◆作者：龔燾 陳建穎 王文策

◆單位：華南農業(yè)大學動物科學學院/廣東省動物營養(yǎng)調控重點實驗室；嶺南現(xiàn)代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室

赭曲霉毒素A（Ochratoxin A，OTA）由曲霉菌屬和青霉菌屬等多種真菌產生，是自然界中分布最廣泛的一種赭曲霉毒素，也是食品和飼料中最常見的污染物之一（Mobashar等，2012），普遍存在于谷物及其副產品、咖啡、肉類、乳汁、干果、調味品、混合飼料等食物及飼料中（Ringot等，2006）。此外，某些中草藥、食品著色劑乃至瓶裝水中也檢測出含有OTA（Tao等，2018）。OTA可導致機體的肝臟、腎臟、神經系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等發(fā)生毒性病變（高翔等，2005），對人和動植物影響巨大（韓錚，2011）。OTA能同血漿白蛋白高度結合，這使得OTA血漿半衰期較長。在人體內，OTA半衰期長達1個月（陳鳳鳴等，2019）。由于OTA的廣泛存在性和高的熱穩(wěn)定性，使得從食物鏈途徑根除OTA變得非常困難（Frantisek等，2016）。

OTA在動物組織中的分布，雖然受毒素數(shù)量、攝入方式、飲食結構和機體的整體健康狀況等多種因素影響，但其主要的作用靶點是腎臟和肝臟（Pohland等，1992）。通過對豬、大白鼠、雞以及山羊組織內OTA分布情況及各器官免疫熒光分析發(fā)現(xiàn)，OTA廣泛存在于肝、腎、脾、心肌、肌肉、腸管等組織，且在肝細胞和腎小管基底膜中殘留最多（原維，2009）。由于OTA半衰期較長，是積累型有毒化合物，因此對機體肝臟有持續(xù)的毒性影響。

肝臟是機體內最重要的器官之一，其內富含線粒體，其結構和功能的穩(wěn)定性均決定著機體的健康程度。然而越來越多的研究表明，OTA可誘導肝臟線粒體氧化損傷，導致機體穩(wěn)態(tài)失衡、疾病發(fā)生，給畜禽業(yè)造成巨大經濟損失。鑒于此，本文綜述了近年來OTA對肝臟線粒體氧化損傷的研究報道，以期為OTA的深入研究和減少其帶來的損失提供理論基礎和參考。

1 OTA的危害

1.1 OTA的飼料污染狀況

一般情況下，OTA飼料污染比食品污染嚴重。1979年北美3%左右的OTA污染物濃度高達20000～30000μg/kg，1983年 美國等13個國家的飼料OTA污染最高可達30%（丁平等，2010）。敖志剛等（2008）檢測發(fā)現(xiàn)，黑龍江等十個省市的多類飼料原料及飼料樣品的赭曲霉毒素含量達95.1%。程傳民等（2014）通過調查檢測2423份樣品的OTA檢出率，證實了OTA污染的普遍性，其中以玉米、小麥及它們的副產物的檢出率最為嚴重，均在80%以上。OTA被動物攝食后會在體內蓄積，并隨食物鏈進入人和其他動物體內，危害其健康（Pattono等，2011）。Holmberg等（1990）通過6年的調查發(fā)現(xiàn)：豬腎臟、肝臟、脂肪、血液中的OTA殘留量取決于飼料中OTA的濃度，飼料中OTA濃度越高，殘留量也越多。同時發(fā)現(xiàn)，豬血清的OTA的污染程度也與不同季節(jié)收獲的大麥濕度有關，濕度越大污染程度越重。因此，我們可以檢測血液中OTA的濃度，來預估整個豬群OTA的攝入量，從而通過調節(jié)飼喂等方法，減少OTA的污染。據(jù)報道，正常情況下，植物性食品中OTA的平均濃度為0.1～100 μg/kg；干草和青貯飼料中OTA濃度為1～100μg/kg；動物性食品和飼料OTA濃度為0.1～1 μg/kg（Vladimir等，2015）?？梢?，OTA在畜牧業(yè)中的污染相當普遍。

1.2 OTA對家禽的毒性

家禽養(yǎng)殖業(yè)作為畜牧業(yè)的一部分，深受OTA的危害。OTA可抑制家禽腎臟、免疫及造血系統(tǒng)的生理功能，使肝糖原積聚、肝臟蒼白褪色，引起鈣和磷吸收不全、骨骼脆弱、生長受阻等，導致家禽孵化率降低、肝細胞壞死、腎病、病死率增高等（歐陽增理等，2012）。Aravind等（2003）研究表明OTA能抑制家禽的采食和生長，并加大病死率。Sakthivelan等（2010）試驗也證實了OTA能抑制肉雞的生長，并顯著降低飼料消耗量和飼料轉化率。Stove（2010）對5 ppm OTA飼喂2周的雛雞進行組織病理學檢查，發(fā)現(xiàn)OTA可引起大腦水腫、骨髓肌肉出血，并導致大腦、腎臟、肝臟和淋巴器官發(fā)生退行性變化。Pozzo等（2013）通過給雄性肉雞飼喂每千克添加0.1mg OTA的日糧發(fā)現(xiàn)，OTA可造成脾臟、法氏囊和肝臟的退行性病變，誘發(fā)脂質過氧化反應。OTA不僅會降低肉雞飼料消化率，提高料重比，還會導致蛋雞蛋殼變薄，產蛋數(shù)減少。為此，歐洲食品安全局在2006年規(guī)定，谷物和谷物類飼料原料中OTA含量不得超過250μg/kg、每千克家禽日糧中OTA含量不高于100 μg/kg，中國飼料衛(wèi)生標準（2017）也規(guī)定谷物及其加工產品和配合飼料中OTA含量不可超出100μg/kg（黃珂等，2019）。

2 肝臟線粒體氧化應激

氧化應激通常指活性氧濃度超過機體抗氧化防御系統(tǒng)承受范圍的非正常狀態(tài)，可導致機體衰老和疾病的發(fā)生（段圓慧等，2010）。氧化應激產生的自由基主要有RNS（Reactive Nitrogen Species）和ROS（Reactive Oxygen Species），這些自由基可導致機體氧化損傷。有研究證實，細胞凋亡會影響肝臟的正常代謝功能，誘發(fā)多種肝臟疾?。ㄊY志慧，2013）。同時，擾亂肝臟線粒體自由基代謝，會促進肝臟部分促凋亡基因的表達（莊煜，2013）。

肝臟是機體負責物質代謝和生物轉化的主要器官，是代謝和解毒的重要場所。肝臟中含有大量的線粒體，一旦其結構或功能受損，會嚴重影響細胞能量代謝，導致肝細胞壞死、凋亡等（Khan等，2006）。同時，線粒體作為細胞的“動力源泉”，不僅是細胞內產生ROS的主要位點，還是氧化損傷的主要靶標。當機體內發(fā)生氧化應激時，線粒體最先也最容易受到攻擊。在正常生理條件下，線粒體能夠維持自身的氧代謝平衡，并通過ROS來調節(jié)機體的生理生化代謝。線粒體內ROS濃度不同，所發(fā)揮的作用也有所不同。低濃度的ROS，可維持體內氧化還原的平衡，并負責把信號隔離傳導到細胞的其他隔室，是氧化還原信號分子。但當ROS濃度過高，超出機體的調節(jié)范圍時，就會導致機體氧化受損。而過高濃度的ROS會氧化損傷mtDNA，誘發(fā)線粒體基因突變，同時促進ROS的生成，導致惡性循環(huán)，造成線粒體持續(xù)和強烈的氧化損傷，從而造成機體穩(wěn)態(tài)被打破、細胞凋亡。

3 OTA誘導的肝臟氧化損傷

3.1 OTA引起肝氧化損傷的作用機制

3.1.1 OTA通過線粒體途徑導致肝氧化損傷

OTA最先引起線粒體功能的紊亂，導致線粒體損傷。研究發(fā)現(xiàn)，OTA可以通過抑制線粒體內磷酸鹽轉運，引起大鼠肝臟細胞的呼吸抑制，造成ATP消耗并導致線粒體形態(tài)變化(Ringot等，2006)。Bouaziz等（2008）探究表明，OTA可誘導線粒體的凋亡通路，引起線粒體跨膜電勢消失，促進細胞色素c釋放并產生O2-，最終導致細胞凋亡。Golli等（2009）研究也證實了這一發(fā)現(xiàn)，并認為OTA可降低線粒體的膜電位，提高半胱天冬酶的活性。可見，OTA可以通過激活線粒體凋亡途徑來誘導肝損傷。

線粒體呼吸鏈活性受阻、衰老或疾病時，會引起細胞大量產生和積聚ROS，從而導致氧化損傷。Jornayvaz等（2010）研究表明，線粒體ROS可促進線粒體DNA轉錄，加快線粒體的生物合成，造成持續(xù)損傷。劉靜等（2012）研究者也認為，OTA可通過擾亂線粒體呼吸鏈功能，引起ROS生成量增加，對線粒體結構造成進一步損傷，并促進線粒體生物合成，使線粒體氧化損傷越發(fā)加劇，再次加速自由基的生成，從而對肝細胞造成進一步的氧化損傷。

此外，OTA還會加大線粒體膜的通透性、激活JNK和MAPK通路并對內質網鈣通道造成影響（Liye等，2017；Sheu等，2017）。內質網是維持鈣穩(wěn)態(tài)的龐大膜質網絡，負責多種蛋白質的合成、成熟和轉運。當內質網功能受損時，會引起內質網腔中的Ca2+大量釋放，造成線粒體鈣超載，最終導致線粒體氧化應激的發(fā)生(Egnatchik等，2014)。

3.1.2 OTA通過影響酶活性誘導肝氧化損傷

OTA誘導的肝臟氧化損傷還 與SOD（Superoxide Dismutase）、CAT（Catalase）和GR（Glutathion Reductase）等還原酶活性有關。Abdel-Raheim等（2001）研究發(fā)現(xiàn)，OTA對肝、腎組織中谷胱甘肽還原酶有明顯的抑制作用，組織中存在的OTA可能與SOD分子中的銅和鋅相互作用并抑制酶的活性；OTA處理的CAT活性降低，可能反映了該酶活性所需的必需元素的吸收減少；在OTA暴露下，肝臟和腎臟GR活性下降，OTA可能通過與半胱氨酸殘基的巰基結合而影響GR的活性。Gagliano等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，OTA可使大鼠肝臟中SOD的含量顯著升高。此外，其研究還表明，在OTA暴露后，肝臟和腎臟GSH（Glutathion）水平顯著下降，而GSH水平降低會導致脂質過氧化降解減少，導致其積累，從而放大OTA的毒性。Zhang等（2013）在對Zn2+與肝細胞共培養(yǎng)過程中也發(fā)現(xiàn)，OTA可促進ROS的生成，并降低ROS活性和CAT mRNA水平，進而導致氧化損傷?？梢姡琌TA可通過抑制SOD、CAT、GR等酶活性，降低GSH的表達水平等方式，間接導致肝氧化損傷。

此外，NADPH-CYP450還原酶可將OTA復合物中Fe3+還原為Fe2+，并產生自由基，引起脂質過氧化和DNA損傷（陳鳳鳴等，2019）。還有研究發(fā)現(xiàn)，OTA可促進誘導型一氧化氮合酶的表達，增加一氧化氮的合成和亞硝酸鹽/硝酸鹽濃度（Sorrenti等，2013），而高濃度的一氧化氮會與O2.-發(fā)生反應，形成過氧亞硝酸鹽，產生二氧化氮和OH-，從而導致氧化損傷。

3.1.3 OTA通過調控基因導致肝氧化損傷

在近幾年的研究中，發(fā)現(xiàn)Nrf2（Nuclear factor erythroid 2 like 2）可維持線粒體氧化還原代謝功能，其不僅可以調節(jié)抗氧化和解毒反應，還可以調節(jié)生物能量功能和線粒體的合成（孫雪桐，2019）。Marin-Kuan等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，在長期慢性致癌劑量OTA喂食的大鼠體內Nrf2表達降低。Cavin（2007）試驗發(fā)現(xiàn)，OTA不僅可以降低Nrf2活性，還會抑制Nrf2調控基因的表達，造成堿基位點損傷從而導致氧化損傷。有趣的是，預處理Nrf2誘導因子可以阻止所有OTA介導的效應。Kensler等（2007）研究表明，抑制Nrf2及相關基因表達，會導致細胞對各種外來物質和氧化應激反應的防御能力下降。Cavin等（2009）研究也證實了Nrf2激活劑可以通過對抗OTA誘導的脂質過氧化來對抗氧化應激。綜上，OTA可能通過降低肝臟線粒體內Nrf2基因的表達，來導致肝細胞氧化損傷。

此外，Marin-Kuan等（2006）通過基因表達譜分析發(fā)現(xiàn)，OTA可顯著抑制肝細胞核因4α(HNF4α)調節(jié)基因的表達，并降低HNF4α活性，同時，OTA還抑制了由HNF4α調節(jié)基因編碼的外源物代謝酶和具有運輸OTA功能等多種功能的蛋白RNA和蛋白表達?？梢?，OTA也可降低HNF4α活性，抑制HNF4α調控的代謝酶RNA和蛋白質表達，從而導致肝細胞氧化損傷。

還有研究表明，OTA可能作為一種非基因毒性腫瘤啟動子發(fā)揮肝毒性作用，可顯著降低CX（Connexin）26、CX32和CX43基因的表達（Trosko，1998）。一些研究證實，CX32的表達對肝癌的發(fā)生有抑制作用，CX32 cDNA的轉錄抑制了肝癌細胞的生長（Evert等，2002）。此外，CX32啟動子中轉錄因子與調控序列結合的修飾被認為是潛在的效應基礎（Morsi等，2003）。因此，推測OTA可通過影響CX32的表達來誘導肝氧化損傷。

3.2 OTA引起肝氧化損傷的緩解機制

3.2.1 通過線粒體途徑緩解肝氧化損傷

黃琳等（2008）研究發(fā)現(xiàn)，黃連解毒湯可以促進肝臟線粒體清除ROS等氧自由基，進而保護線粒體膜結構與功能的完整，以緩解OTA肝氧化損傷。王存福等（2011）研究表明，氨基胍可以降低肝臟線粒體CYP450 2E1活性，從而維持肝臟的氧平衡。張艷梅（2019）的相關試驗顯示，沙蔥黃酮可抑制肝臟線粒體ROS的生成，改善肝臟線粒體ATP酶和呼吸鏈復合物Ⅱ活性，并提高其膜電位，從而維持肝臟線粒體的正常功能。

此外，還有研究指出，荔枝果肉多酚可提高線粒體內ATP酶、線粒體呼吸鏈復合物Ⅰ和Ⅱ活性及線粒體膜電位的水平改善肝臟氧化應激狀態(tài)（張粹蘭，2011）。柚皮素可保護H2O2誘導的SH-SY5Y細胞的線粒體活性，改善SH-SY5Y細胞內線粒體呼吸鏈復合物Ⅰ、Ⅳ和SDH的活性及ATP的合成（Oliveira等，2017），從而緩解肝臟氧化損傷。齊墩果酸也被證實可以通過提高線粒體抗氧化酶活性，減輕線粒體腫脹度，增加線粒體活力等途徑，進而有效保護肝氧化損傷（劉江正，2012）。何國林等（2016）試驗表明，溪黃草總二萜可降低肝臟線粒體mPTP（Mitochondroal Permeablity Transition Por）的開放程度，保護肝臟線粒體膜結構和功能的完整，改善線粒體能量代謝，降低氧化損傷。因此，通過保護肝臟線粒體功能及膜完整性可緩解OTA引起的肝臟氧損傷。

3.2.2 通過還原酶途徑緩解肝氧化損傷

OTA入侵機體后，會損害機體內在的抗氧化防御系統(tǒng)，造成氧化損傷。該系統(tǒng)中的SOD、CAT、GSH-Px和GSH等能夠及時清除多余的自由基，使機體維持氧化與抗氧化的平衡。馬永杰等（2009）通過比較試驗發(fā)現(xiàn)，維生素E可提高機體SOD、GSH-Px的活性，從而維持機體內自由基的穩(wěn)態(tài)平衡，以緩解OTA肝氧化損傷。趙士俠（2012）試驗表明，低濃度的維生素C可提高細胞SOD活性，抑制OTA對細胞的毒性作用。黃鈺（2014）研究發(fā)現(xiàn)，過表達硒蛋白S可降低細胞中MDA含量，并提高細胞中SOD和GSH水平，在一定程度內保護細胞拮抗OTA介導的氧化損傷。田靜（2015）研究表明，L-精氨酸等護肝藥物可使OTA感染的肝細胞內SOD活性和GSH含量顯著回升，以減輕OTA對肝臟造成的氧化損傷。因此，通過提高抗氧化防御系統(tǒng)的酶活性和抗氧化物的含量，可以緩解OTA介導的肝臟氧化應激。

另外，陳平（2010）研究表明，Se可提高Nrf2的活性，并促進其下游谷胱甘肽硫轉移酶A2、谷胱甘肽硫轉移酶O1，以及TrxR1、GR、GCLC、GCLM等抗氧化相關基因的表達，提高細胞的抗氧化能力，減輕OTA引起的氧化損傷。于敏麗等（2017）探究發(fā)現(xiàn)，硒代蛋氨酸、亞硒酸鈉通過上調GPx-1、GPx-4、Trx R水平，有效降低OTA所致的氧化損傷，提高氧自由基清除力，并通過下調凋亡相關蛋白Caspase-3、Caspase-8、Caspase-12的表達，從而發(fā)揮抗細胞凋亡作用，在一定程度上緩解OTA所致?lián)p傷的進程。Xie等（2017）報道，姜黃素可通過激活Keap1-Nrf2-ARE信號通路增加大鼠CAT mRNA的表達，對OTA誘導的氧化損傷起保護作用。Qi等（2018）研究表明，可以通過抑制Caspase 3和CDK1的表達來減輕OTA誘導的細胞損傷。綜上，我們認為可以通過調節(jié)抗氧化酶活性，來維持機體的氧化穩(wěn)態(tài)，進而起到緩解OTA對肝臟氧化應激損傷的作用。

4 結語

OTA可引起機體氧平衡失衡，并影響相關基因的表達和酶的活性，造成線粒體功能破壞，進而導致肝臟線粒體氧化損傷，甚至細胞凋亡。OTA分布廣泛，在自然條件下不易降解消除，對生物機體有著嚴重危害。對于畜禽養(yǎng)殖業(yè)，更是危害巨大。畜禽食用含有OTA的日糧不僅會引起畜禽產生氧化應激，導致經濟損失，還會在體內積聚，最終影響到人類的健康。隨著研究的進一步深入，不少學者發(fā)現(xiàn)，調節(jié)機體抗氧化系統(tǒng)相關酶的活性和保護肝臟線粒體結構及功能的完整性能夠緩解肝臟氧化損傷，而這也是目前保護肝氧化損傷的主要途徑。圍繞著這兩大緩解途徑，人醫(yī)、獸醫(yī)、飼料營養(yǎng)等方向的學者展開了大量研究，從中藥提取物、化學提取物中發(fā)現(xiàn)了許多能減輕OTA引起的肝臟線粒體氧化損傷的物質，這也從另一個方面證實了OTA肝氧化損傷的緩解機制。盡管如此，關于OTA誘導肝臟線粒體損傷及氧化應激的作用與緩解機制還需要繼續(xù)深入研究，OTA氧化損傷所造成的巨大經濟影響也值得我們進一步探討。