張 江 譯自J. Appl. Toxicol，2015，35：327～337何 閃 制圖表

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飼料污染物嘔吐毒素對(duì)單胃動(dòng)物家禽和豬腸道的影響（續(xù)）

張 江 譯自J. Appl. Toxicol，2015，35：327～337
何 閃 制圖表

上期回顧：上一期介紹了豬禽對(duì)嘔吐毒素毒性的易感性，嘔吐毒素對(duì)腸道上皮細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用，對(duì)生理黏膜防御的影響，對(duì)腸道形態(tài)完整性的影響。

2.4 嘔吐毒素對(duì)營(yíng)養(yǎng)素腸道吸收的影響

在飼喂嘔吐毒素污染飼料的雞中首次觀察到D-葡萄糖等多種關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)素的腸道轉(zhuǎn)運(yùn)和攝取受到影響，這種影響也與動(dòng)物生長(zhǎng)速度較差有關(guān)。不過，嘔吐毒素對(duì)體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)素吸收的影響知之甚少。我們是首個(gè)建立體外方法以研究嘔吐毒素對(duì)營(yíng)養(yǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)和攝取的影響以及利用尤斯灌流室技術(shù)研究分離的雞腸道黏膜電生理特性的團(tuán)隊(duì)之一。我們通過測(cè)定攝入不同劑量的嘔吐毒素或不同暴露時(shí)間的雞分離的腸道組織的短路電流(Isc)、跨上皮離子電導(dǎo)(Gt)或跨膜電阻(TEER)對(duì)離子轉(zhuǎn)運(yùn)、腸道屏障完整性和功能來進(jìn)行評(píng)估。總體而言，該研究表明，加入D-葡萄糖或L-脯氨酸后提高了Isc，而在攝入嘔吐毒素的家禽中該指標(biāo)降低(表1)，這表明嘔吐毒素改變了葡萄糖或L-脯氨酸誘導(dǎo)的Isc，進(jìn)而使得腸道中Na+共轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)受到抑制。這些研究結(jié)果以及后續(xù)研究結(jié)果表明，抑制Na+轉(zhuǎn)運(yùn)和Na+-D-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)是嘔吐毒素對(duì)家禽腸道細(xì)胞毒性的一部分。

使用相同的體外技術(shù)，我們還發(fā)現(xiàn)用嘔吐毒素對(duì)黏膜部位進(jìn)行處理(10 μg/mL)，可降低葡萄糖的攝取，其效果幾乎與鈉依賴性葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)載體(SGLT-1)的特異性抑制劑——根皮苷相當(dāng)。后來有研究也報(bào)告豬攝入嘔吐毒素(4 μg/mL和8 μg/mL)后，空腸黏膜對(duì)葡萄糖和丙氨酸的吸收受到抑制。雞體內(nèi)嘔吐毒素暴露試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)，人體腸道細(xì)胞株HT-29-D4暴露于嘔吐毒素下后，對(duì)葡萄糖和L-絲氨酸的吸收下降。

文獻(xiàn)提出的嘔吐毒素可減少腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)素吸收的主要假設(shè)，是其能夠下調(diào)腸細(xì)胞關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)的能力。越來越多的證據(jù)表明，嘔吐毒素可改變多種參與雞關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)素吸收的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)，如十二指腸和空腸組織中葡萄糖鈉轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(SGLT-1)以及十二指腸組織中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(GLUT-2，表2)。使用定量基因表達(dá)方法也發(fā)現(xiàn)，飼喂污染嘔吐毒素的日糧(每千克飼料含嘔吐毒素1 mg、2.5 mg或5 mg，23 d)，可以下調(diào)編碼多種營(yíng)養(yǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵基因。例如，負(fù)責(zé)糖(葡萄糖和果糖)、多種氨基酸(D-絲氨酸和其他中性氨基酸)、棕櫚酸(主要的飼料長(zhǎng)鏈脂肪酸)和單羧酸鹽(短鏈脂肪酸)攝入和運(yùn)輸?shù)腟LC2A5、SLC7A10、SLC27A4 和SLC16A1基因表達(dá)分別出現(xiàn)下降。即使在利用腸上皮細(xì)胞株HT-29-D4進(jìn)行的人體研究中，攝入嘔吐毒素會(huì)抑制D-葡萄糖/D-半乳糖SGLT-1轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、D-果糖被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT-5和主動(dòng)及被動(dòng)L-絲氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等腸道轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)。作者推測(cè)，由嘔吐毒素引發(fā)的SGLT-1抑制主要是因?yàn)閲I吐毒素能夠抑制蛋白質(zhì)的合成。這一假設(shè)在一項(xiàng)由Awad和Zentek (2014)利用雞進(jìn)行的最新研究中得到了證實(shí)。這些作者評(píng)估了在尤斯室條件下作為蛋白質(zhì)合成抑制劑——放線酮(CHX)及嘔吐毒素對(duì)腸道營(yíng)養(yǎng)素吸收的影響。有意思的是，研究發(fā)現(xiàn)在用嘔吐毒素或CHX處理的腸道組織中，葡萄糖和谷氨酰胺的轉(zhuǎn)運(yùn)抑制差不多，這顯示它們抑制雞腸道細(xì)胞中各自蛋白質(zhì)合成的能力相當(dāng)。

綜上所述，現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)表明，嘔吐毒素能夠通過改變負(fù)責(zé)相應(yīng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白合成的營(yíng)養(yǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)來影響營(yíng)養(yǎng)素的吸收(表2)。從臨床來看，嘔吐毒素暴露引起的糖和氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白受抑制可能不僅會(huì)導(dǎo)致小腸對(duì)能量和營(yíng)養(yǎng)素?cái)z取的下降，而且更為重要的是，這種影響可能由于大量未消化的糖和氨基酸在后腸大量發(fā)酵而造成腸道功能失調(diào)。后腸內(nèi)此類底物供應(yīng)的增加可能會(huì)破壞腸道微生物的生態(tài)平衡，造成菌群失調(diào)及后續(xù)的發(fā)酵性腹瀉、腸病、脫水和食欲不振。

2.5 嘔吐毒素對(duì)腸道通透性的影響

跨上皮離子電導(dǎo)(Transepithelial Ion Conductance，Gt)或跨膜電阻(Transepithelial Electrical Resistance，TEER)的改變是腸道屏障功能、腸內(nèi)離子細(xì)胞間轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)以及豬和雞腸道細(xì)胞完整性受到破壞的標(biāo)志。利用豬腸道表皮細(xì)胞株IPEC-1和IPEC-J2進(jìn)行的研究也表明，接觸嘔吐毒素后TEER發(fā)生了變化(表3)。同樣，嘔吐毒素亦可降低雞空腸和十二指腸的TEER。在豬腸道中也觀察到嘔吐毒素以劑量依賴型方式對(duì)TEER產(chǎn)生類似的降低效果，表明腸道屏障遭到破壞，細(xì)胞旁通透性增加。

此外，一項(xiàng)離體和體外研究發(fā)現(xiàn)，嘔吐毒素可提高豬腸道FITC-葡聚糖的細(xì)胞旁通路，表明腸道屏障功能受到重大損傷以及機(jī)體健康出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。實(shí)際上，由嘔吐毒素引發(fā)的豬腸道通透性提高，使豬腸細(xì)胞系(即IPEC-J2)中的共生菌以及典型的革蘭氏陰性致病菌(GNB)——鼠傷寒沙門氏菌——跨上皮通過成為可能。研究發(fā)現(xiàn)，以每千克飼料含2.85 mg嘔吐毒素的劑量喂豬5周，可導(dǎo)致豬空腸claudin-4表達(dá)下降。Claudins是一種重要的細(xì)胞與細(xì)胞間的緊密連接蛋白，在腸道上皮完整性方面起著重要的作用，這是首次在豬中直接證明嘔吐毒素對(duì)緊密連接蛋白的影響。

2.6 嘔吐毒素對(duì)緊密連接蛋白表達(dá)及其mRNA轉(zhuǎn)錄的影響

體外(30 μmoL/L，24 h) 及體內(nèi)研究(2.85 mg/kg，5 周)首次發(fā)現(xiàn)，嘔吐毒素可改變豬腸道緊密連接蛋白的表達(dá)(表4)。Diesing等(2011)使用免疫印跡測(cè)定法觀察到，在IPEC-J2細(xì)胞株(4 000 ng/mL, 24 h、48 h和72 h)中緊密連接蛋白claudin-3顯著減少。這些發(fā)現(xiàn)在最近利用豬進(jìn)行的體內(nèi)研究中得到了證實(shí)：飼喂嘔吐毒素(3 mg/kg飼料)35 d，能使粘附型連接蛋白E-cadherin和腸道中另一種緊密連接蛋白如封閉蛋白的表達(dá)下降。在暴露于嘔吐毒素中的Caco-2細(xì)胞中也觀察到claudin-4蛋白的生物合成下降。表4匯總了連接蛋白表達(dá)對(duì)嘔吐毒素暴露的應(yīng)答情況。然而，盡管該研究結(jié)果均支持嘔吐毒素具有降低緊密連接蛋白的效果，但在雞中進(jìn)行的一項(xiàng)研究中觀察到嘔吐毒素暴露對(duì)緊密連接蛋白完全相反的作用。在該研究中，嘔吐毒素飼喂3周，發(fā)現(xiàn)嘔吐毒素與雞空腸組織中claudin-5緊密連接蛋白的mRNA表達(dá)上調(diào)相關(guān)，而對(duì)claudin-1、閉合蛋白帶1(zona occludens-1) 和2的mRNA的表達(dá)無顯著影響。這些結(jié)果表明，雞飼料中的嘔吐毒素(7.54 mg/kg飼料)會(huì)選擇性作用于腸細(xì)胞緊密連接復(fù)合體的不同部位。這是迄今為止首個(gè)也是唯一的雞體內(nèi)研究文獻(xiàn)。作者認(rèn)為claudin-5 mRNA上調(diào)與TLR4 mRNA上調(diào)有關(guān)，表明是GNB引起的腸道上皮炎癥。此外，嘔吐毒素改變了腸道壁的形態(tài)，并上調(diào)了氧化應(yīng)激蛋白mRNAs水平。

有關(guān)嘔吐毒素調(diào)節(jié)腸道緊密連接蛋白及其腸道m(xù)RNA的分子作用機(jī)制的文獻(xiàn)仍然極少。大量證據(jù)表明，claudin等緊密連接蛋白可能受參與MAPKs信號(hào)傳遞通路級(jí)聯(lián)活化作用的信號(hào)傳遞分子調(diào)節(jié)。在一項(xiàng)新的研究中，Pinton等(2012)發(fā)現(xiàn)，由于暴露于10 μM 15-ADON(即嘔吐毒素的乙?；问? 下48 h，豬腸道細(xì)胞株(即IPEC-1)對(duì)claudin-3 和claudin-4的表達(dá)下降。此外，同一研究結(jié)果表明，嘔吐毒素及其乙酰化衍生物如3-ADON和15-ADON，可提高腸道細(xì)胞中MAPKs信號(hào)傳遞通路如p38、c-Jun-N-末端激酶(JNK)以及細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)1/2的表達(dá)，因此直接意味著嘔吐毒素是腸細(xì)胞中這種重要細(xì)胞信號(hào)傳遞通路的刺激劑。在此方面，Pinton等(2010)早先發(fā)現(xiàn)，嘔吐毒素暴露會(huì)激活并誘導(dǎo)ERK1/2，并與claudin表達(dá)下降有關(guān)，導(dǎo)致腸道屏障功能下降，這可通過TEER和細(xì)胞旁通透性的測(cè)定結(jié)果得到證明。此外，靜脈輸入100 μg/kg體重的嘔吐毒素后，豬空腸中段閉合蛋白帶-1的頂膜表達(dá)下調(diào)。有意思的是，研究表明，嘔吐毒素衍生物的毒性與MAPKs激活水平和claudin蛋白表達(dá)抑制之間存在直接正相關(guān)。顯而易見，在出現(xiàn)毒性最強(qiáng)的乙?；瘒I吐毒素形式(即15-ADON)的情況下，信號(hào)傳遞通路級(jí)聯(lián)的激活與腸道屏障功能嚴(yán)重在研相關(guān)。這些觀察結(jié)果表明，嘔吐毒素暴露后的腸道屏障功能遭到破壞是一個(gè)協(xié)調(diào)一致的過程，它起初以磷酸化MAPKs表達(dá)增加開始，然后是緊密連接蛋白如claudins的表達(dá)下降。

(未完，待續(xù))

原題名：Impacts of the feed contaminant deoxynivalenol on the intestine of monogastric animals: poultry和swine(英文)

原作者：Khaled Ghareeb和Wageha A.等

中圖分類號(hào)：S852

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1001-0769(2016)04-0091-03

*譯者簡(jiǎn)介：張江，男，上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院教授。