71376-34-6 / 串珠鐮刀菌素的毒性

背景及概述^[1][2]

由串珠鐮刀菌(Fusarium moniliforme，MON)產(chǎn)生的鐮刀菌毒素。馬屬動物霉玉米中毒的毒原。其臨床癥狀和剖檢病理變化，基本上同于馬屬動物霉豆莢中毒(即新茄病鐮刀菌烯醇中毒)。出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)機能紊亂如失明、嘴唇麻痹、舌外伸、精神沉郁或興奮狂暴、共濟失調(diào)等，嚴重者迅速死亡。病理組織學(xué)變化為腦組織和軟腦膜充血、出血、大腦皮質(zhì)細胞變性等。

MON作為污染玉米、小麥和燕麥等糧食作物的霉菌毒素之一，其主要與伏馬菌素等鐮刀菌素形成毒素的聯(lián)合污染。MON對動物的毒害作用主要表現(xiàn)在心臟和免疫力上，并且其能夠?qū)毎a(chǎn)生細胞毒性，其毒性作用機理主要體現(xiàn)在抑制三羧酸循環(huán)的正常運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致機體能量供應(yīng)不足。MON 可由十多種鐮刀菌產(chǎn)生，這些鐮刀菌在自然界分布廣泛，主要引起麥穗、谷粒及玉米等霉變，并能在燕麥、大豆、高粱、大麥、小米、小麥及土壤中生長。

目前已知的鐮刀菌有：串珠鐮刀菌(F．moniliforme)，串珠鐮刀菌膠胞變種(F．moniliforme vat"subglutinus)，半裸鐮刀菌(F．semitectum)，本色鐮刀菌(F．concolor)，燕麥鐮刀菌(F．a(chǎn)venaceum)，木賊鐮刀菌(F．equiseti)，銳頂鐮刀菌(F．a(chǎn)cuminatum)，禾谷鐮刀菌(F．graminearum)，尖孢鐮刀菌(F．oxysporum)，鐮形鐮刀菌(F．fusarioides)，網(wǎng)脈鐮刀菌(F．reticulatum)，黃色鐮刀菌( F．culmorum)，桑布鐮刀菌(F．sambucinum)，，茄病鐮刀菌(F．solani)等]。

影響毒素產(chǎn)生的因素很多，但決定MON 產(chǎn)生及產(chǎn)量的主要因素有菌株、基質(zhì)、溫度和時間等。在諸多產(chǎn)毒菌中，串珠鐮刀菌和串珠鐮刀菌膠胞變種產(chǎn)毒量最高，最高達33．7 g／kg。同一菌種，不同的菌株，產(chǎn)毒量也不同。培養(yǎng)基質(zhì)不同，產(chǎn)毒量有差異，玉米粒基質(zhì)產(chǎn)毒量最高。MON 產(chǎn)生菌一般在25℃21 d培養(yǎng)為宜，但鐮形鐮刀菌在34。C時產(chǎn)毒量最高，另外培養(yǎng)過程中問斷性低溫可誘導(dǎo)產(chǎn)毒。

結(jié)構(gòu)^[2]

與無機酸性質(zhì)類似，故從結(jié)構(gòu)上也可將串珠鐮刀菌素命名為半方酸鈉(或鉀)。通常為淡黃色針狀結(jié)晶，易溶于水和甲醇，不溶于二氯甲烷和三氯甲烷。運用X射線衍射技術(shù)確定了串珠鐮刀菌素的空間立體結(jié)構(gòu)由串珠鐮刀菌素鈉的紫外掃描圖可知，串珠鐮刀菌素在227 nm處有最大吸收峰，在256 nm處有次級吸收峰；而紅外光譜表明串珠鐮刀菌素在1 780 cm-1、1 709 cm-1．1 682 cm 、1 605 em～、1 107 cm 和846 cm 處均有吸收。

串珠鐮刀菌素在水溶液中以單體形式存在翻，并在pH值為7時最穩(wěn)定；另外，在pH值為10時也較穩(wěn)定。試驗結(jié)果顯示，串珠鐮刀菌素在100 oC且pH值為4的溶液中加熱60 min不會遭到破壞，冷凍干燥也不會影響串珠鐮刀菌素的穩(wěn)定性，但堿法蒸煮能夠部分或者完全將其破壞，破壞程度依賴加工的溫度和時間。

毒性^[2][3]

串珠鐮刀菌素對動物有較強的毒性作用，主要作用于增殖活躍的細胞，例如心肌、肝、脾、骨骼肌以及軟骨細胞和骨細胞等。有學(xué)者提出串珠鐮刀菌素的急性毒性作用主要危害心肌，造成充血性心力衰竭、心肌變性和壞死。另外還會使中毒動物身體組織水腫，細胞線粒體異形、空泡變性或顆粒變性，同時還能造成乳頭肌、回腸末端肌肉和主動脈以及肺動脈的收縮力下降。

亞慢性毒性試驗則發(fā)現(xiàn)其能影響生長性能，并具有免疫抑制，還可導(dǎo)致豬的大骨軟骨病。此外，通過流行病學(xué)等調(diào)查顯示，串珠鐮刀菌素可能與人的克山病存在相關(guān)性，而且當串珠鐮刀菌素與伏馬菌素(此兩種同為鐮刀菌產(chǎn)生，且產(chǎn)毒菌株種類有交叉)同時存在，由于具有協(xié)同作用，其毒性往往比串珠鐮刀菌素單獨引起的毒性強

1.對動物的急性毒性

MON 對實驗動物和家禽有明顯的急性毒性，部分實驗動物和家禽LD 。見表，其敏感性大小為肉仔雞> 雛鴨> 雛雞> 小鼠>大鼠。

2.動物MON 中毒的癥狀和病理變化

動物MON 中毒的癥狀主要表現(xiàn)為進行性肌無力、呼吸困難、共濟失調(diào)、全身紫紺、昏迷直到死亡。動物的特征性損害是心血管系統(tǒng)。大鼠表現(xiàn)為充血性心力衰竭，心肌變性和壞死，心肌線粒體增多、腫脹。肝、腎、胰、腎上腺和胃腸黏膜彌散性細胞壞死。鴨可見腹水，伴有腸系膜水腫，右心房擴大、淤血、心室收縮，心肌積水及心肌蒼白。

小雞發(fā)生腹水，腸系膜腫脹、出血，心臟肥大，心肌細胞變性壞死，心肌線粒體增多、腫脹，嵴減少、斷裂或形態(tài)各異，心肌膠原纖維減少或溶解，肝臟細胞顆粒變性和空泡變性。小型豬心肌普遍呈現(xiàn)顆粒變性和空泡變性，傳導(dǎo)細胞變性壞死，血管內(nèi)有微血栓形成。綿羊主要為腎近曲小變性。馬為心肌細胞變性壞死

3.其他毒性

國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，MON 和人類克山病、大骨節(jié)病及食道癌有一定的關(guān)系，但存在很大爭議。分別從克山病區(qū)分離檢測到MON 或MON 產(chǎn)生菌株。研究證明，MON對北京鴨和雛雞心臟細胞有強烈地毒性，微量元素硒能減輕其損害。對小型豬試驗，表明MON 引起的病變與克山病相似。在大、小鼠也得出同樣的結(jié)果。用MON 喂豬，觀察到骨營養(yǎng)不良和骨軟化。

通過對兔關(guān)節(jié)軟骨細胞的培養(yǎng)，證明了MON 影響軟骨細胞DNA 合成和細胞的分裂增殖，同時也影響細胞結(jié)構(gòu)和代謝功能。MON 可使低硒狀態(tài)小型豬發(fā)生軟骨病，補硒能減輕病情嚴重程度，同時發(fā)現(xiàn)軟骨損害與大骨節(jié)病的關(guān)節(jié)軟骨損害相似。

解毒方法^[3]

1.物理化學(xué)解毒

采用物理化學(xué)方法對糧食和水中的MON 進行了去毒研究，發(fā)現(xiàn)H2O2、O2和漂白粉可使MON脫毒，其中O2的脫毒效果最好。研究證明，O。使MON 雙鍵斷裂，四元環(huán)打開，產(chǎn)物變成2，3一二羥基一2，3環(huán)氧一丁二酸和2一羰基一3一羥基一丁二酸，并證明了MON結(jié)構(gòu)中H 對其毒性起關(guān)鍵作用。

2.生物降解

篩選到一株能以MON 為唯一碳源和能源生長的蒼白桿菌屬Y21-2菌株，24 h內(nèi)使500 ug/mL MON 完全降解，并證明Y21-2菌株細胞內(nèi)存在能利用MON 的酶系。為今后生物降解MON打下了基礎(chǔ)。

制備^[4]

以滅菌玉米粉為培養(yǎng)基。每250g干燥玉米粉加水240mL，拌勻，裝入1000mL三角瓶中，lkg/cm²高壓滅菌45min，冷卻后接種產(chǎn)毒菌株，25℃培養(yǎng)十天，轉(zhuǎn)4℃培養(yǎng)7天，再轉(zhuǎn)25℃培養(yǎng)10天。每1kg培養(yǎng)物加2．5倍量的蒸餾水浸泡24小時，重復(fù)一次，水提取液減壓濃縮后按體積加入4L無離子水洗脫去雜質(zhì)，再用氯化鈉溶液洗脫，沒50毫升收集一瓶，薄層層析法檢測，合并含毒素部分，濃縮至干，用無水甲醇溶解，除去不溶的NaCI，濃縮毒素，粗毒素經(jīng)水一甲醇反復(fù)處理，最后得到淺棕色結(jié)晶。

主要參考資料

[1] 獸醫(yī)大辭典

[2] 趙獻軍. 串珠鐮刀菌素研究進展[J]. 動物醫(yī)學(xué)進展, 2002, 23(4): 19-22.

[3] 高思, 雷明彥, 齊德生, 等. 串珠鐮刀菌素的理化性質(zhì), 毒作用機理及中毒動物概況[J]. 飼料工業(yè), 2012 (8): 53-57.

[4] 趙獻軍, 汪昭賢, 曹光榮, 等. 串珠鐮刀菌素的提取與鑒定[D]. , 1998.