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脱氧雪腐镰刀菌烯醇细菌生物转化降低了3-表脱氧雪腐镰刀菌烯醇和脱氧-脱氧雪腐镰刀菌烯醇的毒性

来源:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0278691520301290?via%3Dihub发布时间:2022-02-18

真菌毒素检测和脱毒



脱氧雪腐镰刀菌烯醇细菌生物转化
降低了3-表脱氧雪腐镰刀菌烯醇和脱氧-脱氧雪腐镰刀菌烯醇的毒性

Reduced toxicity of 3-epi-deoxynivalenol and de-epoxy-deoxynivalenol
through deoxynivalenol bacterial biotransformation: In vivo analysis in piglets


摘要脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)是谷物最常见的真菌毒素污染物之一,摄入会对动物和人类健康产生不利影响。细菌生物转化是减轻这种真菌毒素毒性的策略。本研究旨在通过动物技术、血液学、组织学和免疫学分析,评估细菌生物转化DON后的两种产物:3-epi-deoxynivalenol(3-epi-DON)和去环氧-deoxynivalenol(DOM-1)的毒性。研究结果表明,脱氧雪腐镰刀菌烯醇细菌生物转化降低了3-表脱氧雪腐镰刀菌烯醇和脱氧-脱氧雪腐镰刀菌烯醇的毒性,两者对小猪幼崽未产生毒副作用。因此,脱氧细菌生物转化是减少真菌毒素毒性的有效方法。

关键词组织病理学;免疫调节;脱氧雪腐镰刀菌烯醇


1. 实验性饲喂说明

       纯品DON是从Sigma-Aldrich(美国密苏里州圣路易斯)购买,对晶型DON(Romer Labs,Tuln,奥地利)进行改造获得DOM-1,通过DON的微生物转化获得3-epi-DON。实验制备了4批不同的对照组和3批被真菌毒素人工污染的实验样品,纯化的毒素均以1毫克/毫升的浓度溶解在水中,并直接喷洒在2年龄仔猪成品饲料中(Stimiouti,EVIALIS France),连续喂食6天后,采用电击方式安乐死所有实验小猪幼崽。


2. PCR测定细胞因子mRNA编码的表达

       从空肠、空肠和皮耶斑块、肝脏和脾脏中提取组织RNA,使用Nanodrop ND1000和Bioanazer(Agilent RNA 6000纳米套件快速入门指南)测定RNA的浓度、完整性和质量。表1详细说明了使用的引物碱基序列,在验证了基因之间有效性的相似性后,将更稳定的基因用作标准化参考。

表1  用于PCR的引物核苷酸序列
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3. 对体重增加、器官体重、血液参数和免疫球蛋白水平的影响

       结果表明,喂食DON小猪幼崽的体重、器官体重参数没有显著差异,但与其他饮食相比,喂食6天后的小猪幼崽体重增加趋势有所下降。对照组DON、DOM-1组和3epi-DON组在第6天的平均体重增加分别为1.85、1.41、1.71和1.68公斤。不同组的血液学参数仍然相似(表2)。与对照组的饮食相比,摄入DON、DOM-1和3-epi-DON的实验组IgA和IgG水平未发生明显变化。此外,与其他饮食相比,喂养3-epi-DON饮食的小猪幼崽在第3天和第6天的IgM水平有所上升(P≤0.05)(图1)。

表2  DON、DOM-1和3-epi-DON对血液学参数的影响
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图1  DON、DOM-1和3-epi-DON对免疫球蛋白水平的比较影响(P≤0.05)

4. 组织学评估

         与喂养DOM-1或3-epi-DON饲料的小猪相比,喂食DON组所有的组织(肠道、肝脏和淋巴器官)都表现出显著的组织学变化。在肠道中评估了5个部分(空肠,Peyer‘s斑状空肠,回肠,Peyer’s斑状回肠和结肠)的形态学组织变化。
       由图2A可知,在接受DON喂食的小猪幼崽小肠的所有区域,病变得分都显著上升。但喂食DOM-1和3-e-DON污染饮食的小猪肠道仍然与正常小猪肠道相似(图2B、D、E)。
       由图3可知,在接受DON污染饮食的小猪肝脏中观察到的主要发现是肝脏巨细胞增多症、细胞空泡化(细胞质和核细胞质)和轻度坏死。
       由图4可知,接受DON污染饮食的小猪的脾脏和肠系膜淋巴结都表现出轻度至中度淋巴细胞凋亡,淋巴泡萌发中心增加。喂食DOM-1和3-epi-DON污染饮食的猪没有显著的组织学变化。

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图2  小猪的小肠饲喂DOM-1和饲喂3-epi-DON,观察肠道变化
A. 肠道病变评分,不同的字母意味着显著的差异(P≤0.05);B. 对照组显示正常高度的绒毛;
C. DON组显示绒毛萎缩的弥漫性水肿;D. DOM-1组显示固有层轻微淋巴扩张;E. 3-epi-DON组显示绒毛正常形态。
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图3  接受不同饮食的小猪肝脏
A. 肝病变评分,不同的字母意味着显著的差异(P≤0.05);B. 对照组显示肝细胞正常;
C. DON组显示弥漫性肝细胞空泡;D. DOM-1组显示轻微的小梁组织;E. 3-epi-DON组显示肝细胞的正常形态。


5. 细胞因子表达

       用实时PCR评估了12种细胞因子和趋化因子在空肠、肝脏和脾脏样本中的mRNA表达水平变化情况。研究发现,摄入DON导致小猪幼崽空肠两个区域的E-cadherin显著增加(约2倍),而与对照组相比,空肠中的Occludin表达量增加了约2.4倍,其他实验组未观察到任何变化(表3)。
表3  空肠和空肠基因的表达
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图4  接受不同饮食的小猪淋巴结的变化
A. 脾脏和淋巴结病变评分,不同的字母意味着显著的差异(P≤0.05);B. 对照组显示淋巴滤泡含有规则数量的淋巴细胞
C. DON组显示淋巴滤泡; D. 显示淋巴细胞增殖的DOM-1组; E. 3-epi-DON组显示皮质旁区域淋巴细胞增生。

总结

     
        研究结果表明,脱氧雪腐镰刀菌烯醇细菌生物转化降低了3-表脱氧雪腐镰刀菌烯醇和脱氧-脱氧雪腐镰刀菌烯醇的毒性,两者对小猪幼崽未产生毒副作用。因此,脱氧细菌生物转化是减少真菌毒素毒性的有效方法。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0278691520301290?via%3Dihub
 



文稿:陈茹      编辑:上官国莲      审核:王敬敬