Aflatoksyna - Aflatoxin

Struktura chemiczna aflatoksyny B 1

Aflatoksyny to różne trujące czynniki rakotwórcze i mutageny wytwarzane przez niektóre pleśnie , zwłaszcza gatunki Aspergillus . Grzyby rosną w glebie, rozpadająca się roślinność i różne ciętych spożywczych i towarów , takie jak siano, kukurydzy , pszenicy , prosa , sorgo , maniok , ryż , papryka chili , olej z nasion bawełny , orzechów ziemnych , orzechów , nasion sezamu , słonecznika i różnych przyprawach. Krótko mówiąc, odpowiednie grzyby rosną na prawie każdej uprawie lub żywności. Kiedy taka skażona żywność jest przetwarzana lub konsumowana, aflatoksyny trafiają do ogólnego zaopatrzenia w żywność. Zostały znalezione zarówno w żywności dla zwierząt domowych, jak i dla ludzi, a także w paszach dla zwierząt rolniczych. Zwierzęta karmione skażoną żywnością mogą przenosić produkty przemiany aflatoksyny do jaj, produktów mlecznych i mięsa. Na przykład w Pakistanie podejrzewa się, że skażone pasze dla drobiu są źródłem skażonego aflatoksyną mięsa i jaj kurzych.

Dzieci są szczególnie narażone na ekspozycję na aflatoksyny, która wiąże się z zahamowaniem wzrostu, opóźnieniem rozwoju, uszkodzeniem wątroby i rakiem wątroby. W niektórych badaniach zgłoszono związek między zahamowaniem wzrostu w dzieciństwie a ekspozycją na aflatoksyny, ale nie można go było wykryć we wszystkich. Co więcej, związek przyczynowy między karłowatością w dzieciństwie a narażeniem na aflatoksyny nie został jeszcze jednoznacznie wykazany w badaniach epidemiologicznych, chociaż takie badania są w toku. Dorośli mają wyższą tolerancję na ekspozycję, ale są również zagrożeni. Żaden gatunek zwierząt nie jest odporny. Aflatoksyny należą do najbardziej znanych substancji rakotwórczych . Po dostaniu się do organizmu aflatoksyny mogą być metabolizowane przez wątrobę do reaktywnego pośredniego epoksydu lub hydroksylowane, aby stać się mniej szkodliwą aflatoksyną M 1 .

Zatrucie aflatoksyną najczęściej wynika z połknięcia, ale najbardziej toksyczny związek aflatoksyny, B 1 , może przenikać przez skórę.

The United States Food and Drug Administration (FDA) progi podejmowania działań dla aflatoksyny obecne w żywności lub paszy wynosi od 20 do 300 ppb . FDA miała okazję zadeklarować wycofanie zarówno karmy dla ludzi, jak i dla zwierząt domowych jako środek zapobiegawczy, aby zapobiec narażeniu.

Termin „aflatoksyna” pochodzi od nazwy gatunku Aspergillus flavus , w którym po raz pierwszy odkryto niektóre ze związków. Słowo to zostało ukute około 1960 roku po odkryciu go jako źródła „ choroby indyczej X ”. Aflatoksyny tworzą jedną z głównych grup mikotoksyn , a oprócz Aspergillus flavus różne składniki tej grupy związków występują w takich gatunkach jak: Aspergillus parasiticus , Aspergillus pseudocaelatus , Aspergillus pseudonomius, Aspergillus nomius”.

Główne typy i ich metabolity

Aflatoksyna B 1 jest uważana za najbardziej toksyczną i jest wytwarzana zarówno przez Aspergillus flavus, jak i Aspergillus parasiticus . Aflatoksyny M 1 jest obecny w brzeczce fermentacyjnej Aspergillus parasiticus , ale i aflatoksyny M 2 jest wytwarzana także wtedy, gdy u zakażonego wątroby metabolizuje aflatoksyny B 1 i B 2 .

  • Aflatoksyny B 1 i B 2 (AFB), wytwarzane przez Aspergillus flavus i A. parasiticus
  • Aflatoksyny G 1 i G 2 (AFG), wytwarzane przez niektóre grupy II A. flavus i Aspergillus parasiticus
  • Aflatoksyna M 1 (AFM 1 ), metabolit aflatoksyny B 1 u ludzi i zwierząt (narażenie w ng może pochodzić z mleka matki)
  • Aflatoksyna M 2 , metabolit aflatoksyny B 2 w mleku bydła karmionego skażoną żywnością
  • Aflatoksykol (AFL): metabolit wytwarzany przez rozpad pierścienia laktonowego
  • Aflatoksyna Q 1 (AFQ 1 ), główny metabolit AFB 1 w preparatach wątroby innych wyższych kręgowców in vitro

AFM, AFQ i AFL zachowują możliwość stania się epoksydem. Niemniej jednak wydają się znacznie mniej zdolne do wywoływania mutagenezy niż niezmetabolizowana toksyna.

Warunki zanieczyszczenia

Aflatoksyny są wytwarzane zarówno przez Aspergillus flavus, jak i Aspergillus parasiticus , które są powszechnymi formami „chwastów” rozpowszechnionych w przyrodzie. Obecność tych pleśni nie zawsze wskazuje na obecność szkodliwych poziomów aflatoksyny, ale wskazuje na znaczne ryzyko. Pleśnie mogą skolonizować i zanieczyścić żywność przed zbiorami lub podczas przechowywania, zwłaszcza po dłuższej ekspozycji w środowisku o wysokiej wilgotności lub w stresujących warunkach, takich jak susza.

Rodzime siedlisko Aspergillus znajduje się w glebie, rozkładającej się roślinności, sianie i ziarnach ulegających degradacji mikrobiologicznej, ale atakuje wszystkie rodzaje substratów organicznych, gdy warunki sprzyjają jego wzrostowi. Korzystne warunki do produkcji aflatoksyn to wysoka zawartość wilgoci (co najmniej 7%) i temperatury od 55°F (13°C) do 104°F (40°C) [optymalnie 27 do 30°C (81 do 86°F) ]. Aflatoksyny zostały wyizolowane ze wszystkich głównych upraw zbóż oraz ze źródeł tak różnorodnych, jak masło orzechowe i konopie indyjskie. Podstawowymi towarami regularnie zanieczyszczonymi aflatoksynami są maniok, chili, kukurydza, nasiona bawełny, proso, orzeszki ziemne, ryż, sorgo, nasiona słonecznika, orzechy, pszenica i różne przyprawy przeznaczone do spożycia przez ludzi lub zwierzęta. Produkty przemiany aflatoksyny są czasami znajdowane w jajach, produktach mlecznych i mięsie, gdy zwierzęta są karmione zanieczyszczonymi ziarnami.

Badanie przeprowadzone w Kenii i Mali wykazało, że dominujące praktyki suszenia i przechowywania kukurydzy były niewystarczające w minimalizowaniu narażenia na aflatoksyny.

Uprawy ekologiczne, które nie są traktowane fungicydami , mogą być bardziej podatne na skażenie aflatoksynami.

Zapobieganie

Istnieją bardzo ograniczone dowody na to, że edukacja rolnicza i żywieniowa może zmniejszyć narażenie na aflatoksyny w krajach o niskich i średnich dochodach.

Patologia

Żaden gatunek zwierząt nie jest odporny na ostre toksyczne działanie aflatoksyn. Dorośli ludzie mają wysoką tolerancję na ekspozycję na aflatoksyny i rzadko zapadają na ostrą aflatoksykozę, ale dzieci są szczególnie dotknięte, a ich ekspozycja może prowadzić do zahamowania wzrostu i opóźnienia rozwoju, oprócz wszystkich wymienionych poniżej objawów.

Ekspozycja na wysoki poziom aflatoksyny powoduje ostrą martwicę wątroby (ostrą aflatoksykozę), prowadzącą później do marskości lub raka wątroby . Ostra niewydolność wątroby objawia się krwawieniem , obrzękiem , zmianami w trawieniu, zmianami wchłaniania i/lub metabolizmu składników odżywczych oraz zmianami psychicznymi i/lub śpiączką .

Przewlekła, subkliniczna ekspozycja nie prowadzi do tak dramatycznych objawów jak ostra aflatoksykoza. Przewlekła ekspozycja zwiększa ryzyko rozwoju raka wątroby i pęcherzyka żółciowego, ponieważ metabolity aflatoksyny mogą interkalować do DNA i alkilować zasady przez ugrupowanie epoksydowe . Uważa się, że powoduje to mutacje w genie p53 , ważnym genie w zapobieganiu progresji cyklu komórkowego, gdy występują mutacje DNA lub apoptoza sygnalizacyjna (programowana śmierć komórki). Wydaje się, że te mutacje wpływają na niektóre lokalizacje par zasad bardziej niż na inne, na przykład trzecia zasada kodonu 249 genu p53 wydaje się być bardziej podatna na mutacje zależne od aflatoksyny niż pobliskie zasady. Podobnie jak inne środki alkilujące DNA, aflatoksyny B 1 może prowadzić do zahamowania układu immunologicznego i ekspozycji na to jest związane ze zwiększonym poziomem wiremii w HIV dodatnich osobników.

Na ekspresję chorób związanych z aflatoksynami mają wpływ takie czynniki, jak gatunek, wiek, odżywianie, płeć oraz możliwość jednoczesnego narażenia na inne toksyny. Głównym narządem docelowym u ssaków jest wątroba, więc aflatoksykoza jest przede wszystkim chorobą wątroby. Warunki zwiększające prawdopodobieństwo aflatoksykozy u ludzi obejmują ograniczoną dostępność pożywienia, warunki środowiskowe sprzyjające rozwojowi pleśni na produktach spożywczych oraz brak systemów regulacyjnych do monitorowania i kontroli aflatoksyn.

Regularna dieta zawierająca warzywa apio , takie jak marchew , pasternak , seler i pietruszka może zmniejszyć rakotwórcze działanie aflatoksyny.

Nie ma swoistego antidotum na aflatoksykozę. Opieka objawowa i wspomagająca dostosowana do ciężkości choroby wątroby może obejmować płyny dożylne z dekstrozą, aktywną witaminę K, witaminy z grupy B oraz ograniczoną, ale wysokiej jakości dietę białkową z odpowiednią zawartością węglowodanów.

U innych zwierząt

U psów aflatoksyna może prowadzić do chorób wątroby. Niski poziom ekspozycji na aflatoksyny wymaga ciągłego spożywania przez kilka tygodni do miesięcy, aby pojawiły się oznaki dysfunkcji wątroby. Niektóre artykuły sugerowały, że poziom toksyczny w karmie dla psów wynosi 100-300 ppb i wymaga ciągłej ekspozycji lub spożycia przez kilka tygodni do miesięcy, aby rozwinąć aflatoksykozę. Brak dostępnych informacji sugerujących, że wyzdrowiałe psy ulegną później chorobie wywołanej aflatoksyną.

Indyki są niezwykle podatne na aflatoksykozę. Ostatnie badania wykazały, że jest to spowodowane wydajnym metabolizmem aflatoksyny B 1 w wątrobie indyków za pośrednictwem cytochromu P450 oraz niedoborem detoksykacji za pośrednictwem S-transferazy glutationowej .

Niektóre badania na ciężarnych chomikach wykazały istotny związek między ekspozycją na aflatoksynę B 1 (4 mg/kg, pojedyncza dawka) a pojawieniem się anomalii rozwojowych u ich potomstwa.

W 2005 roku firma Diamond Pet Foods odkryła aflatoksynę w produkcie wytwarzanym w ich zakładzie w Gaston w Południowej Karolinie . W 23 stanach firma Diamond dobrowolnie wycofała 19 produktów z kukurydzy i wyprodukowanych w zakładzie Gaston. Testy ponad 2700 próbek gotowych produktów przeprowadzone przez laboratoria potwierdziły, że tylko dwa kody dat dwóch mieszanek dla dorosłych psów mogą być toksyczne.

W grudniu 2020 r. i styczniu 2021 r. Midwestern Pet Foods wycofało karmę dla psów, która zawierała śmiertelne poziomy aflatoksyny. Aż 70 psów zmarło z powodu zatrucia aflatoksyną do 12 stycznia 2021 r.

Wykrywanie u ludzi

Istnieją dwie główne techniki, które są najczęściej używane do wykrywania poziomów aflatoksyny u ludzi.

Pierwsza metoda to pomiar adduktu AFB 1 - guaniny w moczu badanych. Obecność tego produktu rozkładu oznacza ekspozycji aflatoksyny B 1 w ciągu ostatnich 24 godzin. Ta technika mierzy jednak tylko niedawną ekspozycję. Ze względu na czas półtrwania tego metabolitu poziom AFB 1 -guanine zmierzona może zmienne z dnia na dzień, w przeliczeniu na diecie, to nie jest idealny do oceny długotrwałego narażenia.

Inną stosowaną techniką jest pomiar poziomu adduktu AFB 1 - albuminy w surowicy krwi. Takie podejście zapewnia bardziej zintegrowaną miarę narażenia przez kilka tygodni lub miesięcy.

Lista epidemii

Międzynarodowe źródła komercyjnego masła orzechowego , olejów spożywczych (np. oliwy , oleju arachidowego i sezamowego ) oraz kosmetyków zostały zidentyfikowane jako skażone aflatoksyną. W niektórych przypadkach chromatografia cieczowatandemowa spektrometria mas (LC-MS/MS) i inne metody analityczne wykazały, że zakres od 48% do 80% wybranych próbek produktów zawiera wykrywalne ilości aflatoksyny. W wielu z tych zanieczyszczonych produktów spożywczych aflatoksyna przekroczyła bezpieczne limity amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) lub innej agencji regulacyjnej.

  • 2003 Kenia: ostre zatrucie, 120 potwierdzonych zgonów.
  • Luty–marzec 2013: Rumunia, Serbia, Chorwacja importowane do Europy Zachodniej – 2013 skażenie aflatoksynami .
  • Luty 2013: skażenie Iowa.
  • 2014 (w trakcie): Nepal i Bangladesz , ekspozycje noworodków, znalezione we krwi pępowinowej .
  • 2019 Kenia: pięć marek mąki kukurydzianej wycofanych z powodu zanieczyszczenia.
  • 2021 USA: Zanieczyszczenie karmy dla zwierząt domowych produkowanej przez Midwestern Pet Food, powodujące śmierć co najmniej 70 psów.
  • 2021 (w toku) Sri Lanka: Zanieczyszczony olej kokosowy wprowadzony do spożycia przez władze lokalne.

Zobacz też

Zasoby

Zewnętrzne linki