霉菌毒素對豬免疫應答的影響

徐偉風，袁詠剛，陳海軍

（南京市畜牧家禽科學研究所，江蘇 南京 210000）

霉菌毒素是由各種霉菌產(chǎn)生的有毒次級代謝產(chǎn)物，如曲霉菌、青霉菌和鐮刀菌，它們可能在食品鏈或飼料鏈的各個階段污染食品或飼料，以某種濃度存在人類和動物膳食中[1]。在全球范圍內(nèi)收集1 100個飼料和飼料原料，研究表明大約70%的測試樣本受到污染[2]。

動物攝入霉菌毒素后的生物反應各有差異，從高發(fā)病率和高死亡率的急性顯性疾病到低生產(chǎn)力的慢性隱性疾病均有表現(xiàn)。不同的霉菌毒素靶向不同的器官，引起各種毒性作用。在高劑量下，霉菌毒素暴露會引起一般的細胞毒性，機制通常與大分子合成抑制有關[3]。此外，霉菌毒素誘導原發(fā)性生化損傷，并影響細胞功能[1]。在低劑量下，霉菌毒素影響各種組織器官的功能，如胃腸道、肝臟或腎臟組織，以及神經(jīng)、生殖和免疫系統(tǒng)。某些霉菌毒素也有遺傳毒性，致癌致畸作用[3]。

一般來說，豬飼料中霉菌毒素的污染水平通常不足以引起明顯的疾病，但通過生長、生產(chǎn)和免疫抑制的變化可能導致經(jīng)濟損失[4]。豬對霉菌毒素非常敏感。在畜牧業(yè)生產(chǎn)中，谷物的消耗量很高，豬會比較容易接觸到這些毒素并形成長期污染。豬飼料中可能存在的6種霉菌毒素：黃曲霉毒素、赭曲霉毒素A、伏馬菌素、玉米赤霉烯酮和單端孢霉烯（主要是脫氧雪腐鐮刀菌烯醇[DON]和T-2毒素）[5]。在此綜述中，我們分析飼料中存在的霉菌毒素對豬免疫力的主要影響。

1 幾種主要的霉菌毒素對豬免疫應答的影響

1.1 黃曲霉毒素

黃曲霉毒素（Aflatoxins，AF）具有肝臟毒性、致癌性和免疫毒性，損害先天免疫和獲得性免疫反應[6]。暴露于低劑量的AFB1會造成樹突狀細胞抗原呈遞能力的失調(diào)，這可能是霉菌毒素損害細胞介導免疫的重要機制[7]。暴露于AF可增加豬樹突狀細胞的T細胞增殖誘導能力，從而增強細胞的呈遞能力[8]。

AF對豬炎癥反應的影響已有報道[9]，低劑量AF飼喂斷奶仔豬，炎性細胞因子的合成減少，抗炎性細胞因子的合成增加[10]。在母豬子宮內(nèi)接觸這種霉菌毒素時，巨噬細胞和中性粒細胞的功能均被改變[11]。長期飼喂0.1 mg/kgAF可誘發(fā)豬慢性中毒，同時顯著降低豬的免疫功能和抗氧化能力[12]。

在用卵清蛋白（Ovalbumin，OVA）抗原接種的實驗豬模型中，AFB1暴露對體液免疫沒有明顯影響，血漿總免疫球蛋白IgA、IgG、IgM和特異性抗OVA-IgG濃度不變。毒素暴露不損害淋巴細胞的有絲分裂反應，但延遲和減少OVA特異性增殖，影響豬淋巴細胞的活化[13]。在接種支原體疫苗的豬中，暴露更低水平的AFB1對抗原特異性和總抗體應答無調(diào)控作用[10]。發(fā)育仔豬對這種霉菌毒素非常敏感，實際上，在母豬暴露于AF后，有絲分裂刺激后仔豬的淋巴增殖反應減少[11]。

1.2 單端孢霉烯類

B型單端孢霉烯類，包括DON在內(nèi)，通過破壞白細胞的細胞內(nèi)信號傳導，從而發(fā)揮上調(diào)和下調(diào)免疫功能的作用[14]。DON具有免疫刺激或免疫抑制作用，這取決于毒素的濃度、暴露頻率和暴露時間[15]。DON通過作用于核糖體引起炎癥反應，活性MAPK途徑誘導核糖體毒性應激，從而導致炎癥相關基因的表達[14]。在小鼠[15]和豬[16]中，DON引起血清IgA濃度明顯升高。在DON暴露期間用OVA免疫動物研究其特異性免疫應答，結(jié)果發(fā)現(xiàn)動物無拒食或減重情況。DON對有絲分裂刺激后的淋巴細胞增殖沒有調(diào)節(jié)作用，但毒素對卵泡特異性淋巴細胞增殖具有雙相作用：在OVA免疫后數(shù)天有上調(diào)作用，但在隨后數(shù)周有下調(diào)作用[16]。

另一項用OVA免疫的豬的研究顯示，暴露于DON污染的飼料6周后，抗OVA-IgG滴度增加。同時，參與炎癥反應的趨化因子白細胞介素-8（IL-8）、趨化因子（C-X-C基序）配體 20（CXCL20）、干擾素-γ（IFN-γ）的表達上調(diào)。DON上調(diào)抗氧化基因谷胱甘肽過氧化物酶2（GPX-2）和下調(diào)參與氧化應激的酶促抗氧化劑GPX-3、GPX-4和超氧化物歧化酶 3（SOD-3）基因的表達[17]。

A型單端孢霉烯類如T-2毒素是細胞毒性分子，也是有效的蛋白抑制劑。在OVA免疫的豬中，亞臨床劑量的T-2毒素引起血清總免疫球蛋白IgA濃度在前期短暫性升高，但抗OVA-IgG滴度降低[18]。對于更高劑量的暴露，T-2毒素在馬球蛋白免疫后降低有絲分裂細胞和抗原特異性淋巴細胞增殖[19]。

1.3 伏馬霉素

伏馬霉素（Fumonisins，F(xiàn)B）誘導各種毒性作用，取決于動物種類，并且有證據(jù)表明該毒素具有致癌性[20]。體外和體內(nèi)實驗研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)B1對豬Th1/Th2細胞因子平衡具有調(diào)節(jié)作用[21]。經(jīng)接種支原體疫苗并暴露于FB1（8 mg/kg飼喂4周）的豬，結(jié)果顯示特異性免疫應答呈現(xiàn)性別的差異；在公豬中，而不是母豬，暴露于毒素會降低疫苗特異性抗體滴度[21]。然而，攝入污染的飼料對血清總免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的濃度沒有影響。

FB1影響炎癥反應，用FB1孵育豬肺泡巨噬細胞，可顯著減少存活細胞的數(shù)量。6 mg/kgFB飼喂5周的豬的體內(nèi)實驗顯示脾臟中IL-1β和IL-6基因表達減少[22]。給豬飼喂 FB1（0.5 mg·kg-1·d-1），支氣管肺泡灌洗液中巨噬細胞、淋巴細胞增多[23]。巨噬細胞的吞噬能力被抑制。FB1處理豬外周血淋巴細胞引起IL-4在蛋白和mRNA表達下降，IFN-γ的表達增加[24]。

FB1還通過降低腸內(nèi)IL-12p40的表達和下調(diào)主要組織相容性復合物II類分子（MHC-II）減少T細胞的刺激能力，從而損害抗原呈遞細胞的成熟[25]。用 FB1（10 μmol/ml）處理豬外周血單個核細胞，其外周血單個核細胞增殖下降，細胞G0/G1百分比增加，這些現(xiàn)象發(fā)生在所有淋巴細胞亞群（CD2+、CD4+、CD8+）[26]。

1.4 赭曲霉毒素A

非常低濃度的赭曲霉毒素A（Ochratoxin A，OTA）就可對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生毒性影響，與其他所有器官相比免疫系統(tǒng)顯然要敏感的多。OTA主要對腎臟和肝臟有毒，小母豬經(jīng)飼喂OTA污染飼料后，皮膚嗜堿性細胞過敏反應降低，遲發(fā)性超敏反應減少，淋巴母細胞生成刺激指數(shù)降低，巨噬細胞數(shù)量和吞噬活性減弱。OTA半數(shù)抑制濃度IC50為1.3 μM，對純化的豬淋巴細胞具有毒性[27]。5 ng/kg體重的低濃度OTA就可抑制小鼠的T淋巴細胞和B淋巴細胞介導的免疫反應，導致免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的下降[28]。

OTA對細胞因子表達有影響，斷奶仔豬飼喂含量為181 ng/g OTA污染的飼料后，血漿中TNF-α和IL-10水平升高，而細胞因子表達對脂多糖體外攻擊的反應能力降低[29]。相比之下，OTA對總免疫球蛋白和特異性免疫球蛋白濃度沒有影響。類似的研究在家禽肉雞上也有報道，在一定程度上，飼喂OTA毒素降低了IL-2和干擾素細胞因子mRNA的表達水平，但無顯著差異。

1.5 玉米赤霉烯酮

玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEN）主要對繁殖和生育具有毒性效應，是具有雌激素毒性的非類固醇毒素。豬對ZEN特別敏感，ZEN可引起外陰的水腫腫脹和變紅，外陰脫垂，卵巢卵泡損傷和流產(chǎn)[30]。母豬妊娠期飼料中添加1.5 mg/kg ZEN可顯著降低母豬總產(chǎn)仔數(shù)，并顯著提高死胎數(shù)和弱仔豬數(shù)，低水平的ZEN對母豬的繁殖性能仍產(chǎn)生不利影響[31]。ZEN對免疫系統(tǒng)的報道不多，豬腸上皮細胞暴露于25 μMZEN，炎性細胞因子IL-8和IL-10的合成增加[32]。母豬經(jīng)每天飼喂5～250 mg/kg或200～1 000 μg/kg體重的高濃度ZEN，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ZEN可誘導生殖道慢性炎癥[33]。此外，ZEN能降低細胞存活率，破壞細胞形態(tài)，ZEN對細胞炎癥相關因子mRNA表達和活性具有雙向調(diào)節(jié)作用。ZEN及其衍生物會對豬IL-8和中性粒細胞等重要的先天免疫參數(shù)產(chǎn)生影響，顯著降低血清中免疫球蛋白IgG、IgA和IgM水平。

2 霉菌毒素共污染的問題

在上述段落中，筆者只是簡述了單一霉菌毒素對免疫力的影響。然而，霉菌毒素經(jīng)常是共同發(fā)揮作用，動物也是同時暴露于幾種霉菌毒素之中。事實上，動物的飼料由若干種原料組成，原料被幾種霉菌污染，這些真菌能夠同時產(chǎn)生幾種霉菌毒素[34]。對7049份樣本進行的全球調(diào)查顯示，48%的飼料和飼料原料最少被2種或更多種霉菌毒素所污染[35]。其他研究表明，75%～100%的動物飼料原料最少被1種以上的霉菌毒素所污染。

霉菌毒素混合物的毒性不能只是根據(jù)其各自的毒性來預測。它們之間可以是拮抗的、協(xié)同的，或增加某種霉菌毒素的效力。關于霉菌毒素混合物對豬免疫反應的毒性的研究很少，豬體內(nèi)研究表明同時暴露于0.05 mg/kg AF和30 mg/kg FB飼料30 d，或者同時暴露于2.5 mg/kg OTA和8 mg/kg T-2毒素飼料30 d，或者聯(lián)合暴露于50 mg/kg FB和4 mg/kgDON飼料28 d，毒性均表現(xiàn)為協(xié)同作用[36]。動物經(jīng)同時暴露于6 mg/kg DON和3 mg/kg FB飼料35d后，可以觀察到有絲分裂刺激后淋巴細胞增殖的協(xié)同作用，細胞因子（IL-8、IL-1β、IL-6和巨噬細胞炎癥蛋白1β表達的加性作用，以及特異性I-gA和細胞因子表達水平的拮抗作用[37]。

3 小結(jié)

霉菌毒素污染許多飼料原料，對豬免疫抑制性疾病、流產(chǎn)方面起到催化劑的作用，對動物造成嚴重的健康風險，給養(yǎng)豬業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。目前已有不少方法來減少霉菌毒素對整個飼料鏈的污染，如在飼料儲存和加工過程中，使用物理、化學和生物方法均可以減少霉菌毒素污染。最新的解毒生物學方法表明，細菌、精氨酸或谷氨酸等，有機霉菌毒素結(jié)合劑具有減低數(shù)種霉菌毒素的潛力，可有效減少幼豬毒性作用[38]。由這點可知有效控制和解決霉菌毒素對飼料的污染，詳細了解各種特定結(jié)合劑的機制，對改善動物生產(chǎn)性能有非常重要的意義，也為飼料業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)做好防止霉菌毒素污染提供科學性工具。