真菌毒素与大骨节病发病关系研究进展与展望*1

李金平 侯海峰 李群伟

(泰山医学院公共卫生学院，山东 泰安 271016)

大骨节病(Kaschin-beck Disease，KBD)是一种慢性地方性骨关节病。大骨节病最早由俄罗斯报告，其后俄罗斯的Kaschin和beck两人对该病作了较为系统的研究，提出是一独立疾病，因此WHO将大骨节病命名为卡辛贝克病(Kaschin-beck Disease)。KBD是以侵害儿童生长期关节软骨为主，导致软骨坏死，最终骨端膨大、变形的骨关节病。轻者关节增粗、疼痛，影响劳动能力；重者短指、短肢畸型，丧失劳动能力，终生残疾，是一种患病率和致残率都很高的地方性、畸形性骨关节病。历史上，KBD主要分布于我国、俄罗斯和朝鲜北部。目前，国外已无大骨节病存在。在我国，病区呈带状分布于从东北到川藏高原的狭长地带，李群伟[1]曾深入青海、西藏及周边地区进行大骨节病的考察，发现青藏高原大骨节病病情严重且活跃。

KBD病因研究至今已150余年，其中病因与发病机制的研究始于N. I. Kashin和E. V. Beck，迄今已有四五十种病因学说，诸如环境地球化学学说，以缺硒和碘为代表[2]；水中有机物中毒学说，以水中有机物和腐植酸中毒为代表[3]；粮食中真菌毒素中毒学说，以镰刀菌毒素中毒为代表[3]；还有研究者根据大骨节病病理切片结果提出了病毒病因学说[4]等。迄今为止还没有一种学说与该病建立完备的病因关系，但其中粮食真菌毒素中毒学说的研究最为详尽，取得了令医学界瞩目的成就，但仍有许多问题亟待阐述，本文就真菌毒素与KBD发病关系研究及进展做一综述。

1 T-2毒素中毒说

T-2毒素是单端孢霉烯族毒素(Ts)中最具代表性且毒性最强的一种，也是谷物和饲料中最常见的真菌毒素之一，毒性强且性质稳定, 普通的食物加工过程难以清除, 对人畜危害较大。T-2毒素具有广泛的生物活性，主要作用于增殖活跃的细胞，如骨髓细胞、胸腺细胞等；T-2毒素可抑制细胞蛋白质，DNA、RNA的合成，干扰能量代谢和脂质代谢；具有强烈的免疫毒性作用；在动物身上已经证实其具有致癌、致畸作用；对细胞膜具有强烈的作用，可导致细胞膜破坏、溶血，也可致骨髓坏死，毒性作用因摄入的剂量不同而有所差异。

20世纪90 年代，我国学者杨建伯教授[5]提出了T-2毒素是引起大骨节病的致病物质，其主要论据有：①大骨节病致病物质是通过病区产粮食进入人体的；② 主食大米或换粮可阻断大骨节病新发；③大骨节病病区小麦、玉米中存在T-2毒素的超常聚集现象，含量最高都达1549.4 ng/g；④饲料中加入纯T-2 毒素100ng/ (kg·d)饲养雏鸡3～5周，可引起雏鸡类似大骨节病的病理改变，与利用镰刀菌菌粮按1/10比例掺入鸡饲料喂养的结果相似[6]；⑤ T-2毒素对软骨细胞的增殖有明显的抑制作用，并与T-2毒素浓度呈剂量-效应关系；⑥T-2毒素可以引起体外培养的软骨细胞凋亡[7]。

T-2毒素中毒学说一经提出，立即引起了医学界的广泛关注。很多学者就T-2毒素与KBD的关系进行了许多有益的探索，如：莫东旭[8]用T-2毒素(1. 5 mg/kg饲料)加低硒饲料(含Se 35 ng/kg)喂养中国小型猪105天，结果发现T-2毒素能致中国小型猪关节软骨深层发生类似人类大骨节病的关节软骨损害，但骺板软骨未检见人类大骨节病那样的带状、片状坏死。王治伦[9]同样观察低硒饲料、T-2毒素染毒大鼠KBD病变特征，结果发现 T-2毒素对大鼠血液中细胞因子IL-6、IL-1β和TNF-α的表达均有一定的影响，但是有学者用雏鸡复制动物模型，结果骺软骨的干侧部未见局限性软骨细胞堆积并向干骺端膨出的迹象，亦未见骨节病样的变性或坏死[10]。

2 NIV毒素中毒说

雪腐镰刀菌烯醇(Nivalenol，NIV )是单端孢霉烯族毒素之一，广泛地存在于自然界之中并污染粮食，被认为是小麦赤霉病主要天然毒素之一，对人畜构成很大危害，可引起人畜中毒[11]。NIV的细胞毒性可能是毒素抑制核糖体肽基转移酶的活性中心，阻碍核糖体的循环，并抑制起始和终止反应。NIV对培养的软骨细胞具有明显的损伤作用，特别是对培养早期的软骨细胞有致命的损伤，使软骨中的DNA、基质中葡萄糖醛酸和碱性磷酸酶含量下降；此外，它还对软骨细胞膜系统如细胞膜、核膜、所有的细胞器膜有损伤作用，损伤程度随浓度升高而增加。

采用软骨细胞体外单层培养方法，观察NIV对幼兔关节软骨细胞的作用时发现，NIV对培养的软骨细胞均有较强的毒性作用，能抑制DNA的合成和细胞的分裂增殖，特别是在细胞培养的早期，亦即在细胞分离时受到的损伤尚未完全恢复和细胞分裂增殖的旺盛时期，其损伤作用更为明显[12]。实验结果对真菌毒素致软骨损害的机制提供了依据，也为KBD的病因及发病机制提供了重要线索。

曹珮华等[13]在体外单层培养的人胚软骨细胞中加入NIV毒素，利用半定量RT-PCR方法检测蛋白聚糖核心蛋白mRNA在软骨细胞中的转录情况；利用咔唑-硫酸法检测软骨细胞培养液中葡萄糖醛酸水平。结果表明，NIV毒素能从转录水平抑制软骨细胞蛋白聚糖的合成，加速蛋白聚糖降解，造成基质中蛋白聚糖代谢紊乱，关节软骨受到损伤。但这些是否与人类大骨节病的症状相似并不明确。

3 DON毒素中毒说

脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)，又名去氧雪腐镰刀菌烯醇[14]，通常称之为呕吐毒素(vomintoxin)，属单端孢霉烯族化合物，主要由某些镰刀菌产生，是全球性的谷物污染物，因其结构为雪腐镰刀菌烯醇(nivalenol，NIV))的脱氧衍生物，故命名为脱氧雪腐镰刀菌烯醇(4-deoxynivalenol，DON)[15]。DON毒素广泛存在于各种粮食及饲料中，属小分子物质，一般的烹调和加热难于使其降解和破坏其毒性，在单端孢霉烯族毒素中，虽然DON的毒性远不及T-2毒素和NIV毒素的毒性强烈，但由于其污染非常普遍且含量较高，因此人畜摄入的情况颇为常见。

DON具有很强的细胞毒性，对原核细胞、真核细胞均具有明显的毒性作用。DON对于生长较快的细胞均有损伤作用，如胃肠道粘膜细胞、淋巴细胞、胸腺细胞、骨髓造血细胞等，并且能抑制蛋白质的合成。Cossette等[16]研究发现，DON对谷物种子细胞有毒性作用，主要是损伤植物细胞壁，并且促进其释放钠、钾离子。Massin等[17]研究发现，DON可作用于骨髓造血细胞而产生细胞毒性，还可作用于T细胞、B细胞及IgA+细胞而产生免疫毒性，抑制或增加细胞死亡，免疫毒性作用取决于DON的浓度、淋巴细胞亚型、组织来源和糖皮质激素。DON可使动物脑部神经递质发生改变[18]。

李群伟等[19]观察DON致新西兰家兔关节软骨的损伤作用，耳缘静脉染毒后，取膝关节进行常规病理检查，结果发现，高低剂量组每只家兔软骨切片均有不同程度的病变，软骨细胞形态改变明显，不规则，可见细胞溶解、破裂，甚至有细胞核的溶解消失。这与大骨节病患者的软骨病变极为类似。

4 MON毒素中毒说

串珠镰刀菌素(Moniliformin，MON)是在大骨节病病区检测到的镰刀菌毒素之一，MON主要污染玉米等粮食作物，在自然界分布很广[20]。该毒素主要作用于增殖活跃的细胞，如肝脏、脾脏等，对软骨细胞的作用也比较明显[21]，它可以抑制细胞的氧化脱羧[22]，影响细胞代谢，干扰细胞分裂增殖，并引起相应的病理改变。

曹峻岭等[23]观察了MON对软骨细胞的损害，发现MON可致软骨细胞的损伤，影响DNA的合成和细胞的分裂增殖，对细胞的代谢和结构也有影响。莫东旭和熊咏民[24]用中国小型猪作为实验对象，投与MON毒素，发现MON可以致小型猪发生骨软骨病，而且补硒能减轻MON对软骨的损伤，与大骨节病病变类似，因此，MON作为大骨节病的可疑致病因子可能与大骨节病的发生、发展具有一定的相关性。

5 BUT毒素中毒说

丁烯酸内酯(Butenolide，BUT)是由镰刀菌产生的毒素之一，关于BUT毒素与人类疾病、健康关系的研究较少，在大骨节病病区产粮食中检出BUT毒素类似物，因而认为其可能参与了人类大骨节病的发生。有学者[25]认为BUT毒素可以导致软骨细胞膜系统受损甚至死亡。也有报道[26]，BUT毒素可影响软骨细胞DNA的合成和分裂增殖，也对软骨细胞的代谢和功能产生影响，但没有剂量效应关系。还有人观察BUT毒素致培养胎儿软骨细胞的凋亡损伤机制研究，结果发现，BUT毒素可以引起体外培养的软骨细胞凋亡，且与BUT毒素浓度有一定关系，各毒素组Bcl-2、Bax蛋白表达增多[27]。

6 展 望

尽管真菌毒素与KBD发病关系研究已经取得巨大进展，但仍存在许多问题或疑惑亟待澄清，诸如：把由T-2毒素导致的食物中毒性白细胞缺乏症(ATA)与大骨节病做一简单的比较[28]，就看出问题的所在：①ATA病流行于很多地区，而且可以发生于各个年龄段，流行时间也足够长，但那里并没有大骨节病患者。②如果说大骨节病患者是T-2毒素中毒所导致的，那么我们无法解释为什么大骨节病患者没有ATA病患者的临床症状和体征；③T-2毒素的长期摄入可以引起肿瘤高发，但我们在病区看到，病区的肿瘤发生情况与非病区几乎没有差别，即使是非常重的病区也是如此。还有学者认为，T-2毒素可在病区粮食中检出，但其地理分布与病区分布不完全一致，尚需证实体内T-2毒素及其代谢产物浓度与大骨节病发生的剂量-效应关系及其损害软骨的特异性作用[29]。

目前关于真菌毒素致大骨节病的病因研究仅停留在实验动物研究阶段，今后的研究方向应包括以下几个方面：⑴ 霉菌毒素污染粮谷类常不是单一的，其产生的毒素也不是单独存在的，DON、T-2毒素、NIV、MON、BUT等毒素常联合污染粮谷类，今后应当确认到底是一种毒素还是多种毒素的联合作用所致。⑵ 努力寻找更为合适的动物以其复制KBD模型，解决因动物种属给病因研究造成的歧义。⑶ 寻找特异的真菌毒素“生物标志物”诸如毒素代谢物，加合物等。从细胞-分子-基因-蛋白不同层次和水平上筛选和确定大骨节病软骨坏死发生的环境暴露效应和生物学标志。⑷ 致病机理的研究，探讨各种真菌毒素是通过何种机制导致发病的。⑸ 将病因研究与现场流行病学方法结合起来互相印证，这是病因论证的重要环节。

总之，大骨节病除经典的深层软骨细胞坏死等病变外，近年还发现有软骨细胞“去分化”以及胶原表型、甲状旁腺激素相关肽、转化生长因子-β、碱性成纤维生长因子、血管内皮生长因子[30-31]的表达异常，因此，运用现代生物学技术，围绕影响大骨节病发病的各种毒素之间的相互作用这一重点去研究大骨节病软骨细胞损伤及其修复的分子生物学机制，将对提高大骨节病的早期诊断、早期预防和建立预警体系的理论和技术，具有重要作用。

[1] 李群伟，李江，扎西泽登，等．青藏高原大骨节病防治策略与措施[J]．中国公共卫生，2003，19(11)：1363．

[2] 郭雄．大骨节病病因与发病机制的研究进展极其展望[J]．西安交通大学学报医学版，2008，29(5)：481-487．

[3] 吴劲，王治伦，王红林．大骨节病病因研究进展[J]．中国地方病防治杂志，2005，20(6)：343-346．

[4] 毕华银，王治伦．关于大骨节病的病因问题—提示大骨节病病毒病因的组织学证据[J]．中国地方病防治杂志，1995，10(3)：164-167．

[5] 杨建伯，孙殿军，王志武．大骨节病病区病户主食中 T-2 毒素检出报告[J]．中国地方病学杂志，1995，14(3)：200-204．

[6] 孙殿军，杨建伯，金澜．大骨节病病区玉米致幼鸡骨软骨病(OC)的病理形态观察[J]．中国地方病学杂志，1993，12(5)：272-274．

[7] Chen J H, Chu YL, Cao JL, et al . T-2 toxin induces apoptosis, and selenium partly blocks, T-2 induced apoptosis in chondro-cytes through modulation of the Bax/Bcl-2 ratio [J]. Food And Chem Toxicol, 2006, 44 (4): 567-573.

[8] 莫东旭．T-2毒素、MON和硒对中国小型猪罹患骨软骨病的影响[J]．中国地方病防治杂志，1996，11(3)：130-133．

[9] 宋代琴，王治伦，陈静宏，等．低硒条件下T-2毒素对大鼠血液中细胞因子IL-6、IL-1β和TNF-α水平的影响[J]．中国地方病防治杂志，2009，24(5)：327-330．

[10] 白小文，吕社民，白偲．T-2毒素致雏鸡大骨节病模型实验——胫骨上端的病理形态学观察[J]．中国地方病防治杂志，1996，11(3)：149-151．

[11] 赵瑞琦， 曹峻岭．真菌毒素NIV研究进展[J]．国外医学医学地理分册，1999，20(4)，166-169．

[12] 曹峻岭，熊咏民，张矢远，等．六种真菌毒素对培养软骨细胞的作用[J]．医学研究通讯，2001，30(1)．

[13] 曹珮华，曹峻岭，曹励民．NIV毒素和硒对软骨蛋白聚糖代谢的作用[J]．国外医学医学地理分册，2008， 29(1)：1-3．

[14] Duarte Diaz．霉菌毒素蓝皮书[M]．北京:中国农业科学技术出版社，2008．

[15] Krska R, Baumgariner S, Josephs R. The state-of-the art in the analysis of type-A and B trichothecend mycotoxins in cereals [J]． Fresenius J Anal Chem, 2001,(371):285-299.

[16] Cossette F, Miller JD. Phytoxic effect of deoxynivalenol and gibberella ear rot resistance of corn [J]. Nat Toxins, 1995, 3 (5): 383-388.

[17] Massin D, Thouvenot D. Hematotoxicity of thrichothecen evaluatedon rat progenitors [J]. Food Addit Contam, 1995, (12): 141-149.

[18] 孙秀兰，邵景东，王俊双．粮油食品中呕吐毒素危害及风险分析[J]． 粮食与油脂，2006，(3)：41- 43．

[19] 李群伟，侯海峰，李晓梅．脱氧雪腐镰刀菌烯醇致新西兰家兔关节损伤的实验观察[J]．中国地方病学杂志，2009，28(1)：41-43．

[20] Wu W, Liu T, Wesonder RF. Comparative cytotoxicity of fumonisin B1 and moniliformin in chicken primary cell cultures [J]. Mycopathology, 1996, 132 ( 2 ) : 111-116.

[21] 曹峻岭，郑滨，张矢远，等.串珠镰刀菌素对软骨细胞作用的实验研究[J]．地方病通报，1995，10(4)： 5-7．

[22] Filek G, Lindner W. Determination of the mycotoxin moniliformin in cereals by highperformance liquid chromatography and fluorescence detection[J]. J Chromatography A, 1996, 32: 291-298.

[23] 张安，曹峻岭，杨波．MON和硒对软骨Ⅱ型胶原的影响及与大骨节病的关系[J]．国外医学医学地理分册，2008，29(2)：49-65．

[24] 莫东旭．T-2毒素、MON和硒对中国小型猪罹患骨软骨病的影响[J]．中国地方病防治杂志，1996，11(3)：130-133．

[25] 师钟丽，曹峻岭，陈静宏．丁烯酸内酯对软骨细胞的毒理机制和Se、VC、VE的保护作用[J]．浙江医学，2007，29(7)：664-667．

[26] 王世捷，郭雄，张银刚，等．丁烯酸内酯诱导软骨细胞凋亡及其机制的研究[J]．南京医科大学学报，2007，27(4)：414-417．

[27] Paxkham G, Sewvenson FK, et al. Bodyguards and assassins: Bcl-2 family proteins and apoptosis control in chronic lymphocytic leukaemia [J]. Immunology, 2005, 114 (4): 441-449.

[28] 李群伟．真菌毒素与人体健康[M]．北京:人民军医出版社，2005．

[29] 郭雄．大骨节病发病机制与预防研究的新进展及其展望[J]．国外医学医学地理分册，2010，31(1):24-26．

[30] GUO X, ZUO H, CAO CX, et al. Abnormal expression of ColX, PTHrP, TGF -β, bFGF, and VEGF in cartilage with Kash-in-Beck disease [J]. J Bone Mine Metab, 2006, 24 (4)：319-328.

[31] WANG WZ, GUO X, CHEN JC, et al. Morphology and phenotype expression of types I, II, III, and X collagen and MMP-13 of chondrocytes cultured from articular cartilage with Kash-in-Beck disease in vitro [J]. J Rheumatol, 2008, 35 (4)：696-702.