呕吐毒素危害畜禽肠道,研究进展关注养殖安全
一、我国饲料原料中呕吐毒素污染现状
脱氧雪腐镰刀菌烯醇是一种常见的霉菌毒素,主要存在于霉变的小麦、大麦、玉米等谷物中。我国饲料原料中DON污染问题严重,尤其在东北、华北及西南粮食主产区,农作物收获季节如遇连续阴雨潮湿天气,将导致DON阳性率及超标率显著升高。
二、呕吐毒素毒理机制
2.1 呕吐毒素诱导呕吐病理机制
DON诱导机体产生呕吐反应主要通过两个方面:一是通过血脑屏障进入脑脊液从而导致中枢神经系统分泌5-羟色胺,并激活大脑中受体,导致呕吐现象发生;二是食物中DON诱导胃肠道结构损伤,激活胃肠黏膜内嗜铬细胞或肠神经元细胞分泌5-羟色胺,L细胞分泌YY肽、5-羟色胺及YY肽可通过血液循环进入大脑直接激活相应受体产生呕吐反应,或者通过激活迷走神经调节大脑采食调控中枢而引起呕吐反应。
2.2 呕吐毒素细胞毒性
DON是一种蛋白合成抑制剂,进入细胞后通过改变自身分子结构与核糖体结合,破坏核糖体空间结构并抑制60S亚基上肽基转移酶活性,从而改变核糖体生理功能,抑制蛋白质合成。另外,DON还可通过激活核糖体内蛋白激酶R,诱导真核起始因子2α磷酸化,抑制mRNA翻译起始及蛋白质合成,导致核糖体应激,细胞内丝裂原活化蛋白酶信号通路激活,从而影响下游一系列细胞生理活动。
2.3 呕吐毒素在动物体内吸收及代谢规律
不同动物对饲料中DON吸收速度及效率不同,这可能是导致动物对DON敏感性不同的重要原因。在猪体内研究发现,饲料中DON通过摄食进入机体后,大约80%的DON可被机体吸收,且55%是在胃、十二指肠及空肠部位通过细胞旁通路快速被吸收进入血液循环,采食15 ~ 30 min后便可在血液中检测到,且4 h左右达到峰值。猪血液中DON半衰期比其他动物更长,约为5.8 h,而家禽饲料中只有5% ~ 20%的DON可以被吸收进入机体血液循环,且在血液中半衰期时间较短,因此,猪是对DON最为敏感动物之一。
三、呕吐毒素对畜禽肠道健康的影响
3.1 呕吐毒素对肠道屏障功能的影响
肠道不仅是机体吸收营养物质的主要场所,同样也是机体抵御外界病原微生物入侵的第一道屏障。饲料中DON主要在动物胃肠道部位被吸收,导致肠道上皮细胞内DON浓度远高于其他组织及器官,因此,饲料中DON通常在动物体内表现出明显的肠毒性。
3.2 呕吐毒素对肠道物理屏障的影响
肠道物理屏障又称机械屏障,是由肠上皮细胞及细胞间紧密连接结构组成,其是整个肠道屏障结构的主体。而饲料中DON污染会导致细胞蛋白合成及DNA复制受阻,从而抑制细胞增殖并诱导凋亡发生,最终导致动物肠道形态受损,屏障功能破坏。
3.3 呕吐毒素对肠道化学屏障的影响
肠道化学屏障主要是指黏附在肠道上皮细胞外侧的一层黏液结构,主要由黏蛋白、抗菌肽、分泌型免疫球蛋白A等组成,可浸润肠道上皮细胞提供适宜液态环境,并有效抑制病原菌活性,避免肠道微生物与上皮细胞直接接触,起保护肠上皮的作用。在仔猪中研究发现,饲粮中DON污染可导致仔猪小肠杯状细胞细胞显著下降,肠黏膜内sIgA浓度降低。
3.4 呕吐毒素对肠道免疫屏障的影响
研究发现,DON处理可导致肠黏膜免疫平衡受到破坏。在仔猪小肠上皮细胞系IPEC-1及仔猪空肠组织体外培养研究发现,DON处理可显著提高细胞及空肠组织促炎因子基因表达水平,且空肠组织内Th17分化相关基因表达显著升高,DON显著提高了致病性Th17细胞亚群相关基因表达。
3.5 呕吐毒素对肠道微生物屏障的影响
研究发现,饲喂仔猪DON浓度为2.8 mg/kg污染饲粮4周后,肠道微生物群落结构发生变化,且微生物丰度指数降低。通过16S rRNA测序研究发现,通过饮水每天饲喂小鼠10 μg/kg体重的DON,持续280 d后,小鼠肠道盲肠微生物群落结构发生显著变化,其中放线菌门及拟杆菌门细菌丰度显著下降。
四、呕吐毒素对畜禽肠道营养物质吸收的影响
研究发现,饲料中DON通过抑制肠上皮细胞营养物质相关转运载体表达从而影响营养物质吸收,导致动物生长性能下降。在人结肠上皮细胞HT-29-D4中研究发现,DON处理可显著抑制细胞蛋白合成,并导致凋亡发生,其作用机制为DON选择性抑制细胞转运蛋白活性,其中D-葡萄糖/D-半乳糖钠离子依赖转运蛋白、D-果糖转运蛋白及L-丝氨酸转运蛋白活性都显著下降,但对胆固醇吸收无影响。
五、饲料中呕吐毒素脱毒方法研究进展
5.1 物理脱毒法
物理脱毒法包括脱皮法、紫外及γ射线照射法、密度筛选法及吸附法等。由于DON具有较强的热稳定性,可在120℃条件下存在,一般的热处理对饲料中DON含量无显著影响,因此,生产中一般不使用热处理降解饲料原料中DON。
5.2 化学脱毒法
化学脱毒法是利用化学试剂如氧化剂处理DON污染饲粮,诱导DON分子结构发生变化从而降低其毒性。研究发现,臭氧在pH为4 ~ 6条件下处理可有效降解饲粮中DON,另外,使用氧化试剂如NaOH、NaHSO3及Na2S2O5处理也可有效降低DON毒性。
5.3 生物降解法
生物降解法是利用微生物作用将DON分子结构中毒性基团破坏,从而降低其毒性。DON分子结构中12,13-环氧基是其毒性的关键基团,在自然界及动物肠道内存在一些微生物可通过破坏12,13-环氧基结构,将DON降解为无毒性的DOM-1,从而抑制其对动物健康的影响。
六、小结
DON是饲料原料中最为常见且超标率最高的霉菌毒素,给畜禽健康生长带来极大威胁,并对养殖行业造成巨大经济损失。大量研究表明,DON危害动物健康主要是通过影响畜禽肠道健康导致的。目前生产中饲料原料DON污染问题仍未有切实可行的解决方法,而近年来逐步有研究发现,通过营养调节,向DON污染饲粮中添加其他生物活性物质如功能性氨基酸、植物提取物、天然抗氧化剂等,通过改善机体营养状况、调节免疫平衡、抑制氧化应激等方式,可有效缓解DON诱导的动物机体损伤及生长抑制,这也成为未来畜禽生产中解决饲料原料DON污染问题的一个重要研究方向。
欢迎用实际体验验证观点。
欢迎分享,转载请注明来源:葵花号