霉菌毒素对猪免疫应答的影响

徐伟风，袁咏刚，陈海军

（南京市畜牧家禽科学研究所，江苏 南京 210000）

霉菌毒素是由各种霉菌产生的有毒次级代谢产物，如曲霉菌、青霉菌和镰刀菌，它们可能在食品链或饲料链的各个阶段污染食品或饲料，以某种浓度存在人类和动物膳食中[1]。在全球范围内收集1 100个饲料和饲料原料，研究表明大约70%的测试样本受到污染[2]。

动物摄入霉菌毒素后的生物反应各有差异，从高发病率和高死亡率的急性显性疾病到低生产力的慢性隐性疾病均有表现。不同的霉菌毒素靶向不同的器官，引起各种毒性作用。在高剂量下，霉菌毒素暴露会引起一般的细胞毒性，机制通常与大分子合成抑制有关[3]。此外，霉菌毒素诱导原发性生化损伤，并影响细胞功能[1]。在低剂量下，霉菌毒素影响各种组织器官的功能，如胃肠道、肝脏或肾脏组织，以及神经、生殖和免疫系统。某些霉菌毒素也有遗传毒性，致癌致畸作用[3]。

一般来说，猪饲料中霉菌毒素的污染水平通常不足以引起明显的疾病，但通过生长、生产和免疫抑制的变化可能导致经济损失[4]。猪对霉菌毒素非常敏感。在畜牧业生产中，谷物的消耗量很高，猪会比较容易接触到这些毒素并形成长期污染。猪饲料中可能存在的6种霉菌毒素：黄曲霉毒素、赭曲霉毒素A、伏马菌素、玉米赤霉烯酮和单端孢霉烯（主要是脱氧雪腐镰刀菌烯醇[DON]和T-2毒素）[5]。在此综述中，我们分析饲料中存在的霉菌毒素对猪免疫力的主要影响。

1 几种主要的霉菌毒素对猪免疫应答的影响

1.1 黄曲霉毒素

黄曲霉毒素（Aflatoxins，AF）具有肝脏毒性、致癌性和免疫毒性，损害先天免疫和获得性免疫反应[6]。暴露于低剂量的AFB1会造成树突状细胞抗原呈递能力的失调，这可能是霉菌毒素损害细胞介导免疫的重要机制[7]。暴露于AF可增加猪树突状细胞的T细胞增殖诱导能力，从而增强细胞的呈递能力[8]。

AF对猪炎症反应的影响已有报道[9]，低剂量AF饲喂断奶仔猪，炎性细胞因子的合成减少，抗炎性细胞因子的合成增加[10]。在母猪子宫内接触这种霉菌毒素时，巨噬细胞和中性粒细胞的功能均被改变[11]。长期饲喂0.1 mg/kgAF可诱发猪慢性中毒，同时显著降低猪的免疫功能和抗氧化能力[12]。

在用卵清蛋白（Ovalbumin，OVA）抗原接种的实验猪模型中，AFB1暴露对体液免疫没有明显影响，血浆总免疫球蛋白IgA、IgG、IgM和特异性抗OVA-IgG浓度不变。毒素暴露不损害淋巴细胞的有丝分裂反应，但延迟和减少OVA特异性增殖，影响猪淋巴细胞的活化[13]。在接种支原体疫苗的猪中，暴露更低水平的AFB1对抗原特异性和总抗体应答无调控作用[10]。发育仔猪对这种霉菌毒素非常敏感，实际上，在母猪暴露于AF后，有丝分裂刺激后仔猪的淋巴增殖反应减少[11]。

1.2 单端孢霉烯类

B型单端孢霉烯类，包括DON在内，通过破坏白细胞的细胞内信号传导，从而发挥上调和下调免疫功能的作用[14]。DON具有免疫刺激或免疫抑制作用，这取决于毒素的浓度、暴露频率和暴露时间[15]。DON通过作用于核糖体引起炎症反应，活性MAPK途径诱导核糖体毒性应激，从而导致炎症相关基因的表达[14]。在小鼠[15]和猪[16]中，DON引起血清IgA浓度明显升高。在DON暴露期间用OVA免疫动物研究其特异性免疫应答，结果发现动物无拒食或减重情况。DON对有丝分裂刺激后的淋巴细胞增殖没有调节作用，但毒素对卵泡特异性淋巴细胞增殖具有双相作用：在OVA免疫后数天有上调作用，但在随后数周有下调作用[16]。

另一项用OVA免疫的猪的研究显示，暴露于DON污染的饲料6周后，抗OVA-IgG滴度增加。同时，参与炎症反应的趋化因子白细胞介素-8（IL-8）、趋化因子（C-X-C基序）配体 20（CXCL20）、干扰素-γ（IFN-γ）的表达上调。DON上调抗氧化基因谷胱甘肽过氧化物酶2（GPX-2）和下调参与氧化应激的酶促抗氧化剂GPX-3、GPX-4和超氧化物歧化酶 3（SOD-3）基因的表达[17]。

A型单端孢霉烯类如T-2毒素是细胞毒性分子，也是有效的蛋白抑制剂。在OVA免疫的猪中，亚临床剂量的T-2毒素引起血清总免疫球蛋白IgA浓度在前期短暂性升高，但抗OVA-IgG滴度降低[18]。对于更高剂量的暴露，T-2毒素在马球蛋白免疫后降低有丝分裂细胞和抗原特异性淋巴细胞增殖[19]。

1.3 伏马霉素

伏马霉素（Fumonisins，FB）诱导各种毒性作用，取决于动物种类，并且有证据表明该毒素具有致癌性[20]。体外和体内实验研究发现，FB1对猪Th1/Th2细胞因子平衡具有调节作用[21]。经接种支原体疫苗并暴露于FB1（8 mg/kg饲喂4周）的猪，结果显示特异性免疫应答呈现性别的差异；在公猪中，而不是母猪，暴露于毒素会降低疫苗特异性抗体滴度[21]。然而，摄入污染的饲料对血清总免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的浓度没有影响。

FB1影响炎症反应，用FB1孵育猪肺泡巨噬细胞，可显著减少存活细胞的数量。6 mg/kgFB饲喂5周的猪的体内实验显示脾脏中IL-1β和IL-6基因表达减少[22]。给猪饲喂 FB1（0.5 mg·kg-1·d-1），支气管肺泡灌洗液中巨噬细胞、淋巴细胞增多[23]。巨噬细胞的吞噬能力被抑制。FB1处理猪外周血淋巴细胞引起IL-4在蛋白和mRNA表达下降，IFN-γ的表达增加[24]。

FB1还通过降低肠内IL-12p40的表达和下调主要组织相容性复合物II类分子（MHC-II）减少T细胞的刺激能力，从而损害抗原呈递细胞的成熟[25]。用 FB1（10 μmol/ml）处理猪外周血单个核细胞，其外周血单个核细胞增殖下降，细胞G0/G1百分比增加，这些现象发生在所有淋巴细胞亚群（CD2+、CD4+、CD8+）[26]。

1.4 赭曲霉毒素A

非常低浓度的赭曲霉毒素A（Ochratoxin A，OTA）就可对免疫系统产生毒性影响，与其他所有器官相比免疫系统显然要敏感的多。OTA主要对肾脏和肝脏有毒，小母猪经饲喂OTA污染饲料后，皮肤嗜碱性细胞过敏反应降低，迟发性超敏反应减少，淋巴母细胞生成刺激指数降低，巨噬细胞数量和吞噬活性减弱。OTA半数抑制浓度IC50为1.3 μM，对纯化的猪淋巴细胞具有毒性[27]。5 ng/kg体重的低浓度OTA就可抑制小鼠的T淋巴细胞和B淋巴细胞介导的免疫反应，导致免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的下降[28]。

OTA对细胞因子表达有影响，断奶仔猪饲喂含量为181 ng/g OTA污染的饲料后，血浆中TNF-α和IL-10水平升高，而细胞因子表达对脂多糖体外攻击的反应能力降低[29]。相比之下，OTA对总免疫球蛋白和特异性免疫球蛋白浓度没有影响。类似的研究在家禽肉鸡上也有报道，在一定程度上，饲喂OTA毒素降低了IL-2和干扰素细胞因子mRNA的表达水平，但无显著差异。

1.5 玉米赤霉烯酮

玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEN）主要对繁殖和生育具有毒性效应，是具有雌激素毒性的非类固醇毒素。猪对ZEN特别敏感，ZEN可引起外阴的水肿肿胀和变红，外阴脱垂，卵巢卵泡损伤和流产[30]。母猪妊娠期饲料中添加1.5 mg/kg ZEN可显著降低母猪总产仔数，并显著提高死胎数和弱仔猪数，低水平的ZEN对母猪的繁殖性能仍产生不利影响[31]。ZEN对免疫系统的报道不多，猪肠上皮细胞暴露于25 μMZEN，炎性细胞因子IL-8和IL-10的合成增加[32]。母猪经每天饲喂5～250 mg/kg或200～1 000 μg/kg体重的高浓度ZEN，结果发现ZEN可诱导生殖道慢性炎症[33]。此外，ZEN能降低细胞存活率，破坏细胞形态，ZEN对细胞炎症相关因子mRNA表达和活性具有双向调节作用。ZEN及其衍生物会对猪IL-8和中性粒细胞等重要的先天免疫参数产生影响，显著降低血清中免疫球蛋白IgG、IgA和IgM水平。

2 霉菌毒素共污染的问题

在上述段落中，笔者只是简述了单一霉菌毒素对免疫力的影响。然而，霉菌毒素经常是共同发挥作用，动物也是同时暴露于几种霉菌毒素之中。事实上，动物的饲料由若干种原料组成，原料被几种霉菌污染，这些真菌能够同时产生几种霉菌毒素[34]。对7049份样本进行的全球调查显示，48%的饲料和饲料原料最少被2种或更多种霉菌毒素所污染[35]。其他研究表明，75%～100%的动物饲料原料最少被1种以上的霉菌毒素所污染。

霉菌毒素混合物的毒性不能只是根据其各自的毒性来预测。它们之间可以是拮抗的、协同的，或增加某种霉菌毒素的效力。关于霉菌毒素混合物对猪免疫反应的毒性的研究很少，猪体内研究表明同时暴露于0.05 mg/kg AF和30 mg/kg FB饲料30 d，或者同时暴露于2.5 mg/kg OTA和8 mg/kg T-2毒素饲料30 d，或者联合暴露于50 mg/kg FB和4 mg/kgDON饲料28 d，毒性均表现为协同作用[36]。动物经同时暴露于6 mg/kg DON和3 mg/kg FB饲料35d后，可以观察到有丝分裂刺激后淋巴细胞增殖的协同作用，细胞因子（IL-8、IL-1β、IL-6和巨噬细胞炎症蛋白1β表达的加性作用，以及特异性I-gA和细胞因子表达水平的拮抗作用[37]。

3 小结

霉菌毒素污染许多饲料原料，对猪免疫抑制性疾病、流产方面起到催化剂的作用，对动物造成严重的健康风险，给养猪业带来巨大的经济损失。目前已有不少方法来减少霉菌毒素对整个饲料链的污染，如在饲料储存和加工过程中，使用物理、化学和生物方法均可以减少霉菌毒素污染。最新的解毒生物学方法表明，细菌、精氨酸或谷氨酸等，有机霉菌毒素结合剂具有减低数种霉菌毒素的潜力，可有效减少幼猪毒性作用[38]。由这点可知有效控制和解决霉菌毒素对饲料的污染，详细了解各种特定结合剂的机制，对改善动物生产性能有非常重要的意义，也为饲料业、养殖业等行业做好防止霉菌毒素污染提供科学性工具。