黃曲霉毒素對肉雞毒性作用的研究進展

解靜菲，陳諾蔓，李 潞，岳 珂，何彥鋒，劉凱莉，徐婷婷，張朝棟，林露茜，曹芹芹，張喜文，黃淑成

（1.河南農業(yè)大學動物醫(yī)學院，河南 鄭州 450002；2.信陽農林學院動物科技學院，河南 信陽 464000）

霉菌毒素又稱真菌毒素，廣泛存在于土壤、谷類作物和青貯飼料中。 真菌種類繁多，迄今為止，已發(fā)現(xiàn)并命名300 多種［1］。 據(jù)報道，世界上1/4 的糧食受到真菌毒素的污染，我國主要分布的4 種真菌毒素分別是黃曲霉毒素、 玉米赤霉烯酮、伏馬菌素和赭曲霉毒素A，污染最嚴重、危害最大的是黃曲霉毒素［2-4］。 黃曲霉毒素（aflatoxins）對動物存在嚴重的毒性作用， 報道較多的有肝毒性、腸毒性、免疫毒性、遺傳毒性等。 首先，黃曲霉毒素具有高效的肝毒性， 不僅能誘導動物的肝損傷，還能在器官和組織中蓄積，對機體造成嚴重影響［5-6］。 當動物攝入黃曲霉毒素時，黃曲霉毒素可對腸道上皮細胞造成破壞進而導致腸道結構損壞，吸收營養(yǎng)物質的能力下降［7］。 有研究表明，黃曲霉毒素可以破壞免疫系統(tǒng)并強烈抑制免疫反應，從而影響細胞和體液免疫［8］。 此外，黃曲霉毒素也是一種遺傳毒性物質，在體內代謝生成的中間產物環(huán)氧化合物極易與DNA 結合， 可引起DNA 氧化損傷、基因突變以及改變抑癌基因的表達［4］。 更嚴重的是，殘留在禽肉、牛奶和雞蛋中的黃曲霉毒素伴隨食物鏈進入人體并蓄積，可對人體健康構成嚴重威脅。 筆者結合國內外研究報道，對黃曲霉毒素的性質、毒性進行概述，以黃曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）為代表，從腸道功能障礙、免疫抑制、器官損傷和遺傳毒性四個方面闡述黃曲霉毒素對肉雞毒性作用的研究進展，以期為進一步闡明黃曲霉毒素對肉雞毒性作用的分子機制，控制黃曲霉毒素對肉雞養(yǎng)殖造成的危害提供參考。

1 黃曲霉毒素

1.1 黃曲霉毒素的性質

黃曲霉毒素主要是由黃曲真菌和寄生曲真菌產生的一類高毒性次級真菌代謝物質。目前，國際癌癥研究機構（IARC）已把黃曲霉毒素定為一類致癌物［4，9］。 黃曲霉毒素是雙呋喃香豆素類化合物，基本結構由氧雜萘鄰酮（又稱香豆素）和代表毒性的雙呋喃環(huán)構成［10］。 黃曲霉毒素的產生環(huán)境為12～34 ℃，最適溫度為25～30 ℃，當溫度達到37 ℃時產毒會受到極大的抑制。 最適宜的相對濕度與含水量分別為80%～90%和17%～18%。 由于最佳酸堿環(huán)境為pH 值3.4～5.5， 酸性介質有利于黃曲霉毒素的產生， 而在堿性環(huán)境中毒素的生物合成會受到影響［4，11］。 黃曲霉毒素熱穩(wěn)定性高，對光和熱耐受性強，在酸性、中性溶液中相對穩(wěn)定。AFB1耐強酸和紫外線照射，只有在268～269 ℃的高溫下結構才被分解和破壞［12］。 糧食在生產和儲存過程中易受黃曲霉毒素污染， 可通過改變環(huán)境的溫度、濕度、酸堿度，以及包裝防腐處理等措施抑制黃曲霉毒素的產生。

1.2 黃曲霉毒素的種類和毒性

黃曲霉毒素種類較多，目前公認有20 多個亞型，可被歸為二呋喃香豆素環(huán)戊烯酮組（包括B 組黃曲霉毒素、M 組黃曲霉毒素、 黃曲霉毒素Q1與黃曲霉毒醇）和二呋喃香豆素內酯組（包含G 組黃曲霉毒素），兩組的化學構造存在較大差異［1］。 黃曲霉毒素在紫外燈下可產生熒光反應， 依照熒光顏色的不同分為代表藍色的AFB1與AFB2和代表綠色的AFG1與AFG2，它們常存在于谷類、干果和堅果等農產品中。 此外，AFB1和AFB2的代謝產物分別是常存在于動物組織、尿液及牛奶中的AFM1和AFM2。 AFB1在動物微粒體混合功能氧化酶系的作用下產生AFQ1［3，13-14］。

黃曲霉毒素受環(huán)境、暴露水平與時間，以及動物種屬、體質和營養(yǎng)健康狀況等因素的影響呈現(xiàn)不同程度的毒性。 張禹等［12］報道，各類動物單次口服AFB1的半數(shù)致死量（LD50）為：兔0.3～0.5 mg/kg、雛鴨0.34～0.56 mg/kg、貓0.55 mg/kg、犬1.0 mg/kg、育肥豬0.62 mg/kg、綿羊2.0 mg/kg、雛雞6.5 mg/kg、倉鼠10.2 mg/kg，且黃曲霉毒素具有毒性強的特點，較低濃度就可引發(fā)動物中毒［2］。 比照多種類 型 的 黃 曲 霉 毒 素， 毒 力 強 弱 為：AFB1＞AFG1、AFM1＞AFB2、AFG2， AFB2和AFG2毒 性 較 弱 而AFB1的毒性最強， 并且AFB1毒力比氰化鉀高10倍，比砒霜高68 倍，其誘發(fā)肝癌的毒力比二甲基亞硝胺超出近75 倍［5］。

2 黃曲霉毒素的危害

2.1 易感性與免疫抑制

幾乎所有動物對黃曲霉毒素存在中毒反應，特別是禽類中的雛雞、鴨和火雞。動物對黃曲霉毒素的敏感性隨著性別、年齡、使役情況以及營養(yǎng)等不同有所差別［15］。同種動物在正常情況下，雄性比雌性敏感，幼齡動物比成年動物敏感，種用比肉用畜禽敏感，而孕畜敏感性最高，動物營養(yǎng)狀況越差對黃曲霉毒素越敏感。

黃曲霉毒素可引發(fā)肉雞、兔、豚鼠和豬等多種動物的免疫抑制，從而損害免疫系統(tǒng)功能，削弱機體對環(huán)境污染和病原微生物的抵抗力， 還可導致動物對病原微生物的易感性增加， 甚至能減弱疫苗的接種效果［10，16-17］。 研究發(fā)現(xiàn)，AFB1會阻礙豬從豬丹毒疫苗中獲得免疫力， 從而大大降低疫苗的接種效果并且增加疾患風險［18］。

2.2 致病性與毒素殘留

黃曲霉毒素中毒的動物表現(xiàn)為生長發(fā)育受阻、飼料轉化率降低，采食量和日增重與毒素濃度呈負相關［19］。在豬上，飼料中的黃曲霉毒素含量為200～400 滋g/kg 時就可引起生長受阻［20］。 在奶牛上，黃曲霉毒素能造成消化機能障礙和紊亂，如干擾營養(yǎng)物質代謝、降低能量與養(yǎng)分的儲存、損傷瘤胃發(fā)酵功能等［21］。 黃曲霉毒素的致病性主要體現(xiàn)在急性和慢性兩方面。 急性期可導致肝實質細胞壞死、膽管增生、類脂功能障礙和肝出血；慢性期則包括中毒動物的亞急性或慢性肝損傷， 以及引發(fā)營養(yǎng)代謝功能障礙［22］。

動物攝入AFB1后，可在肝臟、腎臟、肌肉、血液、牛奶和蛋中檢測到AFB1及其代謝物［23］。 在組織中檢測到AFB1含量為：肝臟＞胸肌，血液中含量較低，肌肉檢測后無發(fā)現(xiàn)［24-25］。 在泌乳母豬上，飼料中的黃曲霉毒素含量為0.5 mg/kg 就可導致乳汁中的毒素殘留［20］。 在奶牛上，攝入含5 滋g/kg的AFB1飼料就可從牛奶中檢測到50 ng/kg的AFM1［14］。

2.3 致畸性與致癌性

黃曲霉毒素能夠引起生殖系統(tǒng)的畸變。 在豬上，可造成母豬假發(fā)情、不孕、受胎率下降、易流產、產弱仔、死胎，公豬雌性化和種豬繁殖力下降等。 在牛上， 可導致妊娠母牛泌乳能力下降或喪失、易早產和流產等。 在禽類上，可引發(fā)公禽生殖器官畸形病變、母禽卵泡萎縮、產仔數(shù)減少、成活率低下等［15］。 更值得關注的是，黃曲霉毒素可通過胎盤轉移至胎兒體內，引起胎兒木乃伊化、畸形和遺傳缺陷， 還可通過胎盤影響胎兒組織器官的發(fā)育［10-11］。

黃曲霉毒素具有較強的致癌性， 在體內蓄積能引起器官顏色、質地和重量改變。當動物長期中毒時， 黃曲霉毒素對肝臟的毒性作用不僅會導致肝臟萎縮硬化、功能異常，嚴重時還可見白色點狀或結節(jié)狀增生性肝癌病變。 此外，研究顯示AFB1代謝產生的環(huán)氧化物也可誘發(fā)胃腺癌、 腎癌和直腸癌等［6，10，26］。 從公共衛(wèi)生角度看，食用被黃曲霉毒素污染的肉、蛋、奶可能會增加其傳播風險，人類攝入黃曲霉毒素后可引發(fā)免疫功能障礙類疾病或對腫瘤的易感性升高［17］。

3 AFB1 對肉雞的危害

3.1 AFB1 對肉雞生長發(fā)育的影響

飼料受到AFB1污染后不僅會導致營養(yǎng)價值和利用率減少， 也會對飼料質量和適口性產生影響。短期或長期飼喂被AFB1污染的飼料且超過中毒劑量后， 就可引起肉雞生長遲緩或飼料轉化率下降［5］。 黃海濤［6］研究了不同濃度的AFB1對黃羽肉雞最終體重、平均采食量、日增重、料重比和存活率的影響，結果顯示，不同濃度的AFB1沒有效應依賴性。 然而當飼料中AFB1的濃度為20～100滋g/kg 時， 肉雞飼料消耗量與體重的比例增加，但成活率降低。 何?。?7］研究表明，0.075 mg/kg 的AFB1就能顯著降低肉雞的上市體重。 王勇［28］報道日糧中AFB1濃度為1 mg/kg 時可造成肉雞的日增重和飼料消耗量降至最低值。 飼喂含1～2 mg/kg AFB1日糧的肉雞與正常組相比，采食量和體增重分別降低了24%和32%， 該毒素導致肉雞血清中膽固醇、總蛋白、白蛋白、尿酸和堿性磷酸酶的含量下降［29］。

AFB1損害肉雞生長發(fā)育的主要機制是抑制蛋白質的吸收與合成， 而膳食粗蛋白是決定動物生長性能和健康的主要因素。 AFB1主要通過改變腸道結構、降低酶活性、損傷腸道黏膜等，引起肉雞生長發(fā)育受限。 首先，AFB1通過改變腸道菌群、破壞腸道結構、抑制腸道發(fā)育，從而導致腸道吸收功能障礙［1］。 飼糧中的AFB1可加重幼雞內源性氮損失，顯著降低肉雞能量、氮和氨基酸的消化率；造成腸道上皮細胞對粗蛋白、粗脂肪、鈣和磷等營養(yǎng)物質吸收率和回腸可消化能量降低； 導致腸道細胞營養(yǎng)和能量供應不足， 從而降低腸道上皮細胞對營養(yǎng)物質的吸收與利用功能［30］。 其次，AFB1減弱了酶的生物活性（特別是胰蛋白酶、胰脂肪酶和淀粉酶）并抑制某些活性酶和激素的合成，導致營養(yǎng)物質吸收不足和代謝紊亂。 酶活性的降低是肉雞消化功能失調、體重減輕、食欲衰退和貧血的重要原因［26］。 最后，AFB1對肉雞消化道黏膜和胃腸道前段有較強的刺激與腐蝕作用， 可直接破壞腸道上皮細胞的完整性和通透性， 引發(fā)腺胃、肌胃炎癥和消化道黏膜潰瘍出血等反復易發(fā)的腸道病癥［31］。

3.2 AFB1 對肉雞免疫功能的影響

AFB1對肉雞具有較強的免疫抑制作用，即使較低水平的AFB1也會抑制肉雞淋巴細胞的增殖與活性， 導致肉雞對疾病的抵抗力和免疫能力低下［32］。 AFB1對肉雞的免疫抑制主要有兩種方式：一是影響免疫細胞的生成與活性， 二是抑制細胞因子的分泌。

首先，AFB1可與DNA 和RNA 結合， 抑制蛋白質的合成和細胞的生長， 引起胸腺發(fā)育不良與萎縮，減少淋巴細胞生成，降低淋巴細胞亞群在淋巴細胞群中所占的比例， 影響巨噬細胞的吞噬作用和免疫細胞的生成［8］。 AFB1還可引起肉雞免疫器官線粒體和法氏囊細胞的凋亡， 從而降低血清免疫球蛋白（IgA、IgG 和IgM）的含量，并使肉雞脾臟中淋巴細胞的損耗大幅度增加并影響其活性［29］。 以0.15 mg/kg 劑量的AFB1飼喂雛雞，可抑制免疫器官的發(fā)育，降低淋巴細胞的數(shù)量，增加免疫器官的細胞核碎片［32］。田莎等［33］研究發(fā)現(xiàn)，隨著飼料中AFB1濃度的增加，法氏囊和胸腺均呈現(xiàn)不同程度的萎縮。 綜上所述，AFB1可通過損害免疫器官的發(fā)育與功能，抑制免疫細胞的生成與活性，從而減弱肉雞的免疫反應。

其次，AFB1可對肉雞的炎癥反應、體液免疫、細胞免疫和免疫系統(tǒng)的其他方面造成損害， 細胞免疫受到的影響最大。 AFB1阻礙并抑制補體、白細胞介素和其他淋巴因子的合成與分泌， 削弱了噬菌體清除病原菌的能力，AFB1可影響抗原呈遞細胞的功能，導致抗體的生成量減少，從而引發(fā)肉雞的免疫抑制［8］。 何健［27］研究表明，AFB1濃度越高， 雛雞腹膜巨噬細胞的黏附力與噬菌性能下降幅度越大， 肉雞注射0.3 mg/kg 的AFB1即可引起血液中白蛋白與球蛋白分泌量減少。 肉雞飼喂含0.25～0.7 mg/kg AFB1的日糧后， 抗傳染性支氣管炎病毒的抗體滴度總體上呈現(xiàn)衰弱態(tài)勢， 而攝食含200 滋g/kg AFB1的日糧就可顯著抑制肉雞新城疫病毒疫苗的免疫抗體產生， 導致病原易感性升高［6，32］。 此外，AFB1的代謝殘留物可由母體轉移至胚胎，影響胚胎的正常發(fā)育和免疫細胞的活性，同時導致抗體生成量減少［9］。

3.3 AFB1 對組織器官的危害

大量研究表明，AFB1損害畜禽的組織器官，誘導腎毒性、腸道毒性與肝毒性，導致多種臟器產生病變［12］。 首先，腎臟是重要的排泄器官，AFB1誘導腎臟毒害可引起肉雞尿酸水平升高，組織剖檢可發(fā)現(xiàn)腎臟嚴重充血、變性和壞死。 日常用藥排泄會加重腎臟負擔， 嚴重時可造成代謝排泄障礙［34］。45 日齡的肉雞攝食含1 mg/kg AFB1的日糧，15 d 后可導致腎臟中過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶 （GSH-Px） 和超氧化物歧化酶（SOD）活性下降，并顯著提升脂質過氧化氫（LPO）水平［27］。 以0.1 mg/（kg·BW）和0.2 mg/（kg·BW）劑量連續(xù)6 d 給1 日齡雛雞嗉囊注射AFB1， 兩組雛雞的肝腎組織均出現(xiàn)惡化病變， 而后者腎臟病變較嚴重［35］。

其次，黏膜是腸道重要的免疫防御屏障，AFB1可影響腸黏膜細胞的增殖與分化， 抑制腸黏膜免疫反應， 干擾腸道正常的抗原運輸與黏膜屏障功能，從而引發(fā)腸道炎癥［36］。 AFB1也可通過改變腸道上皮細胞的分布密度、 導致腸道組織纖維化與壞死、 破壞上皮細胞結構等方式損害和破壞腸道功能，引起肉雞腸道毒性［7］。 另外，AFB1還可影響胰臟的分泌功能，降低脂肪酶和蛋白酶的活性，引發(fā)腸道營養(yǎng)吸收障礙［20］。

最后，AFB1對肝臟有較高的親和力， 對肝臟來說是一種毒力較強的毒素和致癌物， 而肝臟又是毒素主要的靶器官［37］。 AFB1通過損傷線粒體功能，誘導細胞凋亡，對肝臟產生多種毒性作用［37］。同時，通過減少膽汁分泌以及抑制膽固醇、磷酸和脂蛋白合成等方式， 破壞肝臟脂質轉運功能并引發(fā)脂肪沉積，從而提高肝臟脂質水平，導致脂肪肝綜合征［9］。AFB1代謝產物黃曲霉素B18，9-環(huán)氧化物（AFBO）可與重要的核酸、核蛋白結合影響細胞活性，誘導肝臟細胞和脂質損傷，引起蛋白質合成障礙。 此外，還可誘發(fā)過度炎癥反應，引起大量肝實質細胞丟失、死亡，而長期慢性炎癥的刺激也可導致肝細胞過度復制甚至癌變，造成肝組織壞疽， 增加罹患肝癌的可能性［38］。 肉雞攝入AFB1后，約50%的AFB1可被十二指腸吸收，剩余毒素主要在肝臟代謝和蓄積［25］。 Fan 等［39］報道，肉雞分別攝入含50、100 滋g/kg AFB1的飼料，42 d 后可在肝臟中檢測到AFB1（分別為0.05、0.13 滋g/kg）和AFM1（分別為0.10、0.32 滋g/kg）殘留。 飼喂含1 mg/kg AFB1的飼料，42 d 后可在肝組織中檢出0.166 滋g/kg 的AFB1殘留。 研究證實，肝臟中AFB1殘留量隨攝入時間的延長而增加，在飼喂被AFB1污染日糧的第7 天達到最高水平， 而0.05 滋g/mL黃曲霉毒素濃度為誘導肉雞肝細胞損傷的最佳劑量［37，40］。

3.4 AFB1 對肉雞遺傳物質的影響

AFB1在組織器官中經過細胞色素Ⅰ型酶P450（CYP450）氧化，激活其在體內的生物轉化過程，從而使AFB1產生一定的遺傳毒性，肝臟是發(fā)生這一代謝過程的主要器官［13，38-41］。 AFB1在肉雞肝臟中經過CYP3A4 和CYP1A2 等酶的作用被轉化為AFBO、AFB1-8，9-endo 環(huán)氧化物和部分羥基化的代謝物，如AFL、AFP1、AFM1與AFQ1等［4，7］。只有AFBO 和AFL 具有遺傳毒性，其他代謝產物均可被機體分解， 通過尿液等途徑排到體外［5，38］。首先，AFBO 具有高度親電性， 能夠與DNA 和其他關鍵的細胞大分子結合形成共價復合物， 導致AFB1-N7 鳥嘌呤加合物與AFB1-DNA 加合物的產生，而AFB1-DNA 被認為是AFB1發(fā)揮基因毒性的關鍵物質［38，42］。 其次，AFL 既可以與DNA 結合形成加合物又可在酶的催化下重新轉化為AFB1，這不僅增加了AFB1在體內的殘留時間，也延長了其毒性效應。此外，AFL 也是唯一能夠通過胎盤轉運的代謝物， 這都表明AFL 可能在AFB1的遺傳毒性中發(fā)揮重要作用［7］。

AFB1可通過代謝加合物、遺傳停留、活性氧（ROS）的生成、抑制DNA 酶活性等途徑發(fā)揮對肉雞的遺傳毒性作用。 首先，AFB1-DNA 等加合物遺傳損傷可停留在DNA 骨架上并造成DNA 堿基缺失、DNA 單鏈或雙鏈斷裂與損傷、DNA 與蛋白質交聯(lián)、誘導遺傳基因點突變等多種毒性，p53基因的G→T 顛倒與249Ser的定位突變與肝細胞癌的發(fā)生高度相關［5，38，43］。 其次，ROS 誘導基因氧化應激和DNA 損傷， 可增加促凋亡蛋白p53 與Caspase-3 的含量與活性， 突變產生的8-羥基脫氧鳥苷（8-OHdG）也誘發(fā)基因GC→TA 顛換、突變與致癌性［38，41-42］。 最后，AFB1通過降低基因修復酶和聚合酶活性達到抑制基因解毒的調控目的，從而影響遺傳物質正常復制與轉錄，增加AFB1的毒性效應［43-44］。

4 小結

黃曲霉毒素是一種高毒性次級代謝產物，在熱帶和亞熱帶地區(qū)通常會污染食品和飼料［45］。 黃曲霉毒素對肉雞的毒性作用主要表現(xiàn)在生長發(fā)育功能障礙、免疫抑制、器官損傷和遺傳毒性四個方面，并對腸道、腎臟、肝臟和免疫器官造成實質性損傷，從而促使肉雞細胞凋亡或自噬、觸發(fā)炎性反應、器官系統(tǒng)失衡，降低生長性能等。然而，黃曲霉毒素對家禽機體的損害機理仍需深入研究。 對黃曲霉毒素致毒機制研究越清楚， 防治措施就越準確，從而能夠有效保障畜禽養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展。