韓浩月
摘 要:動物腸道對營養(yǎng)物質的吸收功能與營養(yǎng)物質和腸道上皮接觸的表面積成正比,例如嘔吐毒素和伏馬菌素在內的鐮刀菌毒素會對腸道的吸收功能和屏障功能產生重要的影響,增加動物暴發(fā)細菌性或病毒性疾病的風險。
關鍵詞:嘔吐毒素;伏馬菌素;腸道屏障
田間植物最易感的霉菌是鐮刀菌,可引發(fā)鐮刀菌病。鐮刀菌本身對家禽健康的威脅不大,但是在應激條件下,它會產生有害的霉菌毒素,如單端孢霉烯族毒素類[主要是嘔吐毒素(Deoxynivalenol,DON)和T-2 / HT-2毒素]、玉米赤霉烯酮和伏馬菌素(Fumonisins,F(xiàn)UM)。
研究表明,86%和62%的飼料原料分別受到嘔吐毒素和伏馬菌素的污染(Olmix-Labocea數(shù)據庫)。這些數(shù)據與最近發(fā)表的大規(guī)模研究的結果相一致,這表明飼料原料普遍存在鐮刀菌毒素多重污染的情況。
嘔吐毒素和伏馬菌素都會影響家禽的健康和生產性能。嘔吐毒素是蛋白質合成和有絲分裂的強效抑制劑,可通過激活促分裂原活化蛋白激酶誘導細胞凋亡。動物突然攝入高劑量的嘔吐毒素會引起腹瀉和胃腸道功能失調。伏馬菌素主要通過抑制鞘氨醇N-?;D移酶破壞神經酰胺和鞘脂的代謝。伏馬菌素急性中毒的特征性癥狀是肺臟、心血管和肝臟的功能性損傷?;诿咕舅氐募毙远拘?,歐盟委員會已確定了飼料中霉菌毒素的最高推薦水平。盡管如此,最近的研究表明,嘔吐毒素和伏馬菌素的含量即便低于歐盟建議的限量水平仍會造成動物機體損傷。在沒有霉菌毒素中毒的急性癥狀的情況下,一些研究強調了嘔吐毒素和伏馬菌素對動物腸道健康的單獨影響和復合影響,以及它們在細菌性和病毒性疾病暴發(fā)中的作用。
動物腸道上皮是一個由單層細胞組成的機體組織,具有雙重功能:一是對營養(yǎng)物質、水和電解質吸收的選擇性過濾功能,二是作為動物機體抵抗病原體和毒素的主要屏障。研究證明,嘔吐毒素和伏馬菌素會影響腸道的吸收功能和屏障功能(圖1)。
1? 霉菌毒素在病原體定植腸道中的作用
動物腸道對營養(yǎng)物質的吸收功能與營養(yǎng)物質和腸道上皮接觸的表面積成正比。當腸道中存在嘔吐毒素時,蛋白質的合成會受到抑制;當腸道中有伏馬菌素時,脂質代謝會降低。這兩種毒素都會降低腸道上皮細胞的增殖和存活率,從而減少用于吸收營養(yǎng)物質的腸道表面積。嘔吐毒素和伏馬菌素都會損傷腸道,如造成腸絨毛高度降低、病變和水腫,從而顯著減少營養(yǎng)物質的吸收量。因此,當腸道中存在鐮刀菌毒素時,蛋白質的濃度會提高,這有利于病原體在腸道中繁殖。2014年,Antonissen等證明,在飼喂污染了嘔吐毒素(3 mg/kg~? ? 4 mg/kg)的日糧后,雞十二指腸內蛋白質的總濃度顯著升高。這些結果與Awad等觀察到的情況一致。他也發(fā)現(xiàn),動物腸道中有嘔吐毒素存在時,腸道表面積顯著減少,營養(yǎng)物質的吸收減少。因此,動物攝入伏馬菌素后可能會引起胃腸道神經鞘脂發(fā)生改變,并會改變腸道上皮細胞表面的細菌受體。研究人員認為,這些變化可能會增加病原體在腸道中的定植。
2? 霉菌毒素在腸道屏障功能中的作用
目前人們普遍認為,低劑量的嘔吐毒素和伏馬菌素可通過調節(jié)腸道緊密結構的功能降低腸道中的跨上皮電阻(Trans Epithelial Electrical Resistance,TEER),進而改變腸道的屏障功能。此外,嘔吐毒素和伏馬菌素還會降低上皮細胞的增殖和存活率,從而影響腸道屏障功能。動物攝入嘔吐毒素后,可顯著減少合成和分泌黏蛋白(保護性黏液層的主要成分)的杯狀細胞的數(shù)量。
研究證明,當腸道中存在嘔吐毒素和伏馬菌素時,細菌在腸道上皮細胞間的轉運顯著增加。例如,Antonissen等在2014年總結道,當肉雞腸道中有產氣莢膜梭菌時,嘔吐毒素會對腸道上皮屏障產生不良影響,因此嘔吐毒素是肉雞壞死性腸炎的一個發(fā)病誘因。
3? 霉菌毒素在免疫防御中的作用
動物70%的免疫組織位于腸道中。研究發(fā)現(xiàn),嘔吐毒素和伏馬菌素會影響動物的先天性免疫和獲得性免疫。中低濃度的毒素會導致細胞因子、趨化因子和基因的表達失調。研究已證實,嘔吐毒素可引起促炎反應[增加α腫瘤壞死因子(Tumor Necrosis Factor alpha,TNF-α)、白細胞介素-1α(Interleukin-1α,IL-1α)、IL-1P和IL-8濃度],還會影響淋巴T細胞的調節(jié)(參與獲得性免疫)。研究發(fā)現(xiàn),動物攝入伏馬菌素后,腸道炎癥性細胞因子(IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-β,尤其是IL-8)的集結會受到影響,從而提高機體對病原體的易感性。伏馬菌素還會損害腸內抗原呈遞細胞(Antigen Presenting Cells,APC)、主要組織相容性復合物II類分子和淋巴T細胞的刺激能力,導致腸道感染時間延長。霉菌毒素除了會增加動物腸道和全身性的感染風險外,還會影響機體的免疫系統(tǒng),改變機體對疫苗的免疫反應。
霉菌毒素除了能增強病原體的毒力和降低疫苗的免疫效力外,似乎還會影響藥物的效力。最近的一些研究表明,在動物攝入污染伏馬菌素的飼料后給其服用藥物,可能會改變腸內藥物(如恩諾沙星——一種作用于包括大腸桿菌、多殺巴氏桿菌和雞支原體在內的廣譜抗生素)的表達。
總而言之,通過為細菌或病毒在腸道中創(chuàng)造一個有利于其定植的環(huán)境、提高病原體在腸道內的轉運以及影響機體的免疫系統(tǒng)從而提高動物對病原體的易感性,嘔吐毒素和伏馬菌素會提高動物暴發(fā)細菌性或病毒性疾病的風險。這將降低養(yǎng)殖場的生產水平和生產質量,增加生產成本,進而對生產效率和盈利能力產生巨大影響。
任何旨在降低霉菌毒素對動物腸道健康的影響減輕鐮刀菌毒素復雜的有害影響的策略都將對養(yǎng)殖場的生產力和盈利能力產生積極的影響。這些策略應包括充分監(jiān)控飼料生產中所用原料的質量以及使用霉菌毒素廣譜結合劑。