赭曲霉毒素A 对肉鸡毒性作用的研究进展

岳 珂，徐婷婷，曹芹芹，林露茜，张朝栋，郑晶晶，仝宗喜，黄淑成

（河南农业大学动物医学院，河南 郑州 450002）

赭曲霉毒素（ochratoxins）为一种真菌毒素，是由赭曲霉和鲜绿青霉代谢过程中产生的次级代谢产物，广泛存在于谷物、动物饲料、肉、蛋、蔬菜、水果等中［1-2］。 赭曲霉毒素分为A、B、C、D 4 种，赭曲霉毒素A（ochratoxin A，OTA）毒性最强，对动物饲料及动物性食品的污染最严重， 在研究中也最受关注。据联合国粮食及农业组织估计，在美洲和欧洲受到2 种或2 种以上霉菌毒素污染的饲料样品分别占40%和39%； 在亚洲其共同污染率已达到82%［3］。 研究表明，OTA 对人和动物具有很强的毒性，主要表现为肾脏和肝脏损害、致畸、致突变、致癌、免疫毒性和肠道毒性。OTA 逐渐成为全球饲料安全领域关注的热点以及肉类和奶制品等食品监管的重点。

OTA 的污染和分布范围很广， 不仅可以污染多种植物食品和产品，动物饲料也时常被OTA 污染，导致OTA 污染始终存在于整个饲料供应以及食物链。 动物一旦食入被OTA 污染的饲料，OTA会通过胃肠道系统吸收并分布于肝脏、 肾脏、心脏、肌肉、血液等。 胃肠道是OTA 发挥毒性作用的第一靶器官。有研究表明，OTA 在肠道中引起的毒性作用主要包括抑制细胞增殖， 影响肠吸收功能和屏障功能［4-5］。 OTA 还能造成肉鸡中枢淋巴器官的大小与重量发生变化，包括胸腺和法氏囊，两者的主要作用为分别产生T 细胞和B 细胞。 此外，OTA 还会引起肉鸡的外周淋巴器官（如脾脏）的大小与重量下降［6-7］。这些均说明OTA 在对肉鸡免疫器官造成损伤的同时， 也对免疫器官的功能造成影响。 另外，人在食用被OTA 污染的动物性食品或产品时，OTA 随食物链进入人体并蓄积，从而产生毒性作用，损害人类健康，因此，OTA 对动物的毒性作用应引起足够重视。 笔者就OTA 对肉鸡的毒性作用及其致毒机理的国内外研究进展进行综述，以期为有效防控OTA 损伤及保障畜禽健康养殖提供参考。

1 OTA 对肉鸡的肠毒性

1.1 诱导肠道组织氧化应激

OTA 主要通过肉鸡食用霉变饲料进入机体，所以胃肠道是其发挥毒性作用的第一重要靶器官。 肉鸡机体中正常完整的肠道黏膜不仅有利于营养物质的吸收与利用， 而且对肠道内环境具有免疫保护作用。Yang 等［8］研究表明，富硒酵母对由OTA 引起的肉鸡盲肠病理损伤有减轻作用， 损伤特征表现为电镜下观察到OTA 进入胃肠道后引起少量肠黏膜的脱落与固有层少量的出血。 OTA对肉鸡肠道的毒性作用主要通过诱导氧化应激造成［9］。 孙林［9］在研究富硒酵母对OTA 诱导的肉鸡肠道黏膜屏障损伤干预作用时发现，OTA 会造成肉鸡盲肠组织中丙二醛（MDA）含量显著升高，超氧化物歧化酶（SOD）与谷胱甘肽还原酶（GSH）活性显著降低。 MDA 是脂质过氧化过程终产物中最具代表性的标志物之一， 通常被用于衡量氧化损伤的程度［10］。SOD 与GSH 是动物体内普遍存在的抗氧化酶，主要作用为清除自由基［11］。SOD 与GSH的活性是评价生物抗氧化能力的重要指标［12］。 以上研究说明OTA 在肠道中通过导致脂质过氧化程度的加深与抗氧化程度的减弱， 从而诱导肠道发生氧化应激，进而造成损伤。

1.2 诱发肠道结构受损

肠道是机体营养物质消化吸收的主要场所，良好的肠道黏膜形态结构及其功能的完整性对保持家禽机体健康具有重要意义［13］。 肠道紧密连接蛋白在维持肠道组织形态过程中发挥重要作用，也正是因为肠道紧密连接蛋白的存在，肠道上皮细胞紧密连接排列，从而维持肠道上皮良好的通透性，抵御外界病原微生物以及外源性有害物质的侵入［14］。 肠道上皮细胞紧密连接的结构一旦被破坏，肠道上皮的通透性发生改变，外源性有害物质或病原微生物进入机体就会有越过肠道内层的可能性，同时增加各种肠道和全身性疾病的发 病 风 险［15］。 Yang 等［8］通 过 研 究OTA 对 肠 道 紧密连接蛋白mRNA 与蛋白相对表达水平的影响，发现OTA 可通过刺激TLR4/MYD88 信号通路产生某些炎症因子，调节NF-κB 信号通路，从而影响肠道紧密连接蛋白-1 （claudin-1）、 闭锁蛋白（occludin）和紧密连接蛋白1（ZO-1）的表达。 当肠道紧密连接蛋白的表达量降低时， 肠道通透性就会发生改变，进而增加外源性有害物质或病原微生物侵入动物机体，从而对动物的健康带来威胁。

1.3 引起肠道菌群紊乱

肠道菌群作为肠道屏障的重要组成部分，在维持肠道动态平衡和确保肠道健康方面具有重要作用。 肠道菌群的多样性反映肠道菌群内物种组成的复杂性，肠道菌群的丰富度反映肠道菌群内物种数量的复杂性。 对食入OTA 的肉鸡肠道菌群进行α 多样性分析表明，OTA 能够降低肠道菌群的丰富度与多样性［8］。 OTA 甚至能够降低某些丁酸产生菌的相对丰度，后者在维持肠道内稳态中发挥着重要作用［8，16］。除了影响肠道微生物群的组成，OTA 还能改变肠道微生物群的代谢［17］。肠道微生物群通过其代谢产物与宿主的许多生理功能和各种疾病的发病机制相互作用［18］。 Zhai等［17］研究了姜黄素和富硒酵母等具有抗氧化特性的物质对OTA 毒性作用的缓解效果， 发现对OTA 引起的肠道损伤与菌群紊乱具有一定的恢复作用。

2 OTA 对肉鸡的肝毒性

2.1 干扰肝脏脂质代谢

肝脏是动物重要的解毒器官，也是OTA 作用的主要靶器官，OTA 进入动物机体后的代谢与积累主要集中在肝脏［19］。 Li 等［20］通过对食用受OTA污染饲粮的肉鸡进行生长性能指标测定， 发现长期食用受OTA 污染的饲粮会导致肉鸡体重、平均日采食量与平均日增重降低， 肝脏的相对重量与绝对重量增加，说明OTA 能够导致肉鸡肝脏器官实质性损伤， 生长性能降低以及养殖经济效益下降。肝脏也是脂质代谢的主要器官，大多数脂肪酸在肝脏中合成，并通过低密度脂蛋白（LDL）或乳糜微粒运输，以总胆固醇（TC）的形式储存在脂肪组织中。 而高密度脂蛋白（HDL）可促进胆固醇从周围组织的吸收， 并促进胆固醇向肝脏中分解代谢［21］。 Zhai 等［17］通过对OTA 引起的肉鸭肝脏氧化应激损伤进行研究，发现OTA 能导致肉鸭血清中LDL 含量升高，这也说明OTA 干扰了机体的脂质代谢。 而OTA 引起脂质代谢紊乱在肉鸡方面还未有深入研究。

2.2 诱发肝细胞功能受损

肝脏中发生的生化反应都需要大量的酶参与其中， 而转氨酶就是用于催化氨基酸与酮酸之间氨基转移的一类酶，以谷草转氨酶（AST）和丙氨酸氨基转移酶（ALT）最有代表性。 邹超［22］研究了富硒酵母对OTA 诱导肉鸡肝脏毒性的干预作用，发现OTA 能够导致肉鸡血清中的ALT 与AST 活性升高。ALT 主要分布于肝细胞胞浆的可溶性部分，AST 主要分布于肝细胞胞浆的可溶性部分及线粒体［23］。当肝脏细胞受到损伤时，肝细胞膜通透性增加，导致细胞内的AST 和ALT 进入血液，此时可检测到血清中AST 和ALT 活性升高，因此，血清中AST 与ALT 的活性是反映机体肝脏功能的重要指标。 OTA 能够导致肉鸡肝脏细胞发生实质性损伤，而在受OTA 污染的饲粮中添加富硒酵母之后，肉鸡肝脏细胞的损伤发生明显改善［22］。

2.3 诱导肝脏组织氧化应激

大量研究表明，OTA 可能通过诱导肝脏发生氧化应激进而导致肉鸡肝脏功能受损。 Markowiak等［24］研究了鸡肝细胞系中益生菌对OTA 的解毒效果， 发现OTA 会导致肉鸡肝脏细胞中活性氧（ROS）的过量产生。 ROS 主要在细胞线粒体中产生， 能够引起OTA 暴露的线粒体DNA 和膜不饱和脂肪酸发生氧化损伤［25］。 ROS 的积累可引发细胞膜上的脂质发生过氧化作用， 进而造成细胞膜破裂，导致氧化损伤。 此时，机体会通过提高体内的抗氧化酶活性和启动溶酶体酶降解等途径激活一系列的抗氧化反应，以阻止进一步的氧化损伤［26］。韩震［27］研究了黄芪多糖对OTA 诱导肉鸡肝脏毒性的保护作用，发现OTA 能够导致肉鸡肝脏细胞中的SOD 活性、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性和总抗氧化能力（T-AOC）下降，这也进一步说明OTA 能够通过诱导氧化应激进而造成肝脏发生损伤。 Ruan 等［28］通过研究姜黄素对饲喂受OTA 污染饲粮的肉鸭生产性能以及抗氧化、肠屏障和线粒体功能的影响， 得出类似的结论，即OTA造成抗氧化酶活性降低， 进而导致氧化应激的发生。

3 OTA 对肉鸡的肾毒性

3.1 诱发肾组织功能受损

肾脏是机体主要的排泄器官。OTA 在肉鸡体内代谢后产生的代谢产物主要通过肾脏排至体外。 众多研究表明OTA 对肉鸡存在明显的肾毒性。 Bianchi 等［29］研究了饲喂OTA 污染剂量为100 μg/kg 的饲粮对肉鸡肝肾功能的影响， 发现OTA 的摄入会导致肉鸡肾脏血清生化指标发生明显变化，血清尿素、尿酸和肌酐水平显著增加，血清总蛋白和白蛋白水平显著降低。 尿素是蛋白质的代谢产物，尿酸是肌酸的代谢产物，肌酐是嘌呤的代谢产物，都通过肾脏排至体外，而血清中三者含量的增加说明OTA 引起肉鸡肾组织功能受损。血清总蛋白和白蛋白水平的降低可能是由于tRNA 合成酶的抑制并伴有蛋白质合成降低，或伴有肾功能不全的蛋白质分解代谢［30-31］。

3.2 诱导肾脏组织氧化应激

OTA 主要通过诱导氧化应激导致肾脏组织受损。OTA 在肾脏诱导氧化应激的机制主要有3 种：与ATP 耗竭有关的线粒体呼吸抑制；伴随蛋白质合成减少的tRNA 合成酶抑制； 脂质过氧化作用增强［32］。 OTA 的存在会使肾脏细胞线粒体发生氧化磷酸化解偶联， 从而导致电子从呼吸链的泄漏增加，产生超氧阴离子自由基，从而产生过氧化氢（H2O2）。 OTA 还会导致缺乏足够的还原型辅酶Ⅱ［NAD（P）H］和谷胱甘肽调节GSH 依赖性谷胱甘肽过氧化物酶和NAD（P）H 依赖性谷胱甘肽还原酶，以至于不能消耗过多产生的H2O2［31，33］。 过多的H2O2能作为重要的活性氧引起细胞膜上的蛋白质发生氧化反应，同时，H2O2会攻击细胞膜中的高度不饱和脂肪酸，从而导致脂质过氧化（LP）。两者的代谢产物可影响正常的细胞膜结构与功能， 进而导致肾脏细胞凋亡，影响肾组织功能［34-35］。

3.3 促进氧化还原循环和刺激活性氧的形成

OTA 的生物转化主要集中在肾脏， 过程十分复杂。 OTA 经过Ⅰ期和Ⅱ期酶的代谢生成几种代谢产物，包括羟基赭曲霉毒素A、赭曲霉毒素B、赭曲霉毒素对苯二酚 （OTH）、 赭曲霉毒素醌（OTQ）及其谷胱甘肽共轭物（OTHQ）［36］。 与OTA相比， 大多数代谢产物已被证明具有轻微毒性或不具有毒性。然而，OTA 经过生物转化产生的反应性中间体OTQ/OTHQ， 可以通过促进氧化还原循环和刺激活性氧的形成加重OTA 对肉鸡的肾毒性［37-38］。 OTA 与相关代谢产物主要通过肾脏排至体外，肾脏中相关的转运蛋白可能是OTA 代谢的关键， 也可能是OTA 诱导肾毒性的关键所在。Anzai 等［39］研究了OTA 在肾脏中运输的分子机制，发现有机阴离子转运蛋白（OAT1 和OAT3）可将OTA 及其代谢产物从基底外侧转运进入肾上皮细胞，同时，在基因层面的研究也表明这些OAT的转运基因存在过度表达以转运OTA。

4 OTA 对肉鸡的免疫毒性

4.1 影响免疫器官与免疫因子

OTA 主要通过影响免疫器官与免疫细胞的状态影响肉鸡的免疫功能。 Indresh 等［40］研究了OTA和T-2 毒素联合使用对商品肉鸡性能、 生化和免疫状态的影响，发现OTA 通过影响重要的免疫器官（如胸腺、脾脏和淋巴结）的重量以及免疫细胞的功能影响肉鸡免疫功能。免疫器官的变化通常也会引起免疫细胞与免疫因子发生变化。 Khan 等［41］研究了低剂量OTA 对肉鸡IgY 和IgA 合成水平的影响， 发现OTA 以时间和剂量依赖性引起IgY和IgA 抗体的水平降低。IgA 在黏膜防御中起着至关重要的作用，其水平降低与OTA 中毒诱导的白细胞数量降低也有关系。 OTA 可能抑制蛋白质的产生，从而导致抗体产生减少［42］。OTA 对蛋白质合成的抑制可能是由于对苯丙氨酸t-RNA 合成酶和苯丙氨酸羟化酶的影响［41］。此外，OTA 还参与许多蛋白质在细胞内转录的调节［43］。

4.2 诱导T 淋巴细胞减少

CD4+和CD8+T 细胞是获得性免疫系统的重要组成部分。 Wang 等［44］研究了OTA 和T-2 毒素联合作用对黄羽肉鸡免疫功能的影响，发现OTA 能够导致CD4+T 淋巴细胞的数量减少，CD4+/CD8+T 淋巴细胞的比值降低。 从广义上讲，CD4+T 淋巴细胞代表辅助性T 细胞群体，CD8+T 淋巴细胞代表抗原特异性细胞毒性T 淋巴细胞。 当动物感染细胞内病原体时，CD4+T 淋巴细胞与CD8+T 淋巴细胞产生应答并杀死细胞。 通常，CD4+/CD8+T 淋巴细胞的正常比例约为2∶1［45］。OTA 可导致CD4+/CD8+T 淋巴细胞的比值降低， 且比值降低幅度越大，说明OTA 引起的免疫损伤越严重［44］。

4.3 激活NF-κB 信号传导通路

在细胞因子的表达中，NF-κB 信号传导通路作为典型的促炎性信号传导通路起着至关重要的作用。Hou 等［46］研究了OTA 和黄曲霉毒素B1联合作用对3D4/21 细胞的免疫毒性， 发现OTA 诱导的免疫毒性可促进NF-κB 的磷酸化和Iκ-Ba 蛋白的降解，加快NF-κB 信号通路的激活。 在未刺激的细胞中，NF-κB 被IκB 抑制蛋白隐藏在细胞质中。 激活NF-κB 的药物可以诱导IκB 蛋白的磷酸化，将其通过泛素—蛋白酶体途径快速降解，并释放NF-κB 进入核内， 从而调节基因表达［47］。孙林［9］研究了富硒酵母对OTA 诱导的肉鸡肠道黏膜屏障损伤干预作用， 发现OTA 通过调控TLR4/MYD88 信号通路， 抑制NF-κB 基因mRNA 及蛋白的表达。

5 小结

OTA 对肉鸡的毒性作用主要通过氧化应激诱导产生。 当机体处于氧化应激状态时，在肠道、肝脏、 肾脏与免疫器官中均表现出抗氧化酶活性的降低与脂质过氧化反应的发生， 从而对机体造成损伤。OTA 也会对肉鸡器官造成实质性的伤害，引起肠道固有层出血、免疫器官重量降低、肝脏脂质代谢紊乱等。 OTA 对家禽致毒机制的研究仍需要深入。 阐明OTA 的毒性作用及分子机理对于科学制定饲料脱毒处理方案以及保障畜禽养殖业健康发展具有现实意义。