Mykotoxiny
Sekundární metabolity organické sloučeniny bez přímé role v hlavních metabolických drahách (nemají přímý vliv na růst, vývoj a rozmnožování organismu) ochrana proti predátorům, parazitům a nemocem, mezidruhová kompetice, urychlení reprodukčního procesu tvorba dané látky často omezena na jeden druh či rod zahrnují alkaloidy – obsahují bazický dusík (nikotin, atropin, kofein, strychnin...) terpenoidy – odvozeny od 2-methyl-1,3-butadienu (THC) glykosidy – odvozeny od jednoduchých cukrů (amygdalin) fenoly – aromatické alkoholy (kapsaicin) polyketidy – polymerace acetylových a propionilových jednotek (tetracyklin) mastné kyseliny peptidy – rybosomální a nerybosomální (amanitin) ...........
Mykotoxiny toxiny produkované plísněmi malé molekuly – nízká MW substrát s vysokým obsahem vody + vysoká teplota zemědělské plodiny – patogenní a saprobické (žijící na mrtvé biomase) houby píce - patogenní houby a endofyti (endosymbioti) potraviny nejčastěji kontaminovány v průběhu skladování, mykotoxiny prakticky nelze odstranit tepelnou úpravou mykotoxiny jsou málo těkavé – expozice z ovzduší prostřednictvím spor
Toxické účinky mykotoxinů popsány akutní i chronické otravy hospodářských zvířat i lidí několik mykotoxinů patří mezi prokázané karcinogeny akutní otravy lidí často spojeny s konzumací kontaminované potravy široké spektrum účinků – např: imunosupresivní, teratogenní, karcinogenní, estrogenní apod.. chronické obtíže často spojeny s nadechováním spor
Akande at al., Pakistan Journal of Nutrition 5 (5), 398-403, 2006
Turkey X Disease náhlé úmrtí více než 100,000 krůťat v roce 1960 v Anglii zasažení jedinci přestali přijímat potravu, stali se letargičtí, krváceli přes kůži a uhynuli autopsie odhalila masivní nekrózu jaterní tkáně a lese na ledvinách mezi další zasažené živočichy patřili koroptve, bažanti a kachny jediným společným faktorem pro všechny otravy bylo krmivo s obsahem brazilských arašídů toxin izolovaný z krmiva byl spojen s plísní Aspergillus flavus
Aflatoxiny (AF) Aflatoxin: A (Aspergillus) - fla (flavus) - toxin difurokumarolaktony fluorescence pod UV světlem – AFB1 a AFB2 modře, AFG1 a AFG2 žluto-zeleně plísně produkující aflatoxiny Aspergillus flavus Aspergillus parasiticus Aspergillus nomius
furan kumarin lakton
Toxické účinky aflatoxinů toxické účinky závislé na typu aflatoxinu (LD50 orálně, káče = 0,36 ; 0,78; 1,70 a 3,44 mg/kg pro AFB1; AFG1; AFB2 a AFG2) toxické účinky závislé na typu organismu – řádové rozdíly v LD50 pro AFB1 (drůbež 0,35; opice 0,81; duhový pstruh 3,0; potkan 1,3; myš 9,0 a křeček 10,2 mg/kg), nejodolnější hospodářské zvíře je ovce (500 mg/kg?) hlavním cílovým orgánem v případě akutní i chronické otravy jsou játra (nekróza, akumulace tuků, poškození žlučovodů) imunosupresivní účinek – snížení tělesné teploty (potlačení horečky), snížená tvorba protilátek, snížená oddolnost patogenním MO (salmonela) dlouhodobá expozice nízkým koncentracím vede ke zvýšenému riziku vzniku hepatocelulárního karcinomu (HCC) prokázány mutagenní účinky
Mutagenní účinek AFB1 inhibice syntézy DNA a RNA byla pozorována u potkanů po 6 týdnech přijímání potravy s koncentrací AF 5 mg/kg krmiva metabolit AFB1 (AFB1-8-9 epoxid) tvoří kovalentní vazbu s N7 guaninu tvorba AFB1-N7-guaninových aduktů vede ke GT posunu, chybnému přepisu poškozené DNA a formování tumoru nejčastější příčinou karcinomu jater u lidí spojenou s expozicí AF je poškození kodonu 249 na p53 tumor supresorovém genu hlavní detoxikační cestou je glutathionová konjugace za katalýzy GST
Toxické účinky AF - člověk epidemické otravy v Číně a Africe spojené s úmrtím na akutní hepatitidu (popsaná úmrtnost 10 - 60%) pokus o sebevraždu pomocí AF – mladá žena požila během dvou dnů 5,5 mg purifikovaného AF a pak po šesti měsících dalších 35 mg během 2 týdnů, trpěla nevolností, bolestí hlavy a vyrážkou, po 14 letech nebyly nalezeny žádné známky poškození jater největším rizikem pro člověka je chronická otrava spojená s vysokým rizikem vzniku hepatocelulárního karcinomu (synergie s hepatitidou B) nejčastější výskyt v obilovinách (kukuřice, ječmen, proso, oves, rýže, čirok a pšenice), oříšky (arašídy, pistácie, mandle), sojové boby a mléko (AFM)
Alimentarní Toxická Aleukie v roce1931 na Ukrajině popsáno neznámé onemocnění koní spojené s otoky pysků, zánětem dásni, nekrózou ústní dutiny, zánět nozder a očí, následovala pancytopenie, koagulopatie,neurologické poruchy, super-infekce a smrt, při pitvě zjištěna masivní krvácení a nekróza trávícího traktu v letech 1932-1947 bylo 10 % obyvatel Oremburské oblasti v SSSR (Sibiř) zasaženo těžkou potravinovou otravou spojenou s konzumací mouky připravené z přes zimu skladované pšenice a ječmene mezi symptomy patří nausea, zvracení, vnitřní krvácení do celé řady orgánů, krvácení z nosu a hrdla, krvavý průjem, nízký počet leukocytů, poškození kostní dřeně mnoho zasažených zemřelo zadušením v důsledku otoku jícnu podobné symptomy vyvolány experimentálně u koček po podání T-2 toxinu produkt plísně rodu Fusarium
Trychotheceny netěkavé nízkomolekulární sequiterpenové epoxidy (více než 150 zástupců) nejznámější jsou T-2, DON (deoxynivalenol), NIV (nivalenol) a DAS (diacetoxyscirpenol) látky chemicky i tepelně stálé - stabilní v autoklávu (inaktivace při 500 °F za 30 min), odolné UV záření, nehydrolyzují v žaludku (kromě přežvýkavců) T-2 a DAS – rozpustné v nepolárních rozpouštědlech, NIV a DON v alkoholu produkty plísní rodu Fusarium (F.sporotrichoides, F. graminearum, F. poae, F. culmorum), dále rody Myrothecium a Trichothecium
Trychotheceny – toxické účinky hospodářská zvířata – zpomalení růstu, poškození pohlavních orgánů, poruchy reprodukce, imunotoxicita, odmítání potravy a zvracení nejčastěji důsledek inhibice syntézy proteinů a buněčného dělení reprodukční a vývojová toxicita – myši: T-2 toxin embriotoxický a fetotoxický, DON – zvýšená postnatální mortalita, NIV – zastavení nitroděložního vývoje imunotoxicita – lymfocyty velice citlivé na účinek T-2 emetický účinek – DON (alt. jméno – vomitoxin) – aktivace serotoninových receptorů v CNS T-2 – potencionální biochemická zbraň „yellow rain“ – 6000 obětí Laos (1971-1985), 1000 Kambodža a 3000 Afganistan (1979-1981) aktivní kožní iritant, po průniku kůží systémové účinky LD50 = 1 mg/kg
Fumonisiny (FB) toxiny plísní Fusarium verticillioides a Fusarium proliferatum nejčastější kontaminovanou komoditou kukuřice (až 117 ppm) celkem 15 známých analogů – nejčastější výskyt FB1; FB2 a FB3 stereoisomery jednotlivých fumonisinů mají podobnou toxicitu toxické účinky FB1 leukoencefalomalacie u koní (nekróza bílé mozkové hmoty, lese na játrech) – mezi projevy patří ataxie, paresis, apatie spojená s hypersenzitivitou apod.) plicní edém u prasat (hypertrofie pulmonálních artérií) hepatotoxický a nefrotoxický pro celou řadu organismů, karcinom jater a ledvin u potkanů atherosklerosa u prasat, imunosuprese u drůbeže, krvácení do mozku u králíků kontaminovaná kukuřice – korelace s výskytem karcinomu jícnu (Afrika, severní Itálie, Irán a jihovýchod USA kukuřice – korelace s výskytem rakoviny jater v Číně WHO IARC – karcinogen 2A tepelná úprava snižuje toxicitu FB, podobně jako extruze (rozklad, vazba na matrici?)
Fusarium verticillioides Fusarium proliferatum
Zearalenon (ZEN) toxin Fusarium graminearum a Fusarium sporotrichiodes kontaminant kukuřice, pšenice, ječmene, ovsa, čiroku a sena vysoká produkce toxinu při vysoké vlhkosti a nízké teplotě hyperestrogenní účinek prasata nejvíce náchylná (účinky typicky při 1ppm v potravě, ojediněle i při 0,1 ppm), vliv na ovulaci a délku cyklu, samci vykazují symptomy „feminizace“ – hypertrofie struků, atrofie varlat u novorozených myších samic ZEN vyvolává trvalé poškození vaječníků Mechanismem účinku zejména vazba ZEN na cytosolický receptor 17 - estradiolu v děloze a vaječnících afinita ZEN k danému receptoru je asi 0,1 afinity 17 - estradiolu afinita stoupá v pořadí prase, potkan kuře
Fusarium graminearum
Ochratoxiny (OTA) V tropických oblastech rod Aspergillus (A. ochraceus), v chladnějším klimatu Penicillium verrucosum který parazituje na obilovinách (produkce OTA i při teplotě kolem 5°C) nejčastěji kontaminované potraviny: obiloviny, citrusy, vinná réva a víno, pivo, luštěniny, fíky, káva, kakao, ořechy a koření – vliv skladovacích podmínek denní příjem v EU je 0,7 – 4,6 ng/kg, více než polovina z obilovin náhle úmrtí několika egyptologů po otevření hrobky na selhání ledvin – spory s OTA? Ochratoxin A WHO IARC – karcinogen 2B akutní nefrotoxický účinek – drůbež, prasata eliminace OTA u lidí pomalejší než u jiných živočichů chronická onemocnění BEN (Balkan Endemic Nephropaty) a chronická intersticiální nefropatie v severní Africe teorie o vztahu časné expozice OTA a testikulární rakovinou (Dánsko) OTA v rýži a diabetes?
Aspergillus ochraceus
Patulin (PAT) Penicillium, Aspergillus a Byssochlamys, nejvíce Penicillium expansum. jablka, jablkový džus pasterizace snižuje koncentraci PAT v potravinách jen částečně v 1943 výzkum antibiotických vlastností – nepokračuje na buněčné úrovni poškození buněčné membrány inhibice syntézy proteinů inhibice DNA syntézy, transkripce a translace chronické účinky neurotoxické, imunotoxické genotoxické akutní účinky málo specifické
Patulin Penicillium expansum