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吴冉，李悦彤，庞卫军，蔡瑞*
（西北农林科技大学动物科技学院，陕西省动物遗传育种与繁殖重点实验室，陕西杨凌 712100）
摘 要
卵子发生是影响母猪繁殖性能高低的重要因素，涉及卵原细胞增殖、卵母细胞生长和成熟3个阶段。环境中存在的黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素和伏马毒素等霉菌毒素暴露会引起母猪卵巢、子宫组织病变，干扰卵子发生，对母猪的健康造成不良影响。卵子发生的毒性作用会干扰卵子的正常发育和成熟过程，导致卵子畸形、异常或无法受精，影响母猪的繁殖潜力和生产效益。本文综述了饲料中出现频率较高且危害较大的4种霉菌毒素（黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素、伏马毒素）对母猪卵子产生毒性的作用机制，为解决母猪繁殖过程中的激素紊乱、排卵异常和胚胎发育异常等问题提供了重要参考。
01
卵子发生
胚胎发育早期，原始生殖细胞迁移到生殖嵴中分化为卵原干细胞，通过有丝分裂和减数分裂分化为卵子。卵子发生包括卵原细胞增殖、卵母细胞生长和成熟3个阶段。卵泡的发育一般可分为原始卵泡、初级卵泡、次级卵泡和成熟卵泡4个阶段，成熟卵泡是卵泡发育的最后阶段。卵母细胞的质量和成熟度对受精率及胚胎质量起着决定性作用，且会影响胎儿后期的生长发育。卵子发生过程受基因、激素以及环境等多种因素的调控。在母猪体内，卵母细胞的成熟过程与促卵泡激素（Follicle-Stimulating Hormone，FSH）、促黄体生成素（Luteinizing Hormone，LH）等激素、卵母细胞和颗粒细胞相互作用有关。此外，环境中的霉菌毒素 等有害物质进入猪体内后，可通过血液循环到达生殖系统，对卵子发生过程产生毒害作用（图1）。
02
霉菌毒素
霉菌毒素等有毒代谢产物可在玉米、谷物、大豆、高粱、花生及其他饲料原料中积累。目前已知的霉菌毒素有300多种，常见的黄曲霉毒素等霉菌毒素通过多种途径进入猪体内蓄积，对消化系统、免疫系统以及生殖系统造成严重危害。动物采食被霉菌毒素污染的饲料会出现生长缓慢、拒食和免疫抑制等问题。
2.1 AFT
饲料或食物在储存不当时，黄曲霉和寄生曲霉易在饲料或食物中产生AFT。据报道，目前已有超过18种不同类型的AFT，其中AFB1最为常见且毒性最大。AFB1具有致癌性、致突变性，能破坏免疫调节、肠道屏障功能，诱导细胞死亡并具有生殖毒性，这些都会对猪的生产性能造成损害。研究表明，AFB1通过诱导氧化应激和细胞外调节蛋白激酶（ERK）的表达对猪产生免疫毒性。
2.2 ZEN
ZEN是由镰刀菌属产生的一种真菌毒素，可在饲料生产或储存的任一阶段产生。ZEN及其代谢物具有致癌性，国际癌症研究机构将ZEN归为具有严重生殖毒性的第三类致癌物。ZEN及其代谢产物会破坏动物的免疫屏障，降低免疫力，使动物易受各种病 菌的侵袭，进而降低生产力。研究发现，45%的谷物饲料中含有ZEN，被霉菌毒素污染的饲料通过食物链进入动物体内，会对动物产生毒性作用并转移到动物产品中。ZEN已被证实对后备母猪的生殖系统具有毒性作用。研究发现，在母猪妊娠期和哺乳期饲喂含200~1 000 μg/kg ZEN污染的饲粮会导致所产仔猪的卵巢功能受损。大量研究表明，ZEN可抑制促卵泡激素的分泌及释放，抑制卵泡成熟，诱导母猪假发情；ZEN中毒时，母猪子宫内膜增大、卵巢萎缩，妊娠母猪甚至出现流产、产畸胎等症状。
2.3 DON
DON主要由禾谷镰刀菌产生，其化学结构稳定，能耐高温和强酸。DON会诱导染色体畸变，导致DNA损伤、细胞凋亡等，危害母猪生殖机能。猪对DON较为敏感，DON会破坏肠道屏障，并能通过血液循环损伤体内其他器官和系统，猪感染DON会产生呕吐、拒食、消瘦、精神萎靡、腹泻等症状。
2.4 FB
FB是由串珠镰刀菌等产生的一类次级代谢产物，主要污染玉米和小麦等饲料原料。目前已发现的FB有11种，FB1是主要组分。FB1为水溶性霉菌毒素，热稳定性强、耐高温，猪是FB1的易感动物。FB1通过诱导氧化应激、触发细胞凋亡、调节自噬水平对猪产生生殖毒性。FB1会诱发氧化应激反应，干扰自由基的产生来影响母猪的繁殖能力。
03
霉菌毒素对母猪卵子发生的影响
卵巢是卵子发生的场所，其发育状况对卵子的发生极为重要。在卵子发生过程中，卵母细胞与颗粒细胞和激素等相互作用，促使成熟的卵母细胞释放。霉菌毒素不仅通过影响卵泡发育和卵母细胞成熟过程直接调控卵子发生，且通过调节颗粒细胞凋亡和闭锁以及激素水平间接调控卵子发生。
3.1 霉菌毒素对卵泡发育的影响
猪摄入ZEN污染的饲料后，健康卵泡的数量减少，这可能导致成年期卵母细胞早衰进而影响母猪繁殖能力。卵泡发育体外 模型发现，ZEN暴露影响猪卵泡生长。ZEN会导致后备母猪卵巢中未性成熟的卵泡闭锁。母猪采食含有ZEN的饲料后卵泡发育缓慢，优势卵泡卵泡液不够充盈，影响了卵泡的正常发育进程，卵泡发育停滞、闭锁或形成囊肿。采食ZEN含量为22 mg/kg的日粮会引起猪生殖道形态和功能的改变，影响卵泡和胚胎发育。ZEN具有生殖毒性，会导致母猪生殖器官发生改变。ZEN及其代谢物可以通过改变LH和FSH浓度，导致卵泡发育异常。Wan等研究表明，ZEN会干扰FSH受体（FSHR）、黄体生成素受体（LHR）和促性腺激素释放激素（GnRH）的表达，进而影响母猪的卵泡发育。相关研究发现，ZEN可以增加猪胚胎干细胞（Embryonic Stem Cell，ESCs）中活性氧（ROS）和Ca2+水平，引起内质网应激（Endoplasmic Reticulum Stress，ERS），导致CHOP蛋白的表达增加，从而抑制Bcl-2的表达并促进细胞凋亡。ZEN会诱导猪卵泡产生细胞周期停滞、线粒体损伤和细胞凋 亡等毒性作用。DON通过诱导氧化应激介导的早期细胞凋亡对卵母细胞产生毒性作用。减数分裂期间，DON通过直接干扰微管动力导致纺锤体畸形，影响卵母细胞的发育。DON除了对卵泡发育的直接毒性作用外，还会间接影响ROS代谢产物的清除。孙文涛等发现，DON会改变或破坏断奶仔猪子宫的微环境，进而影响卵泡发育。DON会降低母猪卵巢组织的抗氧化水平。FB1进入母猪体内会影响卵泡发育。经FB1诱导的猪卵母细胞会发生氧化应激和细胞凋亡，使用葡萄籽原花青素能改善猪卵母细胞减数分裂缺陷。FB1通过激活相关信号通路、诱导细胞毒性、细胞凋亡和线粒体损伤等途径来干扰卵泡发育。
3.2 霉菌毒素对卵母细胞成熟的影响
卵母细胞的成熟是卵子发生中的重要阶段。AFB1通过改变表观遗传修饰以及诱导氧化应激、过度自噬和细胞凋亡影响卵母细胞的成熟。AFB1能显著损害体外卵母细胞成熟期间细胞核和细胞质的成熟。体外模型发现，AFB1会损害细胞内膜系统、高尔基体、溶酶体和线粒体功能，从 而影响猪卵母细胞的成熟。ZEN会影响猪卵母细胞成熟过程。研究发现，ZEN 诱导猪卵母细胞减数分裂停滞，阻止猪卵母细胞成熟。ZEN暴露下，猪卵母细胞线粒体结构损害，发生氧化应激，卵母细胞的成熟受到影响。此外，ZEN还可以通过影响蛋白质合成、运输和降解的细胞器的功能抑制猪卵母细胞减数分裂成熟过程。有研究表明，DON可以通过降低p-MAPK蛋白水平抑制猪卵母细胞成熟，破坏减数分裂中纺锤体结构，延缓细胞周期进程。FB1染毒猪卵母细胞时，会抑制猪卵母细胞的成熟分裂，显著提高减数分裂周期、细胞凋亡相关基因的表达，诱导猪卵母细胞产生氧化应激和细胞凋亡。研究表明，FB1对猪卵母细胞体外成熟过程具有明显的毒性损伤作用，致使减数分裂周期阻滞、纺锤体结构紊乱和线粒体损伤，FB1的毒性作用机制与诱导卵母细胞凋亡和自噬有关。以上研究表明，4种霉菌毒素都会通过影响卵母细胞的成熟来干扰正常的卵子发生（图2）。
3.3 霉菌毒素对颗粒细胞的影响
颗粒细胞是卵泡中最大的细胞群，在卵泡的发育和成熟中起着至关重要的作用。周忍等发现，白藜芦醇可以缓解AFB1导致的猪卵巢颗粒细胞损伤，AFB1对猪卵巢颗粒细胞有毒性 作用并呈浓度依赖性变化。研究表明，饲喂ZEN含量为1.04 mg/kg日粮可干扰断奶后备母猪FSHR、LHR、GnRH和促性腺激素释放激素受体（GnRHR）的定位和表达，从而促进卵泡增殖，影响卵泡发育。ZEN也会诱导卵巢卵泡颗粒细胞发育异。相关基因分析发现，ZEN可激活Fas、FasL、FADD、Caspase-10蛋白的表达，并通过死亡受体通路介导卵巢颗粒细胞发生凋亡。DON可剂量依赖性诱导猪卵巢颗粒细胞的形态改变和凋亡，同时抑制细胞增殖。DON对颗粒细胞作用的机制涉及核糖毒性应激反应（Ribotoxic Stress Response，RSR），可直接作用于卵巢颗粒细胞来增加细胞死亡。DON与核糖体结合后诱导核糖毒性应激，激活MAP激酶，导致细胞周期停滞和细胞凋亡。转录组学分析发现，DON诱导颗粒细胞凋亡，抑制细胞 增殖的行为与DNA损伤有关。以上研究表明，ZEN和DON会通过损伤卵巢颗粒细胞来影响卵子发生（图2）。
3.4 霉菌毒素在激素水平对卵子发生的影响
霉菌毒素通过影响生殖相关的激素来调控卵子发生（表1）。FSH和LH是生殖相关的激素，霉菌毒素会通过影响生殖激素水平来影响卵子发生。研究发现，ZEN的衍生物也具 有雌激素特性，且衍生物对雌激素受体的亲和力更高。后备母猪是对ZEN最敏感的生物，ZEN 会显著抑制猪垂体中FSH的合成和分泌。ZEN会诱发断奶后后备母猪的内分泌紊乱以及损害生殖器官。相关基因分析发现，ZEN通过提高GHR、JAK2和STAT3的mRNA相对表达量来增强生长激素（GH）的生物效应，使子宫发育异常，导致生殖能力下降。DON对胰岛素样生长因子I和孕酮的分泌有直接影响，抑制孕酮的分泌。霉菌毒素对母猪卵子发生的调节机制仍需进一步研究来完善和丰富。
表1 霉菌毒素对卵子发生的影响
04
小结与展望
霉菌毒素通过影响卵泡发育、卵母细胞成熟及激素合成分泌等途径对母猪卵子发生产生毒性作用，但毒性作用的具体分子机理尚未清晰。未来可利用分子生物学、细胞生物学和生物化学等技术手段，研究霉菌毒素对DNA、RNA、蛋白质和细胞器及相关信号通路等的影 响；基于基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术，结合生物传感器和纳米材料等新兴技术，开发更加敏感、快速、可靠的霉菌毒素检测方法和技术，实现对霉菌毒素的高效检测，为提高猪卵子质量和母猪繁殖力提供参考。
作者简介：吴冉（2001-），女，山东德州人，硕士研究生，主要从事公猪繁殖技术研究，E-mail：wuran@nwafu.edu.cn*通讯作者：蔡瑞（1991-），男，甘肃陇南人，博士研究生，副教授，主要从事生猪遗传改良和繁殖技术研究，E-mail：cairui1663@nwafu.edu.cn
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