小麦赤霉病毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）安全性研究进展探讨

吴 秋，续彦龙

（四川农业大学，四川 成都611130）

1 引言

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）主要存在于小麦赤霉病（Wheat scab，Fusarium head blight，FHB）病粒中，是病原菌禾谷镰刀菌产生的最主要的一种单端孢霉烯族化合物（Trichothecenes，TCH），其化学名为3α，7α，15－三羟基－12，13－环氧单端孢霉－9－烯－8－酮［1］。它严重危害人畜健康［2］，导致食欲降低、体重减轻、代谢紊乱等生理现象，还对人和动物的免疫功能产生明显的影响［3］。本文将从DON毒性研究、安全性评价手段及防治方法的基本展望几个方面进行阐述。

2 DON毒性表现及其评价方法

2.1 DON毒性的生理反应

大量研究表明，高剂量的DON有时会引起动物突发性死亡，同时DON不同染毒途径的半数致死剂量（LD50）有所差异。DON对小鼠的LD50为46～78mg／kg（口服）或49～70mg／kg（腹腔注射），10日龄鸭的LD50为27mg／kg（皮下注射），雏鸡的LD50为140mg／kg（口服）。同时，研究发现供试动物对低剂量DON敏感程度依次为猪＞小鼠＞大鼠＞家禽≈反刍动物，DON在动物体内的代谢、吸收、分布以及消除的不同可能是敏感性不同的原因［4］。

猪的抗拒综合症常与DON有关，猪食用含有DON的饲料后，进食量显著降低，甚至拒食，还伴有呕吐，导致增重低于正常水平［3］。有研究表明：DON不仅减轻小鼠体重而且对其有明显氧化损伤［5］。Szkudelska等［6］研究发现，DON还能使 Wistar大鼠体内某些激素与能量物质增高；此外，还发现DON对家禽的繁殖性能无任何影响，在蛋中有少量的残留，同时只有在高剂量的条件下才引起家禽免疫功能障碍，母禽较公禽敏感［7］；DON在单胃动物中仅发生去环氧化等代谢反应，而很少与葡萄糖醛酸结合，而在反刍动物体内不仅能有效发生去环氧化、去乙酰化等，还能与葡萄糖醛酸结合而快速地排泄［7］，因此DON一般情况下对牛、羊的生产性能并无负面影响，仅在极高剂量下才在乳中残留，但也有少量研究表明，DON对绵羊产生毒性［8］。

DON对所有细胞具有较强的细胞毒性和遗传毒性。据研究，DON对原核细胞的毒性作用可能以通过渗透磷脂双层作用于亚细胞水平、与细胞膜的相互作用、自由基介导的脂质过氧化作用等三种方式中的一种或一种以上的方式同时发挥［9］。Cossette［10］研究发现，DON对谷物种子细胞具有毒性作用，主要损伤植物细胞壁，促进其释放钾、钠等离子。曹峻岭等［11］研究报道，体外培养的幼兔关节软骨细胞经过DON处理后，观察发现细胞膜、核膜和细胞器均有明显损伤，特别是对培养早期的软骨细胞有致命损伤。Brown等［12］研究发现，DON可作用于骨髓造血干细胞产生细胞毒性，还可作用于T细胞、B细胞、IgA＋细胞而产生免疫毒性作用，抑制或增加程序细胞的死亡。Thuvander等［13］研究结果发现，DON促进体外培养人外周血淋巴细胞凋亡。李月红等［14］研究发现，DON可剂量依赖地诱导并促进小鼠体内胸腺细胞的凋亡，而且较高浓度的DON还可以明显抑制小鼠体内胸腺细胞的增殖。

另外，近年来在许多肿瘤细胞中都发现有HLA－Ⅰ类抗原表达的降低或缺失，这种情况下，肿瘤细胞更易逃避免疫细胞的识别和杀伤，从而形成肿瘤并产生不良的预后［15，16］。有研究表明，DON能在人正常食管上皮细胞蛋白和mRNA水平上抑制HLA－Ⅰ蛋白的表达［17］。又实验证明DON对体外培养的两株胃癌细胞——SGC－7901细胞和BGC－823细胞均具有非常明显的增殖抑制作用，在较大浓度时DON可引起明显的细胞G2／M期阻滞［18］。继而可以推断若是正常组织中细胞周期蛋白合成受阻，可导致癌细胞增殖；若是癌变组织中的蛋白质组织受阻可能对癌症有一定的疗效。

2.2 DON的毒性评价方法

2.2.1 饲料掺食法

早在1989年，将赤霉病污染的小麦面粉掺于配合饲料饲喂育肥猪，进行应激饲喂试验［19］。Banotai等［20］用含DON的饲料饲喂雌性小鼠，发现其体重明显减轻，血清lgA升高，而IgM和lgG降低，肾小球系膜lgA沉积出现血尿。Charmley等［21］研究表明饲喂含DON的日粮，奶牛产奶量和饲料采食量不受影响，在乳中未检测出DON或其代谢产物。

2.2.2 注射评价法

Szkudelska等［6］在大鼠皮下注射 DON，导致血中胰岛素、葡萄糖和自由脂肪酸的含量明显增高，还可引起肌肉合成糖原增加和三酰甘油降低。李群伟等［22］将成年雄性家兔随机分组后以不同剂量的DON经耳缘静脉注射染毒多次后处死家兔，取其多种器官进行常规病理检查，发现染毒家兔的心、肝、肾、脾均有病理变化。

2.2.3 培养渗透法

很多实验通过不同浓度的DON处理植物细胞和体外培养的动物细胞来研究DON对动植物作用的机制。如王裕中等［23］通过以不同浓度的DON分别处理不同品种小麦黄化幼苗芽鞘片段研究了不同品种、不同部位小麦芽鞘片段对于DON的敏感性。Ouyang等［24］研究了在一定DON浓度作用下，培养的CD4＋T细胞分泌和增殖的变化。朱连勤等［25］在实验研究中脾细胞混悬液用不同浓度的DON溶液处理后培养，测定脾细胞成活率与脾脏淋巴细胞转化率。

2.3 DON检测方法的改进

面对DON对人类生产生活的毒性威胁，用灵敏、可靠的检测手段准确、及时地检出毒素将为DON中毒疾病的防治带来很大便利。因此，建立和改进检测DON的分析方法非常有必要。目前，用于DON检测的方法主要有物理化学方法中的薄层色谱法（TLC）、高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、气－质联检（GCMS），以及免疫学方法酶联免疫吸附试验法（ELISA）等。其中，HPLC具有GC所具有的灵敏、高选择性、准确性和精确性等优点，同时能克服GC中难以的变异系数大等问题，越来越被广泛应用，以DON特异性抗体制成的免疫亲和柱为前处理技术而建立的液相色谱法（DON test－HPLC）是一种 DON测定新方法［26］，目前已成为我国进出口粮谷中DON检测的行业标准方法。

3 DON毒性作用的分子机理

DON能抑制细胞分裂增殖和DNA、RNA及其蛋白质等生物大分子的合成，抑制促进生物细胞的变性、坏死［27］，尤其对生长较快的细胞（如胃肠道粘膜细胞、淋巴细胞、胸腺细胞、脾细胞、骨髓造血细胞等）产生损伤［1，28］。

研究表明小剂量 DON（50.0ng／mL和100.0ng／mL）可延迟或损害细胞增殖，而大剂量DON（250.0ng／mL和500.0ng／mL）则完全抑制细胞增殖［24］。有研究发现，DON对人正常食管上皮细胞HLA－I蛋白有表达抑制作用，但是在DON处理24h后，mRNA表达无明显影响［29］，而且，大量研究表明，DON主要通过影响细胞核糖体而达到抑制细胞蛋白合成的的作用［30］，故而可推测DON主要抑制蛋白质的翻译过程。又有研究利用单细胞凝胶电泳（Single cell gel electrophoresis，SCGE）试验体外检测DON对SD大鼠肝细胞DNA造成的损伤，结果发现DON可以引起离体肝细胞DNA单链断裂，并且损伤作用程度在一定范围内和DON浓度呈正相关［31］。随后，利用同样的方法又发现了DON可致Vero细胞DNA损伤［32］。由此，可以推测DON通过影响周期蛋白以及相关蛋白酶类的合成而抑制细胞增殖以及DNA、RNA及其蛋白质等生物大分子的合成。

由以上结论可以推测，DON在细胞的变性和坏死过程中可能通过影响蛋白酶类的生物合成来抑制细胞的自我修复或增强细胞衰老和凋亡。其间具体的分子机制有待进一步考究。

另外，有实验证明DON对体外培养的两株胃癌细胞——SGC－7901细胞和BGC－823细胞均具有非常明显的增殖抑制作用，在较大浓度时DON可引起明显的细胞G2／M期阻滞［18］，这暗示着DON作为药物治疗癌症具有一定的应用前景。

4 DON毒性的防治及其应用前景

由于在食物和饲料中DON毒素污染十分普遍［33］，因此减少该毒素对小麦等谷物的污染是今后研究中的重点。目前，许多研究人员对DON的毒性作用以多种供试生物进行了广泛研究，对DON毒理机制的认识逐渐清晰。在此基础上应注重创新和研究DON毒性的防治方法：一是小麦赤霉病的防治，如积极培育赤霉病抗性新品种、开发新型农药等；二是进一步研究DON的降解以及毒性的减轻和弱化作用。目前去除粮油制品中真菌毒素还没有广泛使用、有效实用的方法。其中吸附剂法是被深入研究的一种方法，目前认为把吸附剂加入到动物饲料中，通过吸附作用可以减少毒素在动物肠道内的吸收。如有研究表明，酯化葡甘露聚糖（EGM）作为吸附剂可减轻DON的毒害作用［25］。

在应用方面，DON可能应用到医疗方面的药物开发过程中，近年来研究表明，DON可抑制体外培养胃癌细胞等的增殖活性，这意味着，或许可通过探明其抑制癌细胞增殖的分子机制并加以利用，开发出能够靶标性作用于癌细胞的药剂，使之“变废为宝”。

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