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近年來,與豬飼料中霉菌毒素的戰斗因引入了煙曲霉毒素降解酶而有了新的突破。這種酶在腸道水平上是如何影響豬的健康呢?
煙曲霉毒素主要是由輪枝樣鐮刀菌和串珠鐮刀菌產生的一系列霉菌毒素的統稱。由于這些毒素主要存在于玉米中,因此它們會對生產構成一系列的威脅。煙曲霉毒素普遍存在,并不局限于特定的氣候條件下。來自《百奧明霉菌毒素調查――2014年1月~12月》(BiominMycotoxinSurvey,Jan-Dec2014)的數據顯示,在檢測的1071個玉米樣本中,73%的樣本呈煙曲霉毒素陽性,煙曲霉毒素最高含量達154000μg/kg(來自東南亞),陽性樣本的平均含量為2914μg/kg。
在來自中歐國家的76個玉米樣本中,46%的樣本呈煙曲霉毒素陽性,陽性樣本的煙曲霉毒素含量平均為454μg/kg。檢測到的最大值為2650μg/kg。含量最高的樣本通常來自熱帶或亞熱帶地區。對于歐洲南部國家,94%的玉米樣本呈煙曲霉毒素陽性,平均值為3275μg/kg,最大值為56948μg/kg。
煙曲霉毒素高污染水平也見于南美(均值為3171μg/kg,最大值為52438μg/kg)和東南亞(均值為3389μg/kg,最大值為130246μg/kg)地區的樣本中。
1作用機制
煙曲霉毒素能夠阻斷鞘脂的代謝,并妨礙多鞘脂復合物的形成,而多鞘脂復合物是神經、肌肉和膜系統的重要組成部分。據推斷,游離的鞘氨基醇基團(二氫基鞘氨醇和鞘氨基醇)對大多數細胞有毒害作用,它們能在組織中累積,將會引發氧化損傷和脂質過氧化、細胞病變和細胞凋亡。因此,將血清中的二氫基鞘氨醇-鞘氨基醇比率(Sphinganine-SphingosineRatio,Sa/So)作為煙曲霉毒素污染的生物標記物,該值升高表明鞘脂代謝嚴重混亂。除馬和兔外,豬是最易受煙曲霉毒素影響的物種。
2煙曲霉毒素的中和
在谷物生長期、收割期以及儲存期間,抗霉菌毒素的預防措施只能降低霉菌毒素污染的風險。因此,收割后采取有效的去毒措施非常重要。中和煙曲霉毒素的最有效方法是通過酶催化進行生物轉化,該方法具有高度特異性,且可將曲霉菌素轉化為不可逆轉的無毒代謝產物。不久前開發成功的純化煙曲霉酯酶funD(商業品為FUMzyme),可將煙曲霉毒素轉化為無毒的水解物FB1(HydrolysedFB1,HFB1)。
科學研究表明,HFB1在易感豬模型中不會產生腸毒性和肝毒性,不會對鞘脂代謝造成明顯的影響。這就表明將FB1轉化成HFB1可以作為減輕FB1污染的一個理想策略。
上述煙曲霉毒素降解酶(fumonisindegradingenzyme,FDE)在受煙曲霉毒素污染的豬飼料中的功效利用動物實驗進行了深入研究。一群18頭的4周齡去勢公豬(皮特蘭×杜洛克×大白)分入以下3個試驗組:
○陰性對照組:飼料不含煙曲霉毒素和FDE;
○陽性對照組:飼料含有煙曲霉毒素(6mg/kg);
○試驗組:飼料含有6mg/kg煙曲霉并添加FDE(1%)。
眾所周知,高濃度的煙曲霉毒素能夠誘發豬肺部水腫。在本實驗中,低劑量的煙曲霉毒素(6mg/kgFUM)能引發肺部損傷,尤其是會引起支氣管相關淋巴組織的萎縮,并引發血管病癥。與對照組相比,這些顯微病變使得陽性對照組在病變評分中得到更高的分值。添加FDE后上述損傷的發生明顯減少,發生的病變嚴重程度急劇減弱。
在陽性對照組中,對豬空腸組織病理學分析后發現了許多損傷,主要為腸絨毛扁平化和消融。而添加FDE能顯著減少損傷的發生,并可減輕病變的嚴重程度。
利用有絲分裂的細胞數對腸上皮細胞增殖進行評估,結果表明污染日糧添加FDE后,細胞的增殖能力得以恢復。研究還發現,對照組日糧中添加FDE后,豬的腸上皮細胞增殖也減少。
煙曲霉毒素能夠通過抑制神經酰胺合成酶的功能來阻斷鞘脂的代謝,使得血清中二氫基鞘氨醇/鞘氨基醇(Sa/So)比值升高。日糧中的煙曲霉毒素能夠顯著提高血清中的Sa/So比。通過添加FDE,Sa/So比值顯著升高的現象不復存在。
3霉菌毒素中和劑
該研究表明,煙曲霉毒素是威脅動物健康和生產性能的一種重要風險因子。在豬日糧中添加高效的中和劑來幫助動物抵抗煙曲霉毒素造成的免疫應答損害、減輕煙曲霉毒素造成的消化道病癥(炎癥和吸收功能障礙)至關重要。