脱氧雪腐镰刀菌烯醇对猪的毒性作用机制及脱毒技术

陈继发，张佳鑫，曲湘勇*

（1.湖南农业大学动物科学技术学院湖南畜禽安全生产协同创新中心，湖南长沙410128；2.湖南农业大学动物医学院，湖南长沙410128）

饲料卫生

脱氧雪腐镰刀菌烯醇对猪的毒性作用机制及脱毒技术

陈继发1，张佳鑫2，曲湘勇1*

（1.湖南农业大学动物科学技术学院湖南畜禽安全生产协同创新中心，湖南长沙410128；2.湖南农业大学动物医学院，湖南长沙410128）

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）毒性强，常规饲料中很常见，畜禽中猪对其敏感性最高。本文综述了DON对猪生长、免疫和繁殖的毒性作用及机理，同时阐述了吸附法和营养调控措施消除DON的最新研究进展，并对霉菌毒素脱毒方法的应用前景进行展望。

脱氧雪腐镰刀菌烯醇；毒性；作用机制；吸附剂；营养调控；猪

联合国粮农组织调查表明，全球每年约25%的谷物不同程度上被霉菌毒素污染，其中受脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）的污染较严重。季海霞等（2015）检测了2015年上半年全国各地配合饲料及原料中霉菌毒素含量，表明DON检出率为99.78%，最高含量达4402.69 μg/kg，超标率51.09%，污染极为严重。DON是一种主要由镰刀菌属产生的次级代谢产物，对玉米、大麦、小麦等谷物污染性很强。DON对猪的危害最大，主要毒性效应有：拒食、呕吐、免疫抑制和繁殖障碍，不仅影响猪的生长性能，还严重危害其免疫功能和繁殖性能，给养猪场造成巨大的经济损失（Eriksen和Pettersson，2004）。本文就DON对猪的影响机制及其毒性的吸附和营养调控措施作一综述。

1　脱氧雪腐镰刀菌烯醇对猪的影响及其作用机制

DON含量超过1 mg/kg对动物健康就会产生危害，我国《饲料卫生标准》对小麦、玉米等谷物及猪配合饲料中DON的限量为1 mg/kg。畜禽中猪对DON的敏感性最高，0.1～0.2 mg/kg的DON就能引起呕吐，摄入含DON 0.5 mg/kg的饲料5～7 min就会出现呕吐反应（Pestka，2010）。大量研究表明，DON不仅使猪采食减少，生长缓慢，还会导致其免疫抑制，出现繁殖障碍，严重制约养猪业的健康发展。

1.1对生长性能的影响研究发现，DON能够导致仔猪采食量下降，增重减缓，使饲料报酬大大降低，且日粮中DON的含量越高，对猪生长性能的负面影响越大。同时，研究表明低浓度的DON主要降低猪的食欲，使其体重减轻、代谢紊乱；而高浓度的DON可导致呕吐，引起胃肠炎等。Drochner等（2004）在断奶仔猪饲料中添加0.6～2 mg/kg的DON，仔猪采食量及体重明显下降。蒋竹英等（2012）、吴苗苗等（2013）连续37 d分别给断奶仔猪饲喂含DON 3.78、4 mg/kg的日粮，仔猪日增重分别显著降低14.00%、14.89%，料重比分别显著升高了14.35%、8.74%。由此可见，仔猪采食DON污染的饲料后生长性能明显降低。DON对母猪的采食量及增重也会产生影响。Young等（1983）探讨不同水平DON对母猪采食的影响，发现含DON 1.3 mg/kg的日粮会显著降低其采食量，12 mg/kg的DON会使母猪几乎完全拒食，20 mg/kg时会导致呕吐。Goyarts等（2005）报道，6.64 mg/kg的DON会使后备母猪采食量降低15%，增重降低13%。

有关DON对猪内脏器官发育影响的研究结论不尽相同。吴苗苗等（2013）用含DON 4 mg/kg的日粮饲喂断奶仔猪37 d，仔猪肝脏、肾脏指数显著提高，心脏和胸腺指数无显著影响。陈明洪等（2013a）报道，含DON 3.4 mg/kg的日粮饲喂育肥猪60 d，其脾脏指数显著提高，肾脏和肝脏指数有提高趋势。姬长云等（2014）研究表明，2 mg/kg的DON可使63日龄仔猪的脾脏指数降低。Swamy等（2003）报道，DON 5.6 mg/kg对仔猪脾脏、肝脏及肾脏指数均无明显影响。综合分析，不同年龄的猪对DON的耐受能力有差异，尤其是刚断奶的仔猪处于应激状态，且内脏及免疫器官等均未发育完善，对霉菌毒素的耐受能力差；此外，日粮中较低水平DON对猪毒性作用可能不大，且一段时间后猪对DON可能产生了一定的耐受作用。

1.2对免疫功能的影响有关DON对仔猪免疫器官指数影响的研究结果不尽一致。姬长云等（2014）、吴苗苗等（2013）研究表明，DON会显著降低仔猪脾脏指数，对胸腺和扁桃体指数无显著影响。蒋竹英等（2012）报道，DON能降低仔猪脾脏指数，胸腺指数有所提高。Swamy等（2003）报道，DON 5.6 mg/kg对仔猪脾脏指数无明显影响。陈明洪等（2013a）研究表明，含DON 3.4 mg/kg的日粮饲喂育肥猪60 d，其脾脏指数显著提高。综合来看，DON会降低仔猪脾脏指数，对胸腺及扁桃体指数无明显影响，一定程度上抑制了仔猪的免疫功能。

DON对猪血液中血细胞数量和免疫细胞含量均会产生影响。吴苗苗等（2013）报道，DON使断奶仔猪血液中红细胞数量、中性粒细胞百分比和血清总蛋白（TP）含量显著降低。蒋竹英等（2012）指出，DON 3.78 mg/kg能显著降低仔猪血液中白细胞、红细胞数量及红细胞比积，有增加血清中IgG、IgM和TP含量的趋势。Drochner等（2004）报道，含0.6 mg/kg DON的日粮饲喂断奶仔猪56 d，仔猪血清中IgA含量显著增加。姬长云等（2015）研究表明，DON会降低仔猪外周血液中CD4+、CD8+淋巴细胞亚群的百分率。总的来说，DON会减少血细胞数量，降低免疫细胞含量，一定程度上抑制猪的免疫功能。造成试验结果不一致的原因可能是日龄、试验周期和DON浓度不同，成年猪较仔猪的抵抗力强，低剂量DON对猪的毒性相对较小，同时猪在后期可能逐渐对DON产生一定的耐受性；此外，饲养管理、环境和机体抵抗力也有一定影响。

1.3对繁殖性能的影响目前，关于DON对母猪繁殖性能影响的研究报道较多，大量体内外试验得出DON具有生殖毒性。DON使猪卵母细胞的成熟受到抑制，并形成减数分裂异常的纺锤体，同时使异倍体卵裂球出现的概率显著增加（Malekinejad等，2007）。Alm等（2002）报道，DON会使母猪卵母细胞染色质形态发生改变，卵母细胞的质量显著下降，且细胞成熟的能力受到抑制。Pestak等（2007）报道，初产母猪采食含DON日粮35 d后卵母细胞的质量显著下降，出现生殖障碍。Sprando等（2005）研究指出，DON 2.5 mg/kg能显著降低大鼠附辜和精囊质量，使生殖细胞变性，细胞核形态异常；5 mg/kg会使精子尾部畸形，血清中卵泡刺激素和促黄体生成素水平升高，睾酮含量降低。可见，DON对雄性动物的生殖机能也会产生危害。目前，有关DON对公猪生殖机能影响的研究较少，而公猪在养猪生产中扮演重要角色，因此有必要进一步探讨DON的生殖毒性。

DON也具有胚胎毒性。Danicke等（2007）报道，妊娠母猪采食DON污染的日粮后在胎儿的肝脏、肾脏和血浆中均检测出DON及其代谢产物；在母鼠妊娠期5～19 d饲喂含5 mg/kg DON的日粮，剖腹后发现吸收胎、早晚期死胎数增加，而活胎数减少，且胎儿质量降低（Collins等，2006）。此外，DON能与玉米赤霉烯酮等毒素发生协同作用，造成母畜阴道脱落、不育和流产等（伍力等，2014）。目前，就DON与其他霉菌毒素联合作用对猪繁殖影响的研究很少，而配合饲料常常受到多种霉菌毒素污染，今后需要开展这方面的研究。

1.4脱氧雪腐镰刀菌烯醇对猪影响的作用机制

DON对猪的毒性作用主要有生长发育毒性、生殖毒性和免疫抑制等。DON降低猪采食量和导致呕吐的可能机制有：（1）通过影响机体血液生化指标和酶的活性，间接影响采食量和体增重；（2）对消化道黏膜有强烈的刺激作用，反射作用于呕吐中枢而引起呕吐；（3）5-羟色胺是调节畜禽采食的重要生物胺类物质，也是色氨酸的前体，DON中毒后，脑和中枢神经受到损伤，大量的色氨酸通过血脑屏障进入脑内，使脑内5-羟色胺的合成增加，引起猪厌食及呕吐（Prelusky等，1992）。此外，通过抑制中枢神经系统中5-羟色胺以及外周5-羟色胺受体的活性来影响动物采食（徐运杰和方热军，2008）。

DON既是免疫抑制剂，也是免疫促进剂，主要取决于毒素的浓度、暴露频率和作用时间。免疫促进作用可能是在浓度较低时能够引起核糖体的应激反应，激活MAPKs途径，刺激巨噬细胞、T细胞，且抑制了阻遏蛋白（Azcona-Olivera等，1993）；也可能是通过诱导NF-κB信号通路的激活，引起炎症反应，选择性地诱导一系列细胞因子基因的表达以及一些免疫相关炎性因子和蛋白质mRNA的上调，产生多种白细胞介素因子（He等，2013）。而免疫抑制作用是通过影响免疫细胞增殖与凋亡和利用其倍半萜烯结构抑制转录和蛋白质的翻译过程，抑制对病原体的免疫应答；尤其高浓度DON会严重损伤骨髓、脾脏、胸腺和淋巴结等组织，诱导白细胞、巨噬细胞和淋巴细胞凋亡。

DON影响猪繁殖性能的可能机制有：（1）减少母猪子宫内膜细胞的数量、降低卵母细胞分裂中期的成熟率，通过影响细胞周期的分布，抑制细胞的减数分裂、改变分裂过程中纺锤体的形成而产生抗增殖作用（Malekinejad等，2007）；（2）抑制生殖激素分泌及释放，使早期卵泡的成熟受到抑制；（3）对胎猪的毒性作用可能是通过胎盘屏障，直接进入胎猪体内；也可能通过改变子宫组织的形态结构，破坏胎儿正常发育的环境（Danicke等，2007）；（4）降低公猪生殖器质量以及对绒毛膜促性腺激素诱导的睾酮分泌的抑制作用影响精子的生成。

目前，研究人员对DON单独的毒性机理有一定的认识，但研究还不够深入，同时其可能存在的相关通路也有待探讨；另外，霉菌毒素之间能够发生相互作用，而配合饲料中往往存在多种霉菌毒素，已有试验证实霉菌毒素联合作用产生的毒性远远大于单一的某种毒素，因此，很有必要探讨DON与其他毒素之间的联合毒性作用，并深入研究其毒性机理。

2　脱氧雪腐镰刀菌烯醇的脱毒技术

DON传统去毒方法有高温法、碱法、氨化法等，这些处理方法使营养成分损失大，效果不稳定，且规模化应用难度大；在日粮中添加吸附剂和利用微生物降解饲料中的霉菌毒素是解决毒素污染问题的主要对策。近几年，通过营养调控减轻DON对猪的危害的应用研究越来越多，即在日粮中添加某种营养成分或微生态制剂等。

2.1吸附剂对脱氧雪腐镰刀菌烯醇的吸附吸附剂的脱毒效果主要体现在：（1）通过静电吸附力以及分子间的作用力将毒素吸附，并使其转变为无活性的物质；（2）将霉菌毒素绑定于胃肠道，降低毒素的生物利用效率。目前，生产中常用的吸附剂有黏土类吸附剂、酵母细胞壁提取物和复合型吸附剂。

黏土的主要化学成分为铝硅酸盐，因其具有不饱和负电荷和阳离子交换能力，一定程度上可捕获、吸附和固定毒素，使肠道对毒素的吸收减少，进而减少其毒害作用。应用较多的有沸石、高岭土和膨润土（主要成分为蒙脱石）等，其中蒙脱石的脱毒效果较好，尤其是改性蒙脱石。万晶（2014）探讨不同处理蒙脱石缓解DON对断奶仔猪毒性的效果，表明提纯和碳化蒙脱石使仔猪日增重提高了17.11%，料重比下降10.53%，血清中谷丙转氨酶（GPT）活性显著提高，丙二醇（MDA）含量降低；钙质蒙脱石组仔猪生长性能也得到改善。邓波等（2014）报道，提纯和碳化蒙脱石可以提高仔猪的日增重，降低料重比，且能缓解DON对仔猪产生的肠道损伤。

葡甘露聚糖（GM）是酿酒酵母细胞壁的活性提取物，呈现出多种氢键、离子键和疏水键，能够与霉菌毒素结合。徐雪梅等（2013）报道，pH为8时，GM对DON的吸附率为27.16%。GM经过酯化后形成酯化葡甘露聚糖（EGM），其表面有许多小孔，表面积大，具有更好的吸附能力。李华（2009）指出，pH为6.5时，EGM对DON的吸附力达到35.54%，能减轻其对小鼠的毒性损伤。常顺华（2010）报道，EGM能够提高仔猪日增重，降低料重比，一定程度上减轻霉菌毒素引起的过氧化损伤。

大量研究探讨了复合型吸附剂对DON的吸附能力。Monica（2007）研究表明，GM、黏土和植物提取物的混合物对DON的吸附效果比腐殖质、GM好。徐雪梅等（2013）报道，pH为2时，GM与膨润土的混合物对DON的吸附率为23.55%。耿芳芳等（2015）指出，水合硅酸铝钠钙和魔芋葡甘露聚糖精粉的混合物能使仔鸡体重增加，肝脏、肾脏指数和血清中超氧化物歧化酶（SOD）活性提高，MDA含量降低，缓解了DON对肉仔鸡的毒害。可见，复合型吸附剂综合了单一吸附剂的特性，对DON的吸附能力更强。

2.2通过营养调控降低动物对脱氧雪腐镰刀菌烯醇的易感性通过营养调控能够增强机体的免疫力，保护靶器官，进而降低动物对霉菌毒素的易感性。目前，通过氨基酸调控来缓解DON对动物毒性的研究较多。吴苗苗等（2003）报道，DON污染日粮中添加2%的谷氨酸能提高断奶仔猪的生长性能，且对肠道应激有缓解作用。陈明洪等（2013b）也报道，1%的精氨酸或2%的谷氨酸缓解了霉变日粮对育肥猪肝脏和脾脏的损伤，显著提高血清SOD、谷胱甘肽过氧化酶活性。蛋氨酸具有保护肝脏的功能，有一定的抗氧化和抗毒素能力。Andretta等（2012）指出，当DON污染饲料中每增加1个可消化单位的蛋氨酸，动物日增重可增加1.2 g。

抗菌肽可参与动物体非特异性免疫，增强动物机体的免疫能力。Xiao等（2013a、b）报道，复合抗菌肽（植物防御素、乳铁蛋白肽和活性酵母）能缓解DON对仔猪生长性能、肠道功能以及免疫力的不利影响。此外，蒋竹英等（2012）探讨竹炭和竹醋液干预DON对断奶仔猪毒性的效果，表明添加1%的竹醋液使仔猪生长性能提高，1%的竹醋液和2%的竹炭使血细胞数量及血清GPT活性、TP含量等恢复到正常水平。

3　展望

目前，对于DON对猪的毒性作用机制研究有了一定进展，但还需进一步探讨，尤其需要开展DON与其他霉菌毒素的联合作用及其毒性机理的研究。在饲料中添加吸附剂和利用微生物降解饲料中的霉菌毒素是解决毒素污染问题的主要对策。但单一吸附剂对DON的脱毒不理想，对其进行科学、合理改性及复合能提高脱毒效果，可以通过体外试验筛选出最优组合，并在体内试验中得到验证。而利用微生物及产物酶来降解饲料中的霉菌毒素，今后还需筛选出更多具有高效降解能力的益生菌，并深入研究其解毒机制和代谢途径，需要综合分子生物学、酶工程和基因工程等技术，提高毒素降解酶产量，最终开发出纯度高、活性强、稳定性好的新型降解酶饲料添加剂。另外，通过营养调控来减少毒素对动物的危害将是未来的趋势，同时可将营养调控与吸附法或生物降解有机结合起来，探讨其脱毒效果。

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The toxicity of deoxynivalenol which usually exists in the main fodder and swine is the most sensitive to it among all the animals.The toxicity mechanism of deoxynivalenol and its toxicity effects on growth，immunity，reproductive of swine were reviewed and the recently development of adsorbents，nutrition regulation for removal of deoxynivalenol toxicity were introduced.Further more，the prospect of the application of the method of removing mycotoxins toxicity were forecasted.

deoxynivalenol；toxicity；mechanism；adsorbents；nutrition regulation；swine

S816.2

A

1004-3314（2016）19-0039-05

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20161910

湖南农业大学产学研合作项目（13098）