玉米赤霉烯酮（ZEA）又称F-2毒素，是由镰刀菌株分泌的一种高毒性、低分子量有毒次级代谢物[1-2]，广泛存在于玉米、大麦、高粱等谷物中[3]。据报道，每年全世界约有25%的作物受真菌毒素污染，2%的食物因受污染无法食用，其中ZEA污染率为46%，被污染的农作物中ZEA浓度最高可达3 049 μg/kg[2]。我国对ZEA进行严格监管，并规定了食品中ZEA的限量标准。如未加工谷物中ZEA最大允许量为100~200 μg/kg，加工谷物中为75 μg/kg[1]，以降低ZEA对人和动物造成的危害。20世纪60年代，Stob等从霉变农作物中分离出ZEA，并证实该物质具有雄性激素作用[4]。ZEA可诱导铁死亡影响雄性小鼠精子的发生[5]；ZEA可通过激活线粒体凋亡途径和p38/ERK-MAPK信号通路造成雌性小鼠子宫氧化损伤[6]；ZEA可诱导细胞的氧化应激、炎症及凋亡，导致大鼠肝脏和小鼠肾脏功能受损[7-8]；ZEA可引起脾脏损伤，导致小鼠免疫系统功能降低[9]；ZEA可激活Keap1-Nrf2通路，引起猪小肠上皮细胞（IPEC-J2）氧化损伤[10]。研究表明，家兔食用被ZEA污染的饲料后，ZEA通过雌激素作用、氧化应激等多种机制产生炎症、细胞凋亡及坏死，导致家兔生长缓慢、肠道菌群紊乱、肝肾功能减弱、免疫和生殖功能降低等，严重威胁家兔健康[11-12]。因此，需要对ZEA及代谢物的潜在作用机制进行更多研究，以降低其对动物的毒性。本文论述了ZEA在机体中的代谢途径及其对家兔的毒性、毒性机制，总结分析了各种解毒方法，以期最大限度降低ZEA对家兔健康和养兔业的影响。1ZEA的代谢途径ZEA随饲料进入家兔体内后被快速吸收，经血液进入肝内代谢，最后通过肠道或肾脏排出[1]。目前已发现的ZEA代谢产物至少有15种，其中α-玉米赤霉烯醇（α-ZOL）、β-玉米赤霉烯醇（β-ZOL）、α-玉米赤霉醇（α-ZAL）、β-玉米赤霉醇（β-ZAL）和玉米赤霉酮（ZAL）为主要代谢物[2]（见图1）。ZEA代谢产物类型与物种密切相关，在兔、猪、鼠体内主要转化生成α-ZOL[1]，在牛体内主要形成β-ZOL[2]。这两种物质是ZEA分别在3α-或3β-羟基类固醇脱氢酶（HSDs）催化下形成；α-ZOL、β-ZOL中的双键进一步被还原成α-ZAL、β-ZAL；此外，这些中间代谢物还能在相关酶催化下与葡萄糖醛酸结合成玉米赤霉酮（ZAN）等无毒物质，最后以尿液形式排出（见图1）。ZEA及代谢物的毒性强弱与其雌激素活性有关[1]。根据内酯环中双键存在与否，ZEA分为顺式和反式两种，其中顺式异构体与雌激素受体亲和力更强[1-3]。研究显示，与ZEA和β-ZOL相比，α-ZOL在猪、鼠、兔等机体中与雌激素受体亲和力更强，甚至高出ZEA百倍[1-2]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.23.028.F001图1ZEA在机体中的代谢途径注：3α-HSDs为3α-羟基类固醇脱氢酶；3β-HSDs为3β-羟基类固醇脱氢酶；α-ZOL为α-玉米赤霉烯醇；β-ZOL为β-玉米赤霉烯醇；α-ZAL为α-玉米赤霉醇；β-ZAL为β-玉米赤霉醇。2ZEA对家兔的毒性作用2.1ZEA对生长发育的毒性研究表明，ZEA能够抑制动物的生长发育，提高动物患病风险[11]。张鑫[12]用1 600 μg/kg ZEA灌胃家兔，发现随着攻毒时间延长，家兔日采食量减少，体重显著下降，并伴有精神萎靡、行动迟缓等症状，其原因可能与ZEA在家兔体内的累积效应有关。Li等[13]用不同剂量ZEA对雄性断奶幼兔连续灌喂4 w，发现高剂量组（800 μg/kg）和中剂量组（1 600 μg/kg）断奶仔兔的体重显著低于对照组。李宇敏[11]用含250~1 000 μg/kg ZEA的日粮饲喂后备母兔，发现试验前期和后期母兔的平均日采食量、平均日增重、料重比等生长性能与对照组相比无显著差异，但均呈现下降趋势。但早在1992年，已有研究发现，雌性巴拉迪兔食用含低剂量ZEA（0~1 mg/kg）日粮后体重显著增加，而食用含高剂量ZEA（0~4 mg/kg）日粮的雌兔体重显著下降[14]。同样，栗金丽等[15]用低剂量ZEA（200~400 μg/kg）饲喂SD雌鼠发现雌鼠生长速度明显加快，4 w后各试验组雌鼠体重均高于对照组，而高剂量（500 μg/kg）组雌鼠的平均体重略低于对照组。Wu等[7]用含不同剂量ZEA的饲料饲喂大鼠，发现21 d后与对照组（365 g）相比，低剂量ZEA组（1 mg/kg）大鼠平均体重显著增加至375 g，高剂量ZEA组（10 mg/kg）大鼠体重则明显降低至360 g，出现生长变缓的现象。上述两个研究结果与Abdelhamid等[14]的结果一致，证实了ZEA的双向剂量效应，即低剂量ZEA在一定程度上利于动物生长，高剂量则刚好相反。原因可能是低剂量ZEA通过某种机制提高机体的合成代谢，促进动物生长；高剂量ZEA可能通过雌激素效应对生长发育产生抑制作用。2.2ZEA对肝肾的毒性肝脏不仅是重要的代谢场所，也是主要的解毒器官[1]，故ZEA在肝内代谢时会靶向肝脏造成肝损伤。刘吉山等[16]发现，ZEA致死的獭兔肝表面布满坏死灶，肝脏出现硬化。Conková等[17]用含ZEA（100 μg/kg）的日粮饲喂家兔，14 d后发现，血清谷丙转氨酶（ALT）、碱性磷酸酶（ALP）、谷草转氨酶（AST）和γ-谷氨酰转移酶（GGT）活性呈时间依赖性增强，酶活性较第1 d均有所增加，其原因可能是毒素的慢性作用引起了肝毒性。除肝毒性外，ZEA还表现出较强的肾脏毒性[1]。张鑫[12]发现，饲喂一定剂量ZEA的家兔肾脏肾小管上皮开始水肿、肾小球出现萎缩，并伴有炎性细胞浸润等现象。Tsouloufi等[18]对成年雄鹿兔连续灌胃ZEA（50 μg/kg），7 w后发现，与攻毒前相比，血清中AST活性增加了15 IU/L，总胆红素（STB）活性提高了0.3 mg/L，表明雄鹿兔发生了肝细胞损伤和肝功能障碍，而血清中尿素和肌酐水平显著降低，表明对肾功能也产生了毒性作用。姜淑贞[19]在基础日粮中添加低剂量的ZEA，发现断奶仔猪血清中丙二醛（MDA）含量显著增加，而超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化氢酶（GSH-Px）的活性显著降低，降低了机体抗氧化功能。2.3ZEA对消化系统的毒性肠上皮作为机械屏障在阻止毒素等潜在病原体损伤机体方面起到重要作用，故肠上皮细胞也被认为是真菌毒素的主要靶点[20-21]。Tan等[21]研究发现，一定剂量的ZEA会改变小鼠盲肠菌群结构及宿主细胞的表达谱，引起肠道功能紊乱。而Li等[13]用不同剂量ZEA（400~1 600 μg/kg）灌喂断奶幼兔28 d后发现，盲肠菌群结构无显著变化，对照组及低、中、高ZEA剂量组分别鉴定出5 565、5 834、5 863和6 140个OTU，表明微生物群丰富度随ZEA剂量增加发生改变，导致肠道消化功能出现紊乱。张鑫[12]研究发现，ZEA能够显著提高蓝藻、厌氧杆菌和变形杆菌丰度，同时降低乳酸杆菌、草杆菌和放线菌等有重要代谢功能的菌群丰度，破坏家兔肠道微生物平衡，削弱消化道功能并引发肠道炎症。还有研究发现，ZEA攻毒后会引起肠道白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）等促炎因子水平显著增加，破坏肠道形态和肠上皮屏障的完整性[22]。ZEA能够通过氧化途径造成肝肾毒性，同样会对肠上皮产生氧化损伤[23]。Fan等[24]发现，ZEA暴露细胞中ROS水平明显升高，并伴随iNOS、COX2和IL-1β、IL-18等促炎因子显著上调，表明ZEA除引起氧化应激外，还可诱导炎症反应。关于ZEA的作用机理，有研究发现，ZEA衍生物α-ZOL、β-ZOL通过激活PERK/CHOP/caspase-12等内质网应激途径诱导肠上皮细胞凋亡，导致肠道损伤[25-26]。此外，ZEA还能够通过激活RhoA/ROCK通路，引起下游效应蛋白ROCK1上调，最终诱发肠屏障功能障碍[27]。2.4ZEA对生殖功能的毒性ZEA及其代谢物与内源性雌激素结构相似，功能上表现出雌激素活性[1]。内源性雌激素缺乏或过低时，ZEA竞争性结合雌二醇受体，引起一系列类雌激素效应，导致动物生殖功能受损[2]。作为一种类雌激素，ZEA及其代谢物（α-ZOL）可显著刺激成年雌性初产兔子宫生长，缓解卵巢切除术造成的子宫萎缩[28]。妊娠期动物接触ZEA，不仅会影响胚胎发育，还会导致胚胎畸形或死亡。如鼠、兔等食用含ZEA的饲料后会出现黄体酮下降、卵巢颗粒细胞损伤、胚胎发育异常等症状[29]。李宇敏[11]发现，ZEA暴露会导致雌兔子宫肌层明显增厚，子宫腺体明显增多，卵巢出现卵泡性囊泡，怀孕率下降。ZEA不仅损伤雌性动物的生殖系统，还会影响雄性的生殖功能。Kovács等[30]用含0.99 mg/kg ZEA的饲料连续饲喂雄兔51 d，发现与对照组相比，ZEA组雄兔精液样本中进行性向前运动的精子比例降低了12%，睾酮水平降低了45%，同时形态正常精子的比例降低了31%。而Tsouloufi等[31]的结果刚好相反，对雄性新西兰白兔连续灌胃ZEA（50 μg/kg）7 w后，雄兔精液质量、生精细胞和精子活力与对照组无无明显区别，其原因需进一步研究。ZEA对生殖的影响不仅与自身雌激素活性有关，还与其诱导的氧化应激关系密切。Tvrdá等[32]用一定剂量（1~50 μmol/L）ZEA对家兔精子体外暴露8 h后发现，精子内ROS水平显著增加的同时，精子出现活力下降甚至凋亡的现象。铁积累和脂质过氧化是生精细胞脱铁的原因。ZEA可诱导铁死亡的发生，进而降低精子活力[5]。2.5ZEA对免疫系统的毒性免疫系统也是ZEA靶标之一，其免疫毒性主要体现在ZEA对免疫因子分泌和免疫器官功能上的影响[12]。Tsouloufi等[18]用50 μg/kg的ZEA对雄鹿兔暴露7 w后发现，白细胞、单核细胞和嗜酸性粒细胞等免疫细胞水平显著增加，表明ZEA引起了动物免疫系统异常。Lee等[33]研究表明，ZEA通过降低巨噬细胞中促炎介质水平，抑制JNK、p38和NF-κB等通路活性，减弱先天性免疫应答强度。同时，ZEA还能够抑制胸腺、脾脏等免疫器官的免疫功能。有研究显示，随着ZEA浓度增加，家兔等动物的脾脏白髓和胸腺皮质萎缩减少并发生局灶性坏死，且脾脏红髓出现静脉窦扩张，其原因可能与该毒素的雌激素效应有关[12]。此外，ZEA诱导的氧化应激和细胞凋亡也可能是其免疫毒性产生的原因之一。李宇敏[11]在饲料中添加一定剂量ZEA（750~1 000 μg/kg），后备母兔脾脏指数降低了33.96%，血清中IgG、IgA、IgM等免疫球蛋白水平降低了15.50%、8.40%、15.38%，表明ZEA对机体产生了免疫毒性，导致后备母兔的免疫功能下降。Zheng等[34]发现，低剂量ZEA具有雌激素作用及致癌性，促进细胞增殖；高剂量ZEA通过氧化应激、DNA损伤等途径引起细胞死亡，但具体机制尚不清楚。3ZEA毒性的信号通路调节ZEA引起的氧化损伤、炎症和细胞凋亡等毒性效应与相关信号通路的激活密切相关。Cheng等[10]发现，ZEA通过促进猪小肠上皮细胞（IPEC-J2）Nrf2、Nqo1等蛋白的表达激活Keap1-Nrf2通路，引起空肠氧化损伤。Huang等[27]发现，ZEA通过激活RhoA/ROCK通路，引起下游效应蛋白ROCK1上调，诱发肠屏障功能障碍。Zhao等[35]发现，ZEA也可促进GRP78、JNK的表达，通过激活ERs/JNK通路引发猪子宫内膜细胞凋亡。此外，ZEA还能够激活Fas/FasL信号通路，增加Bax、Bid蛋白水平，诱导细胞凋亡[36]。HERP是一种内质网膜蛋白，与ZEA结合可引起细胞凋亡。Chen等[37]通过RNAi干扰HERP发现，卵巢颗粒细胞可免受ZEA引起的凋亡，故靶向抑制ZEA介导的信号通路可抑制或缓解ZEA对机体的损伤。Yang等[38]发现，AIF基因能够显著下调p-IRE1α、GRP78及CHOP的表达，抑制ZEA诱导的山羊Leydig细胞凋亡。Chen等[39]发现，特定AMPK启动子（AICAR）激活AMPK通路后可逆转ZEA诱导的干细胞周期阻滞，抑制大鼠癌细胞增殖。4ZEA的防治4.1ZEA污染预防方法饲料存储不当是导致ZEA产生的主要因素之一，需及时干燥去除水分以降低霉变概率。若饲料已发生霉变，需使用物理和化学方法对其脱毒。物理方法包括传统的浸泡、清洗、分选、去皮和研磨及常规的高温灭活、辐射和吸附，其中吸附在生产中最常用。吸附法是按一定比例将脱霉剂均匀掺入霉变饲料中吸附饲料中毒素达到脱毒目的。常见的脱霉剂包括活性炭、葡甘露聚糖、蒙脱石等。其中蒙脱石因具有黏土矿物表面积大、离子交换能力强、成本低等优点被作为最佳脱霉剂。化学方法主要是利用酸（HCl）、碱（NaOH）、氧化剂（H2O2）等试剂，通过氧化作用破坏ZEA结构以降低或消除其毒性。Mckenzie等[40]发现，ZEA在高浓度臭氧中15 s内即被完全降解。Abd等[41]发现，在80 ℃下用10% H2O2处理16 h后可降解83.9%的ZEA。但化学试剂在消除ZEA毒性的同时会产生有毒物质，因而在霉菌毒素脱毒应用中受到限制。4.2ZEA毒性缓解方法4.2.1微生物法微生物法是利用微生物的吸附和分解作用将ZEA吸附分离并将其降解成无毒或低毒物质。目前，能够缓解ZEA毒性的微生物主要包括酵母、芽孢杆菌和乳酸菌。酵母的吸附能力与其细胞壁上的葡甘聚糖聚合物有关。在饲料中添加0.2%酵母细胞壁提取物饲喂仔猪能够有效预防ZEA对仔猪的生殖毒性[42]。将酿酒酵母放在含ZEA的营养酵母肉汤中培养48 h，ZEA可被完全降解[43]。此外，部分乳酸菌菌株也被证实对ZEA有高吸附能力。El-Nezami等[44]发现，将ZEA与鼠李糖乳杆菌菌株共孵育，从细菌中可回收到46%的ZEA。微生物的分解作用主要依赖自身分泌的酶降解毒素，该方法特异性高，且在解毒时不会破坏饲料中其他营养成分。Tinyiro等[45]发现，枯草芽孢杆菌和纳豆芽孢杆菌在48 h内对ZEA的降解率达100%、87%。Huang等[46]联用复合益生菌与米曲霉中的霉菌毒素降解酶，发现ZEA降解率能由42%显著增到74%。综上所述，微生物法由于其高效、高特异性、环境友好和低污染等优点，被视为较有前景的真菌毒素解毒方法。4.2.2植物提取物法姜黄素、槲皮素、原花青素等多种植物提取物均具有缓解ZEA毒性的作用。其中，姜黄素是从姜科植物根茎中提取的亲脂性多酚。Chen等[47]发现，ZEA通过靶向PTEN抑制PI3K/AKT信号通路的活化，加速小鼠TM3细胞凋亡，添加姜黄素能够明显减轻ZEA造成的细胞死亡。槲皮素是一种天然抗氧化剂。Ben等[25]研究α-ZOL、β-ZOL对人结肠癌HCT116细胞毒性影响时发现，二者通过内质网应激途径诱导细胞氧化损伤，添加槲皮素后ZEA的细胞毒性明显减弱。原花青素是一种广泛存在于植物种子、树皮中的天然多酚。Long等[26]指出，原花青素通过抑制内质网凋亡途径缓解ZEA造成的小鼠肠上皮细胞损伤。绿原酸、桦木酸（BA）等植物提取物被证实也具有抗ZEA毒性作用。Yi等[48]研究发现，绿原酸可通过抑制caspase-3、提高Bcl-2/Bax比值降低ZEA对卵巢颗粒细胞毒性。Yang等[6]发现，BA能够有效缓解ZEA所致的小鼠睾丸损伤，其机制可能与ERK/Nrf2/HO-1信号通路的激活有关。可见，植物提取物可有效降低ZEA对机体的损伤，为寻找更高效的ZEA解毒剂提供了新思路。4.2.3抗氧化剂法抗氧化剂能够通过抑制ROS生成、清除氧自由基等途径抑制ZEA的毒性。目前研究较多的是微量元素硒（Se）和内源性物质褪黑素（MT）。Se是GSH-Px的组成成分之一，主要通过减少过氧化物积累防止膜脂氧化。Se还可通过抑制内质网应激保护鸡淋巴细胞和小鼠肾脏细胞免受ZEA诱导的凋亡[49-50]。MT是由脑松果体分泌的一种内源性激素，补充MT能够显著抑制ZEA等真菌毒素产生的毒性作用。Yao等[51]发现，添加MT后早期猪胚胎内ZEA诱导的氧化应激、细胞自噬和凋亡程度明显减弱，同时猪囊胚形成率明显增加。周佳伟等[52]研究表明，MT可抑制ZEA诱导的雌鼠子宫肌细胞肥大。4.3ZEA中毒后的治疗方法真菌毒素中毒后一般采取对症治疗使动物恢复健康。家兔ZEA中毒后，先停喂草料，断食1 d后再饲喂易消化的饲草或饲料，并补充葡萄糖及维生素C以缓解症状。急性中毒家兔灌胃0.1%高锰酸钾或2%碳酸氢钠清理胃肠道，之后每天灌服10%红糖水20 mL。若发生腹泻，可按2~4 g/只的剂量灌服硫酸钠等盐类泻剂，并静脉注射10%葡萄糖液50~100 mL和维生素C 500 mg；腹泻严重可按0.1~0.2 g/kg剂量连续灌服磺胺脒3~5 d。可给予抗生素治疗以防继发感染，如用庆大霉素按2次/d，每次2~4 U连续注射3 d。对久治无效的中毒家兔应及时淘汰[53]。5结论ZEA主要通过氧化应激引起家兔肝肾、肠胃及免疫系统等器官的损伤。ZEA作为雌激素类似物，通过干扰雌激素水平影响家兔的生长性能和繁殖性能。在ZEA毒性防治方面，物理和化学解毒法虽简单有效，但会对环境及饲料造成污染；生物法由于可用菌种不多，使其应用普及度受限。植物提取物高效且对机体无副作用，是颇具前景的ZEA治疗方法。目前，应该从根本上把握饲料品质，减少霉变饲料，及时处理真菌毒素超标饲料。此外，有关ZEA的毒性及其机制尚未完全清楚。进一步阐明ZEA作用机制、寻找更有效的ZEA解毒剂和潜在靶点是未来研究的重点。