韓浩月
摘 要:動(dòng)物腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收功能與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和腸道上皮接觸的表面積成正比,例如嘔吐毒素和伏馬菌素在內(nèi)的鐮刀菌毒素會(huì)對(duì)腸道的吸收功能和屏障功能產(chǎn)生重要的影響,增加動(dòng)物暴發(fā)細(xì)菌性或病毒性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
關(guān)鍵詞:嘔吐毒素;伏馬菌素;腸道屏障
田間植物最易感的霉菌是鐮刀菌,可引發(fā)鐮刀菌病。鐮刀菌本身對(duì)家禽健康的威脅不大,但是在應(yīng)激條件下,它會(huì)產(chǎn)生有害的霉菌毒素,如單端孢霉烯族毒素類(lèi)[主要是嘔吐毒素(Deoxynivalenol,DON)和T-2 / HT-2毒素]、玉米赤霉烯酮和伏馬菌素(Fumonisins,F(xiàn)UM)。
研究表明,86%和62%的飼料原料分別受到嘔吐毒素和伏馬菌素的污染(Olmix-Labocea數(shù)據(jù)庫(kù))。這些數(shù)據(jù)與最近發(fā)表的大規(guī)模研究的結(jié)果相一致,這表明飼料原料普遍存在鐮刀菌毒素多重污染的情況。
嘔吐毒素和伏馬菌素都會(huì)影響家禽的健康和生產(chǎn)性能。嘔吐毒素是蛋白質(zhì)合成和有絲分裂的強(qiáng)效抑制劑,可通過(guò)激活促分裂原活化蛋白激酶誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。動(dòng)物突然攝入高劑量的嘔吐毒素會(huì)引起腹瀉和胃腸道功能失調(diào)。伏馬菌素主要通過(guò)抑制鞘氨醇N-?;D(zhuǎn)移酶破壞神經(jīng)酰胺和鞘脂的代謝。伏馬菌素急性中毒的特征性癥狀是肺臟、心血管和肝臟的功能性損傷?;诿咕舅氐募毙远拘裕瑲W盟委員會(huì)已確定了飼料中霉菌毒素的最高推薦水平。盡管如此,最近的研究表明,嘔吐毒素和伏馬菌素的含量即便低于歐盟建議的限量水平仍會(huì)造成動(dòng)物機(jī)體損傷。在沒(méi)有霉菌毒素中毒的急性癥狀的情況下,一些研究強(qiáng)調(diào)了嘔吐毒素和伏馬菌素對(duì)動(dòng)物腸道健康的單獨(dú)影響和復(fù)合影響,以及它們?cè)诩?xì)菌性和病毒性疾病暴發(fā)中的作用。
動(dòng)物腸道上皮是一個(gè)由單層細(xì)胞組成的機(jī)體組織,具有雙重功能:一是對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、水和電解質(zhì)吸收的選擇性過(guò)濾功能,二是作為動(dòng)物機(jī)體抵抗病原體和毒素的主要屏障。研究證明,嘔吐毒素和伏馬菌素會(huì)影響腸道的吸收功能和屏障功能(圖1)。
1? 霉菌毒素在病原體定植腸道中的作用
動(dòng)物腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收功能與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和腸道上皮接觸的表面積成正比。當(dāng)腸道中存在嘔吐毒素時(shí),蛋白質(zhì)的合成會(huì)受到抑制;當(dāng)腸道中有伏馬菌素時(shí),脂質(zhì)代謝會(huì)降低。這兩種毒素都會(huì)降低腸道上皮細(xì)胞的增殖和存活率,從而減少用于吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的腸道表面積。嘔吐毒素和伏馬菌素都會(huì)損傷腸道,如造成腸絨毛高度降低、病變和水腫,從而顯著減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收量。因此,當(dāng)腸道中存在鐮刀菌毒素時(shí),蛋白質(zhì)的濃度會(huì)提高,這有利于病原體在腸道中繁殖。2014年,Antonissen等證明,在飼喂污染了嘔吐毒素(3 mg/kg~? ? 4 mg/kg)的日糧后,雞十二指腸內(nèi)蛋白質(zhì)的總濃度顯著升高。這些結(jié)果與Awad等觀察到的情況一致。他也發(fā)現(xiàn),動(dòng)物腸道中有嘔吐毒素存在時(shí),腸道表面積顯著減少,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收減少。因此,動(dòng)物攝入伏馬菌素后可能會(huì)引起胃腸道神經(jīng)鞘脂發(fā)生改變,并會(huì)改變腸道上皮細(xì)胞表面的細(xì)菌受體。研究人員認(rèn)為,這些變化可能會(huì)增加病原體在腸道中的定植。
2? 霉菌毒素在腸道屏障功能中的作用
目前人們普遍認(rèn)為,低劑量的嘔吐毒素和伏馬菌素可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道緊密結(jié)構(gòu)的功能降低腸道中的跨上皮電阻(Trans Epithelial Electrical Resistance,TEER),進(jìn)而改變腸道的屏障功能。此外,嘔吐毒素和伏馬菌素還會(huì)降低上皮細(xì)胞的增殖和存活率,從而影響腸道屏障功能。動(dòng)物攝入嘔吐毒素后,可顯著減少合成和分泌黏蛋白(保護(hù)性黏液層的主要成分)的杯狀細(xì)胞的數(shù)量。
研究證明,當(dāng)腸道中存在嘔吐毒素和伏馬菌素時(shí),細(xì)菌在腸道上皮細(xì)胞間的轉(zhuǎn)運(yùn)顯著增加。例如,Antonissen等在2014年總結(jié)道,當(dāng)肉雞腸道中有產(chǎn)氣莢膜梭菌時(shí),嘔吐毒素會(huì)對(duì)腸道上皮屏障產(chǎn)生不良影響,因此嘔吐毒素是肉雞壞死性腸炎的一個(gè)發(fā)病誘因。
3? 霉菌毒素在免疫防御中的作用
動(dòng)物70%的免疫組織位于腸道中。研究發(fā)現(xiàn),嘔吐毒素和伏馬菌素會(huì)影響動(dòng)物的先天性免疫和獲得性免疫。中低濃度的毒素會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞因子、趨化因子和基因的表達(dá)失調(diào)。研究已證實(shí),嘔吐毒素可引起促炎反應(yīng)[增加α腫瘤壞死因子(Tumor Necrosis Factor alpha,TNF-α)、白細(xì)胞介素-1α(Interleukin-1α,IL-1α)、IL-1P和IL-8濃度],還會(huì)影響淋巴T細(xì)胞的調(diào)節(jié)(參與獲得性免疫)。研究發(fā)現(xiàn),動(dòng)物攝入伏馬菌素后,腸道炎癥性細(xì)胞因子(IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-β,尤其是IL-8)的集結(jié)會(huì)受到影響,從而提高機(jī)體對(duì)病原體的易感性。伏馬菌素還會(huì)損害腸內(nèi)抗原呈遞細(xì)胞(Antigen Presenting Cells,APC)、主要組織相容性復(fù)合物II類(lèi)分子和淋巴T細(xì)胞的刺激能力,導(dǎo)致腸道感染時(shí)間延長(zhǎng)。霉菌毒素除了會(huì)增加動(dòng)物腸道和全身性的感染風(fēng)險(xiǎn)外,還會(huì)影響機(jī)體的免疫系統(tǒng),改變機(jī)體對(duì)疫苗的免疫反應(yīng)。
霉菌毒素除了能增強(qiáng)病原體的毒力和降低疫苗的免疫效力外,似乎還會(huì)影響藥物的效力。最近的一些研究表明,在動(dòng)物攝入污染伏馬菌素的飼料后給其服用藥物,可能會(huì)改變腸內(nèi)藥物(如恩諾沙星——一種作用于包括大腸桿菌、多殺巴氏桿菌和雞支原體在內(nèi)的廣譜抗生素)的表達(dá)。
總而言之,通過(guò)為細(xì)菌或病毒在腸道中創(chuàng)造一個(gè)有利于其定植的環(huán)境、提高病原體在腸道內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)以及影響機(jī)體的免疫系統(tǒng)從而提高動(dòng)物對(duì)病原體的易感性,嘔吐毒素和伏馬菌素會(huì)提高動(dòng)物暴發(fā)細(xì)菌性或病毒性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。這將降低養(yǎng)殖場(chǎng)的生產(chǎn)水平和生產(chǎn)質(zhì)量,增加生產(chǎn)成本,進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)效率和盈利能力產(chǎn)生巨大影響。
任何旨在降低霉菌毒素對(duì)動(dòng)物腸道健康的影響減輕鐮刀菌毒素復(fù)雜的有害影響的策略都將對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的生產(chǎn)力和盈利能力產(chǎn)生積極的影響。這些策略應(yīng)包括充分監(jiān)控飼料生產(chǎn)中所用原料的質(zhì)量以及使用霉菌毒素廣譜結(jié)合劑。