综述:脱氧雪腐镰刀菌烯醇毒性在动物模型肠-肝-脑轴中的作用机制与缓解策略
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时间:2025年09月28日
来源:Food and Chemical Toxicology 3.5
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本综述系统阐述了脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)在肠-肝-脑轴中的毒性机制与缓解策略。DON通过诱发氧化应激、炎症信号和屏障损伤导致多器官功能障碍。文章重点评估了维生素、益生菌、植物多酚等生物活性物质的解毒功效,为食品安全和动物健康提供重要科学依据。
脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol, DON)是一种由镰刀菌属(Fusarium)产生的单端孢霉烯族毒素,广泛污染小麦、大麦和玉米等谷物。其热稳定性和加工抗性使得DON成为全球性问题,特别是在气候变暖促进镰刀菌增殖的地区。在波兰等中欧国家,Fusarium graminearum已成为优势菌种。DON暴露可引起神经毒性、细胞毒性、免疫毒性和肠毒性,急性症状包括呕吐、腹泻,慢性暴露则导致饲料效率降低和生长迟缓。全球谷物中DON污染率居高不下,亚洲地区饲料污染率甚至超过95%。DON既以游离形式存在,也可形成3-乙酰基-DON、15-乙酰基-DON和DON-3-葡萄糖苷等结合态形式。
DON主要在近端小肠(空肠)吸收,随后迅速分布到全身各器官,其中肝脏浓度最高,其次为血浆、肾脏、脾脏、心脏和大脑。研究表明DON可引起肠道转录组的广泛改变,显著影响营养吸收、细胞连接和免疫反应相关基因表达。DON破坏肠道屏障完整性,降低紧密连接蛋白(如occludin和claudin-1)表达,增加肠道通透性。同时,DON改变肠道微生物组成,减少短链脂肪酸产生菌,促进条件致病菌增殖。这种菌群失调进一步加剧肠道炎症和氧化应激状态。
作为DON的主要代谢器官,肝脏通过细胞色素P450酶系和尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGT)对DON进行解毒代谢。DON诱导肝脏氧化应激,降低超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和过氧化氢酶(CAT)活性,同时增加促炎细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)表达。长期暴露会导致肝细胞凋亡和脂肪变性,组织学可见肝索结构紊乱、肝细胞空泡化和炎细胞浸润。肝脏与肠道通过门静脉系统形成密切的双向沟通,肠屏障损伤导致内毒素易位,进一步加重肝脏炎症反应。
DON可通过血脑屏障直接作用于中枢神经系统,也可通过肠-脑轴间接影响神经功能。DON抑制脑内蛋白质合成,干扰神经递质代谢,特别是多巴胺和5-羟色胺系统。肠道菌群代谢产生的信号分子和免疫因子通过迷走神经途径影响大脑功能,DON引起的肠道炎症和菌群失调可能因此导致神经行为异常。研究表明DON暴露动物出现食欲减退、嗜睡和行为改变等神经症状。
针对DON毒性的缓解策略主要分为三类:生物吸附剂、抗氧化剂和免疫调节剂。酵母细胞壁组分(如葡甘露聚糖)和活性炭可有效吸附DON,减少肠道吸收。维生素(维生素E、维生素C)和植物多酚(槲皮素、白藜芦醇)通过增强抗氧化防御系统减轻氧化损伤。益生菌(乳酸杆菌、双歧杆菌)和益生元通过竞争性排斥和菌群调节作用降低DON生物利用度。值得注意的是,这些添加剂的效果取决于其化学组成、作用机制和给药方案,联合使用多种添加剂可能产生协同保护效应。
当前研究存在若干重要空白:缺乏长期低剂量暴露研究,对DON与其他霉菌毒素(玉米赤霉烯酮、伏马菌素等)的联合毒性认识不足,性别特异性反应研究较少,饲料添加剂标准化体系尚未建立。未来需要采用多组学整合方法,结合体外、体内和临床研究数据,建立基于One Health理念的DON风险管理体系。
DON通过氧化应激、炎症反应和屏障破坏等多重机制损害肠-肝-脑轴功能。天然抗氧化剂和微生物干预剂展现出良好的缓解效果,但其具体作用机制和最佳应用方案仍需深入研究。动物模型研究结果对人类健康风险评估具有重要参考价值,鉴于DON污染的普遍性和严重性,开发有效的解毒策略对保障动物和人类健康具有重要意义。
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