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饲料中呕吐毒素对猪和家禽肠道健康的危害（三）

有研究发现，将猪的肠上皮细胞IPEC-1和猪的空肠组织暴露于10μM的DON中，发现肠上皮细胞和空肠组织中的炎症反应增加，且IL-8、IL-1-α和IL-1β,TNF-α的mRNA的表达量增加(Cano等, 2013)。这个作用伴随致病性Th17细胞基因亚型，如IL-23A、 IL-22和IL-21的增加，而对抗炎因子如IL-10和TGF-β并无影响（表5）。DON的免疫刺激作用可理解为DON的急性毒性作用，因为其只需要很断的时间便会对细胞产生刺激。然而，在体内，DON产生毒性的暴露时间与体外细胞暴露相比，耗时较长。如持续5周给猪饲喂含有2.2-2.5mg/kgDON的日粮，回肠细胞中的TGF-β、 IFN-γ、 IL-4 和IL-6的mRNA的表达量并没有显著变化(Pinton 等, 2008)。其他的研究中，也同样发现，当给猪饲喂含DON的时间延长，如持续41天饲喂含有1.2mg/kg DON的日粮和持续42天饲喂含有2mg/kg DON的日粮后，回肠中IL-1β和 IL-8的基因表达量降低(Becker等,2011)。这些证据表明，当肠道暴露于DON时，暴露时间同样对肠道的局部免疫应答起到关键作用。有趣的是，Bracarense等（2012年）发现，与先前的Becker等的研究剂量相比，给予更高的DON剂量，更短的暴露时间，持续饲喂含有DON(3mgkg^–1)5周时间发现，猪的空肠和回肠中的TNF-α、IL-1β、IFN-γ、IL-6和IL-10的表达量有显著升高。Ghareeb 等的多个研究也发现，DON可导致肉鸡肠道中的IL-1ß、TGFBR1 和 IFN-γ的mRNA的基因表达量显著降低（表5），并伴随着血浆中的TNF-α和IL-8水平降低(Ghareeb等, 2013b, 2014)。这些研究结果也表明了慢性暴露于DON中，可对肉鸡的局部和全身免疫抑制产生影响。

有趣的是，Osselaere等（2013）对肉鸡研究发现，持续饲喂3周含有7.54mgkg^–1DON的日粮，鸡的十二指肠和空肠中的Toll样受体（TLR）-4的mRNA的表达量显著升高，因此也显示了包含GNB信号通路的激活。肠道上皮中的TLRs可作为快速病原体传感器，可识别细菌治病因子并参与机体的固有的免疫应答(Kogut等, 2006)。至今为止，已鉴定出TLRs的多个亚型(Temperley等,2008)。然而，文献报道中也很少出现猪和鸡上研究DON激活TLRs及进一步反应的相关研究。同样，尽管存在一些关于肠道中DON和GNB关系的研究，但DON暴露与否以及如何通过TLR-4途径来诱发炎症的机制尚不完全清楚(Osselaere 等, 2013)。此外，有数据显示，脂多糖（LPS）作为一种革兰阴性菌细胞壁外膜中的重要组成成分，

而GNB具有促炎作用，可以通过与DON类型的途径来破坏胃肠道屏障功能(Zebeli 和Metzler-Zebeli, 2012；Pinton等，2012)。有研究提出，肠道暴露在DON中，使得肠道上皮更容易受到GNB感染、移位，且更容易引起肠细胞炎症。例如，与单独暴露于鼠伤寒菌相比，单独暴露在1mg/ml DON时，猪回肠环中的IL-12 和TNF-α的表达量增加，且能够增加IL-1β、IL-8、MCP-1和 IL-6的表达量(Vandenbroucke 等，2011)。Cano等(2013)和Vandenbroucke等(2011)推测，由于DON和GNB的交互作用可通过MAPKs信号途径引起促炎症因子的产生，从而引起MAPKs信号转导系统级联放大。为了更准确地描述DON和GNB在肠道中促炎症途径，通过口服免疫刺激剂如服用LPS引起GNB和服用纯品DON，可为这方面的研究提供一个良好的模型。

表5.DON对肠道免疫相关基因表达的影响

3.7 DON对肠道氧化应激参数的影响

暴露于DON中，可引起肠细胞自由基和活性氧增加，产生氧化应激。引起抗氧化剂和活性氧之间的不平衡，这可作为DON的毒性特征。由DON引起的氧化应激和脾脏中MAPKs的激活可引起啮齿动物模型中的核糖核酸应激（Zhou 等, 2003;Pestka, 2004)）。先前的研究也显示，鸡摄入含有DON的饲料（3.4mgkg^-1饲料）可引起肝细胞氧化应激，但在肠细胞中却没有发现类似影响(Borutova等，2008)。Osselaere等（2013）研究发现，持续3周饲喂含有DON（7.54 mgkg^-1饲料）的日粮可改变肝脏和鸡空肠中的氧化应激标志物（血红素和黄嘌呤氧化还原酶类）的mRNA的表达量。此外，DON可刺激人肠道Caco-2细胞中脂质过氧化标志物-MDA的产量增加(Kouadio等，2005)。因此，Frankic等（2006）提出，DON引起的自由基增加可引起细胞膜和DON损伤。此外，据报道，摄入含有DON（10mgkg-1饲料）的日粮，可导致肉鸡脾脏白细胞DNA损伤（Frankic等，2006）和血液淋巴细胞损伤（Awad等，2012，2014a），均表现出了DON的基因毒性。氧化应激途径是DON引起的毒性损伤中的不可排除的途径(Frankic等, 2006)。例如，3.75-15μM的DON可引起导致HepG2细胞中的细胞脂质过氧化标志物-硫巴比妥酸反应物(TBARS)的水平成剂量依赖性地增加，并引起DNA损伤(Zhang 等, 2009)。此外，Awad等（2014）的最近一项研究表明，给肉鸡连续5周饲喂含有DON的饲料（10mg DON kg-1饲料），可导致空肠组织产生氧化应激水平增加，以产生更多的TBARS为标志。因此，氧化应激DON引起肠毒性作用的重要机制之一，可引起DNA损伤和细胞膜改变，并引起细胞凋亡、萎缩和肠细胞大量死亡。

4.DON对肠道微生物、病原菌以及其活动的影响

4.1 DON对肠道共生菌的影响

肠道中定植着数量多且种类多样的微生物，对维护肠道健康起到关键作用。众所周知，维持肠道微生物区系平衡对动物健康的肠道是前提条件(Zebeli，Metzler-Zebeli，2012)。对猪的研究表明，当猪暴露于DON时，可打乱肠道共生菌的平衡和种类失调，从而引起肠道微生物区系失衡(Waché, 2009)。但是在猪和鸡上研究DON对其肠道微生物的研究目前为止仍不多见。Saint-Cyr等（2013）利用鼠模型对DON的慢性暴露影响肠道微生物组成等方面进行研究。结果发现，口服DON 4周后（100μg kg/ 体重），杆菌类菌有明显的增加。肠道后端的菌类主要是以革兰氏阴性杆菌定植为主，可与宿主动物维持着复杂和有利的共生关系(Mann等，2014)。一旦这种共生关系遭到破坏，病原菌则表现出了致病潜力(Wexler, 2007)。的确，在人的研究中发现，当肠道中多种杆菌属细菌增殖时，会伴随有腹部疾病(Nadal,2007)和炎性肠疾病发生(Dicksved,2008)。Waché等(2009)最早开始于DON在猪肠道上的研究发现，当猪暴露于DON（136μgkg–1 体重）时，通过选择性培养的方法发现，DON可改变后肠道中的微生物群，耗氧嗜温菌数量增加而厌氧亚硫酸盐还原菌数量减少。

 有限的研究也表明，DON可导致肠道微生物构成发生重要改变，影响肠道中微生物的丰度和微生物的代谢，从而影响肠道健康。因此，通过微生物分子技术，对养家动物包括猪和家禽的肠道进行研究，来评价其肠道菌落特点、功能以及肠道菌群的代谢活性等显得尤为重要。

DON暴露具有时间和剂量依赖性特点，这是因为不同剂量DON的长期摄入可改变肠道的微生物菌群并影响微生物的代谢活性(Saint-Cyr, 2013)。因此，饲料安全对猪和鸡的肠道微生物菌群的影响非常重要，未来的研究需要更多关注饲料构成、添加剂（益生菌、益生元和益生素）和DON之间的相互作用并由此对肠道微生物造成的影响这一方面。

4.2 DON对肠道内病原菌迁移的影响

    肠道屏障功能受损可增加管腔内大分子物质如抗原和细菌的跨肠粘膜上皮的通过率(Förster,2008)。研究发现，当猪上皮细胞IPEC-1暴露于DON中时，致病性大肠杆菌的跨膜迁移增加(Pinton等, 2009)。同样，Vandenbroucke等（2011）发现，猪IPEC-J2细胞暴露于低剂量的DON中，鼠伤寒菌的跨膜迁移增加。因此，DON会使得肠道感染鼠伤害菌的易感性增加。此外，摄入DON污染的饲料可导致小鼠感染沙门氏菌的几率增加(Hara-Kudo, 1996)。对人Caco-2细胞研究发现，DON同样可增加非侵入性共生菌的跨上皮入侵(Maresca,2008)。在家禽中，DON浓度的增加可降低盲肠扁桃体细胞吞噬杀死的葡萄球菌的能力（Xu等，2011）

研究发现，用DON饲喂给呼肠孤病毒感染的小鼠，会引起派尔氏结中Th1-介导的IFN-γ降低和Th1-介导的细胞因子IL-4、IL-6和IL-10增加(Li等, 2005) 并且更易受到病毒感染。此外，家禽摄入低剂量的DON可影响肠道修复功能并增加对球虫的免疫应答(Girgis,2008, 2010)。

虽然，多个研究都假设，DON可通过与病原体的交互作用来打乱肠道的生态平衡(Waché, 2009)，但DON如何与病原菌作用的机制和肠道病原菌的调控机制尚未得到充分阐明，这就需要后续更多更深入的研究。

4.3 肠道菌群对DON代谢和毒性的作用

    除了受到DON影响二外，某些种属的肠道微生物同样表现出了对DON的解毒能力(He, 1992; Eriksen, 2002; Young, 2007)。多个研究证实，鸡的肠道（He, 1992）、猪的肠道（Kollarczik, 1994）、牛的瘤胃液（King, 1984;Swanson, 1987) 甚至是人类肠道中（Gratz , 2013）的微生物可将DON转化成无毒性形式的DOM-1。研究证实，经纯培养的细菌BBSH 797菌株可将DON上的环氧基团转变成无毒性的形式(Binder, 2000a; Fuchs, 2002)。通过真菌属菌株DSM11798中环氧酶的作用，通过还原有毒性的12-13环，将DON代谢成为无毒性的形式，如DOM-1。多个体内和体外研究也证实了DON的脱环氧作用(Binder, 1998; Binder, 2000b; Schatzmayr, 2006)。真菌属菌株BBSH 797已成为了在动物饲料中解毒DON的药用商品菌株(Mycofix®)(Schatzmayr, 2006)。

5. 总结

在机体处在相对低水平或者是中等水平DON污染时，对肠道功能产生影响，但并没有影响动物的生长和外观表现。而当肠道直接暴露在较低剂量的DON中时，可产生细胞毒性。其中这些影响主要是DON通过激活MAPKs信号通路途径和改变主要生理和免疫功能的相关的基因表达来实现的。本文从DON影响肠道功能的几个主要途径以及如何增加对感染性疾病的感染，并增加肉类污染风险等方面来综合论述DON对猪和家禽的影响。对后续研究DON影响动物和人类健康的研究提供参考。