發(fā)生改變，外源性有害物質(zhì)或病原微生物進(jìn)入機(jī)體就會有越過腸道內(nèi)層的可能性，同時增加各種腸道和全身性疾病的發(fā) 病 風(fēng) 險［15］。 Yang 等［8］通 過 研 究OTA 對 腸 道 緊密連接蛋白mRNA 與蛋白相對表達(dá)水平的影響，發(fā)現(xiàn)OTA 可通過刺激TLR4/MYD88 信號通路產(chǎn)生某些炎癥因子，調(diào)節(jié)NF-κB 信號通路，從而影響腸道緊密連接蛋白-1 （claudin-1）、 閉鎖蛋白（occludin）和緊密連接蛋白1（ZO-1）的表達(dá)。 當(dāng)腸道緊密連接蛋白的表達(dá)量降低時， 腸道通透性就會發(fā)生改變，進(jìn)而增加外源性有害物質(zhì)或病原微生物侵入動物機(jī)體，從而對動物的健康帶來威脅。

1.3 引起腸道菌群紊亂

腸道菌群作為腸道屏障的重要組成部分，在維持腸道動態(tài)平衡和確保腸道健康方面具有重要作用。 腸道菌群的多樣性反映腸道菌群內(nèi)物種組成的復(fù)雜性，腸道菌群的豐富度反映腸道菌群內(nèi)物種數(shù)量的復(fù)雜性。 對食入OTA 的肉雞腸道菌群進(jìn)行α 多樣性分析表明，OTA 能夠降低腸道菌群的豐富度與多樣性［8］。 OTA 甚至能夠降低某些丁酸產(chǎn)生菌的相對豐度，后者在維持腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用［8，16］。除了影響腸道微生物群的組成，OTA 還能改變腸道微生物群的代謝［17］。腸道微生物群通過其代謝產(chǎn)物與宿主的許多生理功能和各種疾病的發(fā)病機(jī)制相互作用［18］。 Zhai等［17］研究了姜黃素和富硒酵母等具有抗氧化特性的物質(zhì)對OTA 毒性作用的緩解效果， 發(fā)現(xiàn)對OTA 引起的腸道損傷與菌群紊亂具有一定的恢復(fù)作用。

2 OTA 對肉雞的肝毒性

2.1 干擾肝臟脂質(zhì)代謝

肝臟是動物重要的解毒器官，也是OTA 作用的主要靶器官，OTA 進(jìn)入動物機(jī)體后的代謝與積累主要集中在肝臟［19］。 Li 等［20］通過對食用受OTA污染飼糧的肉雞進(jìn)行生長性能指標(biāo)測定， 發(fā)現(xiàn)長期食用受OTA 污染的飼糧會導(dǎo)致肉雞體重、平均日采食量與平均日增重降低， 肝臟的相對重量與絕對重量增加，說明OTA 能夠?qū)е氯怆u肝臟器官實質(zhì)性損傷， 生長性能降低以及養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益下降。肝臟也是脂質(zhì)代謝的主要器官，大多數(shù)脂肪酸在肝臟中合成，并通過低密度脂蛋白（LDL）或乳糜微粒運輸，以總膽固醇（TC）的形式儲存在脂肪組織中。 而高密度脂蛋白（HDL）可促進(jìn)膽固醇從周圍組織的吸收， 并促進(jìn)膽固醇向肝臟中分解代謝［21］。 Zhai 等［17］通過對OTA 引起的肉鴨肝臟氧化應(yīng)激損傷進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)OTA 能導(dǎo)致肉鴨血清中LDL 含量升高，這也說明OTA 干擾了機(jī)體的脂質(zhì)代謝。 而OTA 引起脂質(zhì)代謝紊亂在肉雞方面還未有深入研究。

2.2 誘發(fā)肝細(xì)胞功能受損

肝臟中發(fā)生的生化反應(yīng)都需要大量的酶參與其中， 而轉(zhuǎn)氨酶就是用于催化氨基酸與酮酸之間氨基轉(zhuǎn)移的一類酶，以谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）和丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）最有代表性。 鄒超［22］研究了富硒酵母對OTA 誘導(dǎo)肉雞肝臟毒性的干預(yù)作用，發(fā)現(xiàn)OTA 能夠?qū)е氯怆u血清中的ALT 與AST 活性升高。ALT 主要分布于肝細(xì)胞胞漿的可溶性部分，AST 主要分布于肝細(xì)胞胞漿的可溶性部分及線粒體［23］。當(dāng)肝臟細(xì)胞受到損傷時，肝細(xì)胞膜通透性增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的AST 和ALT 進(jìn)入血液，此時可檢測到血清中AST 和ALT 活性升高，因此，血清中AST 與ALT 的活性是反映機(jī)體肝臟功能的重要指標(biāo)。 OTA 能夠?qū)е氯怆u肝臟細(xì)胞發(fā)生實質(zhì)性損傷，而在受OTA 污染的飼糧中添加富硒酵母之后，肉雞肝臟細(xì)胞的損傷發(fā)生明顯改善［22］。

2.3 誘導(dǎo)肝臟組織氧化應(yīng)激

大量研究表明，OTA 可能通過誘導(dǎo)肝臟發(fā)生氧化應(yīng)激進(jìn)而導(dǎo)致肉雞肝臟功能受損。 Markowiak等［24］研究了雞肝細(xì)胞系中益生菌對OTA 的解毒效果， 發(fā)現(xiàn)OTA 會導(dǎo)致肉雞肝臟細(xì)胞中活性氧（ROS）的過量產(chǎn)生。 ROS 主要在細(xì)胞線粒體中產(chǎn)生， 能夠引起OTA 暴露的線粒體DNA 和膜不飽和脂肪酸發(fā)生氧化損傷［25］。 ROS 的積累可引發(fā)細(xì)胞膜上的脂質(zhì)發(fā)生過氧化作用， 進(jìn)而造成細(xì)胞膜破裂，導(dǎo)致氧化損傷。 此時，機(jī)體會通過提高體內(nèi)的抗氧化酶活性和啟動溶酶體酶降解等途徑激活一系列的抗氧化反應(yīng)，以阻止進(jìn)一步的氧化損傷［26］。韓震［27］研究了黃芪多糖對OTA 誘導(dǎo)肉雞肝臟毒性的保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)OTA 能夠?qū)е氯怆u肝臟細(xì)胞中的SOD 活性、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性和總抗氧化能力（T-AOC）下降，這也進(jìn)一步說明OTA 能夠通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激進(jìn)而造成肝臟發(fā)生損傷。 Ruan 等［28］通過研究姜黃素對飼喂受OTA 污染飼糧的肉鴨生產(chǎn)性能以及抗氧化、腸屏障和線粒體功能的影響， 得出類似的結(jié)論，即OTA造成抗氧化酶活性降低， 進(jìn)而導(dǎo)致氧化應(yīng)激的發(fā)生。

3 OTA 對肉雞的腎毒性

3.1 誘發(fā)腎組織功能受損

腎臟是機(jī)體主要的排泄器官。OTA 在肉雞體內(nèi)代謝后產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物主要通過腎臟排至體外。 眾多研究表明OTA 對肉雞存在明顯的腎毒性。 Bianchi 等［29］研究了飼喂OTA 污染劑量為100 μg/kg 的飼糧對肉雞肝腎功能的影響， 發(fā)現(xiàn)OTA 的攝入會導(dǎo)致肉雞腎臟血清生化指標(biāo)發(fā)生明顯變化，血清尿素、尿酸和肌酐水平顯著增加，血清總蛋白和白蛋白水平顯著降低。 尿素是蛋白質(zhì)的代謝產(chǎn)物，尿酸是肌酸的代謝產(chǎn)物，肌酐是嘌呤的代謝產(chǎn)物，都通過腎臟排至體外，而血清中三者含量的增加說明OTA 引起肉雞腎組織功能受損。血清總蛋白和白蛋白水平的降低可能是由于tRNA 合成酶的抑制并伴有蛋白質(zhì)合成降低，或伴有腎功能不全的蛋白質(zhì)分解代謝［30-31］。

3.2 誘導(dǎo)腎臟組織氧化應(yīng)激

OTA 主要通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激導(dǎo)致腎臟組織受損。OTA 在腎臟誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的機(jī)制主要有3 種：與ATP 耗竭有關(guān)的線粒體呼吸抑制；伴隨蛋白質(zhì)合成減少的tRNA 合成酶抑制； 脂質(zhì)過氧化作用增強(qiáng)［32］。 OTA 的存在會使腎臟細(xì)胞線粒體發(fā)生氧化磷酸化解偶聯(lián)， 從而導(dǎo)致電子從呼吸鏈的泄漏增加，產(chǎn)生超氧陰離子自由基，從而產(chǎn)生過氧化氫（H2O2）。 OTA 還會導(dǎo)致缺乏足夠的還原型輔酶Ⅱ［NAD（P）H］和谷胱甘肽調(diào)節(jié)GSH 依賴性谷胱甘肽過氧化物酶和NAD（P）H 依賴性谷胱甘肽還原酶，以至于不能消耗過多產(chǎn)生的H2O2［31，33］。 過多的H2O2能作為重要的活性氧引起細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，同時，H2O2會攻擊細(xì)胞膜中的高度不飽和脂肪酸，從而導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化（LP）。兩者的代謝產(chǎn)物可影響正常的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能， 進(jìn)而導(dǎo)致腎臟細(xì)胞凋亡，影響腎組織功能［34-35］。

3.3 促進(jìn)氧化還原循環(huán)和刺激活性氧的形成

OTA 的生物轉(zhuǎn)化主要集中在腎臟， 過程十分復(fù)雜。 OTA 經(jīng)過Ⅰ期和Ⅱ期酶的代謝生成幾種代謝產(chǎn)物，包括羥基赭曲霉毒素A、赭曲霉毒素B、赭曲霉毒素對苯二酚 （OTH）、 赭曲霉毒素醌（OTQ）及其谷胱甘肽共軛物（OTHQ）［36］。 與OTA相比， 大多數(shù)代謝產(chǎn)物已被證明具有輕微毒性或不具有毒性。然而，OTA 經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的反應(yīng)性中間體OTQ/OTHQ， 可以通過促進(jìn)氧化還原循環(huán)和刺激活性氧的形成加重OTA 對肉雞的腎毒性［37-38］。 OTA 與相關(guān)代謝產(chǎn)物主要通過腎臟排至體外，腎臟中相關(guān)的轉(zhuǎn)運蛋白可能是OTA 代謝的關(guān)鍵， 也可能是OTA 誘導(dǎo)腎毒性的關(guān)鍵所在。Anzai 等［39］研究了OTA 在腎臟中運輸?shù)姆肿訖C(jī)制，發(fā)現(xiàn)有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運蛋白（OAT1 和OAT3）可將OTA 及其代謝產(chǎn)物從基底外側(cè)轉(zhuǎn)運進(jìn)入腎上皮細(xì)胞，同時，在基因?qū)用娴难芯恳脖砻鬟@些OAT的轉(zhuǎn)運基因存在過度表達(dá)以轉(zhuǎn)運OTA。

4 OTA 對肉雞的免疫毒性

4.1 影響免疫器官與免疫因子

OTA 主要通過影響免疫器官與免疫細(xì)胞的狀態(tài)影響肉雞的免疫功能。 Indresh 等［40］研究了OTA和T-2 毒素聯(lián)合使用對商品肉雞性能、 生化和免疫狀態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)OTA 通過影響重要的免疫器官（如胸腺、脾臟和淋巴結(jié)）的重量以及免疫細(xì)胞的功能影響肉雞免疫功能。免疫器官的變化通常也會引起免疫細(xì)胞與免疫因子發(fā)生變化。 Khan 等［41］研究了低劑量OTA 對肉雞IgY 和IgA 合成水平的影響， 發(fā)現(xiàn)OTA 以時間和劑量依賴性引起IgY和IgA 抗體的水平降低。IgA 在黏膜防御中起著至關(guān)重要的作用，其水平降低與OTA 中毒誘導(dǎo)的白細(xì)胞數(shù)量降低也有關(guān)系。 OTA 可能抑制蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致抗體產(chǎn)生減少［42］。OTA 對蛋白質(zhì)合成的抑制可能是由于對苯丙氨酸t(yī)-RNA 合成酶和苯丙氨酸羥化酶的影響［41］。此外，OTA 還參與許多蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)［43］。

4.2 誘導(dǎo)T 淋巴細(xì)胞減少

CD4+和CD8+T 細(xì)胞是獲得性免疫系統(tǒng)的重要組成部分。 Wang 等［44］研究了OTA 和T-2 毒素聯(lián)合作用對黃羽肉雞免疫功能的影響，發(fā)現(xiàn)OTA 能夠?qū)е翪D4+T 淋巴細(xì)胞的數(shù)量減少，CD4+/CD8+T 淋巴細(xì)胞的比值降低。 從廣義上講，CD4+T 淋巴細(xì)胞代表輔助性T 細(xì)胞群體，CD8+T 淋巴細(xì)胞代表抗原特異性細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞。 當(dāng)動物感染細(xì)胞內(nèi)病原體時，CD4+T 淋巴細(xì)胞與CD8+T 淋巴細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)答并殺死細(xì)胞。 通常，CD4+/CD8+T 淋巴細(xì)胞的正常比例約為2∶1［45］。OTA 可導(dǎo)致CD4+/CD8+T 淋巴細(xì)胞的比值降低， 且比值降低幅度越大，說明OTA 引起的免疫損傷越嚴(yán)重［44］。

4.3 激活NF-κB 信號傳導(dǎo)通路

在細(xì)胞因子的表達(dá)中，NF-κB 信號傳導(dǎo)通路作為典型的促炎性信號傳導(dǎo)通路起著至關(guān)重要的作用。Hou 等［46］研究了OTA 和黃曲霉毒素B1聯(lián)合作用對3D4/21 細(xì)胞的免疫毒性， 發(fā)現(xiàn)OTA 誘導(dǎo)的免疫毒性可促進(jìn)NF-κB 的磷酸化和Iκ-Ba 蛋白的降解，加快NF-κB 信號通路的激活。 在未刺激的細(xì)胞中，NF-κB 被IκB 抑制蛋白隱藏在細(xì)胞質(zhì)中。 激活NF-κB 的藥物可以誘導(dǎo)IκB 蛋白的磷酸化，將其通過泛素—蛋白酶體途徑快速降解，并釋放NF-κB 進(jìn)入核內(nèi)， 從而調(diào)節(jié)基因表達(dá)［47］。孫林［9］研究了富硒酵母對OTA 誘導(dǎo)的肉雞腸道黏膜屏障損傷干預(yù)作用， 發(fā)現(xiàn)OTA 通過調(diào)控TLR4/MYD88 信號通路， 抑制NF-κB 基因mRNA 及蛋白的表達(dá)。

5 小結(jié)

OTA 對肉雞的毒性作用主要通過氧化應(yīng)激誘導(dǎo)產(chǎn)生。 當(dāng)機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)時，在腸道、肝臟、 腎臟與免疫器官中均表現(xiàn)出抗氧化酶活性的降低與脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的發(fā)生， 從而對機(jī)體造成損傷。OTA 也會對肉雞器官造成實質(zhì)性的傷害，引起腸道固有層出血、免疫器官重量降低、肝臟脂質(zhì)代謝紊亂等。 OTA 對家禽致毒機(jī)制的研究仍需要深入。 闡明OTA 的毒性作用及分子機(jī)理對于科學(xué)制定飼料脫毒處理方案以及保障畜禽養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展具有現(xiàn)實意義。