伏馬毒素對豬的毒性研究進展

蔣艷成，陳志剛，許廣人，袁巧玲，陳文惠，李啟皓，蘇建明，雷紅宇

（湖南農業大學動物醫學院，湖南長沙410128）

?

飼料衛生

伏馬毒素對豬的毒性研究進展

蔣艷成，陳志剛，許廣人，袁巧玲，陳文惠，李啟皓，蘇建明，雷紅宇*

（湖南農業大學動物醫學院，湖南長沙410128）

伏馬毒素是玉米等飼料原料中常見的霉菌毒素之一，能引起豬心臟、肺臟、肝臟及腎臟等器官的損傷，影響機體的健康。本文主要綜述了伏馬毒素對豬的呼吸系統、心血管系統、消化系統、泌尿系統、生殖系統和免疫系統的毒性效應，為伏馬毒素對豬的毒性作用與機制的深入研究提供參考。

伏馬毒素；豬；毒性效應

伏馬毒素（FB）主要由串珠鐮刀菌（Fusarium moniliforme）和輪枝鐮刀菌（Fusarium verticillioides）等真菌產生，屬于一種天然毒素。目前，已知的FB相關化合物多達15種，依據其化學結構中R1、R2、R3、R4基團的不同，FB可分為A、B、C和P四類，其中毒性最強、被關注度最高的是B類中的FB1（Ahangarkani等，2014）。FB為水溶性霉菌毒素，對熱穩定，但是隨著溫度的升高，其半衰期逐漸縮短，在150、125、100、75℃條件下的半衰期分別為10、38、175 min和8 h（王金昌等，2009）。另外，國際癌癥相關機構已經把FB1列為2B類致癌物質。本文主要對FB的污染情況、毒性作用機理及其對豬各系統的毒性作用等研究進展進行了綜述。

1　伏馬毒素的污染情況

FB廣泛存在于世界各地的玉米、小麥、大豆等農作物中（Boutigny等，2012；Garrido等，2012；Rodrigues和Naehrer，2012）。2007—2010年從巴西的巴拉那州的100份玉米源性食品樣品中檢測到FB1+FB2濃度為0.126～4.348 mg/kg，檢出率分別達82%、51%（Martins等，2012）。2010年在土耳其薩姆松的100份玉米樣品中，檢出含FB1、FB2的樣品數分別占總樣品量的52%和25%，濃度范圍分別為0.05～25.72 mg/kg和0.05～5.70 mg/kg（Demir等，2010）。2011年對韓國動物飼料中FB1、FB2含量的檢測結果顯示，FB污染率最高的是牛的配合飼料，FB1占了100%，FB2占了80%，家禽和豬飼料的污染水平次之，且家禽飼料FB1污染濃度最高，達14.60 mg/kg，而育肥小牛飼料FB2污染濃度最高，為2.28 mg/kg（Seo等，2013）。魏鐵松（2013）對我國2011年內蒙古、甘肅、寧夏、河南、河北和山東六省的玉米樣品中FB1和FB2含量進行了檢測，發現不同省份的玉米樣品的FB含量存在差異，山東玉米中FB污染率最高，FB1污染率占了81.1%，FB2污染率占了67.9%，綜合分析發現玉米中FB污染率最低的為甘肅省，其FB（FB1+ FB2）平均含量為0.175 mg/kg。Rubert等（2013）對來自法國、德國和西班牙的玉米樣品進行檢測分析，發現FB1和FB2在有機玉米中的污染率分別為11.4%和11.3%?？梢?，FB在不同地區、不同時間段、不同農作物或其加工產品中的污染情況不盡一致，推測FB的污染與氣候條件、儲存方式以及農作物或其加工產品的性質等因素有關。

2　伏馬毒素毒性作用機理

目前，FB的毒性作用機理并不十分清楚，猜測可能與FB對神經鞘脂類生物合成的破壞作用有關。神經鞘脂類是真核生物細胞膜上的重要成分，在細胞的分化、生長和程序化死亡中扮演著重要的角色。由于FB在結構上與二氫神經鞘氨醇（SA）和神經鞘氨醇（SO）極為相似。FB可能主要通過競爭的方式對神經鞘氨醇N-2?；D移酶產生抑制作用，破壞了鞘脂類代謝，發揮毒性作用（Wang等，1991）。甚至可以將組織和血清中SA和SO的比值作為豬與大鼠等動物攝入FB的指標（Riley等，1994、1993）。

3　伏馬毒素在豬體內的代謝動力學

FB在豬體內的代謝動力學研究主要是探究其在體內吸收、分布、代謝與排泄等過程的情況。Dilkin等（2010）給斷奶公仔豬按5 mg/kg體重的劑量飼喂FB1，結果顯示2 h后FB1濃度最高，達282 μg/mL，飼喂75 min至4 h，只有0.93%的FB1通過尿液排出，而在8～84 h有76.5%的FB1通過糞便排出，且在48 h時尿液和血漿中SA/SO比值最高。Szabó-Fodor等（2008）發現豬累積吸收FB1的量為4%，食糜中的FB1轉化為完全水解的FB1和部分水解的FB1的量分別為1%與3.9%，FB1的衍生物主要累計在肝臟和腎臟，各器官中FB1轉化為完全水解的FB1和部分水解的FB1分別為30%與20%，糞便中含有完全水解的FB1為12%，部分水解的FB1為47%，1.5%的FB1以尿液的形式排出。Szabó-Fodor等（2008）還提及豬腸道內的微生物能把大部分FB1轉化為相同毒性或更高毒性的物質。另外，水解的FB1不損害肝臟、腸道，低毒性的水解FB1僅會輕微地影響鞘脂類的代謝（Grenier等，2012）。這一研究結果可以為減輕FB1的毒性作用提供一個重要的策略——將FB1轉換成水解的FB1。

4　伏馬毒素對豬的毒性效應

4.1對呼吸系統的毒性效應FB對豬呼吸系統的影響主要是引起豬肺水腫。1989年，美國成千上萬頭豬因食用霉變玉米而死于肺水腫，從而引起人們的廣泛關注。大量試驗證明，霉變玉米中主要毒素成分是FB1。給豬每天飼喂被FB1污染的飼料后，當FB1每天的攝入量高于16 mg/kg體重，飼喂4～7 d，豬就會患上致命性的肺水腫（Stockmann-Juvala和Savolainen，2008）。Stoev等（2012）提到給豬飼喂含一定劑量FB1的飼料，導致豬肺部血管的滲透性增加。進而可推測會造成大量漿液和纖維蛋白滲出到肺間質和肺泡腔，引起豬肺水腫。Ramos等（2010）研究也證明，在一定試驗期內給豬飼喂含12 mg/kg FB1的飼料，豬可出現嚴重肺出血與間質水腫。

4.2對心血管系統的毒性效應Smith等（2000）給豬靜脈注射純化的FB1，按1 mg/kg的劑量給藥4 d，觀察到豬左心室內壓變化最大速率、平均動脈壓、心輸出量、動脈血氧分壓與動脈氧分壓顯著降低，并伴隨平均肺動脈壓、氧提取率及血紅蛋白濃度的升高，且第5天豬血漿和左心室SO和SA的濃度顯著增高，影響豬心血管功能。而且Smith等（2000）還指出豬左心衰竭可造成肺水腫，而并非是由于血管內皮通透性的變化引起肺水腫。這一結論與Stoev等（2012）的結論不一致，推測這可能與FB1處理的途徑等因素有關。Gbore和Egbunike（2008a）給仔豬飼喂不同濃度的FB1，隨著FB1濃度的升高，紅細胞的生成與紅細胞濃度減少，造成機體貧血，進而對呼吸系統產生影響，引起呼吸功能的損害，當FB1濃度達到10 mg/kg時，白細胞增多，當FB1濃度高于5.0 mg/kg，便可產生血液毒性。此外，Stoev等（2012）也提及FB1可升高豬大腦、肺以及腎等組織中血管的滲透性。

4.3對消化系統的毒性效應Lallès等（2010）用FB1飼喂斷奶仔豬，發現對仔豬的生長速率影響較小，但對肝臟有增重效果，FB1處理組仔豬的αB晶體蛋白和環氧化酶-1（Cox-1）濃度遠高于對照組，胃中Cox-1和神經型一氧化氮合酶（nNOS）濃度、空腸中熱休克70 kDa蛋白（Hsp70）濃度與結腸中血紅素氧合酶-2（HO-2）濃度均比對照組高，可見FB1可極大地提高結腸中αB晶體蛋白和Cox-1的水平，這也表明結腸是FB1誘導應激的重要靶組織。另外，相關學者還從組織形態學的角度探究了FB1對消化系統的毒性作用。Gbore（2007）證明攝入FB1可顯著降低公豬肝與腎的總重量和相對重量，在攝入FB1的濃度為15.0 mg/kg時，會出現嚴重的肝壞死和/或病變、腸黏膜糜爛。但是在FB1對肝臟重量影響的問題上，Lallès等（2010）與Gbore（2007）的研究結果不一致，推測其與試驗時間長短等因素有關。Lallès等（2009）的試驗也證明，在FB1處理2 h后，可提高豬小腸細胞的通透性。

4.4對泌尿系統的毒性效應腎臟是泌尿系統中起生成尿液及排泄毒物等作用的重要器官，FB對豬泌尿系統的毒性研究也主要集中在腎臟。Stoev等（2012）研究發現，給豬飼喂染有FB1的飼料，可改變腎臟血管的滲透性，并使腎臟有輕度到中度的退行性變化，表現為腎毒性。此外，Ramos等（2010）給豬飼喂含12 mg/kg FB1的飼料，豬出現了增生性腎小球腎炎，近曲小管出現損傷。

4.5對生殖系統的毒性效應Cortinovis等（2014）探討FB1對體外豬顆粒細胞的影響時，發現FB1抑制豬顆粒細胞增殖，促進孕酮的生成，對雌二醇的生成沒有影響。說明FB1對母豬的生產具有潛在毒性作用。此外，Gbore（2007）也證明在公豬攝入15.0 mg/kg FB1后，會導致睪丸壞死和/或支持細胞變性。有文獻報道，高濃度的FB1會影響公豬的精液產生與繁殖性能（Gbore，2009b；Gbore和Egbunike，2008b）。以上兩方面的結果說明FB1對公豬與母豬均有一定的毒性作用。這也為公豬與母豬在生產階段的飼養管理等提供了參考價值。

4.6對免疫系統的毒性效應免疫系統是豬機體的防御系統，而FB對豬免疫系統具有損害作用，影響機體健康。Gbore（2007）給豬飼喂FB1濃度為15.0 mg/kg的飼料，試驗為期6個月，豬最終出現脾臟嚴重萎縮，淋巴細胞受損。Marin等（2006）給仔豬飼喂含8 mg/kg FB1的飼料28 d，分別在試驗第7天和第21天，給豬接種無乳支原體疫苗，結果表明，公豬IL-10 mRNA的表達水平顯著下降，特異性抗體水平亦降低，而母豬沒有影響，說明FB1會造成豬的免疫抑制，并且性別不同對豬受FB1誘導的免疫抑制的影響程度也不同，對公豬的影響大于母豬。Taranu等（2005）也通過試驗證明，FB1會降低在疫苗接種期間建立的特異性抗體反應，影響疫苗的抗體效價。De vriendt等（2009）給豬飼喂FB1的量為1 mg/kg體重的飼料10 d，結果表明，FB1會減少腸道內IL-12 p40的表達，損害腸道抗原遞呈細胞，下調主要組織相容性復合體Ⅱ分子。大量試驗結果表明，FB能夠對豬免疫系統造成損害，引起免疫功能降低，造成免疫抑制，影響疫苗的免疫效果，甚至可能會造成繼發性感染。

另外，攝入FB會延遲仔豬的性成熟（Gbore，2009a）。而且FB與其他霉菌毒素的聯合中毒對豬的損害也較大（Dilkin等，2003）。甚至可能對多個系統具有相加或協同的毒理作用。

5　小結

綜上所述，FB對豬呼吸系統、心血管系統、消化系統、泌尿系統、生殖系統以及免疫系統均有不同程度的毒性效應。但就目前而言，我國對FB的研究主要集中在檢測方法的建立與優化方面，在毒性方面的研究較少。因此，FB對豬的毒性作用及機理今后還需進行更加深入的研究。

［1］李正翔，陳小龍，曹趙云，等.液相色譜－串聯質譜法測定糧谷中的伏馬毒素［J］.分析測試學報，2014，33（2）：167～172.

［2］王金昌，王小紅，楊一兵，等.伏馬菌素的毒害及脫毒防控技術的研究進展［J］.江西科學，2009，27（1）：76～80.

［3］魏鐵松.不同因素對玉米中伏馬毒素含量的影響：［碩士學位論文］［D］.保定：河北農業大學，2013.

［4］Ahangarkani F，Rouhi S，Azizi I G.A review on incidence and toxicity of fumonisins［J］.Toxin Rev，2014，33（3）：95～100.

［5］Boutigny A L，Beukes I，Small I，et al.Quantitative detection of Fusarium pathogens and their mycotoxins in South African maize［J］.Plant Pathol，2012，61：522～531.

［6］Cortinovis C，Caloni F，Schreiber N B，et al.Effects of fumonisin B1alone and combined with deoxynivalenol or zearalenone on porcine granulosa cell proliferation and steroid production［J］.Theriogenology，2014，81：1042～1049.

［7］Demir C，Simsek O，Arici M.Incidence of Fusarium verticillioides and levels of fumonisin B1and B2in corn in Turkey［J］.Food Sci Biotechnol，2010，19（4）：1103～1106.

［8］Devriendt B，Gallois M，Verdonck F，et al.The food contaminant fumonisin B（1）reduces the maturation of porcine CD11R1（+）intestinal antigen presenting cells and antigen-specific immune responses，leading to a prolonged intestinal ETEC infection［J］.Vet Res，2009，40（4）：40.

［9］Dilkin P，Direito G，Simas M M，et al.Toxicokinetics and toxicological effects of single oral dose of fumonisin B1 containing Fusarium verticillioides culture materialin weaned piglets［J］.Chem Biol Interact，2010，185（3）：157～162.

［10］Dilkin P，Zorzete P，Mallmann C A，et al.Toxicological effects of chronic low doses of aflatoxin B1and fumonisin B1-containing Fusarium moniliforme culture material in weaned piglets［J］.Food Chem.Toxicol，2003，41：1345～1353.

［11］Garrido C E，Pezzani C H，Pacin A.Mycotoxins occurrence in Argentina’maize（Zea mays L.），from 1999 to 2010［J］.Food Control，2012，25：660～665.

［12］Gbore F A.Effect of dietary fumonisin B1on histomorphology and histopathology of organs of pubertal boars［J］.Am Eurasian J Sci Res，2007，2（2）：75～79.

［13］Gbore F A.Growth performance and puberty attainment in growing pigs fed dietary fumonisin B1［J］.J Anim Physiol Anim Nutr，2009a，93：761～767.

［14］Gbore F A.Reproductive organ weights and semen quality of pubertal boars fed dietary fumonisin B1［J］.Anim，2009b，3（8）：1133～1137.

［15］Gbore F A，Egbunike G N.Haematotoxicity of dietary fumonisin B1in growing pigs［J］.ASSET Series B，2008a，7（1）：1～8.

［16］Gbore F A，Egbunike G N.Testicular and epididymal sperm reserves and sperm production of pubertal boars fed dietary fumonisin B1［J］.Anim Reprod Sci，2008b，105：392～397.

［17］Grenier B，Bracarense A P，Schwartz H E，et al.The low intestinal and hepatic toxicity of hydrolyzed fumonisin B1 correlates with its inability to alter the metabolism of sphingolipids［J］.Biochem Pharmacol，2012，83（10）：1465～1473.

［18］Lallès J P，Lessard M，Boudry G.Intestinal barrier function is modulated by short-term exposure to fumonisin B1in Ussing chambers［J］.Vet Res Commun，2009，34：1039～1043.

［19］Lallès J P，Lessard M，Oswald I P，et al.Consumption of fumonisin B1for 9 days induces stress proteins along the gastrointestinal tract of pigs［J］.Toxicon，2010，55：244～249.

［20］Marin D E，Taranu I，Pascale F，et al.Sex-related differences in the immune response of weanling piglets exposed to low doses of fumonisin extract［J］.Brit J Nutr，2006，95：1185～1192.

［21］Martins F A，Ferreira F M D，Ferreira F D，et al．Daily intake estimates of fumonisins in corn-based food products in the population of Parana，Brazil［J］. Food Control，2012，26：614～618.

［22］Ramos C M，Martínez E M，Carrasco A C，et al.Experimental trial of the effect of fumonisin B1and the PRRS virus in swine［J］.J Anim Vet Adv，2010，9（9）：1301～1310.

［23］Riley R T，An N H，Showker J L，et al.Alteration of tissue and serum sphinganine to sphingosine ratio：An early biomarker of exposure to fumonisin-containing feeds in pigs［J］.Toxicol Appl Pharmacol，1993，118：105～112.

［24］Riley R T，Hinton D M，Chamberlain W J，et al.Dietary fumonisin B1induces disruption of sphingolipid metabolism in Sprague-Dawley rats：A new mechanism of nephrotoxicity［J］.J Nutr，1994，124：594～603.

［25］Rodrigues I，Naehrer K.A three-year survey on the worldwide occurrence of mycotoxins in feedstuffs and feed［J］.Toxins，2012，4：663～675.

［26］Rubert J，Soriano J M，Man～es J，et al.Occurrence of fumonisins in organic and conventional cereal-based products commercialized in France，Germany and Spain［J］.Food Chem Toxicol，2013，56：387～391.

［27］Seo D G，Phat C，Kim D H，et al.Occurrence of Fusarium mycotoxin fumonisin B1 and B2 in animal feeds in Korea［J］.Mycotoxin Res，2013，29：159～167.

［28］Smith G W，Constable P D，Eppley R M，et al.Purified fumonisin B1decreases cardiovascular function but dose not alter pulmonary capillary permeability in swine［J］.Toxicol Sci，2000，56：240～249.

［29］Stockmann-Juvala H，Savolainen K.A review of the toxic effects and mechanisms of action of fumonisin B1［J］.Human Exp Toxicol，2008，27：799～809.

［30］Stoev S D，Gundasheva D，Zarkov I，et al.Experimental mycotoxic nephropathy in pigs provoked by a mouldy diet containing ochratoxin A and fumonisin B1［J］.Exp Toxicol Pathol，2012，64：733～741.

［31］Szabó-Fodor J，Kametler L，Pósa R，et al.Kinetics of fumonisin B1in pigs and persistence in tissues after indestion of a diet contaning a high fumonisin concentration［J］.Cereal Res Commun，2008，36：331～336.

［32］Taranu I，Marin D E，Bouhet S，et al.Mycotoxin fumonisin B1alters the cytokine profile and decreases the vaccinal antibody titer in pigs［J］.Toxicol Sci，2005，84：301～307.

［33］Wang E，Norred W P，Bacon C W，et al.Inhibition of sphingolipid biosynthesis by fumonisins：Implications for diseases associated with Fusarium moniliforme［J］.J Biol Chem，1991，266（22）：14486～14490.

Fumonisins are common mycotoxins in raw materials for animal feed just like corn，which can cause damage in many organs of pigs such as hearts，lungs，livers and kidneys，are harmful to the body’s health.In this article，the study progress on toxicity of fumonisins on porcine respiratory system，cardiovascular system，digestive system，urinary system，reproductive system and immune system were reviewed to provide reference for in-depth study of toxic effect and mechanism of fumonisin in porcine.

fumonisins；porcine；toxic effect

S816.33

A

1004-3314（2016）01-0035-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20160111

湖南農業大學大學生創新性實驗計劃項目（XCX1556）