谷物是集约化养殖场饲料配方的主要原料，约70%的谷物饲料会受到霉菌毒素污染[1]。玉米赤霉烯酮（ZEA）是由禾谷镰刀菌等镰刀菌属分泌的一种非甾体雌激素类霉菌毒素，也被称为F-2毒素，是动物饲料中三大霉菌毒素之一[2]。研究表明，ZEA及其代谢物具有能与雌激素受体竞争的类雌激素活性，主要影响猪和反刍动物的生殖器官、肝、肠道以及免疫系统等[3]。猪摄入被ZEA污染的饲料后，易导致母猪生殖器官受损、公猪雌性化及性欲降低、肠道屏障功能受损等[4-6]。ZEA对青年母猪的生殖器官危害最大[7]，可造成母猪子宫和卵巢损伤，影响母猪受孕，从而导致产仔数下降[8]；也可引起公猪睾丸萎缩和精子浓度降低[4]等。低浓度ZEA会造成猪胃肠黏膜肿胀充血，出现不同程度的炎症反应[9]，脾脏出现不同程度的萎缩[10]。高浓度ZEA则造成猪肠道屏障功能受损[11]，脾脏中免疫球蛋白的表达水平以及免疫细胞的增殖能力降低[12]，破坏细胞内DNA和蛋白质的合成而引起细胞毒性[9]。本文综述了ZEA在猪体内的主要代谢途径、对猪生殖、肠道及免疫的影响，介绍了目前应用较广泛的具体防控措施，为畜牧生产实践中减轻或防止猪受ZEA的危害提供参考。1玉米赤霉烯酮1.1玉米赤霉烯酮的性质ZEA主要由禾谷镰刀菌产生，分子式为C18H22O5（见图1[5]），化学名称为6-（10-羟基-6氧基-十一碳烯基）β-雷锁酸内酯[2]，相对分子质量为318.364 g/mol，是白色晶体形式的弱极性化合物，熔点为164~165 ℃，不溶于水，但溶于碱性溶液、苯、乙腈、丙酮、醇等[13]。ZEA的热稳定性强，不会因研磨、挤压或加热而降解，被国际癌症研究中心归为三类致癌物。ZEA主要在谷物种植、收割、运输和储存期间对作物造成侵染。在空气潮湿地区，谷物中ZEA的含量较高[14]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.05.031.F001图1玉米赤霉烯酮结构式1.2玉米赤霉烯酮的限量标准根据我国《饲料卫生标准》（GB 13078—2017）的要求，配合饲料和玉米中ZEA的含量不应超过500 μg/kg，仔猪配合饲料中ZEA的限量为150 μg/kg，青年母猪配合饲料中ZEA的限量为100 μg/kg[15]。此外，根据2011年出台的《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》（GB 2761—2017）要求，谷物及其制品中ZEA的含量应低于60 μg/kg[15]。1.3玉米赤霉烯酮在动物体内的代谢过程动物经口摄入被ZEA污染的饲料后，ZEA一部分随尿液和粪便排出体外，另一部分被小肠上皮细胞迅速吸收至血液循环进行代谢[16]。ZEA主要通过还原反应和结合反应在肝脏中代谢，代谢过程见图2。除肝脏外，ZEA也可在胃、肠黏膜细胞、微生物和肾脏中进行生物转化，其代谢途径包括：ZEA在3α/3β-羟基类固醇脱氢酶（3α/3β-hydroxysteroid dehydrogenases，3α/3β-HSD）作用下，被还原成α/β-玉米赤霉烯醇（α/β-zearalenol，α/β-ZOL）2种异构体。α/β-ZOL与ZEA结构相似，但α-ZOL雌激素活性比ZEA高近百倍[17]，对机体毒性极强；而β-ZOL雌激素活性低，几乎对机体无害。在猪和反刍动物体内，部分α/β-ZOL还能被进一步还原为α/β-玉米赤霉醇（α/β-zearalanol，α/β-ZAL）[18]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.05.031.F002图2ZEA在动物体内的主要代谢过程ZEA及其代谢产物在尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸转移酶（UDPGT）和磺基转移酶（SULT）催化下，分别与葡萄糖醛酸（GIcA）和硫酸盐发生偶联反应，形成葡萄糖醛酸嵌合物，该物质不具备雌激素生物活性，因此ZEA与GIcA偶联是一种解毒反应[19]。产生的葡萄糖醛酸嵌合物大多经肠黏膜上皮细胞吸收进入门静脉系统，并在肝脏中代谢后，经血液循环运输至机体各靶器官[20]，剩余的葡萄糖醛酸嵌合物则由胆汁经肝肠循环通过粪便和尿液排出体外[21]。2玉米赤霉烯酮对猪的危害2.1玉米赤霉烯酮对猪生殖发育的影响生殖器官是ZEA诱导毒性的主要作用靶点。母猪摄入含ZEA的饲料后，易影响妊娠期母猪子宫形态结构，破坏胎儿生长发育的环境，进而导致胎儿流产、死胎等；中、小型母猪则出现阴唇红肿、乳头肿大或发红等症状[7]。低浓度ZEA对母猪的卵巢及子宫具有损伤作用，而高浓度ZEA则会对母猪的受孕、排卵及胚胎定植造成一定的干扰[8]。使用含有300 μg/kg ZEA的饲料饲喂78~84日龄的母猪60 d，发现母猪的阴部肿胀，而母猪平均日增重（ADG）及雌激素的mRNA表达水平均无明显变化[22]。日粮中添加1.0 mg/kg ZEA，妊娠母猪产仔数无明显变化，但会降低仔猪生长性能，并导致母猪子宫内膜明显增厚和充血[23]。研究表明，1.04 mg/kg ZEA可上调后备母猪的促卵泡激素受体（FSHR）和促黄体激素受体（LHR）表达，促进雌二醇（E2）和促卵泡激素（FSH）分泌，从而加速外阴肿胀和卵泡增生[24]。用含有2.77 mg/kg ZEA的饲粮饲喂妊娠35~70 d的母猪，产仔数下降，活仔数及仔猪体重均降低[25]。当摄入含有3.61、4.33 mg/kg ZEA饲粮后，母猪出现假孕、繁殖率下降等症状[26]。ZEA能够激活SIRT1/PGC-1α信号通路，通过调节下游靶基因的表达，加快卵泡中线粒体生物合成，从而增强卵泡的能量代谢，并调节其增殖与闭锁[27]。研究表明，ZEA可促进子宫内膜上皮细胞中腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）磷酸化，从而激活AMPK/mTOR信号通路，促进子宫内膜上皮细胞自噬，上调增殖细胞核抗原（PCNA）的表达，从而促进子宫内膜上皮细胞异常增殖，造成子宫肥大[28]。此外，ZEA诱导的猪雌激素过多症对公猪的生殖系统也会造成负面影响，可影响精子生成，导致公猪雌性化、性欲降低[29]。研究表明，饲粮中添加9 mg/kg ZEA后，公猪精液总量和总活精数均显著下降[4]。饲喂含40 mg/kg ZEA饲料后，猪ADG、睾酮（T）浓度和血浆促黄体生成素（LH）浓度均降低[30]。研究显示，ZEA和α-ZOL可通过降低3β-HSD-1和细胞色素P450侧链裂解酶（P450scc）的活性，同时抑制类固醇调节蛋白合成和转录，从而降低T分泌，进而降低精子数量[9]。2.2玉米赤霉烯酮对猪肠道的影响肠道是ZEA的主要吸收器官。ZEA易穿过肠道屏障，并被肠上皮细胞快速吸收，临床剖检可见胃肠道黏膜有轻微肿胀、充血以及黏膜发绀等病变。研究表明，用含有1.04 mg/kg ZEA饲粮饲喂出生42 d断奶仔猪，连续饲喂35 d可以使回肠绒毛萎缩，十二指肠和空肠黏膜上皮细胞中增殖细胞核抗原（PCNA）的表达下降，进而对肠道的吸收功能产生影响[31]。连续6周给母猪饲喂含40 mg/kg ZEA饲粮后，母猪十二指肠固有层中炎性细胞数量明显增加[9]。当妊娠母猪摄入含77 mg/kg ZEA饲粮后，母猪及其后代空肠绒毛高度明显降低，隐窝深度明显升高，盲肠食糜中细菌数量发生改变[32]。研究表明，在饲粮中添加1.5 mg/kg和3.0 mg/kg ZEA会造成仔猪盲肠黏膜上皮细胞大面积脱落，使盲肠中杯状细胞数目减少[33]，空肠和盲肠中信号调节分子腺苷酸磷酸酶4（Smad4）蛋白表达水平下降，致使TGF-β1/Smads信号通路受到抑制，进而抑制了肠黏膜上皮损伤的修复[6]。此外，ZEA还可通过上调丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1（ROCK1）mRNA表达、磷酸化肌球蛋白轻链（MLC）和肌球蛋白轻链激酶（MLCK）的蛋白表达，从而激活RhoA/ROCK信号通路，使细胞骨架纤维状肌动蛋白（F-actin）发生变化，提高猪小肠上皮细胞（IPEC-J2）猪小肠上皮细胞通透性，最终导致肠屏障功能障碍[11]。研究显示，ZEA可通过上调肠上皮细胞中促炎细胞因子白细胞介素-1α（IL-1α）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等mRNA的表达启动或加剧肠道炎症[34]，通过减少白细胞介素-8（IL-8）的合成，干扰肠道内稳态。连续4周给8周龄公猪饲喂含有0.8 mg/kg ZEA的饲料，发现公猪盲肠微生物群落结构发生变化，乳酸菌、拟杆菌的相对丰度升高[35]。使用10~100 µmol/L ZEA处理IPEC-J2持续24 h，发现细胞活力降低，乳酸脱氢酶（LDH）活性升高[36]。当母猪感染ZEA后，新生仔猪空肠中促炎细胞因子的表达显著增加，导致新生仔猪肠道炎症反应加剧。综上所述，ZEA可通过破坏肠上皮细胞完整性，诱导机体产生氧化应激，增加促炎因子的表达等，引起肠道炎症及肠道功能紊乱，从而引起肠道毒性。2.3玉米赤霉烯酮对猪免疫功能的影响ZEA主要通过破坏机体免疫球蛋白、免疫细胞以及免疫器官的功能，导致机体免疫系统受损及免疫功能下降，最终诱发机体产生免疫毒性[9]。研究表明，当猪摄入含ZEA的饲粮后，胸腺和脾脏均有不同程度的萎缩，脾小结中出现大量坏死的淋巴细胞，红髓中也有少量细胞坏死，并伴有凋亡小体形成、线粒体肿胀等现象[10]。随着ZEA浓度增加，脾脏中免疫球蛋白A（IgA）和免疫球蛋白G（IgG）的mRNA表达水平显著降低，同时可抑制外周血T、B淋巴细胞增殖，引起细胞凋亡，导致免疫功能下降[12]。ZEA及其代谢产物可抑制中性粒细胞的吞噬功能，使断奶仔猪脾脏中白细胞介素-2（IL-2）、干扰素-γ（IFN-γ）mRNA表达水平降低，而IL-6、白细胞介素-β（IL-β）表达水平升高[37]。研究表明，在0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、20.0 μmol/L α-ZOL存在下孵育猪全血细胞72 h，随着α-ZOL浓度增加，猪血液免疫细胞增殖数目显著降低[38]。研究显示，断奶仔猪连续摄入含ZEA的饲粮18 d，脾脏中免疫因子、核受体和MAPK信号通路均出现异常，TNF、IL-8、IL-6和白细胞介素-1（IL-1）等细胞因子mRNA表达水平显著降低，外周血中分化决定簇抗原3（CD3）、分化决定族抗原4（CD4）、IgA和IgG等免疫因子浓度降低，表明ZEA可影响体液免疫[39]。研究表明，ZEA可通过增加细胞外调节蛋白激酶（ERK）、丝裂原活化蛋白激酶（P38）、应激活化蛋白激酶（JNK）蛋白的磷酸化水平，进一步激活MAPK信号通路，调控细胞凋亡和氧化应激过程，从而引起免疫器官损伤。此外，ZEA还可通过抑制Keap1-Nrf2信号通路相关蛋白表达水平，从而抑制下游抗氧化因子的表达，最终使脾脏细胞产生氧化损伤[35]。综上所述，ZEA通过抑制免疫因子的表达并激活氧化应激相关通路，使机体免疫系统受损及免疫功能下降，从而诱发机体产生免疫毒性。2.4玉米赤霉烯酮的细胞毒性ZEA及其衍生物的细胞毒性主要体现在细胞异常增殖、细胞氧化应激和细胞凋亡等方面。ZEA对机体细胞产生毒害作用是由于ZEA在结构上与内源性雌激素类似，可竞争性与雌激素受体结合[27]，进入细胞核内使染色体异常，抑制细胞内DNA和蛋白质合成，导致应激蛋白过度表达，从而产生细胞毒性。MTT法测定结果显示，15~120 μmol/L的ZEA能够显著抑制猪卵巢颗粒细胞的活力，且其抑制作用随浓度增加而增强，并可诱导猪卵巢颗粒细胞凋亡，且呈现一定的剂量效应关系[40]。此外，ZEA引起的氧化损伤是导致细胞毒性的另一途径。ZEA通过使体内活性氧自由基积累，脂质过氧化水平升高，造成细胞内脂质过氧化物含量增加，对DNA造成损伤，从而引发细胞毒性。研究表明，以原代培养新生仔猪IPEC为研究模型，分别加入0、1、5、10 μg/mL ZEA，结果显示，谷胱甘肽（GSH）含量及超氧化物歧化酶（T-SOD）活性显著降低，LDH释放速率和丙二醛（MDA）生成量显著增加，引起IPEC氧化损伤，并抑制其增殖[27,41]。研究表明，20 µmol/L ZEA与1 μg/mL脂多糖联合作用可显著降低IPEC-J2活力，可显著增加细胞内乳LDH水平和活性氧（ROS）积累，降低细胞总抗氧化能力，促进细胞发生氧化应激[42]。36.55 μg/mL ZEA可降低猪肾上皮细胞活力，提高ROS和MDA水平，降低SOD活性，引起氧化应激[43]。ZEA还可诱导猪滋养外胚层细胞氧化应激，将细胞周期阻滞在G2/M期，并引起DNA损伤[44]。研究表明，给母猪饲喂含1 mg/kg ZEA饲粮，可导致母猪子宫细胞异常增殖，抑制细胞自噬标记蛋白（LC3）的表达，破坏子宫内膜及腺上皮细胞稳态[45]，表明ZEA可通过上调WNT信号蛋白（WNT 1）和β-肌动蛋白（β-catenin）表达，激活Wnt/β-catenin信号通路，促进猪子宫内膜上皮细胞增殖和发育[46]。ZEA还可通过抑制磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）、蛋白激酶B（AKT）、雷帕霉素受体蛋白（mTOR）、ERK表达，刺激JNK、p38表达，激活PI3K/AKT/mTOR和MAPK信号通路，刺激不同类型的细胞发生自噬[47]。综上所述，ZEA通过抑制细胞内DNA和蛋白质的正常合成，引起细胞产生氧化损伤，导致细胞毒性。3玉米赤霉烯酮的防控措施防止饲料受到ZEA污染的关键是在作物种植期间采取一系列措施防止作物产生霉菌毒素[48]，但在田间抑制作物产生霉菌毒素的方法大部分会降低作物产量。作物收获后储存环境潮湿也会导致霉菌滋生。因此，在畜牧业中，主要采用物理、化学和生物脱毒法在饲料加工过程中进行脱毒。3.1物理脱毒法物理脱毒法包括人工剔除、水洗、热处理、压煮和吸附剂吸附等[49]。对于轻微污染的谷物，通常采用剔除和水洗手段进行部分清除。ZEA热稳定性较好，热处理和压煮方式对ZEA破坏作用较小。目前，在工业上常使用吸附剂吸附法进行脱毒。物理吸附的原理是在饲料中添加具有结合ZEA能力的物质，从而降低饲料中ZEA的浓度。磁性埃洛石（MHNTs）作为ZEA吸附剂，具有抗炎、抗氧化和抗菌活性[50]。蒙脱石吸附剂可将2 mg/L ZEA吸附90%以上[51]。在饲料中加入0.2%的酯化葡甘露聚糖，可以显著减轻ZEA的毒性，避免家畜在养殖过程中遭受ZEA的毒害[49]。此外，使用活性炭也能够有效地吸附ZEA[52]。综上所述，物理脱毒法的优点是成本低、操作简单、无有毒代谢物产生，且对原料特性不会造成影响，但物理脱毒法脱毒所需时间长、过程复杂，易吸附饲料中的营养物质，所以在生产实践中物理脱毒法应用较少。3.2化学脱毒法化学脱毒法主要采用臭氧、氨水、碳酸钠和过氧化氢等将毒素转变为其他物质，从而达到去除ZEA的目的。研究表明，2 mL 50 μg/mL ZEA在10.2 mg/L臭氧处理后可迅速完全降解，且不会产生副产品[53]。采用100 ml/L过氧化氢脱毒16 h，80%的ZEA都能被降解[54]。研究表明，ZEA是一种弱酸性物质，在碱性条件下的溶解性较强，所以在被ZEA污染的饲料中添加20 g/L碳酸钠时，会明显降低ZEA含量[55]。因此，化学脱毒法可有效去除ZEA，但会严重破坏饲料中的营养成分，且效果不稳定，因此不适用于对大量霉变饲料脱毒。此外，使用化学脱毒法易留下过量残留化学物质，从而造成二次污染问题，所以化学脱毒法在实际应用中也受到限制。3.3生物脱毒法目前，对ZEA脱毒的研究主要集中在生物脱毒方面。生物脱毒法主要通过微生物酶作用分解霉菌毒素，或者将ZEA吸附在微生物细胞壁上[52]，从而达到有效脱毒的目的。ZEA在微生物酶催化下发生的反应主要有四条途径，分别是内酯环水解、加氧成酯、C-6-羰基还原以及C14/C-16-OH衍生化[56-57]。研究表明，链霉菌属和红球菌属对ZEA具有较好的降解作用，红球菌能够有效地降解芳香族真菌毒素，使其胞内酶降解率高达87.1%，其中红球菌NI1和吡啶红球菌K408能够彻底清除ZEA的雌激素效应[50,58]。此外，部分益生菌细胞壁上具有多种能有效吸附ZEA的吸附中心[48]。酵母菌、乳酸菌等多种菌体细胞也具有吸附ZEA的能力。酵母细胞壁内的多糖通过氢键或疏水作用吸附ZEA。研究表明，酿酒酵母细胞壁内的β-D-葡聚糖对ZEA具有很强的吸收作用[59]，能降低肠道中40%的ZEA，且菌体数目越多吸附效果越好。仔猪饲粮中添加0.2%酵母细胞壁提取物可有效减弱ZEA导致的生殖毒性[60]。乳酸菌吸附主要是依靠菌体细胞壁表皮官能团以离子交换和络合的方式结合ZEA[61]，但吸附所需时间通常较长且吸附过程部分可逆。因此，利用生物降解酶催化ZEA反应，使其转变为无毒小分子代谢物的生物转化方法成为生物脱毒中研究的重点。相比物理和化学方法，生物方法脱毒更安全、有效，且不会对饲料的营养成分造成影响[48]。3.4其他方法维生素类药物也可缓解ZEA诱导的毒性反应，例如，维生素C可显著降低ZEA诱导机体产生的生殖毒性和血液毒性，维生素A、维生素E可降低ZEA诱导的机体氧化应激[62]。部分中草药及其提取物也可缓解ZEA毒性，例如，白藜芦醇可通过降低活性氧生成、增加线粒体膜电位等减轻ZEA诱导的细胞毒性[63]。黄芩苷可通过抑制机体炎症反应和细胞凋亡，减轻ZEA诱导的动物机体肝、肾损伤[64]。藏红花作为一种独特的类胡萝卜素，能够使生殖系统恢复活力并有效改善ZEA所致的卵泡数目下降、卵泡闭锁等现象[65]。5 μg/mL原花青素可减轻ZEA诱导的牦牛颗粒细胞的细胞毒性，降低细胞内ROS水平，减弱其氧化损伤[66]。500 mg/kg水飞蓟素可有效减轻ZEA所致的大鼠生殖毒性和肝毒性[67]。研究表明，植物精油也可降解ZEA的毒性作用，如肉桂精油、花梨木精油等对ZEA均具有明显的脱毒效果，且随着精油的用量越大，脱毒效果越好[68]。4结论ZEA会降低猪的繁殖能力，破坏猪肠上皮细胞完整性，引起肠道炎症，影响猪免疫系统的功能状态，还可引起细胞毒性，并诱导机体产生氧化应激，造成机体免疫损伤。但目前ZEA对猪造成损伤的详细机制仍不完全清楚。相比物理、化学方法，使用生物方法对ZEA脱毒更安全、有效，微生物脱毒是当前的研究热点。因此，关于ZEA单独或联合其他真菌毒素对猪的毒副作用，以及不同类型ZEA吸附剂单独或联合应用在猪生产中的应用效果还有待进一步研究。