T-2毒素毒性作用研究進(jìn)展

向 彪,陳長(zhǎng)福,王 迎,范瑞祺,代重山,湯樹(shù)生

(1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,北京海淀100193 ； 2. 福建省龍巖市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心,福建龍巖364000)

T-2毒素是由鐮刀菌產(chǎn)生的一種單端孢霉烯類真菌毒素，通常存在于植物來(lái)源的各種食品中，可通過(guò)多種途徑被迅速吸收，引起全身毒性。T-2毒素可隨著食物鏈傳遞給人類，嚴(yán)重威脅人和動(dòng)物的健康，因此關(guān)于其毒理學(xué)研究備受關(guān)注。T-2毒素是一種倍半萜烯類化合物，這種化合物含有的環(huán)氧鍵和雙鍵被認(rèn)為是其產(chǎn)生毒性的關(guān)鍵基團(tuán)，其毒性作用主要機(jī)制是抑制蛋白質(zhì)合成和對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生氧化損傷，從而對(duì)消化、神經(jīng)、免疫、生殖系統(tǒng)等產(chǎn)生不同程度的影響。本文將著重介紹T-2毒素的多種毒性作用。

T-2毒素是單端孢菌毒素真菌毒素中最常見(jiàn)的一種。一般的單端孢霉烯真菌毒素易通過(guò)各種方式被吸收，包括局部接觸、口服和吸入等途徑。T-2毒素的特別之處是可被迅速吸收并分布在生物體內(nèi)，卻不會(huì)在特定器官累積，因此可以通過(guò)任何暴露途徑造成全身毒性[1]。T-2毒素的毒性和有害作用因許多因素而異，例如接觸途徑，暴露時(shí)間和數(shù)量，染毒劑量，動(dòng)物的年齡、性別和整體健康狀況以及其他真菌毒素的影響[2]。

1 急性毒性

現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道了不同染毒途徑下T-2毒素對(duì)不同種屬動(dòng)物的急性毒性研究。大鼠的急性毒性試驗(yàn)表明，肌肉注射的LD50為0.85 mg/(kg·bw)。當(dāng)以2.0 mg/(kg·bw)劑量T-2毒素經(jīng)口染毒雄性大鼠后，其腦內(nèi)色氨酸及血清素的濃度升高，隨之引起多巴胺升高以及3,4-二羥基苯乙酸水平下降；而腎上腺素水平下降和腎上腺多巴胺濃度增加，說(shuō)明動(dòng)物出現(xiàn)的食欲下降與T-2毒素誘導(dǎo)的大腦中吲哚胺水平升高相關(guān)[3]。大鼠暴露于更高劑量3.0～5.0 mg/(kg·bw)T-2毒素后，動(dòng)物體內(nèi)出現(xiàn)淋巴細(xì)胞減少、網(wǎng)狀細(xì)胞增多的現(xiàn)象，且堿性磷酸酯酶和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶也發(fā)生變化，而損傷最為嚴(yán)重的是胸腺和淋巴結(jié)。小鼠皮下和腹腔注射T-2毒素的LD50分別為1.57 mg/(kg·bw)和5.2 mg/(kg·bw)。小鼠胚胎暴露于0.5～1 ng/mL T-2毒素后，胚泡發(fā)育減慢，胚泡數(shù)量降低，染色質(zhì)損傷增加[4]。家兔肌肉注射T-2毒素的LD50為1.10 mg/(kg·bw)。經(jīng)口染毒不同劑量T-2毒素1～15 mg/(kg·bw)后，家兔消化道、骨髓和淋巴細(xì)胞發(fā)生了明顯的病理學(xué)變化，而亞急性毒性則出現(xiàn)卡他性胃炎并表現(xiàn)為胃壁炎癥、腎上腺皮質(zhì)肥大和消瘦[5]。另有研究表明，T-2毒素混合飼料后染毒產(chǎn)蛋雞的LD50為6.27 mg/(kg·bw)[6]。

2 慢性毒性

長(zhǎng)期接觸低劑量T-2毒素后，豬、雞、牛等畜禽主要表現(xiàn)為嘔吐、拒食、生長(zhǎng)遲緩、體重下降甚至死亡[7-9]。T-2毒素對(duì)動(dòng)物具有明顯的慢性毒性作用，其特征包括白細(xì)胞減少，骨髓和淋巴組織壞死、溶解，淋巴細(xì)胞嚴(yán)重缺乏等。雌性大鼠慢性毒性表現(xiàn)包括小腦酪氨酸和血清素水平升高，皮質(zhì)色氨酸濃度亦有所升高。與急性毒性表現(xiàn)不同，家兔的相關(guān)慢性毒性表現(xiàn)為消瘦、淋巴組織壞死以及亞急性卡他性胃炎[10]。雞長(zhǎng)期攝入被T-2毒素污染的飼料，會(huì)出現(xiàn)體重減輕、產(chǎn)蛋量和孵化率下降，血清總蛋白和膽固醇水平亦顯著下降，乳酸脫氫酶和尿酸水平上升[11-12]。皮膚、羽毛狀態(tài)也發(fā)生變化。而在白色北京鴨的研究中，隨著T-2毒素劑量的增加，其飼養(yǎng)增重水平明顯受阻。長(zhǎng)期低劑量攝入T-2毒素還會(huì)提高BALB/c小鼠患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。

3 神經(jīng)毒性

T-2毒素是一種雙親分子，可進(jìn)入細(xì)胞雙層膜中，通過(guò)產(chǎn)生自由基誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化進(jìn)而破壞細(xì)胞膜，引起細(xì)胞損傷。因此，富含脂質(zhì)的神經(jīng)組織被認(rèn)為是T-2毒素的主要靶器官之一。受孕小鼠暴露于3 mg/(kg·bw)劑量的 T-2毒素可致其中樞神經(jīng)細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞凋亡。Sehata等通過(guò)腦微陣列研究表明，T-2毒素誘導(dǎo)的腦部基因表達(dá)變化與細(xì)胞凋亡、脂質(zhì)代謝、藥物代謝酶和氧化應(yīng)激有關(guān)。也有文獻(xiàn)報(bào)道T-2毒素能夠提高神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺的濃度，興奮5-羥色胺神經(jīng)元[13]。Watson等研究者發(fā)現(xiàn),T-2毒素能夠引起腦膜出血和神經(jīng)紊亂。T-2毒素會(huì)誘導(dǎo)大腦產(chǎn)生氧化應(yīng)激，改變小鼠血腦屏障通透性，穿過(guò)血腦屏障進(jìn)入腦部。另外有研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)T-2毒素非常敏感。低濃度、短時(shí)間孵育即可誘導(dǎo)原代星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生凋亡。近期研究表明，T-2毒素對(duì)小鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤2a(N2a)細(xì)胞的神經(jīng)毒性具有劑量和時(shí)間依賴性，其毒性與氧化應(yīng)激，線粒體功能障礙和細(xì)胞凋亡有關(guān)[14]。

4 生殖和發(fā)育毒性

T-2毒素容易通過(guò)胎盤(pán)分布到胎鼠組織，導(dǎo)致胎兒腦損傷、骨骼畸形、體液免疫抑制、肝淋巴細(xì)胞和胸腺細(xì)胞減少、胸腺萎縮甚至胎兒和胚胎死亡。用單次口服2 mg/(kg·bw)劑量的T-2毒素處理懷孕大鼠，在第13天檢查到母體毒性，孕鼠的淋巴、肝臟、造血和胃腸組織中出現(xiàn)細(xì)胞凋亡。小部分孕鼠出現(xiàn)胎盤(pán)出血和滋養(yǎng)層細(xì)胞凋亡[15-17]。Ishigami等人發(fā)現(xiàn)3 mg/(kg·bw)的T-2毒素可以誘導(dǎo)胎鼠中樞神經(jīng)和骨骼系統(tǒng)細(xì)胞凋亡，表明T-2毒素對(duì)胎兒組織細(xì)胞的直接毒性作用[18]。

T-2毒素具有母體和胚胎毒性，且母體毒性可繼而導(dǎo)致胎兒畸形和發(fā)育缺陷[19]。也有研究表明，T-2毒素可影響雄性小鼠精液質(zhì)量，隨著染毒劑量升高精子畸形率顯著增加，頂體完整率則顯著降低[20]，表明T-2毒素對(duì)雄性小鼠精液有明顯毒性作用。

5 消化系統(tǒng)毒性

T-2毒素可導(dǎo)致豬的胃部病變，伴有充血和出血并且在峽部和頸部區(qū)域細(xì)胞發(fā)生壞死。在十二指腸、空腸、回腸、盲腸和結(jié)腸中觀察到黏膜下水腫和隱窩上皮細(xì)胞壞死，其中結(jié)腸病變最嚴(yán)重。在腸隱窩細(xì)胞、固有層淋巴樣細(xì)胞和回腸Peyer氏斑中均出現(xiàn)凋亡小體，表明細(xì)胞凋亡是T-2毒素誘導(dǎo)腸道病變的主要作用機(jī)制。T-2毒素還可以導(dǎo)致口腔潰瘍以及口腔黏膜壞死，有研究報(bào)道，在舌和上顎上發(fā)現(xiàn)灰白色膜樣物[21]。此外，T-2毒素具有明顯的肝臟毒性，如抑制肝細(xì)胞蛋白質(zhì)合成、誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡、降低代謝酶活性、誘導(dǎo)肝臟脂質(zhì)過(guò)氧化以及增強(qiáng)谷胱甘肽還原酶活性[22]。

6 免疫系統(tǒng)毒性

T-2毒素會(huì)增加機(jī)體對(duì)傳染性和自身免疫性疾病以及癌癥的易感性[23]。研究表明，急性劑量的T-2毒素可以通過(guò)抑制Th1和Th2反應(yīng)而影響先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)[24]。在高劑量T-2毒素作用下，骨髓、淋巴結(jié)、胸腺和脾臟等免疫組織和器官均發(fā)生病變[25-26]。B淋巴細(xì)胞是體液免疫反應(yīng)的主要效應(yīng)細(xì)胞，有研究證實(shí)，T-2毒素可誘導(dǎo)B淋巴細(xì)胞及其前體凋亡，使其數(shù)量顯著減少[27]。

7 血液系統(tǒng)毒性

最早關(guān)于T-2毒素血液系統(tǒng)毒性的發(fā)現(xiàn)是在二戰(zhàn)時(shí)期，一些人因?yàn)槭秤帽籘-2毒素污染的食物而導(dǎo)致食物中毒性白細(xì)胞缺乏癥(ATA)。T-2毒素可引起血細(xì)胞凋亡、骨髓壞死、血小板和白細(xì)胞減少、傷口凝血能力減弱、抗感染能力減弱，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致敗血病。T-2毒素主要通過(guò)作用于骨髓而導(dǎo)致血液系統(tǒng)造血功能受損，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)磷脂代謝(如促進(jìn)磷脂酶水解血小板膜磷脂)來(lái)抑制血小板的聚集作用。另外，T-2毒素還可以抑制凝血因子Ⅶ活性，并且依賴凝血酶原的纖維蛋白原活化過(guò)程導(dǎo)致家禽產(chǎn)生凝血病。

8 其他毒性

T-2毒素可引起軟骨細(xì)胞損傷，如超微結(jié)構(gòu)的改變，DNA、RNA 和蛋白質(zhì)合成受阻。王麗華通過(guò)觀察低劑量T-2毒素對(duì)大鼠體外培養(yǎng)軟骨細(xì)胞 DNA 損傷情況，研究大骨節(jié)病等T-2毒素中毒疾病的發(fā)病機(jī)制。結(jié)果表明：不同濃度的T-2毒素均可引起軟骨細(xì)胞凋亡，且在一定范圍內(nèi)呈劑量效應(yīng)關(guān)系，并和作用時(shí)間有一定關(guān)系[28]。另外有研究表明，T-2毒素可抑制聚糖的合成，誘導(dǎo)骨細(xì)胞聚集蛋白聚糖降解[29]。

Agrawal等通過(guò)將瑞士白化小鼠局部暴露于T-2毒素，發(fā)現(xiàn)動(dòng)物皮膚出現(xiàn)氧化應(yīng)激，其中活性氧生成增加，脂質(zhì)過(guò)氧化和中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的過(guò)氧化物酶活性增加。組織學(xué)發(fā)生改變?nèi)缈张菪纬?，基底角質(zhì)形成，細(xì)胞膨脹及真皮炎性細(xì)胞浸潤(rùn)[30]。

9 小結(jié)

綜上所述，T-2毒素毒性較大并且具有多種毒性作用。關(guān)于T-2毒素的毒性作用的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但是關(guān)于其毒性機(jī)制的研究還需深入，并且有效的防控及治療方法仍有待建立。