霉菌毒素生物标记物

畜牧人市场部2

　　
   为了能够快速检测出动物日粮中无色无味的霉菌毒素，科学家正在研究新的生物标记技术。这项技术可以有助于快速检测出动物肝脏中的霉菌毒素及其代谢产物。霉菌毒素在动物体内的吸收和代谢机理将进一步得到深入研究。动物的日粮中常含有各类霉菌毒素，由此引起的各种临床症状或疾病往往难以进行诊断。

　　动物接触霉菌毒素主要是通过消化道途径，然而很少有人了解的是霉菌毒素也可以通过皮肤接触和空气吸入的方式影响到动物。动物长期暴露在中、低剂量的霉菌毒素环境下所引起的慢性中毒给养殖业带来的危害和经济损失更为严重。而且，动物所表现的临床症状难以诊断。一般的疾病都会对动物造成生理上的一些损伤，从而影响到生长速度或繁殖性能。而霉菌毒素所引起的非特异性临床症状常会被误诊为由其他疾病或者营养管理引起的问题。

　　四个阶段

　　霉菌毒素的毒性水平取决于多种因素，包括毒素种类、含量、动物持续摄入时间。同样，动物的种类、年龄、激素和营养水平等也有影响。猪是对霉菌毒素最为敏感的动物之一(Richard, 2007)（见表格1）。

　　表格1- 动物种类对主要几种霉菌毒素的敏感性

　　同其他的异生物质一样，霉菌毒素在进入动物体内后可以应用毒药物动力学系统（ADME系统）来研究其毒药物动力学机理。根据这项系统，我们可以分为吸收、分布、代谢（生物转化）和排泄，共四个步骤来研究解释霉菌毒素从进入体内到排除体外的过程和现象。这类系统的研究可以帮助我们进一步解释不同霉菌毒素含量对不同动物种类的影响。

　　图片2  ADME系统对霉菌毒素的应用

      吸收方式：被动扩散

　　吸收方式决定了霉菌毒素进入体内的途径，进入血液的通路及在体内分布。霉菌毒素在消化道通过肠道细胞磷脂双分子层（疏水性）经被动吸收进入体内，吸收的速率取决于霉菌毒素的物理特性及浓度。亲脂性的霉菌毒素更易被转运。黄曲霉毒素B1的吸收率大约在80%，而伏马毒素B1的浓度不超过3%。

　 通过血液进行分布

　　霉菌毒素通过血液向动物体内分布，分布的速度和能力主要取决于其结合血浆蛋白的能力（例如黄曲霉毒素和赭曲霉毒素主要结合血清白蛋白）。另外，霉菌毒素也可以通过肝肠循环（分泌胆汁）和肾脏的重吸收（如赭曲霉毒素A）等方式进行重新分布。这些过程使得霉菌毒素在血液内的遗留的时间加长，增强了机体的吸收，也因此加剧了霉菌毒素的毒性。

　　这类新的技术可以检测分析霉菌毒素及其代谢产物在靶器官（如肝脏和肾脏）的分布。动物检测样品主要来自于动物尸检和屠宰场采样。

　　代谢及排泄

　　动物机体为了清除体内的霉菌毒素，会通过一系列的生物转化过程将其代谢为其他产物。机体主要通过胃肠道内微生物或解毒器官（例如肝和肾）内的酶来对霉菌毒素进行降解。而对反刍动物而言，瘤胃微生物是抵抗霉菌毒素的首道防线。一些瘤胃微生物可以将霉菌毒素代谢为弱毒性物质（例如黄曲霉毒素醇aflatoxicol、OTA-α、de-环氧-脱氧雪腐镰刀烯醇）或转化为渗透率较低的物质（例如α-玉米赤霉烯酮），从而降低毒素毒性。动物对AFB1的代谢有多个途径，其中代谢产物AFB1-8,9环氧化合物，具有致癌性，可与DNA和血清白蛋白共价结合。AFB1经P450氧化酶CYP450家族成员代谢转化为AFM1（羟基化）、AFQ1（羟基化）、AFP1（去甲基化）和黄曲霉毒素醇等，前三者活性较低，可经尿液直接排除或与葡萄糖醛酸基转移酶结合经粪便排出；黄曲霉毒素醇又可被氧化成AFB1。最后，霉菌毒素对动物机体的损伤程度及通过尿液、粪便或其他方式排泄的途径主要取决于动物的种类及对毒素的代谢途径。

         

             图3 黄曲霉毒素B1 的生物转化

　

　　三种霉菌毒素标记物

　　生物标记物(biomarker)不仅可从分子水平探讨霉菌毒素对机体组织损伤的作用机制，而且在准确、敏感地评价早期、低水平的损害方面有着独特的优势，可提供早期预警，很大程度上为临床兽医师提供了辅助诊断的依据。建立一套生物标记物需要许多毒理学研究和广泛的验证。例如，研究生物标记物与霉菌毒素剂量或症状发展程度的关系。依据动物暴露于霉菌毒素的过程及症状发展程度，生物标记物可以分为三种类型：接触、效应和敏感性（生物标记物研究委员会，1987）。

　　图片4 疾病发展过程及生物标记物的分类

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　　接触型生物标记物是特异性的，可以为霉菌毒素或其任何一种代谢产物；而效应型生物标记物一般是非特异性，表明机体内组织结构或功能发生变化。某些结构功能的变化也可以作为接触型生物标记物来识别。鞘脂类物质直接与细胞调节过程相关。伏马毒素与神经鞘氨醇（Sphinngosine，SO）和二氢神经鞘氨醇（Shpinganine，SA）的结构极为相似，可以抑制N-脂酰基神经氨醇合成酶，阻断SO合成，引起SA升高，从而导致组织、血、尿中SA/SO比例升高，促发疾病。

　　早期识别

　　生物标记物的优势在于帮助我们更好的监控霉菌毒素对动物影响的过程。早期识别可以帮助控制疾病发展和霉菌毒素积累效应（见表1）。

　　由于饲料中霉菌毒素的不均匀分布等多种因素的影响，我们常难以准确诊断出原料和日粮中毒素的含量。Legislation推荐增加采样数量来增加检测的准确性（见图5），但在实际操作中往往难以实现。

　　Adiveter 研究出一整套针对霉菌毒素敏感有效的诊断技术，包括分析肝、肾中霉菌毒素及其代谢产物的含量（通过尸检或屠宰场采样）。这套诊断技术经大量实验数据证明有效，目前已经被欧洲许多国家用于监控器官中霉菌毒素限量（FAO，2004）。这类检测结果具有“放射性”，可以直接帮助兽医诊断出牧场存在哪些霉菌毒素，从而可以采取及时有效的防范措施。同时，该方法也可以用于评价霉菌毒素吸附剂的效果。

来源：江苏奥迈生物科技有限公司