《Journal of Animal Science and Biotechnology》：Alginate-encapsulated enzymes mitigate deoxynivalenol-induced hepatic mitochondrial dysfunction and glycolithocholic acid accumulation in piglets
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背景：脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是一种常见于谷物和饲料中的真菌毒素，对动物和公共健康构成严重威胁。本研究旨在探讨DON诱导仔猪肝损伤的潜在机制，并阐明藻酸盐包埋酶在体内减轻肝毒性方面的潜力。结果：结果表明，DON暴露导致仔猪生长迟缓和肝线粒体损伤，而DON降
背景：脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是一种常见于谷物和饲料中的真菌毒素，对动物和公共健康构成严重威胁。本研究旨在探讨DON诱导仔猪肝损伤的潜在机制，并阐明藻酸盐包埋酶在体内减轻肝毒性方面的潜力。结果：结果表明，DON暴露导致仔猪生长迟缓和肝线粒体损伤，而DON降解酶（DDE）补充剂有效缓解了这些损伤。肝转录组分析显示，DON诱导氧化磷酸化相关基因和三磷酸腺苷结合盒亚家族B成员4（ABCB4）下调，同时趋化因子CCL21和黏附分子VCAM1上调。相反，DDE处理组未观察到氧化磷酸化相关基因下调或上述因子的异常表达。同时，DON通过诱导NF-κB介导的IL-1β和CCL21表达，促进T细胞募集及其向促炎性Th17亚群分化，从而放大炎症反应。进一步分析显示，DON暴露诱导肝脏溶血磷脂和甘氨石胆酸（GLCA）代谢紊乱，并抑制法尼醇X受体（FXR）表达。机制上，DON下调ABCB4与过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α（PGC-1α）和FXR表达降低相关，提示涉及PGC-1α/FXR轴的潜在联系。该下调导致GLCA蓄积，从而加重肝损伤。值得注意的是，藻酸盐包埋DDE有效逆转了DON诱导的GLCA代谢紊乱和Th17免疫反应。结论：藻酸盐包埋DDE有效减轻了DON诱导的仔猪肝线粒体损伤、T细胞富集和胆汁酸代谢障碍。该研究提出了DON诱导肝毒性的一种潜在ABCB4依赖性机制，并为体内减轻DON污染提供了一种有前景的酶学策略。然而，仍需进一步研究以阐明DON诱导肝毒性的潜在机制。
脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是镰刀菌产生的B型单端孢霉烯族真菌毒素，广泛污染小麦、玉米、大麦和燕麦等谷物及饲料，对动物和公众健康构成持续威胁。全球调查显示，64%的饲料原料和饲料被DON污染，中国饲料检出率高达96.4%。DON暴露的常见症状包括呕吐、腹泻和拒食。以往研究多集中于DON的肠道毒性，而肝脏作为DON在体内代谢的主要器官，其损伤机制尚未被系统阐明。DON化学性质稳定，传统物理化学脱毒方法存在降解不完全、营养损失和二次污染等问题，酶法脱毒因高效、特异、副产物明确而具有前景，但酶在胃肠道酸性环境中易失活，需要递送保护策略。因此，研究人员以仔猪为模型，结合多组学手段探讨DON肝毒性机制，并评价藻酸盐包埋的DON降解酶（DDE）的体内保护效果。该论文发表在《Journal of Animal Science and Biotechnology》。
关键技术方法如下：研究人员将18头21日龄断奶仔猪（杜洛克×长白×大白）随机分为对照组、DON组（饲粮含2.1 mg/kg DON）和DDE组（饲粮含2.1 mg/kg DON和20 mg/kg藻酸盐包埋DDE），试验期21天。主要技术包括：肝组织HE染色和透射电镜观察，血清肝损伤酶谱及炎症因子ELISA，肝转录组测序和KEGG富集分析，非靶向代谢组学，胆汁酸靶向定量（LC-MS/MS），以及RT-qPCR、Western blot和免疫组化验证关键分子。
研究结果如下：
表型特征与肝损伤酶：DON暴露显著降低仔猪平均日增重，肝组织出现脂肪变性，肝细胞内脂滴空泡积聚；透射电镜显示线粒体浓缩、嵴丢失及内质网轻度扩张；血清天冬氨酸氨基转移酶（AST）、γ-谷氨酰转移酶（GGT）和碱性磷酸酶（ALP）显著升高。DDE补充显著缓解生长迟缓和肝损伤，表明DON诱导以线粒体损伤和胆汁淤积为特征的肝损伤，而藻酸盐包埋DDE有效逆转。
肝脏转录组分析：对照与DON组比较共筛选出670个差异表达基因，KEGG富集主要涉及氧化磷酸化、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢及产热通路；DDE与DON组比较有37个差异基因，也富集于氧化磷酸化和产热；DDE与对照比较有63个差异基因，主要富集于精氨酸生物合成。说明DDE缓解了DON对肝脏氧化磷酸化和产热通路的抑制。
线粒体功能障碍：RT-qPCR和Western blot显示，DON显著上调线粒体分裂相关蛋白DRP1表达，下调ABCB4和PGC-1α表达；DDE补充上调ND1、HMGCS1、ACLY、ABCB4、PGC-1α等表达并下调DRP1。表明DON诱导线粒体功能障碍和能量代谢紊乱，DDE通过调节PGC-1α、DRP1和ABCB4发挥保护作用。
炎症状态激活：DON通过激活NF-κB上调VCAM1、CCL21、CCR7和PIGR表达；免疫组化显示肝脏CD4
+ T细胞浸润增加；ELISA显示肝脏IL-1β和IL-17升高，血清IL-10降低。DDE处理抑制了上述炎症因子和趋化因子表达，并恢复GADD45G和DAPK2表达。提示DON通过NF-κB驱动的IL-1β和CCL21募集T细胞并促进Th17分化，DDE可抑制该炎症级联。
肝脏代谢物分析：非靶向代谢组学显示DON组代谢谱与对照和DDE组明显分离；DON下调多种溶血磷脂和小肽，上调GLCA；DDE补充恢复溶血磷脂水平并降低胆汁酸含量。KEGG富集显示DON影响磷酸戊糖途径，DDE与DON比较富集到磷酸戊糖途径和氨基酸生物合成，DDE与对照比较富集到初级胆汁酸生物合成。
转录谱与代谢物关联：Spearman相关分析显示，炎症相关基因CCL21、VCAM1、PIGR与多种溶血磷脂和小肽显著负相关；线粒体基因ND1-ND6、COX1-COX3等与溶血磷脂显著正相关；GLCA与PITPNC1和GADD45G负相关，与VCAM1正相关。这提示DON引起的基因表达变化与代谢物改变密切相关。
胆汁酸代谢：ELISA和LC-MS/MS验证显示，DON组肝脏甘氨胆酸（GCA）和GLCA显著升高，血清牛磺胆酸（TCA）和甘氨鹅脱氧胆酸（GCDCA）降低；DON抑制FXR和胆汁酸盐输出泵（BSEP）表达，DDE补充显著上调FXR和BSEP。说明DDE有效缓解DON诱导的胆汁酸代谢障碍和GLCA蓄积。
讨论与结论：本研究证实DON暴露导致仔猪生长迟缓和肝损伤，其核心表现是线粒体损伤和胆汁淤积。机制上，DON可能通过抑制PGC-1α/FXR轴下调ABCB4，进而减少磷脂转运、阻碍混合微团形成，导致疏水性胆汁酸GLCA在肝脏蓄积，诱发线粒体功能障碍和Th17炎症反应。藻酸盐包埋DDE可在胃酸环境中保护酶活性，进入肠道后释放并降解DON，从而在体内有效缓解DON诱导的肝损伤。结论为：DON暴露导致仔猪生长迟缓，诱导肝细胞线粒体损伤，表现为线粒体形态异常和线粒体标志酶升高；同时抑制FXR和ABCB4表达。ABCB4介导的GLCA蓄积可能是线粒体功能障碍和Th17免疫反应的重要因素。该研究提出DON肝损伤的潜在ABCB4依赖机制，并为体内消除食源性DON提供了有前景的酶学防控策略。
