饲料中黄曲霉毒素B1的毒害机理及其解毒措施
2004-4-15 （动物分子营养教育部重点实验室；浙江大学饲料科学研究所；杭州，310029）
摘要
黄曲霉毒素主要是由黄曲霉和寄生曲霉产毒株产生的结构类似的一组毒枝菌素，在自然界广泛分布。AFB1是所有已知黄曲霉毒素中毒性最强的，其毒效相当于 KCN的10倍，砒霜的68倍；在毒理方面，AFB1能够致癌、致畸、致突变。迄今为止，国内外已经进行了大量关于黄曲霉毒素的研究工作，本文就目前已知的黄曲霉毒素的毒害机理及当前能够采取的解毒措施进行了综述。
关键词 AFB1 机理 吸附 纳米材料
前言
饲料中的霉菌毒素污染问题早上个世纪60年代已引起各个国家和地区的普遍重视。据FAO 统计，全球每年由于霉菌及其毒素污染饲料、粮食及食品所造成的损失高达数亿美元。
黄曲霉毒素是众多真菌毒素中的一种，主要是由黄曲霉菌和寄生曲霉菌的产毒株产生的结构相似的一组毒素，饲料中常见的黄曲霉毒素有AFB1、AFB2、 AFG1、AFG2和主要出现在乳中的AFM1，其中AFB1毒性最强，危害最大，其次是AFM1，表1是B1、B2、G1、G2、M1的化学结构，表2 是B1、B2、G1、G2分子的大小。
1 AFB1的毒害机理
1.1抑制核酸的生物合成
最先发现的AFB1对组织和细胞的影响，其中一个就是抑制DNA的合成。在肝脏中，毒素的聚集会引起DNA合成的抑制，但却明显不影响RNA或蛋白质的合成，表明干扰DNA合成是一个初步的生化反应结果。AFB1阻止的是DNA复制的起始阶段，而不是延伸阶段。AFB1与DNA或蛋白质的共价结合可能会引起抑制的产生，导致DNA模板活性改变或DNA合成过程中的某些酶的失活。AFB1与膜蛋白的共价结合也可能会使胸腺嘧啶脱氧核苷和其它DNA合成所必须的核苷前体物的吸收下降。
AFB1能够迅速抑制大鼠肝脏RNA的合成，尤其是抑制与rRNA（18S和28S）或rRNA前体物（32S和45S）的形成有关的核仁RNA的合成。这种抑制从根本上是由于DNA模板活性的降低和RNA聚合酶II（在很大程度上负责mRNA的合成）的抑制以及核苷转运缺陷所引起的。另一方面来说， RNA聚合酶I的活性在很大程度上不受AFB1的影响。Yu发现，当AFB1在体内或体外激活后会优先结合大鼠肝细胞核染色质的生理活性区，这或许可以解释测定到的RNA合成的下降。在此之前，Yu还报道，AFB1可能阻断RNA链的延长。此外，染色体蛋白在AFB1与DNA结合的过程中起着一定作用，因为该蛋白的清除会引起上述特异结合的大量减少。然而，与此相反的是Ch’ih
等发现一些胞质蛋白（如白蛋白，丙酮酸激酶）能够比组蛋白更有效地结合AFB1。AFB1破坏负责把核仁RNA前体物加工成rRNA的细胞核RNA的后转录过程，阻断大鼠肝脏中45S
RNA的分裂（形成18S和28SrRNA）。转运RNA的加工也以类似的方式被阻断，导致tRNA的5S前体物细胞质水平的升高。在AFB1处理过的动物细胞中最显著的一些结果就是细胞核和核仁形态的改变。
1.2抑制蛋白质的生物合成
AFB1抑制蛋白质合成的直接原因可能是由于蛋白质生物合成酶的失活，间接原因可能是由于DNA模板活性的改变，或RNA合成、成熟、翻译受到抑制，或氨基酸转运被阻断。
在超微结构方面，已经有报道说在AFB1处理过的细胞中，核糖体在不断地从内质网上脱落下来。一些破坏性的改变都可能会导致从内质网上脱落下来的核糖体越来越多，这些改变包括对内质网膜的直接损伤，干扰内质网膜上核糖体的结合位点，干扰核糖体循环，抑制新合成的蛋白质的释放，抑制mRNA的合成等。核糖体从内质网上分离下来的结果是内质网媒介的蛋白质合成很可能被破坏。AFB1通过抑制核糖体与内质网的结合，从而抑制蛋白质的合成。
1.3干扰糖类和脂类代谢
有些动物种类在摄入AFB1后，会出现肝糖水平下降和血糖水平上升的情况。原因可能是肝糖酶的抑制（如肝糖合成酶），肝糖元生成的抑制，葡萄糖转运进入肝细胞的减少，糖元前体物代谢酶类活性的提高（如G-6-P脱氢酶）。
已知AFB1能够引起肝脏中脂类的聚集，一般认为这是由于脂类运输被破坏（而不是脂类合成增加）所导致的。Chou和Marth报道，在给貂注射AFB1 后，发现肝脏脂类水平上升，而酯酸盐类的吸收并没有变化。他们据此认为，貂肝脏脂类水平的上升是由于脂肪氧化减弱或脂类合成提高所致。在这一点上，线粒体的损伤（在被AFB1处理过的细胞中经常会观察到）可能会导致这些细胞器的氧化性能降低，伴随着肝脏脂类的积累。
日常水平AFB1引起的脂类运输或合成的变化不会影响生长率或RNA的合成。对小鸡来说，AFB1不仅影响脂类合成与运输，而且影响脂类的吸收和降解。因此，对甘油三酯运输的破坏是一种初级损害，而不是由于核酸代谢被破坏以后导致的次级损害。AFB1能够刺激神经节后副交感神经末梢中乙酰胆碱的释放，间接地通过类胆碱功能系统来引起几尼猪回肠的收缩，这个可以用来说明AFB1在人和动物胃肠道中引起的急性反应。
1.4抑制正常的免疫反应
目前已经有很多综述性文章报道AFB1对试验动物的免疫反应造成损害。总的来说，AFB1对蛋白质合成的抑制会引起血清蛋白浓度的变化，导致非特异性的体液物质的的抑制。亚急性剂量的AFB1致使几内亚猪补体缺乏，火鸡体内干扰素产生延迟，淋巴因子的激活延迟。更高剂量的AFB1会降低小鸡体内免疫球蛋白 G和A的水平，导致获得性免疫失常。
Pier等报道，AFB1会降低接种疫苗后获得性免疫的功效，在体外AFB1对B-淋巴细胞的作用会导致淋巴基因应答的抑制。18日龄鸡的胚胎经AFB1 作用后引起T淋巴细胞（2倍）和B淋巴细胞（6～8倍）的姐妹染色单体交换呈剂量相关的增加。低剂量的AFB1也会呈剂量相关地引起人淋巴细胞有丝分裂的失常。
AFB1通过影响细胞媒介免疫反应，在火鸡和小鸡上引起T-淋巴细胞对植物血凝素响应的抑制，胸腺萎缩和施用疫苗后的免疫失败。试验中还发现，AFB1能够减少抗体的产生，降低巨噬细胞的噬菌能力，减少补体，降低T细胞的数量和功能并引起胸腺先天性萎缩。
AFB1对体外的腹膜巨噬细胞作用会导致剂量相关细胞损伤的增加和巨噬细胞黏附能力的降低，还有巨噬细胞中NO产量的降低。巨噬细胞负责机体对肿瘤和微生物的非特异性免疫，同时释放具有细胞毒性的化合物，包括NO。AFB1能够影响信号分子的功能，如鸟嘌呤核苷结合蛋白(G蛋白)、蛋白激酶C（PKC）和钙离子(Ca2+)。经AFB1预处理过的巨噬细胞在受到脂多糖刺激后，其PKC活性和酪氨酸磷酸化活性显著降低。这个可能是由于AFB1抑制了巨噬细胞中负责NO产生的蛋白质磷酸化(由蛋白激酶介导的巨噬细胞内的信号转导)，从而使NO的生物合成减少。AFB1对免疫系统的影响，使得家畜很容易感染疾病，导致生产性能的降低，或因并发症而死亡。
1.5降低激素作用的生物学效率
生长激素或类固醇激素都能够特异性地通过细胞膜受体蛋白与靶细胞膜非共价结合来调节细胞功能。激素与相应受体结合后，激素-受体复合物被转运进入细胞核并通过与染色质上的受体位点结合来诱导特定基因的转录（mRNA）。AFB1能够与DNA共价结合（尤其是与鸟嘌呤结合），从而减少激素受体复合物在核内的受体位点，进而降低激素活性。已知AFB1能够减少大鼠肝脏中肾上腺糖皮质激素与其胞液受体复合物在核内的受体位点，但不影响激素与其受体的结合。
1.6抑制ATP产生
在急性AFB1的暴露水平下，主要的代谢影响就是抑制细胞能量的产生。AFB1能够抑制组织匀浆中氧的吸收，抑制大鼠肝脏线粒体电子传递链上细胞色素b与 c或c1之间的电子传递过程。AFB1还影响细胞色素氧化酶的水平。AFB1对肝脏线粒体的这些生化影响并不需要转化为其有代谢活性的环氧化物。还有学者报道，大鼠肝脏线粒体单氧酶系统中的细胞色素P450的存在会产生具有亲电活性的代谢物，来共价修饰线粒体DNA、RNA和蛋白质。
解偶联氧化磷酸化会导致细胞内ATP的耗竭，从而影响细胞内钠和钾的梯度。AFB1作为一种解偶联剂，能够有效地抑制电子传递和ATP酶的活性。
1.7 致突变、致畸、致癌作用
AFB1（确切地说是其环氧化物）是黄曲霉毒素中致突变力最强的一种，而且AFB1的致突变能力与其致癌力密切相关。AFB1能够在动植物细胞中引起染色体失常（染色体断裂，染色单体桥接和破损）和DNA破损。
AFB1还有致畸作用，它是蛋白质合成的有效抑制物，能够影响原始细胞的发育和胎儿的分化。
