粮食真菌毒素污染及其毒素中毒假说(hypothesis of cereal contamination by myco- toxin-producing fungi)认为病区谷物被某种镰刀菌及其所产生毒素和代谢产物污染并形成耐热的毒性物质,居民因食用含有此种真菌与毒素的食物而发生大骨节病。1932-1945年间苏联学者F. P. Sergievsky、Yu. I. Rubinstein等认识到病区粮食是致病因子进入人体的主要载体,谷物在收割、脱粒、晾晒、储存过程中被真菌污染,在潮湿条件下孳生产毒是导致大骨节病的主要途径,进而提出大骨节病是病区小麦尖孢镰刀菌污染及其产生的毒素选择性损害发育中软骨内化骨型骨骼的食物性镰刀菌中毒症(food mycotoxic enchondral osteodystrophy)。该学说提出的主要论据有:1、从原苏联和中国的病区分布来看,病区皆属大陆性气候,暑期短,霜期长,昼夜温差大,粮食收获时多在雨量较多的季节,存在着粮食真菌生长的适宜条件。2、大骨节病病区粮食可检出多种优势真菌,如原苏联的赤塔病区以梨孢镰刀菌(Fusarlum Sporotrichiella.Var. Poae)为主,我国东北病区以尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)为主,陕西病区以禾谷镰刀菌(F. Graminearum)和串珠镰刀菌(Fusarlum moniliforme)为主,甘肃病区以互隔交链孢霉(Alternaria alternata)为主。3、在病区粮食中先后检出的较非病区浓度高的真菌毒素有丁烯酸内脂(Butenolide,BUT)、交链孢霉甲基醚(Alternariol methyl ether, AME)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)、15-乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇(15-Deoxy- nivalenol,15-DON)、3-乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-Deoxynivalenol ,3-DON)、雪腐镰刀菌烯醇(Nivalenol,NIV)。4、体外软骨细胞培养证明BUT、DON、NIV等真菌毒素亦可引起软骨细胞去分化和凋亡,抑制DNA的合成和细胞的分裂增殖,对具有明显的作用,损伤包括对细胞膜、核膜及所有细胞器的软骨细胞膜系统,引起软骨生物化学代谢障碍;用拟枝孢镰刀菌和梨形枝孢镰刀菌、尖孢镰刀菌的提取物饲养大鼠和小狗均可发生类似大骨节病的软骨病变,但未认定是大骨节病的动物模型。5、双鸭山市(1972-1980年)、吉林抚松县(1958-1965年)大骨节病区换粮防治大骨节病试验、尚志县种水田主食大米防治大骨节病的现场试验(1970-1988年)均取得了有效的预防效果。
从20世纪90年代以来,我国杨建伯教授提出了T-2毒素是引起大骨节病的致病物质,主要论据有:1、大骨节病病区小麦、玉米中T-2 毒素的超常聚集距为2.0~1549.4 ng/g;采用ELISA从大骨节病病区病户的面粉中检出T-2毒素, 且含量高于病区市售面粉的含量;病区在100μg/kg以下,或至少到300μg/kg以下是阻断大骨节病病因的措施等。2、饲料中加入纯T-2毒素100 ng/kg·d饲养雏鸡3~5周, 可引起雏鸡类似大骨节病的病理改变,与利用镰刀菌菌粮按1/10比例掺入鸡饲料喂养的结果相似。3、T-2毒素对软骨细胞的增殖有明显的抑制作用,并与T-2毒素浓度呈剂量-效应关系; 4、T-2毒素可以引起体外培养的软骨细胞凋亡和去分化。
然而粮食真菌毒素污染及其毒素中毒假说目前仍面临一些难以解释的问题,如:1、在流行病学上如何解释病区近距离灶状分布问题;在无大骨节病的其他国家,T-2毒素、BUT、DON、NIV等真菌毒素污染也广泛存在。2、各病区分离出的菌种不尽相同,如有些病区分离出的优势菌种是互隔交链孢霉而不是镰刀菌。3、病区与非病区间差别的规律不强,如在大骨节病病区自产的玉米、小麦粮食中分离出了尖孢镰刀菌、串珠镰刀菌、禾谷镰刀菌和互隔交链孢霉菌等真菌。在我国各地检出的优势菌及毒素不尽一致,如东北病区是尖孢镰刀菌,有一些病区是串珠镰刀菌,陕、甘两省一些病区是互隔交链孢霉菌,如陕西彬县韩家乡及榆林蟒坑村小麦优势菌为互隔链孢霉菌,未曾检出镰刀菌。4、测定10例大骨节病干骺端新发患儿血清中11种镰刀菌毒素无一例阳性。5、镰刀菌毒素(如禾谷粉红色镰刀菌的TDP-1、梨孢镰刀菌毒素、T-2毒素,等)对软骨细胞并无选择性毒性作用,可引起软骨细胞以外多种组织和细胞的损伤,如国外研究表明T-2毒素引起实验动物(大鼠、小鼠、猪、猴)肝细胞腺瘤、肺腺瘤、T、B、淋巴细胞、白细胞减少及胚胎毒性和神经毒性损伤,并具有致癌性;对体外单层培养兔关节软骨细胞有损伤,在5×10-9M时,减少软骨细胞DNA合成的50%以上]。6、饲料中加入纯T-2毒素100ug/kg饲养雏鸡3~5周,不发生关节软骨的变性和坏死,胫骨上端骺软骨未见类似大骨节病的灶状或片状软骨软骨细胞坏死 。7、人群T-2毒素中毒症状体征不同于大骨节病,如浙江桐乡县部分居民误食T-2毒素污染(180~418×10-9)的霉变大米,发生急性食物中毒,发病率为58.00%,主要症状有恶心、嗜睡、呕吐、腹胀、腹痛等,表明T-2毒素急性中毒症状与大骨节病有差别。
鉴于环境硒缺乏与粮食真菌毒素均与大骨节病有关,因此二者联合作用是否可致大骨节病软骨细胞深层灶状或带状样坏死。有实验表明,低硒与真菌或镰刀菌毒素联合作用可致关节软骨深层坏死或软骨发育不良,但还不能认定是类似人类大骨节病的动物模型。低Se饲料(含Se 35ng/kg)喂养小型猪30天后再加入T-2毒素(1.5mg/kg饲料)或串珠镰刀菌素(DON,1mg/kg体重)喂养67天,发现多个骨的关节软骨深层出现带状坏死,但骺生长板软骨未出现,提示实验动物在硒营养缺乏基础上联合T-2毒素或MON中毒,可引起关节软骨出现类似人类大骨节病的软骨坏死,但不在骺板软骨;低硒复合TDP-1引起实验动物出现软骨发育不良症。