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玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEA)是一种具有雌激素活性和多种毒性作用的真菌毒素,是猪饲料中最常见的霉菌毒素之一。中国大部分农区呈季风气候特征,是Z EA污染的重灾区。ZEA污染范围广,且污染程度随季节的更替呈周期性变化,持续危害着饲料工业和养猪业的发展。为应对ZEA污染的危害,相关人员已在饲料原料生产、饲料加工、脱霉剂应用研发、毒素检测以及中毒治疗等诸多环节做了大量工作,但仍未完全有效防控ZEA的危害。其原因在于相关机制研究不足,限制了确切有效防治措施的制定。下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalamus-pituitary-gonadal axis,HPGA)是一个完整的神经内分泌调节系统,对母猪生殖器官的发育以及生殖活动的进行起着重要的调节作用。子宫是母猪重要的繁殖器官,与母猪的繁殖力密切相关,但ZEA对HPGA及子宫的影响研究报道较少。因此本试验选择对ZEA敏感性较高的2月龄母猪,通过饲喂不同ZEA水平的饲粮,研究其对小母猪HPGA及子宫的毒性作用及相关机制。选择胎次和体重(23.20±0.68 kg)相近的2月龄长×大二元母猪48头,随机分为4组,每组12个重复,每重复1头。对照组(CON组)饲喂基础饲粮,试验组(T1、T2、T3组)饲喂在基础饲粮中分别添加200、800、1600μg/kg ZEA的试验饲粮。预试期7 d,正试期40 d。结果如下:ZEA对各组小母猪的ADG、ADFI、F/G、腹泻率以及肝脏、肾脏、脾脏和胸腺的器官指数均无显著影响(P>0.05)。但可以使试验组小母猪的外阴面积显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)增大,说明ZEA处理对小母猪产生了明显的生殖毒性,可以进行进一步研究。本试验中,ZEA可以显著降低小母猪对CP的消化率(P<0.05),极显著降低对P的消化率(P<0.01),极显著提高对Ca的消化率(P<0.01)。同时发现ZEA可以显著降低小母猪血清IgG和IgM的水平(P<0.05)。可见ZEA可以通过影响小母猪对CP、Ca、P的消化率以及降低免疫力的方式间接影响HPGA及子宫的功能,发挥毒性作用。ZEA可以使小母猪的子宫指数出现显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)增大,卵巢指数有上升的趋势。经石蜡切片,HE染色观察可见,ZEA可以促进小母猪次级卵泡的发育,使卵泡扩张,体积增大,也可以使子宫内膜和肌层增厚,腺体数量增多,密度增大。进一步经荧光定量PCR、免疫组织化学法以及Western blot分析发现,ZEA可以提高卵巢和子宫Ghrelin、GHR、PCNA mRNA和蛋白的表达水平,来加速卵巢和子宫的发育。ZEA还可以通过显著上调HPGA及子宫Kiss-1、GPR54、GnRH、GnRHR、ERα、LHR、FSHR mRNA的表达水平(P<0.05),显著下调LHβ、FSHβ mRNA的表达水平(P<0.05)来扰乱小母猪的内分泌,使血清和下丘脑GnRH水平显著升高(P<0.05),血清和卵巢PROG水平显著降低(P<0.05),血清LH和FSH水平显著降低(P<0.05),E2水平先显著降低(P<0.05),后显著升高(P<0.05)。结合对卵巢、子宫和外阴的影响,ZEA处理可能使小母猪表现出与人中枢性性早熟类似的,更复杂的生殖毒性。经石蜡切片,HE染色观察,还发现ZEA使T2和T3组小母猪的卵巢和子宫出现闭锁卵泡增多,炎性浸润,颗粒细胞坏死以及固有层内淋巴细胞灶性浸润,部分上皮细胞变性坏死,坏死细胞胞质空泡化,胞核固缩等病理变化。本试验通过分析ZEA对HPGA和子宫抗氧化系统及炎症系统的影响,探讨相关的作用机制。发现,ZEA能通过抑制SOD和GSH-Px的表达与合成,降低小母猪子宫和卵巢的抗氧化性能,并引起两组织及脑垂体的脂质过氧化。能通过促进TNF-α和IL-1β表达与合成引起子宫和卵巢的炎症反应,抑制IL-10的表达与合成抑制两组织的抗炎反应。也能使两组织Hsp70 mRNA的相对表达水平显著或极显著上调。可见卵巢和子宫的病理变化,可能是ZEA引起脂质过氧化及炎症反应综合作用的结果。ZEA可以影响小母猪盲肠的微生物区系,使T1组微生物相对丰度升高,多样性降低,T2组和T3组相对丰度和多样性均升高。进一步在门水平和属水平上进行微生物组成分析发现,ZEA处理没有改变小母猪盲肠的主要菌群结构。但是在门水平上,使放线菌门的相对丰度极显著降低(P<0.01),变形菌门和蓝细菌相对丰度极显著升高(P<0.01)。在属水平上,使链球菌、普雷沃菌科NK3B31群、拟普雷沃氏菌属相对丰度显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)升高,使巨型球菌、粪杆菌属相对丰度显著降低(P<0.05)。进一步采用RDA法分析小母猪盲肠微生物区系多样性变化与外阴面积、卵巢和子宫指数、生殖激素水平、抗氧化酶活性、炎症因子水平变化间的联系,发现外阴面积,卵巢和子宫指数均与拟杆菌门和厚壁菌门的相对丰度呈正相关,与变形菌门和衣原体门的相对丰度呈负相关。GnRH、LH、FSH及E2水平与拟杆菌门的相对丰度呈正相关,而PROG水平与之呈负相关。T-AOC、GSH-Px和SOD活性与放线菌门、变形菌门、梭杆菌门、衣原体门的相对丰度呈正相关,与厚壁菌门、拟杆菌门、螺旋体菌门、软壁菌门的相对丰度呈负相关。TNF-α、IL-1β、IL-4的水平与拟杆菌门、螺旋菌门、软壁菌门的相对丰度呈正相关,而IL-10的水平与之呈负相关。综上所述,ZEA处理可以通过调控小母猪HPGA和子宫相关基因和蛋白的表达,引起内分泌紊乱,氧化应激以及炎症反应,加速卵巢和子宫的发育并引起病理变化,直接发挥毒性作用。也可以通过影响小母猪对CP、Ca和P的消化率,降低IgG和IgM的水平,影响盲肠微生物区系多样性,间接发挥毒性作用。