霉菌毒素在细菌性和病毒性疾病暴发中的作用

韩浩月

摘 要：动物肠道对营养物质的吸收功能与营养物质和肠道上皮接触的表面积成正比，例如呕吐毒素和伏马菌素在内的镰刀菌毒素会对肠道的吸收功能和屏障功能产生重要的影响，增加动物暴发细菌性或病毒性疾病的风险。

关键词：呕吐毒素;伏马菌素;肠道屏障

田间植物最易感的霉菌是镰刀菌，可引发镰刀菌病。镰刀菌本身对家禽健康的威胁不大，但是在应激条件下，它会产生有害的霉菌毒素，如单端孢霉烯族毒素类[主要是呕吐毒素（Deoxynivalenol，DON）和T-2 / HT-2毒素]、玉米赤霉烯酮和伏马菌素（Fumonisins，FUM）。

研究表明，86%和62%的饲料原料分别受到呕吐毒素和伏马菌素的污染（Olmix-Labocea数据库）。这些数据与最近发表的大规模研究的结果相一致，这表明饲料原料普遍存在镰刀菌毒素多重污染的情况。

呕吐毒素和伏马菌素都会影响家禽的健康和生产性能。呕吐毒素是蛋白质合成和有丝分裂的强效抑制剂，可通过激活促分裂原活化蛋白激酶诱导细胞凋亡。动物突然摄入高剂量的呕吐毒素会引起腹泻和胃肠道功能失调。伏马菌素主要通过抑制鞘氨醇N-酰基转移酶破坏神经酰胺和鞘脂的代谢。伏马菌素急性中毒的特征性症状是肺脏、心血管和肝脏的功能性损伤。基于霉菌毒素的急性毒性，欧盟委员会已确定了饲料中霉菌毒素的最高推荐水平。尽管如此，最近的研究表明，呕吐毒素和伏马菌素的含量即便低于欧盟建议的限量水平仍会造成动物机体损伤。在没有霉菌毒素中毒的急性症状的情况下，一些研究强调了呕吐毒素和伏马菌素对动物肠道健康的单独影响和复合影响，以及它们在细菌性和病毒性疾病暴发中的作用。

动物肠道上皮是一个由单层细胞组成的机体组织，具有双重功能：一是对营养物质、水和电解质吸收的选择性过滤功能，二是作为动物机体抵抗病原体和毒素的主要屏障。研究证明，呕吐毒素和伏马菌素会影响肠道的吸收功能和屏障功能（图1）。

1  霉菌毒素在病原体定植肠道中的作用

动物肠道对营养物质的吸收功能与营养物质和肠道上皮接触的表面积成正比。当肠道中存在呕吐毒素时，蛋白质的合成会受到抑制;当肠道中有伏马菌素时，脂质代谢会降低。这两种毒素都会降低肠道上皮细胞的增殖和存活率，从而减少用于吸收营养物质的肠道表面积。呕吐毒素和伏马菌素都会损伤肠道，如造成肠绒毛高度降低、病变和水肿，从而显著减少营养物质的吸收量。因此，当肠道中存在镰刀菌毒素时，蛋白质的浓度会提高，这有利于病原体在肠道中繁殖。2014年，Antonissen等证明，在饲喂污染了呕吐毒素（3 mg/kg～    4 mg/kg）的日粮后，鸡十二指肠内蛋白质的总浓度显著升高。这些结果与Awad等观察到的情况一致。他也发现，动物肠道中有呕吐毒素存在时，肠道表面积显著减少，营养物质的吸收减少。因此，动物摄入伏马菌素后可能会引起胃肠道神经鞘脂发生改变，并会改变肠道上皮细胞表面的细菌受体。研究人员认为，这些变化可能会增加病原体在肠道中的定植。

2  霉菌毒素在肠道屏障功能中的作用

目前人们普遍认为，低剂量的呕吐毒素和伏马菌素可通过调节肠道紧密结构的功能降低肠道中的跨上皮电阻（Trans Epithelial Electrical Resistance，TEER），进而改变肠道的屏障功能。此外，呕吐毒素和伏马菌素还会降低上皮细胞的增殖和存活率，从而影响肠道屏障功能。动物摄入呕吐毒素后，可显著减少合成和分泌黏蛋白（保护性黏液层的主要成分）的杯状细胞的数量。

研究证明，当肠道中存在呕吐毒素和伏马菌素时，细菌在肠道上皮细胞间的转运显著增加。例如，Antonissen等在2014年总结道，当肉鸡肠道中有产气荚膜梭菌时，呕吐毒素会对肠道上皮屏障产生不良影响，因此呕吐毒素是肉鸡坏死性肠炎的一个发病诱因。

3  霉菌毒素在免疫防御中的作用

动物70%的免疫组织位于肠道中。研究发现，呕吐毒素和伏马菌素会影响动物的先天性免疫和获得性免疫。中低浓度的毒素会导致细胞因子、趋化因子和基因的表达失调。研究已证实，呕吐毒素可引起促炎反应[增加α肿瘤坏死因子（Tumor Necrosis Factor alpha，TNF-α）、白细胞介素-1α（Interleukin-1α，IL-1α）、IL-1P和IL-8浓度]，还会影响淋巴T细胞的调节（参与获得性免疫）。研究发现，动物摄入伏马菌素后，肠道炎症性细胞因子（IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-β，尤其是IL-8）的集结会受到影响，从而提高机体对病原体的易感性。伏马菌素还会损害肠内抗原呈递细胞（Antigen Presenting Cells，APC）、主要组织相容性复合物II类分子和淋巴T细胞的刺激能力，导致肠道感染時间延长。霉菌毒素除了会增加动物肠道和全身性的感染风险外，还会影响机体的免疫系统，改变机体对疫苗的免疫反应。

霉菌毒素除了能增强病原体的毒力和降低疫苗的免疫效力外，似乎还会影响药物的效力。最近的一些研究表明，在动物摄入污染伏马菌素的饲料后给其服用药物，可能会改变肠内药物（如恩诺沙星——一种作用于包括大肠杆菌、多杀巴氏杆菌和鸡支原体在内的广谱抗生素）的表达。

总而言之，通过为细菌或病毒在肠道中创造一个有利于其定植的环境、提高病原体在肠道内的转运以及影响机体的免疫系统从而提高动物对病原体的易感性，呕吐毒素和伏马菌素会提高动物暴发细菌性或病毒性疾病的风险。这将降低养殖场的生产水平和生产质量，增加生产成本，进而对生产效率和盈利能力产生巨大影响。

任何旨在降低霉菌毒素对动物肠道健康的影响减轻镰刀菌毒素复杂的有害影响的策略都将对养殖场的生产力和盈利能力产生积极的影响。这些策略应包括充分监控饲料生产中所用原料的质量以及使用霉菌毒素广谱结合剂。