霉菌毒素的危害机理

霉菌毒素是由生长在动物饲料和人类食品上的真菌所产生的结构各异的二级代谢产物。动物摄入中等至高剂量霉菌毒素引起的临床中毒综合征已有详细描述。霉菌毒素影响广泛，从动物的急性死亡到生长缓慢和繁殖性能降低（Berry，1988；Neldon-Orti，等，1991）。摄入少量的霉菌毒素可削弱免疫力，降低动物对传染性疾病的抵抗力（Bondy等，2000；Oswald等，2005）。由霉菌毒素引起的免疫改变具有如下意义：首先，从农业看，动物的免疫机能发生改变会导致一系列的霉菌毒素中毒症；霉菌毒素使家畜易于感染传染性疾病，降低生产效率。第二，从公共卫生长远角度看，动物传染病增多可能会增加病原体由动物到人类的传播；如果对动物进行治疗，就会增加肉类和奶中的抗生素含量。 霉菌毒素是由生长在动物饲料和人类食品上的真菌所产生的结构各异的二级代谢产物。动物摄入中等至高剂量霉菌毒素引起的临床中毒综合征已有详细描述。霉菌毒素影响广泛，从动物的急性死亡到生长缓慢和繁殖性能降低（Berry，1988；Neldon-Orti，等，1991）。摄入少量的霉菌毒素可削弱免疫力，降低动物对传染性疾病的抵抗力（Bondy等，2000；Oswald等，2005）。由霉菌毒素引起的免疫改变具有如下意义：首先，从农业看，动物的免疫机能发生改变会导致一系列的霉菌毒素中毒症；霉菌毒素使家畜易于感染传染性疾病，降低生产效率。第二，从公共卫生长远角度看，动物传染病增多可能会增加病原体由动物到人类的传播；如果对动物进行治疗，就会增加肉类和奶中的抗生素含量。 免疫系统对霉菌毒素引起免疫抑制的敏感性，源于不断增殖和分化的细胞的脆弱性，这些细胞参与免疫活性以及细胞免疫和体液免疫体系之间复杂交流网络的调节。霉菌毒素对各种免疫应答反应产生影响，如炎症反应、抗体和细胞因子的产生、淋巴细胞的增殖。就猪的健康而言，霉菌毒素中毒症将最终降低猪对传染性疾病的抵抗力，导致慢性感染或降低疫苗接种和药物治疗的效果。 1 霉菌毒素对动物免疫应答的影响 1.1 霉菌毒素和炎症 一些研究报告显示，霉菌毒素，如黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、棒曲霉素和烟曲霉毒素可引起炎症反应（Bondv等，2000）。不同水平的霉菌毒素均可产生作用。一些霉菌毒素影响肠道上皮细胞的屏障功能（Bouhet等，2005）；另一些霉菌毒素则直接影响吞噬细胞（巨噬细胞和嗜中性粒细胞）的生活力，或损伤其活性或分泌功能。 有研究报道，黄曲霉毒素改变了猪的炎症反应。在仔猪遭受黄曲霉毒素侵害（通过母猪子宫）的过程中，其巨噬细胞和嗜中性粒细胞的功能均发生改变（Silvotti等，1997）。我们实验室给断奶仔猪饲喂中等剂量的黄曲霉毒素4周，结果发现，炎症的细胞因子水平升高，尤其是细胞因子IL-10和IL-6（Meissonnier等，2008）。 体外试验的结果证实，烟曲霉毒素影响炎症反应。当雏鸡的腹膜巨噬细胞暴露于烟曲霉毒素B1时，细胞生活力降低至对照组的80%（Oureshi等，1992）。 同样，将猪的肺泡巨噬细胞与烟曲霉毒素B1共同培养，会导致有增殖能力的细胞数量显着减少，细胞凋亡，巨噬细胞的吞噬活性降低和IL-Iβ及TNF-α的mRNA的表达减少（Liu等，2002）。 1.2 霉菌毒素和体液免疫应答 霉菌毒素也影响体液免疫力。去氧瓜萎镰菌醇（DON），也称呕吐毒素对抗体合成的影响尤其令人关注。小鼠试验表明，呕吐毒素最明显的影响之一就是血清IgA水平的显着上升，同时IgM和IgG水平下降。相关的免疫病理学症状，包括肾小球IgA聚集和血尿症，与人类的IgA肾病非常相似。撤除小鼠日粮中的呕吐毒素后，这些影响还将持续相当长的一段时间。不过间断摄入呕吐毒素来提高IgA水平不及持续摄入有效。呕吐毒素引起的IgA合成量增加可通过T淋巴细胞和巨噬细胞调和，尤其可通过细胞因子（如IL-2，IL-5和IL-6）基因的超诱导来调和（Petska，2003）。 对于猪来说，我们和其他科研人员已经证实，猪采食了被呕吐毒素污染的饲料后，其血清IgA增加（Etienne等，2008）。我们也观察到，仔猪采食被呕吐毒素污染的日粮后，其肠系膜淋巴结处的IFN-γ和TGF-β的表达减少（Pinton等，2008）。 霉菌毒素是由生长在动物饲料和人类食品上的真菌所产生的结构各异的二级代谢产物。动物摄入中等至高剂量霉菌毒素引起的临床中毒综合征已有详细描述。霉菌毒素影响广泛，从动物的急性死亡到生长缓慢和繁殖性能降低（Berry，1988；Neldon-Orti，等，1991）。摄入少量的霉菌毒素可削弱免疫力，降低动物对传染性疾病的抵抗力（Bondy等，2000；Oswald等，2005）。由霉菌毒素引起的免疫改变具有如下意义：首先，从农业看，动物的免疫机能发生改变会导致一系列的霉菌毒素中毒症；霉菌毒素使家畜易于感染传染性疾病，降低生产效率。第二，从公共卫生长远角度看，动物传染病增多可能会增加病原体由动物到人类的传播；如果对动物进行治疗，就会增加肉类和奶中的抗生素含量。 1.3 霉菌毒素和细胞免疫应答 黄曲霉毒素改变了细胞免疫力。黄曲霉毒素对体液免疫力的影响需要较高的毒素浓度，并且对不同种类动物的影响是不同的（Meissonnier等，2006）。 黄曲霉毒素对猪细胞免疫应答影响的评价结果存在矛盾。一些研究论文证实，采食霉变饲料的动物其淋巴细胞的刺激作用减少；相反，另一些研究者则没有观察到淋巴细胞增殖反应受到任何抑制。生长发育中的仔猪可能尤其容易受到黄曲霉毒素的侵害。实际上，母猪摄入黄曲霉毒素B1或C1后，仔猪的淋巴细胞增殖反应以及单核细胞功能会降低（Sivotti等，1997）。另外我们观察到，黄曲霉毒素Bl仅影响特异性针对疫苗抗原的细胞免疫应答，而对有丝分裂原刺激产生的细胞免疫应答未观察到有任何影响（Meissonnier等，2008）。 对人类和雏鸡来说，与黄曲霉毒素B1相关的细胞免疫抑制与遗传组件有关（Wang等，1987）。黄曲霉毒素B1广泛的免疫抑制影响的分子细胞学基础和一般机制似乎直接与削弱蛋白质的合成有关（Meissonnier等，2006）。黄曲霉毒素通过巨噬细胞和/咸T细胞改变细胞因子的合成。超微结构研究显示，黄曲霉毒素B1造成鼠淋巴细胞线粒体选择性损坏，而对其他细胞器和淋巴细胞的外部结构无影响（Rainbow等，1994）。 2 霉菌毒素中毒对猪的健康的影响 2.1 对传染性疾病的易感性 霉菌毒素对细胞和体液免疫应答的广泛抑制降低了宿主对传染性疾病的抵抗能力。该结果不仅在小鼠，也在兔和家禽研究中得到了证实（Oswald等，2005）。Cysewski等（1978）研究表明，猪采食黄曲霉毒素污染的饲料后，通过所观察到的症状分析证实，红斑丹毒丝菌（Erysipelothrix rhusiopathiae）感染的严重性增加。最近研究证实（Stoev等，2000），摄入被赭曲霉毒素A污染的饲料增加了猪对霍乱沙门氏菌（Salmonella choleraesuis）、猪痢疾蛇形螺旋体（Serpulina hyodysenteriae）和大肠弯曲菌（Campy-Iobacter coli）的易感性。我们也已证实，口服纯净的烟曲霉毒素Bl可显着增加仔猪对肠道和肺部感染的易感性（Oswald等，2003；Hallov等，2005）。给断奶仔猪每天强饲烟曲霉毒素B1（粗提取物或毒素纯晶，0.5ms／kg体重）6d，在毒素处理的最后1 d给猪只口腔接种肠道外致病性大肠杆菌菌株，24h后将所有猪只无痛处死，进行尸体剖检，提取组织样品供微生物计数和显微镜检查。结果表明，摄入烟曲霉毒素Bl对动物的增重影响很小，但增加了致病性大肠杆菌在小肠和大肠的克隆数量（Oswald等，2003）。这种易感性的增加与烟曲霉毒素B1处理猪回肠内IL-8的mRNA水平降低有关（Bouhet等，2006）。体外试验发现，烟曲霉毒素B1减少猪肠道上皮细胞IL-8的合成、阻碍上皮细胞的分裂和G0/G1，相、削弱上皮细胞形成单细胞层的能力（Bouhet等，2004）。我们可以假设：①IL-8水平降低后，烟曲霉毒素B1减少了肠道炎症细胞的补充；②通过影响上皮细胞单层的增殖和完整性，烟曲霉毒素B1增加了细菌穿过上皮迁移的数量。这两个现象可能有助于增加动物对肠道感染的易感性。在肺部感染的情况下，我们采用类似的研究手段发现，摄入烟曲霉毒素Bl可增加多杀性巴氏杆菌（Pasteurella multocida）感染的严重性（Hallov等，2005）。 霉菌毒素是由生长在动物饲料和人类食品上的真菌所产生的结构各异的二级代谢产物。动物摄入中等至高剂量霉菌毒素引起的临床中毒综合征已有详细描述。霉菌毒素影响广泛，从动物的急性死亡到生长缓慢和繁殖性能降低（Berry，1988；Neldon-Orti，等，1991）。摄入少量的霉菌毒素可削弱免疫力，降低动物对传染性疾病的抵抗力（Bondy等，2000；Oswald等，2005）。由霉菌毒素引起的免疫改变具有如下意义：首先，从农业看，动物的免疫机能发生改变会导致一系列的霉菌毒素中毒症；霉菌毒素使家畜易于感染传染性疾病，降低生产效率。第二，从公共卫生长远角度看，动物传染病增多可能会增加病原体由动物到人类的传播；如果对动物进行治疗，就会增加肉类和奶中的抗生素含量。 2.2 慢性感染的重现 研究人员对霉菌毒素中毒对慢性感染重现的影响也进行了研究，但试验动物不是猪，而是啮齿动物（Venturini等，1996）。 对于具有免疫能力的宿主，弓形虫感染的发展呈慢性阶段，以包囊虫的存在为特征。包囊虫主要存在于中枢神经系统或骨骼肌内。包囊可能会破裂，但感染仍是潜伏的，再次感染可被预防。对于免疫机能被抑制的动物和人类，如被艾滋病病毒感染的病人，包囊破裂与形成新的包囊和疾病有关。Venturini等（1996）证实，反复给已被弓形虫感染的小鼠低剂量的黄曲霉毒素B1或T-2毒素可加速弓形虫包囊的破裂。事实上，包囊破裂的比例从小鼠已感染弓形虫，但未发生霉菌毒素中毒的15%分别增加到56%（已感染小鼠被黄曲霉毒素B1处理6周）和29%（T-2毒素处理）。 2.3 疫苗接种的效力 通过接种疫苗获得的免疫力也可因摄入霉菌毒素而被削弱。例如，Cysewski等（1978）通过动物感染后的临床反应，发现黄曲霉毒素B1干扰猪接种猪丹毒疫苗后获得的免疫力（猪丹毒疫苗由猪丹毒杆菌Erysipelothrix rhusiopathiae制备）。我们已证实，猪在接种疫苗的前后一段时间内，摄入低剂量的烟曲霉毒素Bl会减少特异性抗体应答（Taranu等，2003：Matin等，2006）。实际上，延长采食被烟曲霉毒素B1污染的霉变饲料（8mg/kg，28d）并未改变血清3种免疫球蛋白（1gG、IgA和IgM）的浓度，但针对典型抗原的特异性抗体应答显着减少了。猪淋巴细胞体外分析显示，烟曲霉毒素B1抑制细胞的增殖（Marin等，2007），改变细胞因子的生成（Taranu等，2003）。烟曲霉毒素B1增加IFN-γ（THl细胞因子，参与细胞免疫应答）的合成，减少IL-4（TH2细胞因子，参与体液免疫应答）的合成。淋巴细胞增殖的抑制和细胞因子合成的改变可解释我们在动物体内观察到的接种疫苗的失败。 因此，饲料中低水平霉菌毒素的存在可导致疫苗免疫的无效和正常接种的动物群体发病。这些反应使得我们所依赖的有效的预防疾病的疫苗接种程序给动物养殖业带来巨大的损失（Pier，1992）。 2.4 药物效力 人们对霉菌毒素中毒对药物效力的影响也进行了研究（Varga等，1992）。实际上，被不同剂量T-2毒素污染的饲料显着降低鸡拉沙里菌素抗球虫的效力。这是依据所观察到的给鸡攻毒柔嫩艾美耳球虫或和缓艾美耳球虫的鸡群死亡率和表现出典型症状的鸡的比例而得出的（Varga等，1992）。这些反应使得我们所依赖的有效的预防疾病的治疗措施给动物养殖业带来巨大的损失。 3 结论 霉菌毒素改变了猪的免疫活性。而且，由霉菌毒素引起的免疫抑制可导致宿主抵抗传染性疾病的能力降低，以及降低疫苗的效力。然而，有几点人们没有考虑到。首先，多种霉菌毒素在自然界中同时存在，以叠加或协同的方式改变动物的免疫力，正如已描述的，黄曲霉毒素和T-2毒素或呕吐毒素和萎蔫酸；第二，与拒食饲料有关的营养性影响可能也有助于已观察到的免疫改变；最后，全身免疫力是大多数研究的重点，但霉菌毒素在被机体吸收和代