脱氧雪腐镰刀菌烯醇的毒性研究进展

http://www.paper.edu.cn -1- 脱氧雪腐镰刀菌烯醇的毒性研究进展 霍星华，赵宝玉，郭玺，万学攀，王建军 西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌（712100） 摘 要：脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）又名呕吐毒素（VT），是由镰刀菌产生的单端孢霉烯族污染性霉菌毒之一，脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）在霉败的饲料、谷物及谷物制品中常能检测出。由于DON的在重要粮食发霉以后的常见性，引起了不少国内外的学者的关注，随着研究手段的不断改进，对DON的研究也不断深入。本文从脱氧雪腐镰刀菌烯醇对粮食的污染现状，其理化特性，，对动物及细胞的毒作用和免疫功能的影响，及检测方法进行了综述。 关键词：脱氧雪腐镰刀菌烯醇，毒性

霉菌毒素是各种霉菌高毒性的代谢产物，在适当的温度、湿度、基质时，霉菌毒素便被合成。曲霉、青霉和镰刀菌是产生毒素的最主要霉菌。至今人们已知道大约有300种不同的霉菌毒素，但仅有少数被认为与畜禽疾病有关系。霉菌毒素的高量摄取，经常造成急性病状，然而低量摄取，则造成非特定的临床现象，例如，食物摄取量降低、生长不良、增重缓慢、死亡率增加、免疫抑制等。而单端孢霉烯族毒素是粮食中最常见的一类污染性霉菌毒素，由镰刀菌产生，包括 T－２毒素、雪腐镰刀菌烯醇(Nivalenol，NIV)、玉米赤霉烯酮(Zearalrnone)、伏马菌素(Fumonisin)、镰刀菌烯酮-X(Fusarenon-X，FX)和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol，DON)等。可对人、畜产生广泛的毒性效应，如食欲降低、体重减轻、代谢紊乱等。DON 是最常见的一种，在全世界范围内，是粮食、饲料和食品的主要污染霉菌毒素之一，严重影响人和牲畜的健康。它不仅可以污染农作物, 也可以污染粮食制品，对人和动物可以产生广泛的毒性效应。近年研究发现，脱氧雪腐镰刀菌烯醇对人和动物的免疫功能产生明显的影响。根据 DON 的剂量和暴露时间不同可引起免疫抑制或免疫刺激的毒性作用。目前国内外，对脱氧雪腐镰刀菌烯醇的研究比较多，下文就DON的特性、污染现状、毒性作用、毒素对免疫功能的影响，以及毒素的检测进行了综述。

1. 脱氧雪腐镰刀菌烯醇的历史与理化特性 脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalnol，DON）是一种单端孢霉烯族毒素，主要由禾谷镰刀菌和粉红镰刀菌产生[1]。脱氧雪腐镰刀菌烯醇是诸罔信一等[2]，在1970 年首先从日本香川县感染赤霉病的大麦中分离到的。1973年,Vesohder从美国俄亥俄州西北部导致母猪拒食和呕吐的被禾谷镰刀菌污染的玉米中分离得到该毒素；并根据它能引发动物呕吐的特征，将其定名为呕吐毒素(Vomitoxin，VT)。国内1976年从上海市金山县赤霉病元麦中分离出能使鸽子口服的致吐的纯品。徐一纯等（1979）从田间感染禾谷镰刀菌的赤霉病大麦中分离得到一种新的呕吐毒素，定名CBD2

[3]。

脱氧雪腐镰刀菌烯醇为雪腐镰刀菌烯醇的脱氧衍生物，其化学名称为3 ,7 ,15-三羟基-12,13-环氧单端孢霉-9-烯-8 酮(3,7,15-trihydroxy-12,13-epoxytrichothec-9-en-8-one)；是一种无色针状结晶, 熔点为151～153℃，可溶于水和极性溶剂，如含水甲醇、含水乙醇或乙酸乙酯等，具有较强的热抵抗力和耐酸性，在乙酸乙酯中可长期保存[2]。在 PH4.0 条件下，100℃

和120℃加热60min均不被破坏，170℃加热 60min 仅少量被破坏；在 PH7.0条件下，100℃和120℃加热 60min 仍很稳定，170℃加热15min部分被破坏；在 PH10.0条件下，100℃加热60min 部分被破坏，120℃加热30min 和 170℃加热15min 完全被破坏[4]。 http://www.paper.edu.cn -2- 2. 脱氧雪腐镰刀菌烯醇对粮食的污染状况 脱氧雪腐镰刀菌烯醇主要由某些镰刀菌产生, 包括:禾谷镰刀菌、尖孢镰刀菌、串珠镰刀菌、拟枝孢镰刀菌、粉红镰刀菌、雪腐镰刀菌等许多粮谷类都可以受到污染, 如小麦、大麦、燕麦、玉米等。DON对粮谷类的污染状况与产毒菌株、温度、湿度、通风、日照等因素有关。这种真菌大多在低温、潮湿和收割季节，在谷物庄稼中慢慢生长，一般在大麦、小麦、玉米、燕麦中含有较高的浓度，在黑麦、高粱、大米中的浓度较低。 DON 污染粮谷的情况非常普遍,世界各地均有报道[5-8]，特别在中国、日本、美国、阿

根廷、南非。在我国胃癌、食管癌等恶性肿瘤高发区居民饮食中的主要污染霉菌毒素之一。这种毒素污染粮谷类的情况非常普遍,其检出率和检出量都是最高的一种，检出含量最高者可达170.22ng/kg。在我国河北省食管癌、胃癌高发区居民饮食中污染率和含量均相当高。张帆等[9]采用高效液相色谱法（HPLC），对林县、磁县主要粮食面粉和玉米中的DON含量

进行了调查，两县的DON检出率分别为53.8%和100%，林县样品(玉米)中DON平均含量(范围是384～9686ng/g)相当于低发区的3～9倍；而磁县霉菌污染更为严重，DON平均含量(玉米中为7959ng/g，面粉中为1032ng/g)约相当于低发区的10倍。

3. 脱氧雪腐镰刀菌烯醇的毒性 脱氧雪腐镰刀菌烯醇在体内可能有一定的蓄积,但无特殊的靶器官,具有很强的细胞毒性。人畜摄入了被DON 污染的食物后,会导致厌食、呕吐、腹泻、发烧、站立不稳、反应迟钝等急性中毒症状,严重时损害造血系统造成死亡,但不同的动物对DON的敏感程度不一,猪是最敏感的动物。另外，DON 对免疫系统有影响,有明显胚胎毒性和一定致畸作用,可能有遗传毒性,但无致癌、致突变作用[10]。但对免疫毒性研究结果冲突较多，尚无确凿的证据。

3.1 对动物的毒性 脱氧雪腐镰刀菌烯醇在低剂量时，主要引起动物的食欲下降，体重减轻、代谢紊乱等症状，大剂量可导致呕吐。动物对 DON 的反应有种属和性别差异，雄性动物对毒素比较敏感，猪比小鼠、家禽、反刍动物更敏感。 脱氧雪腐镰刀菌烯醇通常与猪的抗拒综合症有关。猪饲料中的DON含量超过1ppb时，采食量显著降低，甚至拒食，体增重低于正常猪水平。由于在同样的病例中还出现呕吐症状。猪饲料中添加纯DON则降低饲料采食量，采食量的降低与添加浓度成反比。DON中毒的猪，一个症状是拒食，出现“僵猪”，玉米里如有10mg/kg的毒素含量就会引起猪的拒食，这种拒食可能是因毒素对消化道的局部刺激作用，还是由于适口性不良造成的，尚未定论；DON对牛、羊和成年鸡鸭则不出现拒食现象。乳牛似乎对DON不敏感，但低产牛群饲喂含DON的饲料也全发生疾病。鸡采食含DON高达18ppm的饲料无明显有害影响。当鸡采食含9.18ppmDON的饲料后，蛋和肉中检测不出DON。火鸡饲喂含5ppmDON的饲料也无明显有害影响。Iverson 等[11]用 DON 的浓度为0、1、5、10mg/kg 的饲料饲喂雄性、雌性

大鼠2年发现动物体重增加与 DON 剂量呈负相关。雌性大鼠的血浆中 IgA、IgG浓度较对照组增高, 生化指标、血液学指标也可见明显异常。病理学检查还发现有肝脏肿瘤、肝脏损害。Banotai等[12]用含20ppmDON 的饲料饲喂雌性B6C3F1小鼠13周，发现体重明显减轻，血清IgA升高，而IgM和IgG降低，肾小球系膜IgA沉积出现血尿。Szkudelska等[13]研究发现，Wistar大鼠皮下注射１mg/kg DON，三天后血中胰岛素、葡萄糖和自由脂肪酸的含量http://www.paper.edu.cn -3- 明显增高，还可引起肌肉合成糖原增加和三甘油三酯降低。 3.2 对细胞的毒性 脱氧雪腐镰刀菌烯醇具有很强的细胞毒性，它对于原核细胞、真核细胞、植物细胞、肿瘤细胞等均具有明显的毒性作用。它对于生长较快的细胞如胃肠道黏膜细胞、淋巴细胞、胸腺细胞、脾细胞、骨髓造血细胞等均有损伤作用，并且可以抑制蛋白质的合成。研究发现，DON 可明显抑制猪卵母细胞的成熟，同时 DON 还可使培养的猪子宫内膜细胞减少，一些细胞出现了线粒体肿胀、细胞膜破裂和细胞浆空泡化等细胞死亡的表现。另外，FCM 检测表明 DON 影响细胞周期的分布，抑制细胞进入S期，使细胞阻滞在G０/G１期，具有明显

的抗增殖作用[14]。彭双清等[15]的研究表明，DON对培养心肌细胞B、L、T三型Ca2+通道均有明显的阻滞作用，使三型Ca2+通道的开放概率减少，开放时间缩短，关闭时间延长。

3.3 对人的毒性 人误食DON以后急性中毒症状一般在半小时后，快的可在10min后出现，主要症状是头昏、腹胀、恶心、呕吐，以及食物中毒性白细胞缺乏症。一般在于2h后可自行恢复正常，老人和幼童，或大量中毒者，症状较重，呼吸、脉搏、体温及血压均略有升高，但未见死亡。

4. 脱氧雪腐镰刀菌烯醇对免疫功能的影响 脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染粮谷类的情况相当普遍, 其对免疫功能的影响已受到了医学工作者的重视。近年来[16], 随着分子生物学技术的发展, DON 对免疫系统的影响引起了人们的极大兴趣。DON 既是一种免疫抑制剂, 又是一种免疫促进剂, 其作用与剂量和作用时间有关。动物研究发现[17]，DON可以明显抑制动物的免疫机能，能诱导小鼠胸腺、脾、小肠黏膜集合淋巴的T细胞、B细胞和IgA+细胞发生凋亡。还有研究表明,免疫抑制作用表现为 DON 通过其倍半萜烯结构抑制转录、翻译和蛋白合成过程；而免疫促进作用与DON干扰机体正常免疫调节机制有关。在体内, DON既可以抑制机体对病原体的免疫应答, 同时又可以诱发自身免疫反应。此外，DON 诱导免疫细胞凋亡、抑制其增殖，同时还可以超诱导辅助性 T 细胞产生细胞因子, 激活巨噬细胞 T 细胞产生炎症前细胞因子。DON 对免疫系统的毒作用主要表现：具有明显的急性和慢性毒性作用，引起食欲下降、呕吐、体重减轻和代谢紊乱；在细胞水平有明显的细胞毒作用，引起细胞的损伤；根据浓度和作用时间不同，对免疫细胞因子既可表现为抑制，又可表现为超诱导；可诱导并促进免疫细胞的凋亡、抑制其增殖；促进 IgA 分泌，抑制 IgM和 IgG 的分泌。

5. 脱氧雪腐镰刀菌烯醇的检测 脱氧雪腐镰刀菌烯醇可从谷物（小米、玉米、大麦等）及其制品（蛋糕、饼干、面包等）中通过薄层色谱法和免疫测定方法（ELISA）检出。经对甲基苯甲醛喷雾后呈黄色，可用作薄层层析检测法的指示显色剂，作定性检测。脱氧雪腐镰刀菌烯醇还可以用酶联免疫吸附试验（ELISA）进行微量检测。根据国家标准（GB/T 5009.111-2003）[18]，DON的免疫检测方