小麥赤霉病毒素脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）安全性研究進展探討

吳 秋，續彥龍

（四川農業大學，四川 成都611130）

1 引言

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）主要存在于小麥赤霉病（Wheat scab，Fusarium head blight，FHB）病粒中，是病原菌禾谷鐮刀菌產生的最主要的一種單端孢霉烯族化合物（Trichothecenes，TCH），其化學名為3α，7α，15－三羥基－12，13－環氧單端孢霉－9－烯－8－酮［1］。它嚴重危害人畜健康［2］，導致食欲降低、體重減輕、代謝紊亂等生理現象，還對人和動物的免疫功能產生明顯的影響［3］。本文將從DON毒性研究、安全性評價手段及防治方法的基本展望幾個方面進行闡述。

2 DON毒性表現及其評價方法

2.1 DON毒性的生理反應

大量研究表明，高劑量的DON有時會引起動物突發性死亡，同時DON不同染毒途徑的半數致死劑量（LD50）有所差異。DON對小鼠的LD50為46～78mg／kg（口服）或49～70mg／kg（腹腔注射），10日齡鴨的LD50為27mg／kg（皮下注射），雛雞的LD50為140mg／kg（口服）。同時，研究發現供試動物對低劑量DON敏感程度依次為豬＞小鼠＞大鼠＞家禽≈反芻動物，DON在動物體內的代謝、吸收、分布以及消除的不同可能是敏感性不同的原因［4］。

豬的抗拒綜合癥常與DON有關，豬食用含有DON的飼料后，進食量顯著降低，甚至拒食，還伴有嘔吐，導致增重低于正常水平［3］。有研究表明：DON不僅減輕小鼠體重而且對其有明顯氧化損傷［5］。Szkudelska等［6］研究發現，DON還能使 Wistar大鼠體內某些激素與能量物質增高；此外，還發現DON對家禽的繁殖性能無任何影響，在蛋中有少量的殘留，同時只有在高劑量的條件下才引起家禽免疫功能障礙，母禽較公禽敏感［7］；DON在單胃動物中僅發生去環氧化等代謝反應，而很少與葡萄糖醛酸結合，而在反芻動物體內不僅能有效發生去環氧化、去乙酰化等，還能與葡萄糖醛酸結合而快速地排泄［7］，因此DON一般情況下對牛、羊的生產性能并無負面影響，僅在極高劑量下才在乳中殘留，但也有少量研究表明，DON對綿羊產生毒性［8］。

DON對所有細胞具有較強的細胞毒性和遺傳毒性。據研究，DON對原核細胞的毒性作用可能以通過滲透磷脂雙層作用于亞細胞水平、與細胞膜的相互作用、自由基介導的脂質過氧化作用等三種方式中的一種或一種以上的方式同時發揮［9］。Cossette［10］研究發現，DON對谷物種子細胞具有毒性作用，主要損傷植物細胞壁，促進其釋放鉀、鈉等離子。曹峻嶺等［11］研究報道，體外培養的幼兔關節軟骨細胞經過DON處理后，觀察發現細胞膜、核膜和細胞器均有明顯損傷，特別是對培養早期的軟骨細胞有致命損傷。Brown等［12］研究發現，DON可作用于骨髓造血干細胞產生細胞毒性，還可作用于T細胞、B細胞、IgA＋細胞而產生免疫毒性作用，抑制或增加程序細胞的死亡。Thuvander等［13］研究結果發現，DON促進體外培養人外周血淋巴細胞凋亡。李月紅等［14］研究發現，DON可劑量依賴地誘導并促進小鼠體內胸腺細胞的凋亡，而且較高濃度的DON還可以明顯抑制小鼠體內胸腺細胞的增殖。

另外，近年來在許多腫瘤細胞中都發現有HLA－Ⅰ類抗原表達的降低或缺失，這種情況下，腫瘤細胞更易逃避免疫細胞的識別和殺傷，從而形成腫瘤并產生不良的預后［15，16］。有研究表明，DON能在人正常食管上皮細胞蛋白和mRNA水平上抑制HLA－Ⅰ蛋白的表達［17］。又實驗證明DON對體外培養的兩株胃癌細胞——SGC－7901細胞和BGC－823細胞均具有非常明顯的增殖抑制作用，在較大濃度時DON可引起明顯的細胞G2／M期阻滯［18］。繼而可以推斷若是正常組織中細胞周期蛋白合成受阻，可導致癌細胞增殖；若是癌變組織中的蛋白質組織受阻可能對癌癥有一定的療效。

2.2 DON的毒性評價方法

2.2.1 飼料摻食法

早在1989年，將赤霉病污染的小麥面粉摻于配合飼料飼喂育肥豬，進行應激飼喂試驗［19］。Banotai等［20］用含DON的飼料飼喂雌性小鼠，發現其體重明顯減輕，血清lgA升高，而IgM和lgG降低，腎小球系膜lgA沉積出現血尿。Charmley等［21］研究表明飼喂含DON的日糧，奶牛產奶量和飼料采食量不受影響，在乳中未檢測出DON或其代謝產物。

2.2.2 注射評價法

Szkudelska等［6］在大鼠皮下注射 DON，導致血中胰島素、葡萄糖和自由脂肪酸的含量明顯增高，還可引起肌肉合成糖原增加和三酰甘油降低。李群偉等［22］將成年雄性家兔隨機分組后以不同劑量的DON經耳緣靜脈注射染毒多次后處死家兔，取其多種器官進行常規病理檢查，發現染毒家兔的心、肝、腎、脾均有病理變化。

2.2.3 培養滲透法

很多實驗通過不同濃度的DON處理植物細胞和體外培養的動物細胞來研究DON對動植物作用的機制。如王裕中等［23］通過以不同濃度的DON分別處理不同品種小麥黃化幼苗芽鞘片段研究了不同品種、不同部位小麥芽鞘片段對于DON的敏感性。Ouyang等［24］研究了在一定DON濃度作用下，培養的CD4＋T細胞分泌和增殖的變化。朱連勤等［25］在實驗研究中脾細胞混懸液用不同濃度的DON溶液處理后培養，測定脾細胞成活率與脾臟淋巴細胞轉化率。

2.3 DON檢測方法的改進

面對DON對人類生產生活的毒性威脅，用靈敏、可靠的檢測手段準確、及時地檢出毒素將為DON中毒疾病的防治帶來很大便利。因此，建立和改進檢測DON的分析方法非常有必要。目前，用于DON檢測的方法主要有物理化學方法中的薄層色譜法（TLC）、高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜（GC）、氣－質聯檢（GCMS），以及免疫學方法酶聯免疫吸附試驗法（ELISA）等。其中，HPLC具有GC所具有的靈敏、高選擇性、準確性和精確性等優點，同時能克服GC中難以的變異系數大等問題，越來越被廣泛應用，以DON特異性抗體制成的免疫親和柱為前處理技術而建立的液相色譜法（DON test－HPLC）是一種 DON測定新方法［26］，目前已成為我國進出口糧谷中DON檢測的行業標準方法。

3 DON毒性作用的分子機理

DON能抑制細胞分裂增殖和DNA、RNA及其蛋白質等生物大分子的合成，抑制促進生物細胞的變性、壞死［27］，尤其對生長較快的細胞（如胃腸道粘膜細胞、淋巴細胞、胸腺細胞、脾細胞、骨髓造血細胞等）產生損傷［1，28］。

研究表明小劑量 DON（50.0ng／mL和100.0ng／mL）可延遲或損害細胞增殖，而大劑量DON（250.0ng／mL和500.0ng／mL）則完全抑制細胞增殖［24］。有研究發現，DON對人正常食管上皮細胞HLA－I蛋白有表達抑制作用，但是在DON處理24h后，mRNA表達無明顯影響［29］，而且，大量研究表明，DON主要通過影響細胞核糖體而達到抑制細胞蛋白合成的的作用［30］，故而可推測DON主要抑制蛋白質的翻譯過程。又有研究利用單細胞凝膠電泳（Single cell gel electrophoresis，SCGE）試驗體外檢測DON對SD大鼠肝細胞DNA造成的損傷，結果發現DON可以引起離體肝細胞DNA單鏈斷裂，并且損傷作用程度在一定范圍內和DON濃度呈正相關［31］。隨后，利用同樣的方法又發現了DON可致Vero細胞DNA損傷［32］。由此，可以推測DON通過影響周期蛋白以及相關蛋白酶類的合成而抑制細胞增殖以及DNA、RNA及其蛋白質等生物大分子的合成。

由以上結論可以推測，DON在細胞的變性和壞死過程中可能通過影響蛋白酶類的生物合成來抑制細胞的自我修復或增強細胞衰老和凋亡。其間具體的分子機制有待進一步考究。

另外，有實驗證明DON對體外培養的兩株胃癌細胞——SGC－7901細胞和BGC－823細胞均具有非常明顯的增殖抑制作用，在較大濃度時DON可引起明顯的細胞G2／M期阻滯［18］，這暗示著DON作為藥物治療癌癥具有一定的應用前景。

4 DON毒性的防治及其應用前景

由于在食物和飼料中DON毒素污染十分普遍［33］，因此減少該毒素對小麥等谷物的污染是今后研究中的重點。目前，許多研究人員對DON的毒性作用以多種供試生物進行了廣泛研究，對DON毒理機制的認識逐漸清晰。在此基礎上應注重創新和研究DON毒性的防治方法：一是小麥赤霉病的防治，如積極培育赤霉病抗性新品種、開發新型農藥等；二是進一步研究DON的降解以及毒性的減輕和弱化作用。目前去除糧油制品中真菌毒素還沒有廣泛使用、有效實用的方法。其中吸附劑法是被深入研究的一種方法，目前認為把吸附劑加入到動物飼料中，通過吸附作用可以減少毒素在動物腸道內的吸收。如有研究表明，酯化葡甘露聚糖（EGM）作為吸附劑可減輕DON的毒害作用［25］。

在應用方面，DON可能應用到醫療方面的藥物開發過程中，近年來研究表明，DON可抑制體外培養胃癌細胞等的增殖活性，這意味著，或許可通過探明其抑制癌細胞增殖的分子機制并加以利用，開發出能夠靶標性作用于癌細胞的藥劑，使之“變廢為寶”。

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