霉菌毒素对猪的哪些方面产生危害?
霉菌毒素(mycotoxins)是一类在霉菌生长过程中产生的有毒次级代谢物。猪霉菌毒素中毒症是由饲料中霉菌毒素引起的一种中毒性疾病。霉菌毒素的种类繁多,到目前为止,已经确定的霉菌毒素不少于1000种,并且这数字还在持续增长中。大约有300多种霉菌毒素对猪具有毒性,其中常见的霉菌毒素主要有黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、T-2 毒素、赭曲霉毒素、烟曲霉毒素、麦角类生物碱等。
霉菌毒素的分子结构多种多样,具有影响动物体内特定器官和组织系统功能的能力。已知的霉菌毒素对动物的不良影响包括:损害免疫系统和造血系统的功能,损坏繁殖和神经机能,导致肝脏和肾脏机能异常。以及导致胎儿畸形、致癌、皮肤毒素和细胞毒素方面的作用已为人们所证实。霉菌毒素对免疫系统的高度毒性作用减弱了动物对病原菌和其他致病因子的防御能力。
据研究霉菌毒素几乎对身体的各个器官都有影响,其主要危害的器官是肝脏、肾脏、口腔、胃肠道、脾、大脑和神经系统。多数情况下影响肝脏,因为肝脏是霉菌毒素的解毒中心,赭曲霉素主要影响肾脏,而单端孢霉毒素主要危害口腔和胃肠道。
霉菌毒素的危害:
霉菌毒素中毒的症状是非特异性的,难以与病毒病、细菌病和寄生虫病相区别,多数情况下,霉菌毒素通过破坏免疫系统而增加了动物对疾病的易感性。猪对霉菌毒素的临床反应与其他化学毒物的反应相似,表现为急性或慢性并且有剂量和时间依赖关系。对于具有重要临床意义的已知霉菌毒素其反应通常是亚急性或慢性的,出现的临床症状经常是微细的和不明显的,往往表现为生殖周期紊乱、采食量减少、生长缓慢或饲料利用率降低。由于霉菌毒素的相互作用往往被误认为是传染性疾病,因此,霉菌毒素引起的疾病很难被发现或确诊,给养殖生产过程中的疾病控制带来很大的难度。
常见的霉菌毒素
霉菌毒素 | 产生毒素的真菌 | 对猪的危害 | 影响的谷物种类 |
黄曲霉毒素 | 黄曲霉(Aspergillus flavus) 寄生曲霉(A.parasiticus) | 生长抑制、增重降低、震颤、肝脏损伤、出血和免疫抑制 | 玉米、棉籽、花生、大豆、坚果 |
赭曲霉毒素A | 赭曲霉(Aspergillus ochraceus) 黑曲霉(Aspergillus nigri) 疣孢青霉(Penicillium.verruculosum) | 肾脏病变、降低饲料转化效率和生长速度、免疫抑制 | 玉米、小麦、大麦、燕麦等 |
单端孢霉烯族毒素(DON、T-2、DAS等) | 禾谷镰孢菌 (Fusarium graminearum) 大刀镰孢菌(F.culmorum) 单端镰孢菌(F.SPP) | T-2:采食量降低、口腔溃疡、腹泻、脱毛、皮炎、免疫抑制; DON:采食量降低、呕吐、窝产仔数减少、仔猪出生重降低、出血 | 玉米、小麦、大麦、燕麦、黑麦 |
玉米赤霉烯酮 | 禾谷镰孢菌 (Fusarium graminearum) | 母猪阴部肿胀、假发情、仔猪八字腿、乳腺肿大、脱毛、窝产仔数减少、仔猪出生重降低、出血 | 玉米、小麦、大麦、草 |
烟曲霉毒素(伏马毒素) | 轮枝镰孢菌(F.verticillioides) 串珠镰孢菌(F.moniliforme) 再育镰孢菌(F.proliferatum) | 肺水肿、胸腔积液、免疫抑制 | 玉米 |
麦角(麦角胺、麦角毒碱、麦角新碱) | 麦角菌(Claviceps.purpurea) | 血管收缩和内皮损伤导致附件坏疽,跛行、尾巴、耳朵和蹄坏死及腐肉脱离,无乳症 | 禾谷类作物籽实,如黑麦、燕麦和小麦 |
常见霉菌毒素不同日粮浓度的危害
毒素名称 | 猪的种类 | 日粮水平 | 临床反应 |
黄曲霉毒素 | 生长育肥猪 | <100ppb | 没有临床反应,在肝中残留 |
200~400ppb | 生长受阻,饲料利用率降低,免疫抑制 | ||
400~800ppb | 肝显著损伤、胆管肝炎,血清肝酶升高,免疫抑制 | ||
0.8~1.2ppm | 生长受阻,采食量减少,皮毛粗糙,黄疸、低蛋白血症 | ||
1.2~2ppm | 黄疸,凝血病,精神沉郁、厌食,部分动物死亡 | ||
>2ppm | 急性肝病和凝血病,动物在3~10天死亡 | ||
母猪 | 500~750ppb | 不影响受孕,分娩正常仔猪,但仔猪因乳中含有黄曲霉毒素生长缓慢 | |
玉米赤霉烯酮 | 母猪 | 1~3ppm | 发情,外阴阴道炎、脱垂 |
3~10ppm | 黄体滞留,不发情、假孕 | ||
>30ppm | 交配后饲喂1~3周出现早期胚胎死亡 | ||
呕吐毒素 | 生长肥育猪 | 1ppm | 没有临床反应,采食量受影响较少 |
5~10ppm | 采食量降低25%~50% | ||
20ppm | 完全拒食 | ||
T-2毒素 | 生长育肥猪 | 1ppm | 无临床反应 |
3ppm | 采食量减少 | ||
10ppm | 采食量减少,口腔、皮肤受刺激,免疫抑制 | ||
20ppm | 完全拒食,呕吐 | ||
赭曲霉毒素 | 生长育肥猪 | 200ppb | 轻微肾脏损伤,增重下降 |
1000ppb | 烦渴,生长受阻,氮血症和糖尿 | ||
4000ppb | 尿频和烦渴 | ||
经产母猪和后备母猪 | 3~9ppm | 饲喂的第一个月怀孕正常 | |
烟曲霉毒素 | 各种猪 | 25~50ppm | 血清鞘脂类改变,肝组织损伤 |
50~100ppm | 生长受阻,黄疸,慢性肝机能障碍 | ||
>120ppm | 急性肺水肿,肝病 |
此外,大多数猪长期采食低剂量霉菌毒素污染的饲料后常不表现典型的临床症状,但其危害往往更为严重,这些猪的免疫力低下、产生免疫抑制。猪在使用疫苗免疫后抗体仍达不到应有滴度甚至免疫失败的现象,抗病力减弱,导致大肠杆菌、沙门氏菌、魏氏梭菌、传染性胃肠炎、流行性腹泻、轮状病毒、蓝耳病、副猪嗜血杆菌、支原体肺炎、口蹄疫和圆环病毒等疾病爆发。现场观察到PRRS的临床发病与黄曲霉毒素之间的关联。饲料中的黄曲霉毒素可加重PRRS的临床症状,特别是在PRRS感染猪群,临床暴发PRRS的风险增高。
猪霉菌毒素中毒的研究,已从最初对单一霉菌毒素急性和慢性中毒引起的病理学的描述研究,发展到专注于有多种霉菌毒素共同作用引起的毒性协同作用,饲料同时受多种霉菌毒素的污染是世界养猪业面临的最真实的情况。霉菌毒素的负面影响不仅取决于霉菌毒素污染的水平和类型,还取决于动物的全身健康状况和所处的环境条件,任何水平的霉菌毒素均被认定是危险的,并且污染数值越大对动物健康危害的风险就越高。摄入低水平的霉菌毒素肯定会影响免疫系统,也阻碍动物最佳生产性能的发挥。(《科学与解决方案》—霉菌毒素特刊)
霉菌毒素作用机理:
霉菌毒素是真菌的代谢产物,可以降低畜禽生产性能和改变新陈代谢(Wannemacher等,1991)。对于动物或人类,霉菌毒素能导致肝脏和肾脏的病变。另外,一些霉菌毒素还是神经毒素,而另一些霉菌毒素会通过干扰细胞内蛋白质的合成,导致皮肤过敏以及严重的免疫缺乏症来发挥不利影响。
霉菌毒素可能干扰先天性免疫防御机制和免疫系统的发育。如黄曲霉毒素、赭曲霉毒素A以及单端孢霉烯族毒素能抑制蛋白质的合成,引起淋巴组织发育不全(法氏囊、胸腺和肠道有关淋巴组织),引起血液系统包括骨髓的改变,从而干扰动物对传染病的抵抗力。有报道单端孢霉烯族毒素能引起生成T细胞、B细胞的淋巴组织严重坏疽,脾和骨髓的坏疽以及胸腺皮质的坏疽(Schiefer和Hancock,1984)。
一、霉菌毒素对抗氧化系统的影响
总体来说,在体内抗氧化剂和助氧化剂之间存在着微妙的平衡。尤其是在细胞里面,这种平衡负责协调多种新陈代谢途径,以维持免疫竞争、生长发育以及商品家禽生产上抗应激的正常进行(Surai和Dvorska,2001)。这种平衡可以被饮食中的抗氧化剂所调节,包括维生素(Surai等,1999)、类胡萝卜素(Surai和Speake,1998;Surai等,2001)以及硒(Se)(Surai,2000)。另一方面,营养应激因素对这种抗氧化剂/助氧化剂之间的平衡有负面的影响,霉菌毒素被认为是最重要的食物源的应激因素,营养吸收不良被认为是霉菌毒素中毒的一个常见症状。经研究推测,霉菌毒素可通过加速自由基的产生和损害抗氧化系统来加速脂肪的过氧化反应。霉菌毒素最重要的作用之一就是对抗氧化酶的影响,降低谷胱甘肽(GSH)的含量降低。GSH的损耗以特定的数量增加了凋亡细胞的比例;并且GSH浓度的增加也可以降低纤维原细胞中细胞凋亡的比例(Sastre等,1996)。实际上,GSH的消耗使得细胞对细胞内引起的细胞凋亡变得非常敏感(Zucker和Bauer,1997)。T-2毒素是所有霉菌毒素中最容易引起细胞凋亡的因素。
二、霉菌毒素对免疫性能的影响
霉菌毒素对机体免疫系统的免疫抑制主要由于对持续性的增殖扩散和分化细胞的攻击,免疫系统分担免疫调节能力并且调节细胞和体液成分之间复杂的交流网络(Corrier,1999)。
霉菌毒素引起的免疫抑制跟自然免疫和特异性免疫都有关系:
① 抑制T或B淋巴细胞的活性;
② 抑制NK细胞活性;
③ 降低免疫球蛋白和抗体的产生;
④ 降低补体和干扰素的活性;
⑤ 消弱巨噬细胞的功能。
三、氧化应激和免疫系统
氧化应激打破免疫细胞之间的有效交流,最终错误地调整了免疫系统,导致了免疫抑制。很多霉菌毒素通过不同途径而导致DNA、RNA和蛋白质合成受阻,直接或间接的造成免疫抑制(Corrier,1991)。另外,抗氧化剂防御作用的决定性影响、脂质过氧化反应的刺激作用、细胞凋亡以及对免疫细胞受体的损伤都是霉菌毒素免疫抑制调节功能的一部分。
氧化应激危害抗氧化系统造成影响:(摘自Surai,2002)
① 免疫细胞凋亡;
② 巨噬细胞功能受损;
③ 巨噬细胞产生的自由基危害健康组织器官;
④ B-淋巴细胞产生的抗体减少;
⑤ NK细胞活性降低;
⑥ 炎症反应和巨噬细胞生成的类花生酸失去平衡;
⑦ 淋巴细胞受体受损、免疫细胞间的作用受干扰、靶细胞识别作用减弱。
不同霉菌毒素对免疫系统的抑制作用
霉菌毒素 | 免疫抑制作用表现 |
黄曲霉菌毒素 | 破坏巨噬细胞的嗜菌能力,抑制淋巴细胞的增殖与活化;降低血清IgG和IgA的浓度,导致血清杀菌能力减弱,疫苗不能正常发挥作用,猪易感性升高。中毒母猪所产仔猪胸腺退化和外周免疫系统损伤及锌缺乏,从而引起对细胞免疫起重要作用的活性胸腺素减少。 |
单端孢霉烯族毒素 | 蛋白质合成抑制剂,导致骨髓、淋巴结、脾脏、胸腺、肠道黏膜等的细胞分裂活动严重受阻。动物对脂多糖的易感性增加,对革兰氏阴性杆菌抵抗力下降,如副猪嗜血杆菌、巴氏杆菌、李氏杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌等,而这些都是当前引起高热病并发症的最常见病原微生物。 |
T-2毒素 | 引起胸腺萎缩,导致T淋巴细胞和白细胞介素等淋巴因子数量减少或机能降低,破坏皮肤黏膜的完整性,抑制白细胞和补体C3的生成,从而影响机体免疫功能。 |
赭曲霉菌毒素A | 表现为胸腺、脾脏、法氏囊和淋巴结淋巴细胞减少,以及这些器官中的白细胞减少,巨噬细胞和单核细胞的移动能力下降。血液总蛋白、白蛋白和球蛋白含量以及肾脏磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的活性降低。 |
玉米赤霉烯酮 | 降低动物对抗原的抗性,削弱细胞介导的免疫和炎症反应,抑制淋巴细胞的增殖和诱导胸腺萎缩。 |
烟曲霉菌毒素 | 肺巨噬细胞中出现膜状物,胞浆渗透、核裂解、细胞溶解素含量增高等细胞毒性,巨噬细胞形态发生改变,活力减弱,吞噬能力下降。 |