Mycotoxins
21.1 Wprowadzenie
Mycotoksyny są wtórnymi metabolitami produkowanymi przez grzyby, które zanieczyszczają towary rolne przed, w trakcie lub po zbiorach i mogą mieć toksyczne działanie u ludzi i zwierząt (Gnonlonfin et al., 2013; Wu et al., 2014a). Grzybicze psucie się upraw wpływa na zdrowie zwierząt i ludzi oraz ma poważne konsekwencje ekonomiczne. Narażenie ludzi na mikotoksyny może nastąpić poprzez kontakt, spożycie lub wdychanie, a skażenie żywności dla ludzi jest możliwe praktycznie na każdym etapie łańcucha pokarmowego (Bryden, 2007; Paterson i Lima, 2010). Choroba u ludzi jest wynikiem ostrego lub przewlekłego narażenia, przy czym przewlekłe spożycie jest zazwyczaj bardziej powszechne. Na przestrzeni dziejów, szczególnie w czasach głodu, wojen i powodzi, mikotoksyny powodowały epidemie, które niekiedy wyniszczały populacje ludzkie (Bryden, 2007).
Oszacowano, że około 25% wszystkich upraw na świecie jest dotkniętych przez pleśnie lub grzyby (Bryden, 2007). Obecnie znanych jest ponad 500 mikotoksyn, z których niewiele jest regulowanych lub badanych rutynowo, a nowe są regularnie odkrywane (Anfossi i in., 2016; Streit i in., 2013; Urusov i in., 2015). Ponadto, metabolizm roślin może produkować tzw. „ukryte mikotoksyny”, czyli zmodyfikowane związki, które mogą nie zostać zidentyfikowane przy użyciu metod analitycznych, które są stosowane do charakteryzowania ich związków macierzystych (Anfossi i in., 2016). Z rolniczego punktu widzenia do najważniejszych mikotoksyn należą aflatoksyny, fumonizyny, trichoteceny, ochratoksyny, sterigmatocystyny (STCs) oraz zearalenony (ZEAs) (Wu i in., 2014a). Mikotoksyny, na które narażeni są ludzie, oraz wyzwania, które towarzyszą narażeniu, często różnią się w poszczególnych krajach. W niektórych krajach afrykańskich narażenie jest w dużym stopniu związane z zależnością od dużych ilości jednego rodzaju upraw, takich jak kukurydza, co może prowadzić, nawet przy niewielkich poziomach zanieczyszczenia, do narażenia przekraczającego dopuszczalne poziomy spożycia (Bryden, 2007). Większa wrażliwość dzieci na skutki neurotoksyczne, endokrynologiczne i immunologiczne, ich większe narażenie na masę ciała w porównaniu z dorosłymi oraz różnice w fizjologii sprawiają, że są one szczególnie podatne i bardziej wrażliwe na toksyczne działanie mikotoksyn (Raiola i in., 2015). Zaproponowano, że zbadanie udziału mikotoksyn w patogenezie enteropatii środowiskowej, niedostatecznie poznanego subklinicznego stanu charakteryzującego się zmniejszoną zdolnością resorpcyjną jelit, który prawdopodobnie jest związany z zahamowaniem wzrostu u dzieci, może dostarczyć strategii poprawy wzrostu dzieci (Smith i in., 2012).
Niektóre mikotoksyny znalazły zastosowanie w medycynie klinicznej. Na przykład ergotamina była stosowana w leczeniu naczyniowych bólów głowy, a przypadki ergotyzmu opisywano, gdy jest ona stosowana razem z inhibitorami cytochromu P450, takimi jak inhibitory proteazy HIV, lub z niektórymi antybiotykami, takimi jak erytromycyna i tetracyklina (Avihingsanon i in., 2014; Demir et al., 2010).
Aby zrozumieć biologię mikotoksyn, należy docenić fakt, że narządy lub układy, które są w przeważającej mierze dotknięte, mogą się znacznie różnić u różnych gatunków zwierząt. To sprawia, że trudniej jest odkryć szlaki molekularne zaangażowane w patogenezę. Na przykład, fumonizyny powodują leukoencefalomalację u koni, nefrotoksyczność i hepatotoksyczność u gryzoni, hepatotoksyczność, dysfunkcję lewej komory serca i ciężki obrzęk płuc u świń oraz raka przełyku u ludzi (Constable i in., 2000; Dutton, 1996; Escriva et al., 2015; Haschek et al., 2001; Wu et al., 2014a).
Mikotoksyny często współwystępują w towarach, a niektóre gatunki grzybów mogą wytwarzać więcej niż jedną mikotoksynę. Na przykład, gatunki Fusarium mogą wytwarzać trichoteceny, fumonizyny i ZEA (Anfossi i in., 2016; Qiu i in., 2016). Podczas gdy efekty biologiczne były zazwyczaj badane na poziomie indywidualnym, narażenie często występuje jednocześnie na wiele mikotoksyn, które mogą wchodzić w interakcje. Na przykład ochratoksyna A (OTA) może wykazywać synergistyczne lub addytywne działanie z kwasem penicylinowym, fumonizyną B1, cytryniną lub aflatoksyną B1, ale jednoczesne narażenie było stosunkowo mniej zbadane w porównaniu z wpływem poszczególnych mikotoksyn (Creppy i in., 2004; Klaric i in., 2013).
Wzrost świadomości na temat chorób powodowanych przez mikotoksyny odzwierciedla rosnąca liczba krajów, które przyjęły regulacje prawne, a ich liczba wzrosła z 33 w 1981 r. do 100 w 2003 r. (van Egmond i in., 2007). Ze względu na fakt, że w patogenezie chorób wywoływanych przez mikotoksyny współdziałają różne czynniki, w tym genetyczne, środowiskowe i fizjologiczne, z których wszystkie mogą kształtować metabolizm i toksyczność, diagnostyka i potwierdzenie narażenia na konkretną mikotoksynę stanowią wyzwanie.