镰刀菌毒素

镰刀菌属真菌产生的多种次生代谢产物的总称

镰刀菌毒素是镰刀菌属真菌产生的多种次生代谢产物的总称，在自然界中分布极为广泛，是危险的食品污染物，对人畜健康危害十分严重。

类型

镰刀菌属产生的毒素种类很多，其中主要是玉米赤霉烯酮、单端孢霉毒素、串珠镰刀菌素和伏马菌素等。单端孢霉毒素分为A和B两类，单端孢霉毒素 A包括T-2 毒素、HT -2 毒素、新茄病镰刀菌烯醇和蛇形霉素(DAS)；单端孢霉毒素B包括脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)和雪腐镰刀菌烯醇(NIV)。

理化性质代谢

DON的理化性质及代谢：DON是一种倍半萜烯化合物，其结构为3α，7α，15一三羟基一12一13一环氧单端孢霉一9一烯一8一酮，分子式为C15H20O6，非挥发性的无色针状结晶，分子量为296.3，熔点为151～153℃。C一12，13环氧环是其毒性所必需，C一9，10双键对其毒性起重要作。

所有动物都对DON敏感，敏感程度为猪>小鼠>大鼠>家禽≈反刍动物，敏感性的差异是由于它们在DON的吸收、分布、代谢和消除上不同所致。即使短期接触DON也可诱导肝脏第一和第二阶段生物转化酶的产生，表达细胞色素p450的细胞系对DON的细胞毒性来表现出差异，表明该毒素可能不被该途径代谢。然而，DON在肝脏可与葡萄糖苷酸发生共轭并在动物组织和排泄物中发现该代谢产物。

动物粪尿中DON的主要代谢产物去环氧化DON，是由肠道和瘤胃微生物通过去环氧化反应进行新陈代谢产生的，而不是在肝脏和其它组织产生的。当检测人肠道微生物对单端孢霉烯3一乙酰基一脱氧雪腐镰刀菌烯醇和雪腐镰刀菌烯醇的转化能力时发现，与大鼠、小鼠和猪不一样，在粪便的混合孵化物中未检测到它们的去环氧代谢产物。因此，动物肠道对单端孢霉烯转化能力的差异具有毒理学意义。

ZEN的理化性质及代谢：ZEN属于二羟基苯甲酸内酯类化合物，纯品为自色结晶、分子式C18H22O5，分子量为318。微溶于碱性溶液，易溶于乙醚、三氯甲烷、乙酸乙酯及甲醇，不溶于水。熔点为164~165℃。出，ZEN在动物体内两种主要的生物转化途径是：①ZEN在3一α和3一β羟类固醇脱氢酶的作用下生成α一玉米赤霉烯醇和β一玉米赤霉烯醇。②ZEN及其代谢产物在二磷酸尿苷葡糖醛酸基转移酶催化下与葡萄糖醛酸共轭化。ZEN的有害作用部分取决于排泄过程。猪与羊一样，ZEN可与葡萄糖醛酸共轭，也可被代谢成α一ZEN。研究指出指出：胆汁分泌和发生的肠肝循环是影响ZEN去向的重要过程。因此，大量从胆汁分泌的ZEN的葡萄糖醛酸苷被重新吸收，并被肠黏膜细胞进一步代谢，最后经门脉供血进入肝和参与体循环。ZEN的还原产物玉米赤霉烯醇雌激素活性增加。

对细胞的影响

对植物细胞的影响

植物病原真菌毒素对寄主的破坏作用首先是影响细胞质膜系统，使电解质渗漏增加。当细胞遭受病原菌伤害时，毒素即与细胞原生质膜的一种蛋白质结合，使膜构造发生变化，膜的结构和功能受到损伤，导致膜透性改变，电解质外漏，电导值增加。郭新梅等研究表明，毒素浓度越大品种(系)的膜透性越大，毒素对细胞膜的伤害愈严重。且在胁迫处理72h内细胞膜对毒素胁迫敏感，随处理时间延长及毒素处理浓度增加细胞膜透性迅速增大。

对动物细胞的影响

饮食中污染的镰刀菌毒素可以对机体造成多种病理损伤，是霉菌毒素研究中的热点。其中诱导细胞凋亡是镰刀菌毒素发挥致病作用的重要途径之一。 FB1（Fumonisin B1）可诱导体外培养的多种细胞发生凋亡，如：人角化上皮细胞、HET-1A 细胞、CV -1 细胞和 H T 29 细胞等，而 FX 和 T -2 毒素主要选择性影响胸腺组织中CD4+ 和CD8+ 双阳性的细胞。DON可以明显抑制动物的免疫机能，诱导小鼠胸腺、脾和小肠粘膜集合淋巴结的T细胞、B 细胞和IgA + 细胞产生凋亡。

分离与检测

生物测定法：有关镰刀菌毒素测定结果在不同实验室的差异，除了使用了地理来源不同、遗传基础差异悬殊的菌株外，另一个重要的原因是不同实验室使用不同的毒素纯化、毒素生物测定方法。缺乏统一的规范化标准。国内外从整体植株、组织器官、细胞及细胞器、酶等不同水平的毒素生物测定方法很多，如幼苗浸渍法、叶片浸渍法、花粉萌发法、PAL法等。但这些方法都没有克服生物测定方法自身的缺点，通常仅能够用于定性分析，或半定量检测，因而未能得到广泛应用。

化学和免疫化学测定法：化学测定法是用于镰刀菌毒素测定的主要方法，其特点是快速、准确、重演性好。现已建立了薄层色谱、气相色谱、高效液相色谱等方法。由于HPLC和GC更为精确，一次能够检测出多种毒素的类型和含量，而且仪器和试剂的选择性范围较大，越来越受到研究者的青睐，但其纯化程序比较费时和复杂，技术含量要求也较高。欧盟曾组织12个国家，28个实验室的研究人员共同检测相同农产品中的DON和zearalenone的含量，结果不同实验室、不同方法得到的结果差异较大，据分析主要原因是未能使用标准统一的分离纯化检测方法。通过比较种分析检测B型tdchothecene的方法，证实MycoSep是检测粮食样品中真菌毒素最好的纯化色谱柱。免疫化学法如酶联免疫吸附法也用于镰刀菌毒素测定。应用ELISA法测定真菌毒素，操作简单，费用较低，但因为检测出的毒素中常含有一些其它衍生物，所以测定的结果往往偏高。由于镰刀菌毒素抗原多数为半抗原，通常需要改变毒素分子或与其它蛋白质分子偶联后作为抗原，制备多克隆或单克隆抗体，商品化的镰刀菌毒素特异抗体不多。一般认为，检测分析方法的选择应视实验室的设备、要求的最低检出量、待检测的样品数量和毒素类型而定。

脱毒方法

镰刀菌毒素具有毒性强和污染频率高的特点。镰刀菌毒素对人畜健康的严重危害越来越引起人们的关注，故关于镰刀菌毒素的脱毒研究已成为国际上重要的研究课题之一。关于镰刀菌毒素的脱毒方法主要有物理脱毒、化学脱毒和生物学脱毒。

物理脱毒

物理脱毒主要是使用特殊的吸附材料来对毒素进行吸附，从而达到脱毒目的的一种方法。由于吸附材料具有很高的比表面积和独特的分子结构，能为捕捉毒素提供大量特殊的结构位点，因此可以起到脱毒目的。常见的吸附材料有活性炭、膨润土、滑石粉、沙岩和硅藻土等。

物理脱毒的吸附材料虽然便宜易得，但添加进饲料后导致口感下降，且有些吸附剂的后期影响不明确，故大面积的推广仍存在一定的局限性。

化学脱毒

化学脱毒是利用改变毒素的化学性质来使其毒性降低或者丧失毒性的一种脱毒方法。有一些化学物质，如氨、亚硫酸氢钠、次氯酸钠等已经被试验性地用于净化含镰刀菌毒素的谷物。虽然这些化学物质的脱毒效果良好，但产生的安全问题还需进一步论证。

生物学脱毒

经过多年来国内外研究人员的不断探索，发现一些微生物可以在自身生长的同时起到降解镰刀菌毒素的效果。虽然微生物的筛选过程工作量大，分离的一些具有脱毒能力的菌株培养困难，且在人工培养条件下其脱毒能力可能丧失，但生物学脱毒是利用微生物的代谢过程使毒素的毒性降低或丧失，不产生有毒物质，所以看来生物脱毒是最具发展前景的脱毒方法之一。

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