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由于脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)大量存在于饲料谷物中,同时能导致动物中毒,因此霉菌毒素引起了人们的广泛关注。DON通过提高动物体内自由基的浓度,会引起细胞抗氧化能力的失衡。然而,应对DON的这种抗氧化效应是有可能的。
中图分类号:S816 文献标志码:C 文章编号:1001-0769(2017)08-0018-03
拒食、生长迟缓甚至体重减轻是动物发生霉菌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)中毒的初期症状。在严重情况下,动物会出现器官损伤、繁殖障碍、免疫力下降和死亡率升高。最近的文献指出,DON在细胞水平上能够诱导氧化应激已经成为一个热门话题。
1 氧化应激
当活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)的浓度超过细胞的抗氧化能力时,细胞会发生氧化应激现象。一些研究报道,DON可以诱导ROS的产生。通过提高自由基的浓度,DON会引起细胞抗氧化能力的失衡(图1)。
这种失衡引发的一个普遍公认的影响是肠道紧密连接蛋白(表1)的表达下调,最终导致肠上皮细胞旁通透性提高。
另一个结果是由于细胞中脂质、蛋白质和脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid)的氧化,其生长和分化以及大分子的合成中断。
2 氧化应激的测定
一种可以使动物体内氧化应激状态具体化的方法是测量氧化应激相关的血液生理指标。Radicaux Libre试剂盒(Kit Radicaux Libre,KRL)测试法是一种生物测试法,通过测试血液的抗氧化防御系统来评估生物体的抗氧化状态。KRL测试法是用可控的自由基攻击红细胞,再测量其中50%红细胞溶解所需的时间,以此来评估血液的总抗氧化活性。换句话说,此半数溶血时间(Half Haemolysis Time,HT50)指在受到自由基攻击的红细胞中一半的细胞遭到破坏或破裂所需的时间。因此,HT50越高,血细胞的抗溶血性越强。众所周知,高氧化应激下的血细胞具有较低的HT50。
测量机体氧化应激状态的另一个指标是血浆中的丙二醛(Malondialdehyde,MDA)浓度。MDA是脂质过氧化反应的终产物,因此是动物处于氧化应激状态的标志物。血液MDA的测量值越低,动物的氧化应激程度越低。
可使用的第三种测试法是测量血液中氧化型谷胱甘肽与总的谷胱甘肽的比例。谷胱甘肽是动物体内的一个重要的非酶促型抗氧化剂,它可以以还原型和氧化型的形态出现。当处于还原型形态时,它可以中和活性氧,例如自由基。在中和这些自由基的同时,还原型谷胱甘肽转变成氧化型谷胱甘肽。因此,氧化型谷胱甘肽与总的谷胱甘肽的比例越高,动物的氧化应激状态越严重。
3 使用饲料添加剂对抗DON
Nuscience公司有一款Vitafix Ultra霉菌毒素吸附剂产品,其作用是消除由DON引起的动物氧化应激状态。除了已知通过特殊的酵母细胞组分对DON进行生物转化外,该产品还含有抗氧化多酚,可以中和由DON产生的自由基。
在一项实验性试验中,252头仔猪在26 d断奶后被分成3组,每组84头。第1组不用DON攻毒(陰性对照),而另外两组则用DON含量为0.9 mg/kg的饲料进行攻毒。这种污染水平低于欧洲规定的水平,并且没有其他霉菌毒素的混合污染。攻毒组中的一个组在其饲料内添加3 kg/t的霉菌毒素吸附剂。除了已知的通过特殊酵母细胞组分对DON进行生物转化外,该产品通过添加抗氧化多酚来中和DON所产生的自由基,以此消除由DON引起的氧化应激。
在试验的第35天,收集血液样本,并测定上述氧化应激状态指标(表2)。正如预期的那样,DON污染明显对所有这三项血液指标有负面影响,不过影响并不显著,这表明这是一个利用合适的生物标志物来评估DON对氧化应激影响的理想试验模型。在较高的污染水平下,一个更大且显著的影响如预期的那样出现。然而,在本试验中,我们选择使用法律法规允许的DON污染水平,并且没有其他霉菌毒素的混合污染。如文献所述,DON会明显影响血细胞的耐氧化性。
Vitafix Ultra将半数溶血时间显著提高到一个甚至比阴性对照组更好的水平。血液中MDA和氧化型谷胱甘肽的水平对用霉菌毒素攻毒的组来说也更有利。这表明这些动物体内发生了较少的脂质过氧化反应,以及含有较低水平的终产物MDA,而且霉菌毒素吸附剂中的多酚对谷胱甘肽抗氧化剂具有保护作用。这三项指标表现出相似的趋势清楚地表明,当将霉菌毒素吸附剂Vitafix Ultra添加到饲料中后可以降低动物的氧化应激程度。
4 血液参数在生产性能结果中得到证实
表3列出了这三个试验组的动物生产性能结果,验证了血液指标测定结果。霉菌毒素污染,尤其是DON,会减少动物的采食量,导致其生长迟缓。与阴性对照组相比,DON污染组仔猪的采食量减少(-24 g/d),同时平均日增重(-16 g/d)和平均体重(-0.66 kg)下降。将霉菌毒素吸附剂组与阳性对照组和阴性对照组进行比较后发现,吸附剂组仔猪的所有指标恢复到阴性对照组相同的水平。在比较两个DON污染组后发现,用霉菌毒素吸附剂处理的试验组仔猪采食量提高了4.5%,平均日增重上升了4.1%。这导致末重增加了710 g,每头猪的利润提高了4.17元。
5 结论
除了可能对DON分子进行生物转化之外,这种特殊的方法似乎能够成功消除由霉菌毒素引起的氧化应激。研究表明,精选的多酚混合物对与氧化应激相关的血液指标以及仔猪生产性能有良好的效应。在受到DON污染的饲料中添加Vitafix Ultra,可以减弱DON的毒性作用并获得与阴性对照组相似的结果。
原题名:Elimination of oxidative stress caused by DON(英文)
原作者:Gil De Clercq(Nuscience公司产品经理)
中图分类号:S816 文献标志码:C 文章编号:1001-0769(2017)08-0018-03
拒食、生长迟缓甚至体重减轻是动物发生霉菌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)中毒的初期症状。在严重情况下,动物会出现器官损伤、繁殖障碍、免疫力下降和死亡率升高。最近的文献指出,DON在细胞水平上能够诱导氧化应激已经成为一个热门话题。
1 氧化应激
当活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)的浓度超过细胞的抗氧化能力时,细胞会发生氧化应激现象。一些研究报道,DON可以诱导ROS的产生。通过提高自由基的浓度,DON会引起细胞抗氧化能力的失衡(图1)。
这种失衡引发的一个普遍公认的影响是肠道紧密连接蛋白(表1)的表达下调,最终导致肠上皮细胞旁通透性提高。
另一个结果是由于细胞中脂质、蛋白质和脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid)的氧化,其生长和分化以及大分子的合成中断。
2 氧化应激的测定
一种可以使动物体内氧化应激状态具体化的方法是测量氧化应激相关的血液生理指标。Radicaux Libre试剂盒(Kit Radicaux Libre,KRL)测试法是一种生物测试法,通过测试血液的抗氧化防御系统来评估生物体的抗氧化状态。KRL测试法是用可控的自由基攻击红细胞,再测量其中50%红细胞溶解所需的时间,以此来评估血液的总抗氧化活性。换句话说,此半数溶血时间(Half Haemolysis Time,HT50)指在受到自由基攻击的红细胞中一半的细胞遭到破坏或破裂所需的时间。因此,HT50越高,血细胞的抗溶血性越强。众所周知,高氧化应激下的血细胞具有较低的HT50。
测量机体氧化应激状态的另一个指标是血浆中的丙二醛(Malondialdehyde,MDA)浓度。MDA是脂质过氧化反应的终产物,因此是动物处于氧化应激状态的标志物。血液MDA的测量值越低,动物的氧化应激程度越低。
可使用的第三种测试法是测量血液中氧化型谷胱甘肽与总的谷胱甘肽的比例。谷胱甘肽是动物体内的一个重要的非酶促型抗氧化剂,它可以以还原型和氧化型的形态出现。当处于还原型形态时,它可以中和活性氧,例如自由基。在中和这些自由基的同时,还原型谷胱甘肽转变成氧化型谷胱甘肽。因此,氧化型谷胱甘肽与总的谷胱甘肽的比例越高,动物的氧化应激状态越严重。
3 使用饲料添加剂对抗DON
Nuscience公司有一款Vitafix Ultra霉菌毒素吸附剂产品,其作用是消除由DON引起的动物氧化应激状态。除了已知通过特殊的酵母细胞组分对DON进行生物转化外,该产品还含有抗氧化多酚,可以中和由DON产生的自由基。
在一项实验性试验中,252头仔猪在26 d断奶后被分成3组,每组84头。第1组不用DON攻毒(陰性对照),而另外两组则用DON含量为0.9 mg/kg的饲料进行攻毒。这种污染水平低于欧洲规定的水平,并且没有其他霉菌毒素的混合污染。攻毒组中的一个组在其饲料内添加3 kg/t的霉菌毒素吸附剂。除了已知的通过特殊酵母细胞组分对DON进行生物转化外,该产品通过添加抗氧化多酚来中和DON所产生的自由基,以此消除由DON引起的氧化应激。
在试验的第35天,收集血液样本,并测定上述氧化应激状态指标(表2)。正如预期的那样,DON污染明显对所有这三项血液指标有负面影响,不过影响并不显著,这表明这是一个利用合适的生物标志物来评估DON对氧化应激影响的理想试验模型。在较高的污染水平下,一个更大且显著的影响如预期的那样出现。然而,在本试验中,我们选择使用法律法规允许的DON污染水平,并且没有其他霉菌毒素的混合污染。如文献所述,DON会明显影响血细胞的耐氧化性。
Vitafix Ultra将半数溶血时间显著提高到一个甚至比阴性对照组更好的水平。血液中MDA和氧化型谷胱甘肽的水平对用霉菌毒素攻毒的组来说也更有利。这表明这些动物体内发生了较少的脂质过氧化反应,以及含有较低水平的终产物MDA,而且霉菌毒素吸附剂中的多酚对谷胱甘肽抗氧化剂具有保护作用。这三项指标表现出相似的趋势清楚地表明,当将霉菌毒素吸附剂Vitafix Ultra添加到饲料中后可以降低动物的氧化应激程度。
4 血液参数在生产性能结果中得到证实
表3列出了这三个试验组的动物生产性能结果,验证了血液指标测定结果。霉菌毒素污染,尤其是DON,会减少动物的采食量,导致其生长迟缓。与阴性对照组相比,DON污染组仔猪的采食量减少(-24 g/d),同时平均日增重(-16 g/d)和平均体重(-0.66 kg)下降。将霉菌毒素吸附剂组与阳性对照组和阴性对照组进行比较后发现,吸附剂组仔猪的所有指标恢复到阴性对照组相同的水平。在比较两个DON污染组后发现,用霉菌毒素吸附剂处理的试验组仔猪采食量提高了4.5%,平均日增重上升了4.1%。这导致末重增加了710 g,每头猪的利润提高了4.17元。
5 结论
除了可能对DON分子进行生物转化之外,这种特殊的方法似乎能够成功消除由霉菌毒素引起的氧化应激。研究表明,精选的多酚混合物对与氧化应激相关的血液指标以及仔猪生产性能有良好的效应。在受到DON污染的饲料中添加Vitafix Ultra,可以减弱DON的毒性作用并获得与阴性对照组相似的结果。
原题名:Elimination of oxidative stress caused by DON(英文)
原作者:Gil De Clercq(Nuscience公司产品经理)