呕吐毒素增强已感染鼠伤寒沙门氏杆菌之猪回肠炎现象

    为研究肠道感染期，使用肠环模式。试验显示摄入适当的低剂量呕吐毒素，使得肠上皮细胞容易受到鼠伤寒沙门氏菌 (Salmonella Typhimurium) 感染，伴随增强肠道发炎反应。在人类，促进肠道发炎现象对具有肠道疾病易感基因的病患有重要意义，因为呕吐毒素和沙门氏菌是潜在致病因子，可造成慢性肠道失调症状。另外以猪肺泡巨噬细胞作为全身感染期的体外试验，低浓度的呕吐毒素可经由巨噬细胞内 ERK1 / 2 的 F-肌动蛋白重组来调节细胞骨架，以促进猪巨噬细胞吞噬鼠伤寒沙门氏菌。这些结果显示，适当的低剂量呕吐毒素可调节先天免疫系统，也可以增加猪只对鼠伤寒沙门氏菌敏感性。因此，摄食含有呕吐毒素的饲料之猪只具有高感染沙门氏菌风险，也影响公共健康和猪肉消费卫生，所以额外关注全球谷物原料和饲料频繁发生呕吐毒素污染事件。

    近年来，食物中的霉菌毒素包括呕吐毒素对具有肠道疾病易感基因的病患可诱导长久型的炎症肠病 (inflammatory bowel disease, IBD)，造成免疫和肠道功能改变，另外炎症肠病 (IBD) 发生也与肠道病原菌中非伤寒沙门氏菌有关。本篇实验目的为利用猪只作为人类胃肠道器官之试验材料，测试呕吐毒素在低剂量但适当的浓度下对已受到伤寒沙门氏菌诱导发炎的肠道之间的影响。

结果

    IPEC-J2 细胞株为猪的空肠上皮细胞，图 1-A 显示单层的 IPEC-J2 细胞 (1 日龄) 存在大于 0.1 μg/mL 的呕吐毒素剂量下 24 小时后，细胞存活力显著性降低 (＊标示)；但已分化的 IPEC-J2 细胞 (21 日龄) 暴露于超过 10 μg/mL 剂量仍对细胞存活力无显著差异，如图 1-B 所示，不过在呕吐毒素 5 和 10 μg/mL 剂量作用 24 小时后分别降低细胞 86±7% 和 80±4% 的存活率。

 

 

图 1  IPEC-J2 细胞暴露于不同毒素浓度之细胞存活率百分比

    伤寒沙门氏菌对暴露于不同毒素浓度的IPEC-J2 细胞之侵害分析结果显示，当未分化的IPEC-J2 细胞处于大于 0.025μg/mL 毒素剂量作用 24 小时下，显著增加细菌侵害数量，如图 2-A 所示，虽然大于 0.25μg/mL 毒素浓度会降低 62.3% 细胞存活率 (图 1-A)。分化的 IPEC-J2 细胞呈现相同的趋势，对呕吐毒素有剂量依赖性，当毒素剂量大于或等于0.75μg/mL，则细胞显著受到较多菌数量伤害 (图 2-B)。

 

图 2  伤寒沙门氏菌对暴露于不同毒素浓度的IPEC-J2 细胞之侵害分析

    穿肠膜试验显示，未分化的IPEC-J2 细胞经 24 小时呕吐毒素的作用并不会破坏肠细胞完整性。但分化的IPEC-J2 细胞经 24 小时0.5、0.75 和 1 μg/mL 呕吐毒素的作用下增加细菌穿透数量，如图 3 显示。

 

图 3  呕吐毒素对伤寒沙门氏菌穿肠膜之影响

    利用猪肠环模式 (intestinal loop model) 测试 1 μg/mL 呕吐毒素、鼠伤寒沙门氏菌和前两者共存条件下，作用 6 小时，分析细胞激素分泌量以判别肠细胞发炎程度，结果图 4 所示。IL-1β、IL-6、IL-12、IL-18、TNF-α 和 IFN-γ为细胞激素；IL-8 和 MCP-1 为趋化因子。1 μg/mL 呕吐毒素不影响细胞分泌细胞激素和趋化因子表现量；但毒素与杆菌共培养 6 小时后，对细胞影响远大于单独感染沙门氏菌，IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-α、IL-8 和 MCP-1 分别提高至 10.9、1.6、6.5、1.8、6.2 和 2.5 倍，不过其中对 IL-18 和 IFN-γ 无增加表现量。由于鼠伤寒沙门氏菌侵害和转移至肠上皮促进肠炎发生，启动先天免疫反应，使得单核细胞分泌多种细胞激素如 IL-8。

结论

    动物采食含有呕吐毒素的饲料会增加食物中的病原菌对动物肠道进行侵害以及增殖，造成肠炎现象。因此需频繁关注全球谷物原料和饲料中的毒素含量，这些具有重要性的研究不应该被低估。

 

图 4  呕吐毒素和鼠伤寒沙门氏菌作用于猪回肠环的细胞激素相对表现量

数据源

 Vandenbroucke V, Croubels S, Martel A, Verbrugghe E, Goossens J, Van Deun K, Boyen F, Thompson A, Shearer N, De Backer P, Haesebrouck F, Pasmans F. 2011. The mycotoxin deoxynivalenol potentiates intestinal inflammation by Salmonella typhimurium in porcine ileal loops. PLoS One. 6(8): e23871.