黃曲霉毒素主要是由黃曲霉和寄生曲霉產毒株產生的結構類似的一組毒枝菌素，在自然界廣泛分布。AFB1是所有已知黃曲霉毒素中毒性最強的，其毒效相當于 KCN的10倍，砒霜的68倍；在毒理方面，AFB1能夠致癌、致畸、致突變。迄今為止，國內外已經進行了大量關于黃曲霉毒素的研究工作，本文就目前已知的黃曲霉毒素的毒害機理及當前能夠采取的解毒措施進行了綜述。
關鍵詞 AFB1 機理 吸附 納米材料
前言
飼料中的霉菌毒素污染問題早上個世紀60年代已引起各個國家和地區的普遍重視。據FAO統計，全球每年由于霉菌及其毒素污染飼料、糧食及食品所造成的損失高達數億美元。
黃曲霉毒素是眾多真菌毒素中的一種，主要是由黃曲霉菌和寄生曲霉菌的產毒株產生的結構相似的一組毒素，飼料中常見的黃曲霉毒素有AFB1、AFB2、 AFG1、AFG2和主要出現在乳中的AFM1，其中AFB1毒性最強，危害最大，其次是AFM1，表1是B1、B2、G1、G2、M1的化學結構，表2 是B1、B2、G1、G2分子的大小。
1 AFB1的毒害機理
1.1抑制核酸的生物合成
最先發現的AFB1對組織和細胞的影響，其中一個就是抑制DNA的合成。在肝臟中，毒素的聚集會引起DNA合成的抑制，但卻明顯不影響RNA或蛋白質的合成，表明干擾DNA合成是一個初步的生化反應結果。AFB1阻止的是DNA復制的起始階段，而不是延伸階段。AFB1與DNA或蛋白質的共價結合可能會引起抑制的產生，導致DNA模板活性改變或DNA合成過程中的某些酶的失活。AFB1與膜蛋白的共價結合也可能會使胸腺嘧啶脫氧核苷和其它DNA合成所必須的核苷前體物的吸收下降。
AFB1能夠迅速抑制大鼠肝臟RNA的合成，尤其是抑制與rRNA（18S和28S）或rRNA前體物（32S和45S）的形成有關的核仁RNA的合成。這種抑制從根本上是由于DNA模板活性的降低和RNA聚合酶II（在很大程度上負責mRNA的合成）的抑制以及核苷轉運缺陷所引起的。另一方面來說， RNA聚合酶I的活性在很大程度上不受AFB1的影響。Yu發現，當AFB1在體內或體外激活后會優先結合大鼠肝細胞核染色質的生理活性區，這或許可以解釋測定到的RNA合成的下降。在此之前，Yu還報道，AFB1可能阻斷RNA鏈的延長。此外，染色體蛋白在AFB1與DNA結合的過程中起著一定作用，因為該蛋白的清除會引起上述特異結合的大量減少。然而，與此相反的是Ch’ih
等發現一些胞質蛋白（如白蛋白，丙酮酸激酶）能夠比組蛋白更有效地結合AFB1。AFB1破壞負責把核仁RNA前體物加工成rRNA的細胞核RNA的后轉錄過程，阻斷大鼠肝臟中45S
RNA的分裂（形成18S和28SrRNA）。轉運RNA的加工也以類似的方式被阻斷，導致tRNA的5S前體物細胞質水平的升高。在AFB1處理過的動物細胞中最顯著的一些結果就是細胞核和核仁形態的改變。
1.2抑制蛋白質的生物合成
AFB1抑制蛋白質合成的直接原因可能是由于蛋白質生物合成酶的失活，間接原因可能是由于DNA模板活性的改變，或RNA合成、成熟、翻譯受到抑制，或氨基酸轉運被阻斷。
在超微結構方面，已經有報道說在AFB1處理過的細胞中，核糖體在不斷地從內質網上脫落下來。一些破壞性的改變都可能會導致從內質網上脫落下來的核糖體越來越多，這些改變包括對內質網膜的直接損傷，干擾內質網膜上核糖體的結合位點，干擾核糖體循環，抑制新合成的蛋白質的釋放，抑制mRNA的合成等。核糖體從內質網上分離下來的結果是內質網媒介的蛋白質合成很可能被破壞。AFB1通過抑制核糖體與內質網的結合，從而抑制蛋白質的合成。
1.3干擾糖類和脂類代謝
有些動物種類在攝入AFB1后，會出現肝糖水平下降和血糖水平上升的情況。原因可能是肝糖酶的抑制（如肝糖合成酶），肝糖元生成的抑制，葡萄糖轉運進入肝細胞的減少，糖元前體物代謝酶類活性的提高（如G-6-P脫氫酶）。
已知AFB1能夠引起肝臟中脂類的聚集，一般認為這是由于脂類運輸被破壞（而不是脂類合成增加）所導致的。Chou和Marth報道，在給貂注射AFB1 后，發現肝臟脂類水平上升，而酯酸鹽類的吸收并沒有變化。他們據此認為，貂肝臟脂類水平的上升是由于脂肪氧化減弱或脂類合成提高所致。在這一點上，線粒體的損傷（在被AFB1處理過的細胞中經常會觀察到）可能會導致這些細胞器的氧化性能降低，伴隨著肝臟脂類的積累。
日常水平AFB1引起的脂類運輸或合成的變化不會影響生長率或RNA的合成。對小雞來說，AFB1不僅影響脂類合成與運輸，而且影響脂類的吸收和降解。因此，對甘油三酯運輸的破壞是一種初級損害，而不是由于核酸代謝被破壞以后導致的次級損害。AFB1能夠刺激神經節后副交感神經末梢中乙酰膽堿的釋放，間接地通過類膽堿功能系統來引起幾尼豬回腸的收縮，這個可以用來說明AFB1在人和動物胃腸道中引起的急性反應。
1.4抑制正常的免疫反應
目前已經有很多綜述性文章報道AFB1對試驗動物的免疫反應造成損害。總的來說，AFB1對蛋白質合成的抑制會引起血清蛋白濃度的變化，導致非特異性的體液物質的的抑制。亞急性劑量的AFB1致使幾內亞豬補體缺乏，火雞體內干擾素產生延遲，淋巴因子的激活延遲。更高劑量的AFB1會降低小雞體內免疫球蛋白 G和A的水平，導致獲得性免疫失常。
Pier等報道，AFB1會降低接種疫苗后獲得性免疫的功效，在體外AFB1對B-淋巴細胞的作用會導致淋巴基因應答的抑制。18日齡雞的胚胎經AFB1 作用后引起T淋巴細胞（2倍）和B淋巴細胞（6～8倍）的姐妹染色單體交換呈劑量相關的增加。低劑量的AFB1也會呈劑量相關地引起人淋巴細胞有絲分裂的失常。
AFB1通過影響細胞媒介免疫反應，在火雞和小雞上引起T-淋巴細胞對植物血凝素響應的抑制，胸腺萎縮和施用疫苗后的免疫失敗。試驗中還發現，AFB1能夠減少抗體的產生，降低巨噬細胞的噬菌能力，減少補體，降低T細胞的數量和功能并引起胸腺先天性萎縮。
AFB1對體外的腹膜巨噬細胞作用會導致劑量相關細胞損傷的增加和巨噬細胞黏附能力的降低，還有巨噬細胞中NO產量的降低。巨噬細胞負責機體對腫瘤和微生物的非特異性免疫，同時釋放具有細胞毒性的化合物，包括NO。AFB1能夠影響信號分子的功能，如鳥嘌呤核苷結合蛋白(G蛋白)、蛋白激酶C（PKC）和鈣離子(Ca2+)。經AFB1預處理過的巨噬細胞在受到脂多糖刺激后，其PKC活性和酪氨酸磷酸化活性顯著降低。這個可能是由于AFB1抑制了巨噬細胞中負責NO產生的蛋白質磷酸化(由蛋白激酶介導的巨噬細胞內的信號轉導)，從而使NO的生物合成減少。AFB1對免疫系統的影響，使得家畜很容易感染疾病，導致生產性能的降低，或因并發癥而死亡。
1.5降低激素作用的生物學效率
生長激素或類固醇激素都能夠特異性地通過細胞膜受體蛋白與靶細胞膜非共價結合來調節細胞功能。激素與相應受體結合后，激素-受體復合物被轉運進入細胞核并通過與染色質上的受體位點結合來誘導特定基因的轉錄（mRNA）。AFB1能夠與DNA共價結合（尤其是與鳥嘌呤結合），從而減少激素受體復合物在核內的受體位點，進而降低激素活性。已知AFB1能夠減少大鼠肝臟中腎上腺糖皮質激素與其胞液受體復合物在核內的受體位點，但不影響激素與其受體的結合。
1.6抑制ATP產生
在急性AFB1的暴露水平下，主要的代謝影響就是抑制細胞能量的產生。AFB1能夠抑制組織勻漿中氧的吸收，抑制大鼠肝臟線粒體電子傳遞鏈上細胞色素b與 c或c1之間的電子傳遞過程。AFB1還影響細胞色素氧化酶的水平。AFB1對肝臟線粒體的這些生化影響并不需要轉化為其有代謝活性的環氧化物。還有學者報道，大鼠肝臟線粒體單氧酶系統中的細胞色素P450的存在會產生具有親電活性的代謝物，來共價修飾線粒體DNA、RNA和蛋白質。
解偶聯氧化磷酸化會導致細胞內ATP的耗竭，從而影響細胞內鈉和鉀的梯度。AFB1作為一種解偶聯劑，能夠有效地抑制電子傳遞和ATP酶的活性。
1.7 致突變、致畸、致癌作用
AFB1（確切地說是其環氧化物）是黃曲霉毒素中致突變力最強的一種，而且AFB1的致突變能力與其致癌力密切相關。AFB1能夠在動植物細胞中引起染色體失常（染色體斷裂，染色單體橋接和破損）和DNA破損。
AFB1還有致畸作用，它是蛋白質合成的有效抑制物，能夠影響原始細胞的發育和胎兒的分化。
正常細胞向腫瘤細胞的轉化分為兩個階段：起始階段和促進階段。致癌化學物質可以被劃分為誘發劑、促進劑或兩者兼有三類，AFB1就屬于兩者兼有的類型。在起始階段，RNA，尤其是DNA上的生化損傷會隨著細胞的分裂過程變成細胞的固有特征；從而，正在分裂的細胞發生突變的可能性也就較靜止狀態的細胞驟然增加，因為在DNA復制過程中，AFB1-DNA（或RNA）加合物被轉化為突變體，而供DNA修復錯誤的時間卻不夠充分。發生以上改變的細胞就開始具有潛在的致癌性，但還必須在適宜的條件下經過促進階段才會最終使發生突變的細胞轉化為癌細胞，一種能夠獨立于正常的細胞調節機制而無限制地增生擴散的細胞。
AFB1能夠選擇性的、非隨機的結合大鼠DNA：如特異性地結合肝細胞線粒體DNA，肝細胞核內核糖體DNA的RNA基因序列，肝細胞核仁染色單體上的轉錄活性區域等。這種結合與DNA上相應結合區域對該毒素的可接受度有關；通常這種區域缺少組蛋白，同時rRNA區域由于其較高的轉錄活性而保持彌散型的構象。有人在體外研究了AFB1與不同蛋白質結合的能力，發現AFB1與組蛋白的結合力相對較弱，含NLS（細胞核定位信號）的蛋白質能夠推動AFB1向細胞核內的遷移，在細胞核內AFB1被活化以及形成加合物。AFB1與線粒體DNA共價結合的親和力要比其與細胞核DNA共價結合的親和力高3～4倍。一旦線粒體DNA發生損傷，這種變化就往往是穩定而又持久的，這可能反應出線粒體中缺少一種適當的切除修復機制，因而線粒體的轉錄和翻譯過程就會持久地被這些損傷所抑制，導致細胞發生轉化。
AFB1與DNA的共價結合可能會抑制DNA的甲基化，從而改變基因表達和細胞分化。然后，致癌基因可能被激活，通過在已經發生改變的基因上產生可遺傳的轉錄水平的突變，促使哺乳動物細胞內致癌基因的轉化形成。
2 飼料中黃曲霉毒素B1的防治措施
2.1飼料中AFB1的吸附
目前用于AFB1解毒的方法主要有兩種，即化學方法和添加吸附劑。盡管大多數化學方法都很有效，但是它們并不能滿足多方面的要求，尤其是反應產物的安全性、被處理的食品、飼料中營養成分的穩定性等方面。此外，化學處理使成本增加，難以滿足畜牧生產者的需要。
添加吸附劑是一種簡單、經濟、有效的解毒方法，能夠達到較好的預期效果。盡管已經有大量關于吸附解毒的試驗資料，目前仍然沒有搞清楚吸附材料與毒素間的作用機制。下面是飼料中使用過的霉菌毒素吸附劑。
2.1.1酯化葡配甘露聚糖（EGM）
EGM是一種酵母細胞壁提取物，其本質是一種多孔性碳水化合物。G..
Devegoda等的研究結果表明，EGM能夠在廣泛范圍內（PH3～8）吸收霉菌毒素，尤其是能夠特異性、高比例（85.23％）、穩定地結合黃曲霉毒素（包括AFB1）；同時對消化道中的營養成分破壞較少。而且它的作用環境與大多數畜禽消化道PH值接近，在飼料中的有效添加量低， 0.5～1.0Kg/T。但是EGM的提取與合成工作量很大，大批量生產存在一定難度，因此，在實際生產中的廣泛應用受到限制。
2.1.2無機礦物吸附劑
目前在生產上常采用的對付飼料中霉菌毒素的辦法是吸附或稀釋，即降低毒素在機體內的有效濃度，使之不進入消化道或盡可能減少其在消化道的吸收。現在常用的霉菌毒素吸附劑有水合鋁硅酸鈣鈉鹽（HSCAS）、沸石粉、膨潤土、粘土、蒙脫石和活性炭等。上述物質在消化道環境中，能夠通過螯合作用、分子間作用力等與霉菌毒素分子的某些基團發生作用，從而吸附毒素，尤其是AFB1；或者在吸附過程中使毒素結構發生改變（可逆或不可逆），使其毒性降低或消失。但是由于這類物質添加量大，往往會稀釋飼料中的養分濃度，不利于動物發揮最佳生產性能；而且可能吸附消化道內的營養成分或有益微生物，降低飼料利用率。
2.1.3納米材料吸附劑
納米材料(nano-material)又稱為超微顆粒材料，由納米粒子組成。粒子尺寸范圍在1－100nm之間，它處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區域，具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應；在光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和大塊固體時相比有顯著的不同。納米材料表面原子數增多，原子配位不足及高的表面能，使這些表面原子具有高的活性，極不穩定，很容易與其它原子結合。
由于納米材料本身的具有的上述特殊性質，以及學科的發展與交叉，使得其在動物營養與飼料科學領域的應用前景極為廣闊，有望被用來吸附飼料中存在的霉菌毒素污染問題，同時解決動物產品中的殘留問題。
2.2抑制AFB1的產生
目前，關于抑制黃曲霉菌和寄生曲霉菌菌株產生AFB1的研究最多的是檸檬醛。
余伯良等（2002）報道，檸檬醛對黃曲霉產生黃曲霉毒素B1的抑制較強，能夠減少81％以上的毒素產生。
根據羅曼等（2001）所做的檸檬醛對黃曲霉的抑菌試驗，檸檬醛對黃曲霉的MIC為0.5mg/L。檸檬醛的抗菌性不僅是由于它破壞了黃曲霉菌的細胞膜，細胞壁以及膜的選擇通透性，提高膜的電導率，破壞氧化還原反應，而且還由于它損傷了黃曲霉菌的線粒體和核DNA。因此，檸檬醛的抑菌效果是多方面作用的結果，但最重要的是檸檬醛通過損傷質膜而進入細胞，最終導致黃曲霉核DNA的損傷。
羅曼等（2002）還報道，檸檬醛能夠擴大黃曲霉菌絲體細胞壁和質膜通道，然后滲入細胞壁和質膜，損傷線粒體結構、破壞線粒體氧化還原系統、降低耗氧量和呼吸速率，從而抑制菌絲體的生長，發揮抑菌作用。此外，檸檬醛有兩種構型，任何一種構型都不能單獨發揮抑菌效果，因此，檸檬醛的抑菌作用是兩種構型共同作用的結果。
吳子健等（2002）報道，檸檬醛能夠有效抑制黃曲霉細胞內蘋果酸脫氫酶和琥珀酸脫氫酶的活力；蘋果酸脫氫酶活力的降低會影響到線粒體膜上乙酰基穿梭體系正常功能的順利進行，從而影響脂肪酸的合成。琥珀酸脫氫酶活力的降低會直接引起細胞內能量的缺乏，同時也影響黃曲霉細胞內的三羧酸循環過程，使細胞內用于生物合成所需的NADPH減少，最終影響黃曲霉體內的物質代謝。
國外還有學者采用生物學方法來解決霉菌毒素污染問題。他們在田間接種不產毒素的寄生曲霉或黃曲霉菌株，使之與產毒菌株競爭營養物質，從而抑制產毒菌株的生長，間接減少黃曲霉毒素的產生。
霉變的飼料原料和配合飼料中，受AFB1污染的機會幾乎是100％，動物食用這種被污染的飼料后，AFB1勢必會在一定程度上殘留在動物體內，最終經食物鏈威脅到人類健康。因此研究并解決AFB1對動物性產品的污染問題已迫在眉睫。
目前，在動物營養與飼料科學中，針對黃曲霉毒素，尤其是AFB1的研究還不夠系統、深入，一般僅限于使用防霉劑和霉菌毒素吸附劑，從而達到毒素與機體隔離的目的。而且飼料中普遍使用的霉菌毒素吸附劑還存在很大的問題，通常在吸附毒素的同時，毒素吸附劑也吸附機體代謝所必需的營養成分，如維生素和礦物元素等；另一方面毒素吸附劑在飼料中添加量較大，稀釋了養分濃度。這些都亟需在吸附技術和吸附材料的選擇上加以改進，霉菌毒素污染問題仍然是當前飼料工業面臨的一大難題。
浙江大學飼料科學研究所目前正致力于這方面的研究與攻關，通過構建納米材料，同時對其進行有機改性處理，使之對黃曲霉毒素產生高親和力、特異性的吸附。將納米科技與動物營養與飼料科學緊密結合進行研究，浙江大學飼料科學研究所在國內外數首家，在這一開創性的領域走在世界最前列。我們已經成功構建了多種經有機改性后的納米材料，并且進行了體外黃曲霉毒素吸附試驗和前期的飼養試驗。試驗結果均表明，改性后的納米材料在吸附黃曲霉菌毒素方面較常規吸附劑（如沸石粉、膨潤土等）表現出優異的吸附特性。
我們下面的工作將就納米材料對黃曲霉毒素毒素的吸附機理及吸附復合物在體內的代謝動力學進行深入研究，以期找到更為合理的材料、方法或途徑來解決飼料中的霉菌毒素污染問題。
