彭 馨 姜夏雨 楊 燁 翟雙雙

(長(zhǎng)江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,荊州 434000)

據(jù)估計(jì),全球每年大約有25%的谷物受到霉菌的污染,嚴(yán)重地影響人畜的健康。霉菌毒素是真菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物,廣泛存在于飼料和食品中,在飼料中發(fā)現(xiàn)的霉菌主要有曲霉屬(Aspergillus)、青霉屬(Penicillium)、鐮刀菌屬(Fusarium)和單端孢霉屬(Trichothecium)等[1]。2019年全球霉菌毒素調(diào)查報(bào)告顯示,來(lái)自100個(gè)國(guó)家的動(dòng)物飼料樣本中85%以上受到霉菌毒素的污染,污染源主要是黃曲霉毒素B1(AFB1)、玉米赤霉烯酮(ZEN)、脫氧雪腐鐮刀菌醇(DON)和赭曲霉毒素A(OTA)[2]。大多數(shù)家禽霉菌毒素中毒是由于長(zhǎng)期攝入低濃度霉菌毒素污染物造成的,表現(xiàn)為生長(zhǎng)不良、飼料效率低和產(chǎn)蛋量不佳等典型慢性癥狀。在3 507份來(lái)自中國(guó)不同地區(qū)的飼料樣品中,發(fā)現(xiàn)AFB1、DON和ZEN的污染率分別達(dá)到81.9%、96.4%和96.9%,超過(guò)81.5%的飼料成分和95.7%的全價(jià)飼料被這些霉菌毒素組合污染[3]。劉建高等[4]在2021年收集了中國(guó)不同地區(qū)的3 166、3 335和1 407個(gè)飼料原料樣品進(jìn)行AFB1、ZEN和DON含量檢測(cè),結(jié)果表明,AFB1、ZEN和DON總污染率分別為79.2%、82.2%和90.0%,AFB1、ZEN和DON的超標(biāo)率分別為6.8%、12.2%和2.3%,說(shuō)明我國(guó)飼料原料霉菌毒素污染較為嚴(yán)重。

霉菌的大量繁殖會(huì)導(dǎo)致飼料發(fā)生霉變,使其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口性大幅度降低。長(zhǎng)期以來(lái),人們對(duì)食品和飼料中霉菌毒素污染缺乏足夠的認(rèn)識(shí),也低估了其對(duì)人類(lèi)健康和動(dòng)物生產(chǎn)的危害。本文從生產(chǎn)性能、肝腎毒性、腸道毒性這3個(gè)方面綜述霉菌毒素對(duì)家禽的影響及作用機(jī)制,同時(shí)總結(jié)霉菌毒素的母體效應(yīng)和互作效應(yīng)在家禽方面的作用,為認(rèn)識(shí)霉菌毒素對(duì)家禽的危害和家禽健康生產(chǎn)提供參考。

1 常見(jiàn)的霉菌毒素及其限量標(biāo)準(zhǔn)

1.1 黃曲霉毒素(AF)

AF是由黃曲霉(Aspergillusflavus)和寄生曲霉(Aspergillusparasitic)等霉菌產(chǎn)生的天然有毒代謝產(chǎn)物[5]。AFB1是畜禽飼料中最常見(jiàn)的致癌毒素,嚴(yán)重危害家禽生產(chǎn)和人類(lèi)健康。當(dāng)家禽采食受到AFB1污染的飼料后會(huì)造成器官損傷,降低生產(chǎn)性能和飼料利用率,抑制免疫功能,增加疾病易感性、發(fā)病率和死亡率[3]。

1.2 ZEN

ZEN又稱(chēng)F-2毒素,是一種主要由鐮刀菌屬真菌產(chǎn)生的有毒次生代謝物[6]。ZEN廣泛存在于玉米、小麥、燕麥和水稻中,是全球畜禽行業(yè)飼料安全的危險(xiǎn)霉菌毒素之一[7-8]。ZEN是一種具有高毒性的霉菌毒素,在共同污染過(guò)程中可增強(qiáng)其他霉菌毒素對(duì)家禽的危害,使ZEN污染的飼料對(duì)家禽健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。目前,ZEN已被證實(shí)具有肝臟毒性、免疫毒性、生殖毒性和基因毒性[9]。Ma等[10]在中國(guó)不同地區(qū)采集了1 569個(gè)飼料樣品,發(fā)現(xiàn)這些樣品中ZEN污染率為88%,最高污染水平為729.2 μg/kg。

1.3 DON

DON又稱(chēng)嘔吐毒素,主要由禾谷鐮刀霉菌產(chǎn)生,在小麥、黑麥、大麥、玉米和燕麥等作物中均能檢測(cè)到DON的污染,從而威脅著人類(lèi)和畜禽的健康[11]。DON可在人類(lèi)和動(dòng)物體內(nèi)積累,并產(chǎn)生多種毒性作用,包括致畸性、神經(jīng)毒性、胚胎毒性、免疫毒性和遺傳毒性[12]。當(dāng)牲畜采食受到DON污染的飼料后,會(huì)產(chǎn)生厭食、腹瀉、嘔吐、生長(zhǎng)遲緩、免疫反應(yīng)降低和腸道疾病等現(xiàn)象[13-14]。

1.4 赭曲霉毒素(OT)

OT主要由曲霉和青霉產(chǎn)生,其中OTA是最為常見(jiàn)、毒性最強(qiáng)的OT,分布廣泛,已被列為僅次于AF的2B類(lèi)致癌物,對(duì)家禽、動(dòng)物和人類(lèi)的健康構(gòu)成巨大威脅。大量研究表明,OTA可導(dǎo)致多種類(lèi)型的毒性,包括腎臟毒性、肝臟毒性、胚胎毒性、致畸性、神經(jīng)毒性、免疫毒性、腸道毒性和遺傳毒性[15-17]。據(jù)報(bào)道,可在采食含100 μg/kg OTA飼糧的肉仔雞組織中檢測(cè)到OTA,含量為0.78～2.15 μg/kg[18]。

1.5 常見(jiàn)霉菌毒素的限量標(biāo)準(zhǔn)

目前,在我國(guó)最新的飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 13078—2017[19]中,對(duì)包括AFB1、OTA、ZEN、DON等在內(nèi)的霉菌毒素列出了限量要求,美國(guó)和歐盟也針對(duì)相關(guān)霉菌毒素設(shè)定了限量要求或提供了指南建議[20-21],詳見(jiàn)表1。這些標(biāo)準(zhǔn)和建議有助于確保飼料中的霉菌毒素維持在安全水平,以保障動(dòng)物健康和食品安全[22]。

2 霉菌毒素毒性對(duì)家禽的影響及其機(jī)制

2.1 降低生產(chǎn)性能

家禽飼喂受到霉菌毒素污染的飼料可降低采食量和生長(zhǎng)性能。Sarker等[23]研究發(fā)現(xiàn),肉雞采食飼糧中含有100 μg/kg AFB1時(shí),會(huì)出現(xiàn)平均日增重(average daily gain,ADG)降低、料重比增加、生長(zhǎng)遲緩、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率降低以及腸道菌群紊亂。即使低劑量的AF(12.5～50 μg/kg)亦會(huì)導(dǎo)致1～21日齡櫻桃谷鴨的ADG顯著降低,料重比增加[24]。Chen等[25]研究發(fā)現(xiàn),DON可通過(guò)改變血液和腦不同區(qū)域中的5-羥色胺、酪酪肽、神經(jīng)肽Y2受體和攝食調(diào)節(jié)肽(NUCB2/nesfatin-1)等的表達(dá),導(dǎo)致動(dòng)物采食量下降和嘔吐。OTA對(duì)家禽生產(chǎn)性能的影響主要表現(xiàn)為采食量減少,死亡率增加,鈣磷吸收不全、骨骼脆弱,蛋殼鈣化不全、破蛋率高,皮下出血等現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),雛鴨采食OTA含量為2 000 μg/kg的飼糧后ADG顯著降低,料重比增加[26]。當(dāng)肉雞采食OTA含量為150～2 000 μg/kg的飼糧后,對(duì)ADG、平均日采食量均有極顯著的抑制作用[27]。

在目前的研究試驗(yàn)中所用的霉菌毒素大多為純品和單一菌種發(fā)霉,導(dǎo)致測(cè)定的結(jié)果大部分是單一霉菌毒素的影響,而生產(chǎn)實(shí)踐中基本上都是自然發(fā)霉含有2種以上霉菌毒素。所以,在后續(xù)研究中要關(guān)注自然發(fā)霉飼料中的霉菌毒素和低劑量的霉菌毒素毒性對(duì)家禽生產(chǎn)性能的影響。

2.2 誘導(dǎo)肝腎毒性

肝臟和腎臟是霉菌毒素發(fā)揮毒性作用的主要靶器官,其代謝和蓄積主要發(fā)生在肝臟和腎臟。家禽采食AFB1后可引起肝臟損傷,免疫系統(tǒng)下降,出現(xiàn)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡[28]。當(dāng)肉仔雞攝入100 μg/kg AFB1時(shí),肝臟中AFB1的殘留水平為1.26 μg/kg,并且出現(xiàn)肝臟出血、肝臟脂肪變性、膽管增生[29]。AFB1可能是通過(guò)激活Toll樣受體4(TLR4)/受體相互作用蛋白激酶(RIPK)信號(hào)通路以及Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1(Keap1)/核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)信號(hào)通路誘導(dǎo)家禽肝臟損傷[30-32]。腎臟也是AFB1攻擊的主要器官。AFB1對(duì)肉仔雞的腎臟毒性表現(xiàn)為腎小球基底膜和間質(zhì)細(xì)胞增厚,腎小管上皮細(xì)胞胞漿空化以及腎小球塌陷和結(jié)構(gòu)損傷[33]。給肉仔雞飼喂2 mg/kg ZEN可增加肝臟重量,并導(dǎo)致肝臟功能異常[34]。在飼糧中添加7.9 mg/kg ZEN可誘導(dǎo)肉雞十二指腸黏膜和腎臟氧化應(yīng)激[35]。OTA損害近端腎小管,使用OTA污染的飼糧(200 μg/kg OTA)飼喂肉雞35 d,表現(xiàn)為近曲小管上皮細(xì)胞變性,腎區(qū)細(xì)胞質(zhì)腫脹,肝臟區(qū)域出現(xiàn)不良?jí)乃篮透纬鲅猍36]。Le等[37]研究發(fā)現(xiàn),OTA可通過(guò)激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)/核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)信號(hào)通路誘導(dǎo)腎小球損傷,為OTA誘導(dǎo)腎臟毒性的研究提供了新的見(jiàn)解。肝臟也是OTA主要攻擊目標(biāo)之一。Wang等[38]研究發(fā)現(xiàn),以235 μg/kg BW的劑量灌胃OTA顯著性增加了雛鴨的肝臟重量。OTA通過(guò)腸-肝軸誘導(dǎo)雛鴨肝臟炎癥的發(fā)生,其途徑是增加腸道內(nèi)擬桿菌門(mén)的豐度,從而引發(fā)脂多糖(LPS)的釋放,激活TLR4/髓樣分化蛋白88(MYD88)信號(hào)通路,導(dǎo)致炎癥的發(fā)生和肝臟腫大[26,38]。

目前的研究過(guò)多關(guān)注霉菌毒素誘導(dǎo)肝臟和腎臟損傷,而缺乏關(guān)于霉菌毒素在家禽肝臟和腎臟中具體代謝和轉(zhuǎn)化途徑等機(jī)制方面的研究,在家禽的肝臟和腎臟中含有多種解毒酶系統(tǒng),如細(xì)胞色素P450酶(CYP450),此外,家禽還可通過(guò)肝臟和腎臟將體內(nèi)的霉菌毒素轉(zhuǎn)化為可溶性或易排出的代謝產(chǎn)物通過(guò)尿液或糞便排出。今后,需要深入探討霉菌毒素在動(dòng)物體內(nèi)的代謝動(dòng)力學(xué)。

2.3 誘導(dǎo)腸道毒性

腸道不僅是吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要場(chǎng)所,也是抵御飼料中各種霉菌毒素進(jìn)入機(jī)體的第1道防御屏障。霉菌毒素對(duì)腸道毒性的效應(yīng)主要表現(xiàn)在降低腸道緊密連接與破壞腸道形態(tài)和腸道屏障的完整性。AFB1對(duì)腸道的損害主要表現(xiàn)為使腸道屏障功能喪失、黏膜增生和空泡變性。研究顯示,在飼糧中添加AFB1可顯著降低肉雞的空腸絨毛高度,增加隱窩深度,破壞腸道屏障的完整性,降低十二指腸和回腸的緊密連接[39-40]。DON也會(huì)損傷腸道的黏膜上皮細(xì)胞和絨毛形態(tài),破壞腸道屏障和腸道緊密連接。研究發(fā)現(xiàn),DON可通過(guò)激活ERK信號(hào)通路和p38 MAPK信號(hào)通路抑制緊密連接蛋白封閉蛋白-4(Claudin-4)的表達(dá),導(dǎo)致閉合蛋白(Occludin)和閉鎖小帶蛋白-1(ZO-1)在溶菌酶中被吞噬和降解,最終損傷腸道絨毛結(jié)構(gòu),增加腸道通透性,破壞腸道屏障[41-43]。大量研究表明,OTA可通過(guò)抑制家禽中緊密連接蛋白如Occludin、ZO-1和封閉蛋白-1(Claudin-1)的表達(dá),來(lái)破壞腸道屏障的完整性[26,38,44]。Tong等[45]研究發(fā)現(xiàn),1日齡的肉仔雞以50 μg/kg BW的劑量灌胃OTA 21 d后,可造成十二指腸、空腸和回腸杯狀細(xì)胞數(shù)量減少,腸道抗氧化功能降低。

目前,相關(guān)研究過(guò)多的關(guān)注霉菌毒素誘導(dǎo)的腸道毒性的結(jié)果,而缺乏關(guān)于霉菌毒素對(duì)家禽消化生理毒性作用機(jī)制的研究,霉菌毒素在機(jī)體內(nèi)的吸收、代謝路徑研究的還不夠透徹,后續(xù)的研究可關(guān)注這些方面。

3 霉菌毒素毒性的母體效應(yīng)

目前,關(guān)于霉菌毒素毒性在母體效應(yīng)方面的研究較少,Ul-Hassan等[46-47]報(bào)道,母雞在飼喂OTA污染的飼糧時(shí)可在蛋中檢測(cè)到OTA殘留,并可損傷雛雞細(xì)胞體液免疫系統(tǒng)。當(dāng)飼糧中OTA含量為5 000 μg/kg時(shí),雞蛋中OTA的殘留量在第21天達(dá)到最大值(7.396 μg/kg)[48]。飼喂OTA或AFB1污染飼糧14和21 d的種雞,其子代法氏囊和脾臟的相對(duì)重量顯著下降[46]。Elsayed等[49]研究發(fā)現(xiàn),在種蛋中注射12.5 μg/kg的OTA,孵化19 d后,注射OTA組的血液和器官樣本中甲狀腺激素水平升高;此外,雛雞肝臟組織中巨噬細(xì)胞數(shù)量增加,肝細(xì)胞變性,這說(shuō)明在胚胎暴露時(shí)期OTA可導(dǎo)致廣泛的氧化損傷和器官損傷。

以上研究結(jié)果表明,霉菌毒素可能通過(guò)母體效應(yīng)對(duì)后代產(chǎn)生不良影響。因此,今后還需進(jìn)一步研究霉菌毒素在家禽母體效應(yīng)方面的影響,有助于制定更精確的食品安全策略和保障家禽生產(chǎn)的健康與可持續(xù)發(fā)展。

4 霉菌毒素間的互作效應(yīng)

近年來(lái),研究更加關(guān)注多種霉菌毒素的混合物污染問(wèn)題。多種霉菌毒素的聯(lián)合作用對(duì)動(dòng)物健康和生產(chǎn)性能造成的副作用可能比單一霉菌毒素更為嚴(yán)重。通常情況下,飼料會(huì)被多種霉菌毒素污染。如在同一種飼料中,AF、ZEN、DON和伏馬毒素(FB)往往同時(shí)并存。即使飼料中本身只含有1種霉菌毒素,但該種霉菌毒素可能會(huì)以多種形式共存。

霉菌毒素間的互作效應(yīng)主要是指2種或2種以上的霉菌毒素同時(shí)存在于飼料中,其產(chǎn)生的效應(yīng)分為協(xié)同效應(yīng)(synergistic effects)、加性效應(yīng)(additive effects)、亞加性效應(yīng)(less than additive effects)和拮抗效應(yīng)(antagonistic effects)。

(1)協(xié)同效應(yīng):指2種或多種不同的霉菌毒素同時(shí)存在時(shí),它們的相互作用導(dǎo)致的毒性效應(yīng)大于這些霉菌毒素單獨(dú)存在時(shí)的效應(yīng)之和。例如,黃曲霉毒素M1(AFM1)和OTA聯(lián)合作用在使分化的Caco-2細(xì)胞腸通透性增加和緊密連接蛋白表達(dá)降低方面明顯強(qiáng)于單獨(dú)的霉菌毒素,表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)[50]。體外試驗(yàn)證明,伏馬毒素B1(FB1)可增強(qiáng)AFB1的遺傳毒性和細(xì)胞毒性,表現(xiàn)為加強(qiáng)肝細(xì)胞花生四烯酸的代謝和提高CYP450的活性,產(chǎn)生更多的活性氧,從而帶來(lái)嚴(yán)重的氧化應(yīng)激[51]。在飼糧中分別添加DON(1.5和5.0 mg/kg)和煙曲霉毒素(fumonisins, FUM)(20 mg/kg)對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能沒(méi)有負(fù)面影響,但在DON與FUM聯(lián)合添加后對(duì)21日齡肉雞的采食量和體增重顯著降低具有協(xié)同效應(yīng)[52]。在腸道方面,AFM1和OTA聯(lián)合作用對(duì)分化Caco-2細(xì)胞表現(xiàn)出腸道通透性增加和緊密連接蛋白表達(dá)降低的影響明顯強(qiáng)于單一霉菌毒素[50]。Jia等[53]研究發(fā)現(xiàn),與AF(123 μg/kg)和ZEN(260.2 μg/kg)單獨(dú)污染飼糧組相比,AF+ZEN組合污染飼糧組蛋雞產(chǎn)的雞蛋AF沉積量更高,出現(xiàn)時(shí)間更早,消除時(shí)間更長(zhǎng),這可能是霉菌毒素對(duì)蛋雞腸道吸收具有協(xié)同效應(yīng),損傷腸道健康。

(2)加性效應(yīng):指不同的霉菌毒素同時(shí)存在時(shí),它們的毒性效應(yīng)是各個(gè)毒素毒性效應(yīng)之和。Tessari等[54]研究發(fā)現(xiàn),所有飼喂含霉菌毒素飼糧的肉雞都表現(xiàn)出比對(duì)照組肉雞更低的體重和日增重,體內(nèi)的抗體水平也低于對(duì)照組,而飼喂同時(shí)含AFB1和FB1飼糧的肉雞表現(xiàn)出更低的抗體水平,而且僅在飼喂含混合霉菌毒素飼糧的肉雞中發(fā)現(xiàn)肝臟和腎臟的組織病理學(xué)變化。研究發(fā)現(xiàn),在肉雞飼喂受到ZEN污染的飼料后,其產(chǎn)蛋性能和采食量并不會(huì)受影響,但若2種霉菌毒素(AF+ZEN)同時(shí)存在時(shí),產(chǎn)蛋量和采食量顯著降低[55]。同樣的,飼喂含567 μg/kg OTA和927 μg/kg T-2毒素飼糧的肉雞體重和采食量降低,且飼喂含2種霉菌毒素飼糧的肉雞均表現(xiàn)出毒性的加性效應(yīng)[55]。

(3)亞加性效應(yīng):指不同的霉菌毒素同時(shí)存在時(shí),它們的毒性效應(yīng)相互作用導(dǎo)致的整體效應(yīng)小于單一毒性效應(yīng)之和,這種情況較少見(jiàn)。

(4)拮抗效應(yīng):指一種霉菌毒素干擾另一種霉菌毒素的毒性作用。研究發(fā)現(xiàn),在低劑量組合下,胚蛋注射0.5 μg/g蛋的DON會(huì)導(dǎo)致雞胚的相對(duì)肝臟重量顯著增加,然而,當(dāng)同時(shí)注射0.5 μg/g蛋的DON+0.5 μg/g蛋的ZEN時(shí),發(fā)現(xiàn)這種增加的影響減弱,表現(xiàn)出一種拮抗效應(yīng)[56]。

5 小 結(jié)

霉菌毒素污染是一個(gè)全球性問(wèn)題,在實(shí)際生產(chǎn)中,家禽不僅有可能同時(shí)受到2種或2種以上的霉菌毒素的侵?jǐn)_,還可能通過(guò)母體效應(yīng)轉(zhuǎn)移到子代體內(nèi),使發(fā)育中的胚胎接觸到霉菌毒素,導(dǎo)致子代生產(chǎn)性能降低。此外,長(zhǎng)期低劑量的霉菌毒素?cái)z入對(duì)家禽的影響也不應(yīng)被低估,這些方面都需要進(jìn)一步研究。