Mykotoxiny

1. Mykotoxiny

2. 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) • ...........

3. 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

4. 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

6. Akande at al., Pakistan Journal of Nutrition 5 (5), 398-403, 2006

8. Turkey X Disease • náhlé úmrtí více než 100,000 krůťatv 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

9. 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

10. furan kumarin lakton

12. 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 proAFB1 (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

13. 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 GT 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

15. 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)

18. 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

19. 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

21. 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

24. Fumonisiny (FB) • toxiny plísní Fusarium verticillioides a Fusarium proliferatum • nejčastější kontaminovanou komoditou kukuřice (až 117 ppm) • celkem 15 známých analogů – nejčastější výskyt FB1; FB2 aFB3 • 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?)

25. Fusarium verticillioides Fusarium proliferatum

28. Zearalenon (ZEN) • toxinFusarium 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

29. Fusarium graminearum

31. Ochratoxiny (OTA) • V tropických oblastechrod 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?

32. Aspergillus ochraceus

34. Patulin (PAT) • Penicillium, AspergillusaByssochlamys, nejvíce Penicilliumexpansum. • 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

35. Patulin Penicillium expansum