伏马毒素对小鼠毒性的研究进展

张 熠，蒋艳成，许广人，袁巧玲，陈文惠，雷红宇

（湖南农业大学动物医学院，湖南长沙410128）

伏马毒素对小鼠毒性的研究进展

张 熠，蒋艳成，许广人，袁巧玲，陈文惠，雷红宇※

（湖南农业大学动物医学院，湖南长沙410128）

伏马毒素是玉米和以玉米为原料的产品中常见的一种霉菌毒素，可在许多动物体内诱发多种疾病，对动物和人的健康造成巨大危害。文章主要对伏马毒素对小鼠的肝脏和肾脏、致癌性、免疫系统、胚胎、神经系统、胃粘膜等方面的毒性作综述。

伏马毒素；小鼠；毒性

伏马毒素（Fumonisin，FB）是一种主要由轮枝镰刀霉菌（Fusarium verticillioides）和串珠镰刀菌（Fusarium moniliforme）产生的次级代谢产物，广泛存在于全世界各种粮食作物和制品中，尤其以玉米和玉米为原料的产品中最多见，常通过食物链对人和各种动物的健康构成严重危害[1]。伏马毒素是一类由不同的多氢醇和丙三酸组成的结构类似的双酯化合物，根据其结构可分为A、B、C和P四大组，其中，B组伏马毒素（FB）是野生型菌株中产量最丰富的，其中FB1占了总量中的70%左右，毒性最强。伏马毒素能引起马大脑白质软化症（ELEM）、猪肺水肿（PPE），多种实验动物的肝脏和肾脏毒性，且与人类神经管缺陷和食道癌的发生有关[2～5]。因此，伏马毒素在畜牧业生产及食品卫生安全中的关注日益增加。

1 对小鼠肝脏和肾脏的影响

在小鼠中，肝脏和肾脏是FB1毒性作用的主要部位，且不同的FB1摄入方式对小鼠肝肾毒性大小的影响也不同。Sharma等给FVB小鼠每天皮下注射FB1（2.25 mg/kg）连续5天，出现显著的肝脏及肾脏损伤，主要表现为肝肿大、血浆中丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶浓度增加，肾脏和肝脏中游离鞘氨醇及二氢鞘氨醇的浓度增加，以及肝脏中TNFα-mRNA表达增加等[6]。给B6C3F1小鼠饲喂FB1（81 mg/kg）13周，在雌性小鼠中出现的肝毒性以肝病和血清化学的改变为主[7]。给怀孕的Charles River CD1雌性小鼠饲喂含0～100 mg/kg的FB1，当剂量大于50 mg/kg时就能引起小鼠的肝脏坏死，并伴有腹水和肝细胞核直径增大，ALT活性显著增加[8]。给成年B6C3F1小鼠每天饲喂75 mg/kg的FB1，14天后肝脏出现细胞坏死、有丝分裂和细胞核大小不均等症状。同时，血清ALT活性升高、肾脏中离子转运能力出现轻度下降、雄性血液尿素氮含量增加[9]。给雄性BALB/c小鼠皮下注射FB1（0、0.25、0.75、2.25或6.25mg/(kg?day)）5天，出现肾脏重量降低及剂量相关的肝脏和肾脏病变，且所有处理组中凋亡细胞均增多，表明短暂暴露于低剂量的FB1能诱导细胞凋亡[10]。给B6,129雄性小鼠每天皮下注射2.25 mg/kg的FB1，5天后肝脏和肾脏中TNFα和IL-1β表达增加[11]。小鼠经FB1处理5天后，肝脏中游离鞘氨醇碱显著增加、酸性SMase的活性增强、SM含量减少、SPT以及SPHK1的表达和活性显著增加[12]。给BALB/c小鼠腹腔内注射FB1（1.5、4.5 mg/kg），增殖细胞核抗原和Ki-67的表达显著提高、caspase-8和 TNF-α 介质水平提高，4.5 mg/kg FB1促使血管内皮生长因子（VEGF）和成纤维细胞生长因子-2（FGF-2）的表达水平显著升高[13]。另外，FB1对肾脏与肝脏的损伤有差异，给小鼠皮下注射25 mg/kg FB1，随着染毒时间增长，肝脏和肾脏中鞘氨醇碱含量显著增高，肝脏在4～8小时出现峰值，24小时后恢复到对照水平，而肾脏中在12小时出现峰值，并持续到24小时含量远高于对照组[14]。还有研究报道，FB的肝肾毒性在不同性别的小鼠中有差异。Neetesh Bhandari发现BALB/c小鼠经FB1处理后，雌性小鼠肝脏中丙氨酸转移酶含量和凋亡率都高于雌性小鼠，且游离鞘氨醇碱水平和细胞因子的表达水平在雌雄间有差异，说明其对小鼠的肝毒性可能与性别相关[15]。给B6C3F1/Nctr BR小鼠摄入0、99、163、234和484 mg/kg的FB1，28天后出现肝细胞坏死、门静脉周围肥厚、小叶中心、胆小管和Kupffer细胞增生等症状，并伴有谷丙转氨酶（ALT）和碱性磷酸酶（ALP）活性升高。组织病理学和临床化学变化表明，FB1诱发雌性肝毒性的浓度为99 mg/kg，雄性为484 mg/kg，说明雌性小鼠比雄性小鼠更敏感[16]。且相比于SD或Fischer 344大鼠，小鼠对FB1引起的肾毒性的敏感度要更低[17]。

2 对小鼠的致癌性

1991年南非科学家以小鼠为模型开展了伏马毒素的毒性试验，结果表明，在50 mg/kg的FB剂量水平下，18～26个月后出现患肝肿瘤的几率急剧上升，这是首次发现伏马毒素诱导肝癌的证据[18]。给p53杂合和p53纯合小鼠饲喂含有0、5、50或150 mg/kg的FB1的饲料26周后，在150 mg/kg的剂量中观察到肝腺瘤和胆管瘤[19]。给BALB/c小鼠皮下注射FB1（2.25 mg/kg）5天，导致小鼠肝脏细胞中IL-1Ra、致癌基因转录因子c-Myc、B-Myc、Max和Mad，凋亡基因Bcl-2、Bax和Bad的表达增加，这些因子可能参与了FB1致癌的机制[20]。给B6C3F1小鼠饲喂两年的FB1，发现FB1诱导雌性小鼠肝肿瘤的发生，在0、5、15、50和80 mg/kg浓度时发生概率分别为5/47、3/48、1/48、19/47和39/45，表明长期摄入FB1(≥50 mg/kg)会使啮齿类动物致癌[21]。

3 对小鼠的免疫毒性

FB1可以引起动物的免疫刺激、免疫功能下降或免疫抑制。给BALB/C小鼠每天皮下注射FB1 2.25 mg/kg，五天后雌性小鼠脾和胸腺的重量显著降低，雌性小鼠脾脏中IL-2 mRNA的表达减少而T淋巴细胞数量却相对增加，雌性小鼠胸腺中不成熟的CD4+/CD8+双阳性细胞数量显著降低，这表明FB1对小鼠有免疫抑制作用，并且雌性比雄性更易受影响[22]。另有实验表明，不同剂量的FB1对小鼠免疫产生刺激和抑制的双重作用。对BALB/c小鼠染毒5～100 μg的FB1后，空斑形成细胞（PFC）数目减少；而当每天染毒1～50μg的FB1时，引起PFC的数量呈4～12倍的增加[23]。给BALB/c小鼠饲喂FB1（100?g/kg）2周，脾脏中半胱氨酸蛋白酶-3活性及LP、IL-10和IL-4 mRNA表达增加，GSH含量减少，且GPx和SOD、以及IFNγ和TNFα mRNA的表达量降低[24]。同时，FB1可以引起小鼠脾脏结构出现胶囊状的损伤和淋巴样的聚集，过氧化氢酶、SOD-2和GR等抗氧化物酶的表达水平显著降低；内质网应激标记蛋白如 Grp78、PERK和CHOPD的表达水平增加，说明FB1染毒能导致小鼠脾脏内质网应激调节损伤，进一步导致脾脏组织损伤，并对体内免疫功能造成影响[25]。

4 对小鼠胚胎的影响

摄取含有FB1的食物会导致高风险的神经管缺陷发生。分别给怀孕的SWV和LM/Bc小鼠每天饲喂20 mg/kg的FB1，用40μM的FB1处理SWV和LM/Bc小鼠中的纤维原细胞和（MEFs）和无血清小鼠胚胎（SFME）的神经管源细胞24小时，发现用FB1处理后的小鼠血浆中的1-磷酸鞘氨醇（Sa1P）含量升高，用FB1处理的SFME和MEF细胞中的Sa1P含量升高，且FB1-NTD易感的LM/Bc品种的MEFS细胞中的Sa1P含量更高[26]。给怀孕的LM/Bc小鼠腹腔注射FB1，染毒量高于15 mg/kg的所有组别都有神经管缺陷[27]。给怀孕的LM/BC雌性小鼠在妊娠早期用FB1处理（20 mg/kg），能导致79%的胎儿出现神经管畸形，母体内及胚胎组织内鞘脂类物质显著改变，3H-叶酸水平和Folbp1的免疫组化表达降低[28]。用10 mg/kg的FB1饲喂怀孕小鼠，使鞘脂类代谢出现明显扰乱，导致肝细胞凋亡、胎儿死亡率增加和胎儿的重量减少，且所有暴露在FB1中的小鼠均出现了神经管缺陷，并且有66%的胎儿受到影响[29]。用FB1处理LM/Bc小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)，发现FB1通过破坏鞘脂代谢导致细胞核中Sa1p积累，抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC），表明组蛋白高度乙酰化是FB1诱导神经管畸形的一种潜在机制[30]。当FB1含量大于25 mg/kg时，能增加胎儿死亡、减少胎儿体重及增加胎儿脑积水的发生率，胎儿肝脏Sa/So比率没有增加，而母体肝脏出现显著病变、血清中ALT含量和肝脏Sa/So比率显著增加；当FB1达100 mg/kg时，显着降低母体体重，并出现死亡，表明FB1对胎儿的毒性继发于母体毒性，Sa/So比率说明FB1不能通过胎盘[31]。用FB1处理雌性CD1小鼠，结果表明，FB1扰乱了其肝脏、子宫、胎儿和胎盘中的鞘脂类代谢酶基因的表达[32]。且CD1小鼠比LM/Bc小鼠对FB1诱导的NTD敏感度要低，说明小鼠不同种属之间存在敏感度差异[33]。

5 对小鼠的神经毒性

给成年雄性C57BL/6小鼠腹腔注射FB1(8 mg/kg)，30分钟之后注射低剂量的戊四唑(PTZ，30mg/kg)，发现FB1减少PTZ引起的肌跃型抽搐的延迟并增加其发生次数，使大脑皮层 α1Na+、K+-ATP酶活性及线粒体膜电位ΔΨm增加，而在海马体内相同的酶的活性却降低，表明FB1引起小鼠大脑兴奋过度[34]。给雌性BALB/C小鼠脑室内注射总剂量达100 μg的FB1后，引起小鼠大脑神经变性，抑制神经酰胺合成，刺激星形胶质细胞及上调促炎性细胞因子[35]。BALB/c小鼠经FB1处理3天后，脑内鞘脂类的生物合成显著地降低[36]。Masashi Tsunoda每天给BALB/c小鼠皮下注射不同剂量的FB1，5天后2.25 mg/kg和6.75 mg/kg剂量FB1处理的小鼠大部分脑区HVA含量显著升高、纹状体中5-HT含量显著减少；神经递质代谢产物比值如HVA/DA和5-HIAA/5-HT在处理组的几个脑区中升高[37]。

6 对小鼠胃黏膜的影响

FB对小鼠的消化道也有一定的影响。Alizadeh AM报道，给29周雌性小鼠饲喂FB1(150 mg/kg)，16周后发现轻度至中度的胃萎缩，与对照组相比，实验组中胃壁细胞数量显著减少，胃粘膜高度和胃腺体细胞有丝分裂指数显著降低，采用TUNEL法和Bax-标记的阳性细胞数量显著增加，且胃腺体的增殖活跃度明显低于对照组，表明FB1通过增加细胞凋亡和抑制细胞的有丝分裂活动导致胃粘膜萎缩[38]。Abbas Tavasoly给小鼠饲喂含量为150 mg/kg的FB1，连续4个月后组织学病变显示胃黏膜壁细胞数量显著减少、炎症细胞数量显著增加，此外还观察到胃腺体萎缩[39]。 □

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S859.82

A

1006-4907（2017）02-0039-03

10.3969/j.issn.1006-4907.2017.02.018

2017-03-17

湖南农业大学东方学院青年科学研究基金（14QNZ12）。

张 熠（1989～），男，湖南攸县人，硕士研究生，从事动物疾病病理研究，542884818@qq.com

※通讯作者：雷红宇。