当前位置: 肠道感染专科治疗医院 >> 肠道感染预防 >> 霉菌毒素会影响动物的肠道健康吗不怕不怕
不知道你们是不是也会这样,反正我常常从超市买回面包却忘记了吃,在家里放上好几天,等到终于想起来吃的时候,却发现面包发霉了,只能忍痛扔掉。。。
发霉是我们日常生活中常常见到的现象。不光是面包了,水果、蔬菜、米饭...只要是有有机质的地方,在合适的环境条件下就可能发霉——发霉,指的就是食物因为「霉菌」的生长而变质的现象。
霉菌vs.酵母菌(图片来自网络)
霉菌(mold)指的是能够形成繁茂分枝的丝状真菌。虽然同为真菌(fungi),但它们不像酵母菌那样一个一个圆圆哒,也不象蘑菇那样产生大型的子实体。所以我们平常看到的「霉」都是毛茸茸的,若放大了看,就是一根根菌丝。霉菌以寄生或腐生方式生存。它们从有机质中摄入营养,在这个生命过程中,会产生各种各样的代谢产物——其中如糖、氨基酸等产物是它们维持正常生命活动所必需的,我们称之为「初级代谢产物」;而另一些则是对它们自身而言不必需的,我们称之为「次级代谢产物」(secondarymetabolites)——这其中,便包括大名鼎鼎的霉菌毒素了(mycotoxins)。我们熟悉的抗生素、某些激素和维生素等,其实都属于微生物的次级代谢产物。
目前已知的霉菌毒素超过了种。其中最常见的、与畜牧业最息息相关的,是这三种霉菌产生的6种毒素:
§曲霉菌 Aspergillus---
黄曲霉毒素(Aflatoxin)
赭曲霉毒素(Ochratoxin)
§镰刀菌 Fusarium---
伏马毒素(Fumonisins)
玉米赤霉烯酮(ZEA)
呕吐毒素(DON)
单端孢霉烯毒素(T-2)
§青霉菌 Penicillium---
赭曲霉毒素(Ochratoxin)
身在畜牧业中,估计没有人没听过霉菌毒素吧。这个在行业中的高频词,它仗着自己超强的适应性和耐高温能力,几乎无处不在——在饲料原料的种植、收获、储存、以及饲料的加工、运输、储存过程中,都可能遭受霉菌毒素的污染。它们通常无色无味,单凭肉眼根本无法判断其在饲料中的含量,即使外观看起来质量很好的饲料,其中毒素含量也可能很高。因此霉菌毒素污染是当今饲料安全的最大隐患。这些不同种类的霉菌毒素对动物可造成的五花八门的毒性,给行业带来了巨大的经济损失。最防不胜防的是,高浓度霉菌毒素污染所导致的临床急性症状并不是主要问题;更常见的,是长期的、低浓度的霉菌毒素给动物带来的「亚临床症状」(如生长性能下降、免疫抑制等)——这是实际生产中对动物健康和性能实实在在的威胁。
年全球霉菌毒素污染的调查结果---亚洲的污染最为严重,83%的饲料和原料样品中至少含有1种霉菌毒素(图片来自biomin)
提起霉菌毒素,我们一般会联想到它们对动物特定器官(比如黄曲霉毒素对肝脏、赭曲霉毒素对肾脏)的毒性,这方面的研究已经较多,这里按下不表。
但如若我们细想一下,当动物摄入被霉菌毒素所污染的饲料后,「消化道」才是第一个与之所直接接触的器官。霉菌毒素是小分子化合物,它不需要经过消化就可以被机体所吸收;而不同的毒素,其吸收率也有所不同。在家禽中,DON和FUM只能被吸收不到10%,那剩下的去哪儿?只有在肠道中四处游荡,干点儿坏事。黄曲霉毒素中毒性最高的AFB1吸收率倒是挺高(80%),吸收之后,会在肝脏被激活,发挥毒性(因此AFB1对肝脏剧毒)。但是有研究发现,激活后的AFB1还可以通过「肝肠循环」又重新从肝脏回到肠道。可想而知,消化道是动物体内直面霉菌毒素挑战最多的场所。
暴露给敌人也就算了,关键是它还牺牲不得。我们知道,肠道担负着维护动物健康极其重要的四大主要功能:消化吸收、肠道屏障、肠道免疫、肠道微生物稳态。这些功能都需要耗能,需要各种结构性与功能性蛋白质的参与。实际上,动物摄入能量的20%都会用于肠道,而这些能量主要就是为了支持肠道中极快的蛋白周转(proteinturnover)——以鸡为例,每天的肠道蛋白周转率高达50-75%。然而不幸的是,许多霉菌毒素可以通过对DNA、RNA、蛋白的干扰,抑制蛋白质的合成和活性。这样一来,蛋白周转快的肠道就自然会成为霉菌毒素容易攻击的目标了。
既然从理论上说,肠道直面霉菌毒素的量在身体各器官中算是最大的、又因为高蛋白周转成为容易攻击的目标,那么肠道健康应该是霉菌毒素研究的重点吧?然而直至今天,我们对于霉菌毒素在动物肠道的影响还并没有很全面的了解。
关于这点,我读博士时的一位师兄和我的导师曾发表过一篇非常详尽的综述(全文我附在文末原文链接里,大家有兴趣可以去读一读)。文中提到,截止到年,仅有83篇发表文章报道了霉菌毒素对肠道的影响,而这83篇,包括了所有的霉菌毒素,所有的动物种类,还包括了体外实验。可想而知,这里还有很多空白需要填补。
关于霉菌毒素对动物肠道健康影响的研究还极其有限
最近的这几年,随着大家对此方向的日益重视,从文献检索结果看,的确添加了不少内容。尽管总量仍然非常有限,但这些研究结果已逐渐开始揭示霉菌毒素对肠道的种种影响。我们来按照肠道的四大主要功能一一细说。
营养物质的「消化」主要靠的是各种消化酶的作用---这就需要给力的酶的合成和分泌能力;而「吸收」主要靠的是小肠上皮细胞的表面积和转运载体---如果小肠绒毛越高,刷状缘侧微绒毛越多,吸收的表面积也就越大;同时,转运载体量越多,活性越高,吸收能力就越强。
因此,有关消化吸收,我们常用的指标包括消化酶的活性、各类营养物质的消化率、转运载体的活性、以及小肠的绒毛形态(比如绒毛高度,隐窝深度)。而这几个指标,都已有报道揭示霉菌毒素对其的显著影响。
从消化上看,在家禽(肉鸭
蛋鸡
肉鸡)中,消化酶活性和干物质、蛋白质、能量的消化率都会被AFB1和OTA所影响。此外,在博士期间,我曾做过一个肉鸡实验,这个实验的结果首次揭示,AFB1还会增加「内源氮和氨基酸」的流失,增加幅度高达20-30%——这个流失,一方面可能来自于霉菌毒素与肠道粘膜摩擦所导致的粘液(mucus)流失;另一方面可能来自于毒素对胰脏的损伤,导致酶原大量流失(不同于正常情况下的分泌)。因此,内源流失的增加+消化率的下降可能共同导致营养物质的供给不足。而从「需」这一侧看,肠道的蛋白周转对氨基酸有很高的需求量;同时,在肠道遭受刺激时,为了修复受损组织和支持免疫活动,对能量和营养物质的维持需求会增加。这样一来,在霉菌毒素的攻击下,肠道营养物质供小于求的现象就可能出现。
1.5ppm黄曲霉毒素对21日龄肉鸡的内源氮流失回肠标准氮消化率的影响(引自Chenetal.,)
从吸收上看,多篇报道都指出DON和FUM可降低小肠绒毛高度,减少营养物质的吸收能力。此外,在细胞模型中,这两种霉菌毒素还被发现可直接干扰小肠细胞的转运载体。有意思的是,在我们的肉鸡实验中发现,AFB1可以上调氨基酸运输载体的mRNA表达。这个现象,在理论上可能有2层原因——第一、运输载体是蛋白质嘛,蛋白质活性收到霉菌毒素干扰,就必须多来点mRNA,从而增加蛋白质合成的「翻译」这一步,来弥补不够用的载体;2.消化率下降了,机体就要想方设法地增加吸收率,以求保证满足需求。这在生物学上被称为「补偿效应」(
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