黃曲霉毒素B1
黃曲霉毒素(Aflatoxins,AFs)是一種真菌毒素,由黃曲霉(Aspergillusflavus)和寄生曲霉(Aspergillusparasiticus)產生的次級代謝產物,具有高毒性。AFs廣泛存在于各種糧食作物中,可能在作物成熟、收獲和儲存過程中造成污染。玉米、棉籽和花生等飼料作物容易受到黃曲霉毒素的污染,尤其是在高溫高濕的環境中,這些條件有利于黃曲霉的生長和毒素的產生。目前,在已鑒定出的20多種不同的AFs中,黃曲霉毒素B1(Aflatoxin B1, AFB1)毒性最強,對人類和動物的健康構成了嚴重威脅,已被世界衛生組織列為一類致癌物。AFB1中毒可嚴重影響動物的生長性能和繁殖能力,而肝臟是AFB1在動物體內的主要靶器官,其對肝臟的特殊的親和性而使肝損傷最為突出。我國GB 13078-2017《飼料衛生標準》中也對AFB1限量有明確的標準要求(圖2)。
圖1.黃曲霉毒素B1的化學結構
圖2.GB 13078-2017黃曲霉毒素B1在飼料中的限值
黃曲霉毒素B1對肝臟的致命打擊
AFB1由于具有穩定的理化性質,在飼料中難以被除去,主要通過受污染的飼料進入動物體內。AFB1主要在腸道中被吸收,隨后進入血液,運送到肝臟。肝臟是體內物質代謝和解毒最重要的器官。當機體攝入含有AFB1的飼料時,會導致急性或者慢性的疾病,其中,以肝臟的病變最為突出。在肝臟中,AFB1會發生還原、氧化、羥基化和去甲基化等多種代謝反應,一部分轉化為毒性較小的代謝物,隨奶、尿液或膽汁排出;另一部分生成代謝毒性物質AFBO可與RNA、DNA或肝臟蛋白發生反應,造成DNA損傷、蛋白失活或變性,還能通過 CYP450酶的催化作用引發活性氧(ROS)的生成,導致機體遭受氧化應激的損害,而且還會提高組織內丙二醛(MDA)含量。
黃曲霉毒素B1對動物的健康影響主要體現在肝臟損傷和免疫系統抑制上。急性中毒表現為肝中毒癥狀,如精神萎靡、厭食、黃疸、出血等,而長期接觸會導致肝損傷,影響動物的生長性能和繁殖能力,體重下降和生產效率降低;進而導致嚴重的經濟損失。
圖3.黃曲霉毒素B1造成的肉鴨肝臟損傷
膽汁酸的應用
除了物理脫毒、化學脫毒、生物脫毒外,在飼料中補充外源性物質,實施外源調控是減輕AFB1對機體毒性影響的重要途徑。膽汁酸作為一種天然的生物活性成分,已被證實對肝臟具有非常顯著的保護作用。膽汁酸通過多種途徑促進AFB1在肝臟中的生物轉化和排泄,緩解AFB1引起的肝臟損傷。Liang Chen試驗證實在飼料中添加膽汁酸可以保護肉雞免受AFB1誘導的肝毒性、炎癥和氧化應激;同時明顯改善肉雞的AFB1代謝和AFB1/AFBO從肝臟到膽囊和盲腸的排泄。
1、促進毒素代謝
膽汁酸提高超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽巰基轉移酶(GST)等抗氧化酶的表達。在肝臟解毒相關反應中,GST可催化AFBO與GSH結合,轉化為無毒或低毒的代謝產物將其排出體外。體內的GSH含量是反映了氧化還原狀態的關鍵,AFB1的暴露會降低體內GSH含量,還會降低抗氧化酶如過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)的活性,并提高如MDA等過氧化物的體內水平。膽汁酸通過提高超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽巰基轉移酶(GST)等抗氧化酶的表達協助肝臟將AFB1轉化為無毒或低毒的代謝產物。
2.促進毒素外排:
膽汁酸通過肝膽途徑促進毒素的清除。游離的膽汁酸可以促進膽汁的分泌,增強膽汁對膽管的沖刷。膽汁分泌的增加可以協助肝臟將處理后的毒素帶入腸道,隨糞便排出,減少霉菌毒素在體內的滯留時間,從而減輕毒素對機體的損傷。
3.緩解因毒素引起的肝臟損傷
膽汁酸激活FXR信號通路具有抗炎、抗凋亡、抗自噬等作用(圖4)。在肝臟中,FXR被認為是一種多功能的細胞保護劑(圖5)。FXR維持肝臟正常的膽汁酸、葡萄糖和脂質代謝;FXR促進肝損傷后的再生和修復;FXR保護肝細胞免于死亡,增強細胞存活率;FXR通過抑制NF-KB和STAT3介導的信號通路來對抗肝炎癥,從而防止炎癥損害;FXR可以直接增加一些抑癌基因的表達,并抑制幾種癌基因的轉錄。
膽汁酸減輕氧化應激。膽汁酸通過提高CAT和SOD的活性,降低了MDA水平,從而減輕了氧化應激。
圖4.FXR信號通路抗炎、抗凋亡、抗自噬
圖5.FXR保護肝臟
膽汁酸激活TGR5信號通路抗炎、提高免疫、促進膽汁流動(圖6)。TGR5的非代謝功能是保護肝臟,減少肝臟對炎癥信號的暴露,并維持正常的膽道功能。
TGR5抑制促炎的NF-κB活性,減少以下細胞因子的表達:干擾素Y(IFNy)、白細胞介素13(IL-13)、IL-2、L6和TNFa,達到明顯的抗炎效果。
TGR5的激活會促進氯離子分泌,隨后通過陰離子交換蛋白2(AE2)與碳酸氫鹽交換進入膽管,維持膽汁流動并促進毒素的外排。
圖6.膽汁酸激活TGR5信號通路的免疫效應