任思瑞，周鴻媛,#，劉榕，郭婷，張宇昊,2，馬良,2,*

1. 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715 2. 西南大學(xué)生物學(xué)研究中心，重慶 400715

糧食真菌毒素是糧食及其制品中的真菌分泌的次級(jí)代謝產(chǎn)物，可出現(xiàn)在“農(nóng)田到餐桌”的各個(gè)環(huán)節(jié)，甚至可因糧食作物灌溉用水的排放進(jìn)入水體或農(nóng)產(chǎn)品精深加工的副產(chǎn)物(廢棄物)而進(jìn)入自然界，從而對(duì)生物體健康和環(huán)境構(gòu)成威脅，需受到高度重視，環(huán)境中真菌毒素對(duì)世代暴露示意圖如圖1所示[1-3]。存在于糧食中的真菌毒素主要有黃曲霉毒素B1(aflatoxin B1, AFB1)、玉米赤霉烯酮(zearalenone, ZEN)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON)、伏馬菌素B1(fumonisin, FB1)以及赭曲霉毒素(ochratoxin, OTA)等，它們廣泛存在于花生、玉米、小麥、燕麥、高粱和豆類等糧食作物及其制品中[4]。Biomin公司[5]在2019年對(duì)真菌毒素在亞洲地區(qū)的污染范圍和危害程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在所調(diào)查的1 231份小麥、玉米及其飼料制品中，OTA、ZEN、DON以及黃曲霉毒素(aflatoxins, AFs)等真菌毒素均有檢出，其污染率分別為2%、75%、88%和31%，且對(duì)豬、牛、雞、魚以及蝦類等動(dòng)物均有風(fēng)險(xiǎn)。此外，除了傳統(tǒng)糧食真菌毒素外，一些新興的糧食真菌毒素已逐漸被檢出，如恩鐮孢菌素B1(enniatin B1, ENN B1)、白僵菌素(beauvericin, BEA)、交鏈孢酚(alternariol, AOH)等[6]?，F(xiàn)已有大量研究表明，糧食真菌毒素具有細(xì)胞毒性、免疫毒性、生殖發(fā)育毒性、基因毒性、肝毒性、腎毒性以及致畸致癌等多種毒性作用[7-8]。此外，在實(shí)際生活中往往存在多種毒素同時(shí)污染的情況，對(duì)高/低等生物均可產(chǎn)生不同程度的聯(lián)合毒性作用，其中以毒素間協(xié)同作用居多，可對(duì)人和動(dòng)物造成嚴(yán)重影響[9-10]。值得一提的是，糧食真菌毒素不僅對(duì)親本世代(parental generation, P0)具有毒性作用，甚至對(duì)后代(filial generation, F1-n)，即對(duì)間接接觸(子一代F1)或未接觸毒素(子二代及以后F2-n)的子代個(gè)體仍具有毒害作用(圖1)[11-12]。目前，有關(guān)糧食真菌毒素對(duì)P0代的生殖發(fā)育及遺傳毒性已得到了廣泛關(guān)注，但有關(guān)其對(duì)F1-n代個(gè)體產(chǎn)生的毒性作用研究還較為缺乏，或多局限于F1代個(gè)體，這可能受限于有關(guān)繼代毒性實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的建立。因此，本文首先總結(jié)了常見糧食真菌毒素對(duì)P0代生殖系統(tǒng)的毒性作用，同時(shí)就其對(duì)子代(F1-n)發(fā)育的不良影響進(jìn)行了歸納；隨后對(duì)其誘導(dǎo)的生殖發(fā)育毒性作用機(jī)理進(jìn)行了闡述；最后對(duì)糧食真菌毒素在未來的研究進(jìn)行了展望，旨在為更加科學(xué)全面地評(píng)價(jià)糧食真菌毒素的毒性作用，為進(jìn)一步開展相關(guān)毒作用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，補(bǔ)充完善毒理學(xué)數(shù)據(jù)，合理制定相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn)與食品安全政策以及防治公共衛(wèi)生健康提供重要的理論和參考依據(jù)。

圖1 環(huán)境中真菌毒素對(duì)親本世代和子代暴露示意圖[13]Fig. 1 Schematic diagram of environmental mycotoxins exposure on parental and filial generation[13]

1 糧食真菌毒素對(duì)親本世代的生殖發(fā)育與遺傳毒性作用(Reproductive, developmental and genetic toxicities of grain mycotoxin on parental generation)

1.1 對(duì)雄性生殖系統(tǒng)的影響1.1.1 對(duì)雄性生殖器官的影響

Owumi等[14]研究發(fā)現(xiàn)，AFB1(75 μg·kg-1)可顯著降低Wistar雄性大鼠睪丸和附睪的質(zhì)量，而Gao等[15]則發(fā)現(xiàn)ZEN(20 mg·kg-1)可顯著增加SD雄性成年大鼠的睪丸質(zhì)量，降低精母細(xì)胞和成熟精子的數(shù)量，但對(duì)附睪質(zhì)量無明顯影響。ICR小鼠經(jīng)單端孢霉烯(T-2)毒素處理56 d，睪丸的正常發(fā)育受阻，此不良影響會(huì)在小鼠發(fā)育至青春期后逐步減輕[16]；但是，用T-2毒素對(duì)Pannon雄性白兔處理65 d，發(fā)現(xiàn)Pannon兔的睪丸、睪丸間細(xì)胞以及睪酮未產(chǎn)生明顯不良變化[8]，這一研究與ICR小鼠暴露于T-2毒素后所受的影響相反，可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)動(dòng)物的物種間差異。此外，ZEN作用會(huì)抑制小鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞(MLTC-1)與支持細(xì)胞(TM4)的增殖以及睪丸正常的細(xì)胞周期循環(huán)，造成睪丸間質(zhì)細(xì)胞氧化損傷、線粒體膜電位改變以及DNA損傷[8,17-18]。這些研究均表明真菌毒素會(huì)對(duì)雄性動(dòng)物生殖器官及其相關(guān)細(xì)胞的發(fā)育造成不同程度的損害。

1.1.2 對(duì)精子質(zhì)量的影響

目前已有相關(guān)研究表明，糧食真菌毒素會(huì)影響雄性動(dòng)物的精子質(zhì)量。Zhou等[19]用AFB1對(duì)昆明雄性小鼠進(jìn)行中長期低劑量(1 500、375和93.75 μg·kg-1·d-1，50 d)灌胃處理，發(fā)現(xiàn)AFB1會(huì)誘導(dǎo)小鼠的氧化應(yīng)激，增加小鼠精子的畸形率，產(chǎn)生生殖毒性效應(yīng)，并通過彗星試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其DNA受損、DNA與蛋白質(zhì)之間發(fā)生交聯(lián)，存在潛在的遺傳毒性。Yang等[20]用DON(2 mg·kg-1和4 mg·kg-1)對(duì)40只BALB/c雄性小鼠進(jìn)行灌胃，發(fā)現(xiàn)其精子畸形率顯著上升并出現(xiàn)雙頭和雙尾樣畸形精子，精子活力及其運(yùn)動(dòng)能力也受到很大影響。與之相似，低濃度ZEN(20 μg·kg-1和40 μg·kg-1)灌胃處理CD1雄性小鼠，精子活力和濃度明顯降低，精子質(zhì)量下降[21]。此外，Eze等[22]用OTA、DON、ZEN、α-ZOL和β-ZOL(0.1、1和8 μmol·L-1)等毒素對(duì)MA-10睪丸間質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行單獨(dú)及與農(nóng)藥滴滴涕(DDT)聯(lián)合染毒，均發(fā)現(xiàn)細(xì)胞睪酮分泌水平失調(diào)，而睪酮的分泌水平與精子成熟、精子發(fā)生以及精子的質(zhì)量有關(guān)，從而導(dǎo)致雄性動(dòng)物的正常生殖受到影響[23]。

精子發(fā)生是精原干細(xì)胞分裂分化為成熟精子的一個(gè)復(fù)雜過程，發(fā)生在睪丸的曲生精管中，其核心是減數(shù)分裂[24-25]。Pang等[21]和Men等[25]用ZEN(20μg·kg-1·d-1和40 μg·kg-1·d-1)分別經(jīng)口灌喂CD1和ICR雄性小鼠，各自處理28 d或21 d后均發(fā)現(xiàn)小鼠精子質(zhì)量下降、精子發(fā)生過程以及生精細(xì)胞的DNA雙鏈?zhǔn)軗p，其受損程度與ZEN濃度和處理時(shí)間呈正相關(guān)。Jee等[26]利用較高濃度的ZEN(5 mg·kg-1)作用SD大鼠時(shí)也發(fā)現(xiàn)其精子發(fā)生受阻。上述幾項(xiàng)研究表明，較高或較低濃度的ZEN對(duì)動(dòng)物進(jìn)行毒作用處理，均會(huì)影響機(jī)體的正常生殖能力。此外，由于精子發(fā)生與支持細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞有關(guān)，用OTA和ZEN對(duì)兩者進(jìn)行處理后可導(dǎo)致其細(xì)胞周期阻滯，細(xì)胞增殖受到抑制，死亡率增加，ZEN甚至?xí)痖g質(zhì)細(xì)胞的自噬作用[21, 27]。

總的來說，大量研究均表明，雄性動(dòng)物短期或長期攝入糧食真菌毒素后，可引起精子形態(tài)的異常、精子質(zhì)量、睪丸以及附睪質(zhì)量的降低，影響精子成熟以及精子發(fā)生過程，并誘導(dǎo)DNA鏈斷裂，對(duì)雄性動(dòng)物產(chǎn)生一定的遺傳毒性作用，故推測這些損傷最終會(huì)導(dǎo)致生殖能力的下降，影響后代的繁殖[12, 18, 28]。但也有相關(guān)研究指出小鼠生殖能力下降的結(jié)論不能僅僅通過小鼠精子數(shù)量和質(zhì)量的下降而得出，需對(duì)其雄性個(gè)體在固定時(shí)間內(nèi)生育后代的能力以及使用固定數(shù)量的精子進(jìn)行人工受精等來做進(jìn)一步的生育能力研究[7]。

1.2 對(duì)雌性生殖系統(tǒng)的影響1.2.1 對(duì)雌性生殖器官的影響

Li等[28]對(duì)昆明雌性小鼠進(jìn)行AFB1毒作用處理，發(fā)現(xiàn)小鼠子宮組織中細(xì)胞間隙增大，微血管出血，炎細(xì)胞浸潤，導(dǎo)致小鼠子宮受損。Wang等[29]和Ahmad等[30]分別用ZEN灌胃處理BALB/c雌性小鼠2周(10 mg·kg-1·d-1)和腹腔注射作用Parkes雌性小鼠30 d(2.5 mg·kg-1·d-1)后，均發(fā)現(xiàn)ZEN可導(dǎo)致雌性小鼠子宮質(zhì)量增加，子宮和卵巢組織形態(tài)發(fā)生明顯改變，生殖器官甚至生殖系統(tǒng)發(fā)生損傷。Jia等[31]用OTA通過腹腔注射對(duì)ICR雌性小鼠處理7 d后發(fā)現(xiàn)，小鼠卵巢出血量增多，組織結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷。同樣地，用OTA(20 μmol·L-1和40 μmol·L-1)和DON(0.5、1和2 mg·L-1)分別對(duì)豬卵巢顆粒細(xì)胞進(jìn)行染毒后發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞增殖受到抑制，組織形態(tài)發(fā)生改變，正常細(xì)胞周期受阻[32-33]。不僅如此，Silva等[34]用低濃度的ZEN(1 μmol·L-1)作用體外培養(yǎng)的羊卵巢，發(fā)現(xiàn)羊卵泡的細(xì)胞增殖受阻，卵巢腔前卵泡正常發(fā)育受損，DNA雙鏈發(fā)生斷裂，表明ZEN對(duì)羊卵巢可能存在一定的遺傳毒性作用。此外，Shi等[35]同時(shí)用ZEN(596.86 μg·kg-1，以單位飼料質(zhì)量計(jì))和DON(796 μg·kg-1，以單位飼料質(zhì)量計(jì))對(duì)未成熟的母豬染毒時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)染毒的母豬外陰尺寸明顯增大，生殖器官質(zhì)量顯著降低，卵巢和子宮細(xì)胞發(fā)生凋亡。上述研究均表明，真菌毒素會(huì)對(duì)雌性動(dòng)物生殖器官產(chǎn)生不良影響，使與之相關(guān)的生殖細(xì)胞發(fā)育受阻，組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生異常，最終導(dǎo)致其生殖系統(tǒng)受到損傷。

1.2.2 對(duì)卵子質(zhì)量的影響

糧食真菌毒素毒作用于雌性動(dòng)物時(shí)會(huì)影響卵子的正常發(fā)育[36]。例如，Jia等[31]用OTA(7.5 μmol·L-1)對(duì)ICR雌性小鼠進(jìn)行染毒，發(fā)現(xiàn)OTA會(huì)誘導(dǎo)體內(nèi)活性氧積累、抑制卵子減數(shù)分裂過程、降低卵子質(zhì)量、誘導(dǎo)卵母細(xì)胞凋亡并影響卵子成熟；Cheng等[37]用AFB1(10 μmol·L-1)處理體外成熟的豬卵母細(xì)胞，極大地?fù)p害了卵母細(xì)胞的細(xì)胞核并影響細(xì)胞質(zhì)的成熟，損害程度與AFB1對(duì)卵母細(xì)胞的作用濃度和接觸時(shí)間有關(guān)；Mastrorocco等[38]探究BEA(5 μmol·L-1)對(duì)幼羊卵母細(xì)胞的影響發(fā)現(xiàn)，BEA可抑制幼羊卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂，促進(jìn)未成熟卵母細(xì)胞凋亡，降低卵母細(xì)胞的成熟并使DNA鏈斷裂。此外，Schoevers等[39]對(duì)豬卵母細(xì)胞復(fù)合物進(jìn)行體外培養(yǎng)48 h后對(duì)其進(jìn)行AOH(5、10和20 μmol·L-1)染毒，發(fā)現(xiàn)AOH會(huì)加速卵母細(xì)胞的退化并誘導(dǎo)成熟卵母細(xì)胞發(fā)生核畸變，但未抑制卵母細(xì)胞的成熟，這可能與AOH的濃度或其對(duì)卵母細(xì)胞的作用時(shí)間有關(guān)。由此可知，上述糧食真菌毒素作用于雌性動(dòng)物會(huì)損害卵子的成熟和發(fā)育，從而對(duì)雌性動(dòng)物的生殖系統(tǒng)和/或能力造成損害，并存在潛在的遺傳毒性作用。

由此可見，大量研究已表明，糧食真菌毒素可導(dǎo)致雌性動(dòng)物的子宮質(zhì)量和體積下降，卵巢組織形態(tài)改變，卵子質(zhì)量降低，并加速卵母細(xì)胞的退化及凋亡，損傷卵母細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，影響卵母細(xì)胞的增殖及成熟過程，可推測最終可能損傷其生殖系統(tǒng)，導(dǎo)致生殖能力下降，甚至影響后代的生長發(fā)育[31, 39-43]。

2 糧食真菌毒素對(duì)子代的生殖發(fā)育與遺傳毒性作用(Reproductive, developmental and genetic toxicities of grain mycotoxin on filial generation)

2.1 對(duì)胚胎發(fā)育的影響

胚胎發(fā)育是細(xì)胞和組織按照一定的順序進(jìn)行分化的過程，是子代個(gè)體生長發(fā)育的起點(diǎn)?，F(xiàn)已有研究表明，糧食真菌毒素可對(duì)動(dòng)物胚胎產(chǎn)生不同程度的毒性作用，影響胚胎的正常發(fā)育。Shin等[44]將豬胚胎在不同濃度的AFB1中毒作用7 d，當(dāng)AFB1濃度為1 nmol·L-1時(shí)，便會(huì)顯著抑制胚泡的形成，并誘導(dǎo)自噬作用及活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產(chǎn)生，從而影響豬胚胎的正常生長發(fā)育。Huang等[45]通過靜脈注射方式將ENN B1(1 mg·kg-1和3 mg·kg-1)注射進(jìn)入ICR雌性小鼠胚胎，發(fā)現(xiàn)囊胚期胚胎凋亡，生長發(fā)育受損，體內(nèi)胎兒質(zhì)量下降。Wu等[46]發(fā)現(xiàn)受精6 h后的斑馬魚胚胎經(jīng)不同濃度的OTA處理會(huì)出現(xiàn)腦出血及血管畸形等癥狀；當(dāng)OTA濃度為0.5 μmol·L-1時(shí)，會(huì)使其中48%的胚胎出現(xiàn)腦出血。用HT-2毒素(5、10、20和50 nmol·L-1)、ZEN(5μmol·L-1和10 μmol·L-1)和BEA(0.5、1和3 μmol·L-1)分別對(duì)小鼠、豬和綿羊胚胎進(jìn)行染毒，也得到了類似的結(jié)論，即胚胎發(fā)育速率降低以及胚泡質(zhì)量受到損傷，從而導(dǎo)致胚胎的異常發(fā)育[47-48]。

2.2 對(duì)子代生長發(fā)育的影響

若動(dòng)物體長期低劑量或短期高劑量攝入被糧食真菌毒素污染的食物，其子代的正常生長發(fā)育會(huì)受到不同程度的影響。例如，Bondy等[49]在Fischer雌性大鼠的繁殖、妊娠和哺乳整個(gè)時(shí)期用受OTA污染的飼料對(duì)其進(jìn)行喂養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)OTA濃度達(dá)0.4 mg·kg-1時(shí)，其子代大鼠(產(chǎn)后21 d)的腎臟發(fā)生病變，病變程度與OTA濃度成正比，同時(shí)還影響子代大鼠的生長發(fā)育；當(dāng)OTA濃度為1 mg·kg-1時(shí)，子代大鼠的體質(zhì)量、肝臟和腎臟以及睪丸質(zhì)量發(fā)生顯著異常。與之相似，用受ZEN(40 mg·L-1)污染的飼料喂養(yǎng)小鼠，會(huì)導(dǎo)致其胎盤出血率增加，胎兒體質(zhì)量降低，最終影響其生長發(fā)育[50]。此外，扁蟲攝食受AFB1污染的食物后，其幼蟲生長發(fā)育延遲，存活率降低，但這些不良影響會(huì)在青春期后逐步減輕[51]；DON多世代連續(xù)處理秀麗隱桿線蟲可使其子代對(duì)毒性的敏感性增強(qiáng)，更易受到毒害，轉(zhuǎn)錄組學(xué)表示DON主要通過影響泛酸鹽和輔酶A生物合成通路對(duì)線蟲產(chǎn)生多代毒性作用，影響子代線蟲的生長發(fā)育[11]。

對(duì)于工程建設(shè)的相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的編制和修訂，建設(shè)行政主管部門和行業(yè)協(xié)會(huì)要積極組織建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位進(jìn)行宣貫學(xué)習(xí)和技術(shù)培訓(xùn)。特別是設(shè)計(jì)單位，要更新觀念，積極進(jìn)行相關(guān)軟件的研發(fā)升級(jí)，將高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范納入到工程實(shí)踐中。

2.3 對(duì)子代生殖系統(tǒng)的影響

已有研究發(fā)現(xiàn)，ZEN(20 μg·kg-1和40 μg·kg-1)和T-2毒素(0.005 mg·kg-1和0.05 mg·kg-1)采用灌胃的方式對(duì)懷孕ICR小鼠進(jìn)行染毒，可使其子代雄性小鼠精子質(zhì)量下降，睪丸質(zhì)量降低，精子發(fā)生受阻甚至睪酮合成受抑制[16, 25]。同樣，T-2毒素對(duì)懷孕CD-1小鼠具有胚胎毒性，可對(duì)其子代小鼠的生殖系統(tǒng)造成損傷[52]。另外，對(duì)懷孕SD大鼠喂養(yǎng)含ZEN(10 mg·kg-1和20 mg·kg-1)的飼料后，其子代雌性大鼠的體質(zhì)量與生存能力降低，卵泡中雌激素濃度升高，雌二醇降低，卵泡閉鎖，子宮層變??；而子代雄性大鼠睪丸質(zhì)量增加，組織形態(tài)改變，精原細(xì)胞和精母細(xì)胞的正常周期受阻[15, 53]。類似地，用ZEN(0、2.5和5 mg·kg-1)對(duì)昆明小鼠進(jìn)行皮下注射處理后，其子代小鼠精子質(zhì)量、活性和成熟率均發(fā)生明顯降低，DNA受損，生育能力及小鼠成年后睪酮分泌水平下降，表明ZEN會(huì)對(duì)小鼠產(chǎn)生繼代毒性作用，并通過破壞小鼠的精原細(xì)胞，進(jìn)而影響子代小鼠的生殖能力[54]。此外，周鴻媛[11]利用不同濃度DON(50、100、200和400 μg·mL-1)對(duì)秀麗隱桿線蟲進(jìn)行多代毒作用處理發(fā)現(xiàn)母體DON暴露會(huì)損害子代的生殖能力，其中子二代尤為明顯。上述研究均表明糧食真菌毒素可能存在遺傳毒性作用，并會(huì)對(duì)子代雌性和雄性生殖系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的影響。

綜上所述，糧食真菌毒素會(huì)對(duì)動(dòng)物子代的生長發(fā)育和生殖代謝等過程產(chǎn)生不同程度的生殖、發(fā)育及遺傳毒性損傷。但鑒于目前研究糧食真菌毒素的繼代毒性資料較少，P0代暴露會(huì)對(duì)F1-n代個(gè)體產(chǎn)生的毒性作用及其機(jī)理尚不明確，相關(guān)的推測及結(jié)論仍需進(jìn)一步研究。

3 糧食真菌毒素生殖發(fā)育與遺傳的毒作用機(jī)理(Mechanism of reproductive, developmental and genetic toxicities of grain mycotoxins)

3.1 氧化應(yīng)激機(jī)制

氧化應(yīng)激常被認(rèn)為是引起機(jī)體受損的重要機(jī)制，機(jī)體在受到外界有害物質(zhì)的刺激后，會(huì)引起體內(nèi)相關(guān)活性分子水平的變化，氧化還原狀態(tài)發(fā)生改變，從而影響機(jī)體的正常生長發(fā)育[55]。已有研究表明，動(dòng)物體在攝入糧食真菌毒素后，會(huì)對(duì)機(jī)體內(nèi)部造成一定的傷害。對(duì)雄性動(dòng)物而言，抗氧化系統(tǒng)可有序調(diào)節(jié)精子發(fā)生和睪酮合成，在睪丸發(fā)育期間清除過量ROS，保證其正常發(fā)育。而當(dāng)T-2毒素作用于(口服、腹腔注射)小鼠時(shí)，2種毒作用方式均會(huì)誘導(dǎo)小鼠體內(nèi)氧化應(yīng)激的產(chǎn)生，引起小鼠睪丸內(nèi)部超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、過氧化氫酶(catalase, CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX)以及ROS等水平發(fā)生變化，從而對(duì)小鼠睪丸發(fā)育，精子質(zhì)量以及精子發(fā)生造成不良影響[16, 56]。在雌性動(dòng)物體內(nèi)，抗氧化系統(tǒng)可調(diào)節(jié)其卵母細(xì)胞的發(fā)育。AFB1在小鼠體內(nèi)發(fā)揮毒作用時(shí)，會(huì)通過細(xì)胞色素P450代謝導(dǎo)致ROS的過度產(chǎn)生，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，抑制減數(shù)分裂進(jìn)程，損傷小鼠卵母細(xì)胞[37]。DON則通過降低SOD和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活性，升高ROS和丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平，誘導(dǎo)小鼠氧化應(yīng)激的產(chǎn)生，并激活相關(guān)JNK/c-Jun的信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞色素c從線粒體中釋放等使小鼠精子受損[20]。正如諸多研究表明，糧食中的真菌毒素，如HT-2毒素、OTA以及ZEN分別對(duì)小鼠胚胎和豬胚胎進(jìn)行毒作用時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)胚胎發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，ROS含量增加，導(dǎo)致線粒體功能障礙和DNA損傷，從而影響動(dòng)物胚胎的正常發(fā)育[51, 57-59]?？傊?，多個(gè)研究結(jié)果表明，氧化應(yīng)激是真菌毒素產(chǎn)生生殖發(fā)育與遺傳毒性的一個(gè)重要機(jī)制，機(jī)體在攝入糧食真菌毒素后，體內(nèi)ROS過量產(chǎn)生，氧化還原系統(tǒng)的平衡破壞，導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生，甚至引起線粒體功能障礙、DNA損傷，進(jìn)而影響機(jī)體的正常生長發(fā)育。

3.2 分子調(diào)控機(jī)制

基因及蛋白的正常表達(dá)是機(jī)體維持正常生命活動(dòng)的必要條件，而食源性毒物會(huì)在不同程度上影響其表達(dá)水平，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生毒性作用?，F(xiàn)將主要糧食真菌毒素對(duì)動(dòng)物體生殖發(fā)育與遺傳方面的毒性作用及其分子調(diào)控機(jī)制整理如表1所示。

綜上，主要糧食真菌毒素對(duì)動(dòng)物體產(chǎn)生生殖發(fā)育及遺傳毒性的分子調(diào)控機(jī)制涉及到的主要信號(hào)通路及基因/蛋白為：MAPK通路(p38/MAPK信號(hào)通路、JNK/MAPK信號(hào)通路、ERK1/2/MAPK信號(hào)通路)、PI3K/AKT通路及Nrf2通路、caspase3、bax基因和蛋白等，將其分子機(jī)制圖進(jìn)行整理如圖2所示。在機(jī)體內(nèi)部可調(diào)控細(xì)胞自噬及凋亡、細(xì)胞增殖、代謝和炎癥反應(yīng)等過程，并在精原干細(xì)胞更新、精子成熟、精子發(fā)生及頂體反應(yīng)等與雄性生殖相關(guān)的生理過程中也發(fā)揮重要作用。Huang等[60]在研究中發(fā)現(xiàn)AFB1可誘導(dǎo)小鼠氧化應(yīng)激，進(jìn)而抑制PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路、激活p38/MAPK信號(hào)通路，使與凋亡相關(guān)的蛋白表達(dá)上調(diào)(LC3、Beclin-1、Atg5、cyt-c、caspase 3和p62等)，并改變血睪屏障相關(guān)蛋白的表達(dá)(Occludin和N-cadherin蛋白表達(dá)上調(diào)，Connexin 43表達(dá)下調(diào))，致使小鼠精子發(fā)生障礙、睪丸及血睪屏障受損[74]；而Zhang等[75]則發(fā)現(xiàn)ZEN會(huì)降低p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-mTOR/mTOR、p-ERK1/2/ERK1/2、p-JNK1/2/JNK1/2及p-P38/P38等蛋白的表達(dá)，通過激活PI3K/AKT/mTOR和MAPK信號(hào)通路誘導(dǎo)雞顆粒細(xì)胞發(fā)生自噬及凋亡，這也說明不同的真菌毒素作用于不同的對(duì)象，其對(duì)PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路會(huì)產(chǎn)生不同的調(diào)節(jié)方式。另外，Bim、cytochrome c、caspase 3、caspase 8和caspase 9等蛋白表達(dá)上調(diào)及JNK/c-Jun信號(hào)通路發(fā)生變化，推測其可能是DON使小鼠精子受損、睪丸細(xì)胞凋亡的潛在機(jī)制[20]。此外，OTA可通過調(diào)節(jié)PI3K/Akt、ERK1/2和JNK信號(hào)通路來抑制小鼠睪丸細(xì)胞(TM3、TM4)的增殖，同時(shí)PI3K/Akt和ERK1/2信號(hào)通路的激活也與OTA的致癌性有關(guān)[72, 75]。此外，OTA也可通過激活PI3K/AKT信號(hào)通路及下調(diào)bax、caspase9和Bcl2Ⅱ等凋亡相關(guān)基因抑制豬卵巢顆粒細(xì)胞(GCs)增殖并誘導(dǎo)其凋亡[74]。

表1 主要糧食真菌毒素的生殖發(fā)育與遺傳毒性及其分子調(diào)控機(jī)制Table 1 Reproductive, developmental and genetic toxicities and its molecular regulation mechanism of grain mycotoxins

圖2 主要糧食真菌毒素生長發(fā)育與遺傳毒性分子機(jī)制圖Fig. 2 The molecular mechanism of reproductive, developmental and genetic toxicities of main grain mycotoxins

除上述主要信號(hào)通路外，糧食真菌毒素還可通過以下途徑對(duì)機(jī)體產(chǎn)生毒性作用并進(jìn)行分子調(diào)控。例如，AMPK和PTEN信號(hào)通路可影響精子活力[75]；線粒體損傷相關(guān)基因(PGC-1α、Nrf1、Tfam、Drp1和Fis1等)和雄性激素相關(guān)基因(StAR、3β-HSD)的下調(diào)與雄性小鼠睪丸的發(fā)育、損傷及精子發(fā)生障礙有關(guān)[16, 62]；先天免疫蛋白CXCL1、IL-1β和IL-8等的下調(diào)可導(dǎo)致小鼠胚胎的不正常發(fā)育[41]；神經(jīng)生長因子ngfa和神經(jīng)元編碼基因atp1b1b的下調(diào)則會(huì)影響斑馬魚胚胎早期的神經(jīng)發(fā)育[76]。由此可見，不同信號(hào)通路間可形成復(fù)雜的互作網(wǎng)絡(luò)，在機(jī)體受到糧食真菌毒素作用時(shí)可引起多條信號(hào)通路單獨(dú)或共同參與相關(guān)基因和蛋白的調(diào)控，故還需對(duì)此進(jìn)行更加廣泛深入的研究，以便全面了解糧食真菌毒素的毒作用機(jī)制。

3.3 表觀遺傳機(jī)制

研究還發(fā)現(xiàn)，外源性有害物質(zhì)是引起動(dòng)物體表觀遺傳修飾的重要因素。人和動(dòng)物在攝入糧食真菌毒素后，誘導(dǎo)機(jī)體出現(xiàn)不良反應(yīng)，如內(nèi)分泌紊亂、生殖系統(tǒng)DNA甲基化和誘發(fā)機(jī)體世代疾病等[77-78]。表觀遺傳雖不涉及DNA序列的改變，但其與DNA甲基化、組蛋白修飾以及染色質(zhì)重塑等過程相關(guān)，是真菌毒素對(duì)機(jī)體產(chǎn)生毒作用的重要機(jī)制之一。已有研究表明，ZEN及其代謝產(chǎn)物α-ZOL作用于人體肝癌細(xì)胞會(huì)顯著提高細(xì)胞DNA甲基化和組蛋白修飾水平(H3K27me3、H3K9me3和H3K9ac)，通過表觀遺傳介導(dǎo)，影響細(xì)胞的脂代謝作用，從而影響細(xì)胞發(fā)育[77]。Men等[25]用ZEN對(duì)ICR小鼠進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)小鼠體內(nèi)的H3K27、H3K9和5hmC的組蛋白甲基化標(biāo)記物水平改變，DNA甲基化水平提高，引起表觀遺傳修飾，雄性小鼠的精子質(zhì)量及其正常發(fā)育受損，而Zhu等[78]利用糧食真菌毒素(DON、AFs和FB)對(duì)ICR雌性小鼠染毒時(shí)得到類似的結(jié)論，且雌性小鼠卵母細(xì)胞的質(zhì)量也受損。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)表觀遺傳修飾可跨代遺傳，如用環(huán)境中的污染物p,p’-DDE對(duì)SD大鼠進(jìn)行世代染毒，發(fā)現(xiàn)F1、F2、F3代大鼠的精子質(zhì)量下降、精子發(fā)生受阻并均產(chǎn)生DNA(H19和Gtl2)低甲基化作用，但F1、F2代中的變化是由于DNMT1和DNMT3A基因下調(diào)，F(xiàn)3代大鼠表型的變化是由于生殖系統(tǒng)中表觀基因組的改變，而未直接引起其基因的改變，表明該環(huán)境污染物可以通過表觀遺傳修飾誘導(dǎo)使精子發(fā)生跨代損傷[79]。值得一提的是，糧食真菌毒素的毒性作用也會(huì)影響生物體親本世代及子代的正常生長發(fā)育及生殖能力，而與此相關(guān)的研究還較為欠缺，因此亟需要對(duì)糧食真菌毒素在該方面進(jìn)行更加全面、深入的研究。

綜上所述，糧食真菌毒素造成動(dòng)物體生長發(fā)育及生殖、遺傳過程等受損的機(jī)制不盡相同。目前研究表明，其作用機(jī)制主要包括氧化應(yīng)激、相關(guān)蛋白及基因表達(dá)的改變以及表觀遺傳等，但其他毒性作用機(jī)制仍需進(jìn)行深入研究。

4 展望(Prospect)

本文通過綜述糧食真菌毒素的生殖、發(fā)育與遺傳毒性研究進(jìn)展發(fā)現(xiàn)，相關(guān)研究多集中于糧食真菌毒素對(duì)動(dòng)物體親本個(gè)體(P0)或子一代(F1)的相關(guān)毒性研究，對(duì)其長期多世代個(gè)體F2-n接觸糧食真菌毒素的研究還較為缺乏，其中與繼代相關(guān)的靶標(biāo)基因及其作用通路機(jī)理仍不明確，這可能是因?yàn)槎嗍来纠韺W(xué)研究存在所需實(shí)驗(yàn)動(dòng)物數(shù)量多、實(shí)驗(yàn)周期長和操作繁瑣等問題。因此，探索建立更多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，如利用秀麗隱桿線蟲、斑馬魚等易于培養(yǎng)、生命周期短的模式動(dòng)物對(duì)真菌毒素的繼代毒性進(jìn)行初步探究，并利用多組學(xué)技術(shù)、轉(zhuǎn)基因或基因敲除等手段初步挖掘繼代毒性的機(jī)理，為研究糧食真菌毒素對(duì)哺乳動(dòng)物的世代毒性作用奠定基礎(chǔ)?？傊钊胙芯考Z食真菌毒素的繼代毒性，全面解析真菌毒素的毒性，不僅有助于提供真菌毒素靶標(biāo)性干預(yù)防治策略，對(duì)于制定更加科學(xué)客觀的真菌毒素限量標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)補(bǔ)充和完善相關(guān)毒理學(xué)資料也具有重要意義。

通訊作者簡介：馬良(1979—)，女，博士，教授，主要研究方向?yàn)槭称钒踩c質(zhì)量控制。

共同通訊作者簡介：周鴻媛(1989—)，女，博士，講師，主要研究方向?yàn)槭称钒踩c質(zhì)量控制。