hlavička

MYKOTOXINY

verze (c) Jan Šimůnek

 

Přehled nejdůležitějších mykotoxinů

Aflatoxiny

vzorec

Aflatoxiny jsou skupina příbuzných látek, jejichž oděv byl počátkem novodobého mykotoxinového boomu. Aflatoxin B1 je nejsilnější dosud známý přírodní karcinogen. Za základní považujeme aflatoxiny B1, B2, G1, a G2. Aflatoxiny dalších řad (M, P, H, Q aj.) byly nejprve zjištěny jako metabolity předchozích v organismu lidí a zvířat, popř. ve tkáňových kulturách. Později byli ovšem nalezeni a vyselektováni producenti některých uvedených mykotoxinů, což mělo značný význam z hlediska jejich ceny a dostupnosti. Důležitý je též derivát aflatoxinů aflatoxikol, který v krvi koluje vázán na albuminy. Některé z z přírodních aflatoxinů se na něj různými biochemickými pochody přeměňují a aflatoxikol sám je schopen přeměny na aflatoxin B12,3-epoxid, který se váže na DNA a RNA, což je biochemickým podkladem jeho účinků na proteosyntézu a přenos dědičné informace.
V krvi intoxikovaných lze rovněž nalézt glukuronidy a další konjugáty aflatoxinů, což snižuje jejich analytickou dostupnost. Klasické metody (HPLC, TLC apod.) lze aplikovat jen po opracování biologického vzorku glukuronidázou. U RIA a ELISA záleží na tom, vůči které části aflatoxinové molekuly reagují použité protilátky, (tj. jak byl vytvořen hapten použitý pro imunizaci).
Přes veškeré potíže s výzkumem patří aflatoxiny k nejlépe prozkoumaným karcinogenům a jsou často užívány jako modelový karcinogen, což je patrně jejich jediný pozitivní význam.
Aflatoxiny jsou produkovány téměř výlučně kmeny Aspergillus flavus a A. parasiticus. Produkce aflatoxinů silně závisí na teplotě, vlhkosti, přístupu vzduchu, struktuře a chemickém složení substrátu. Důležité jsou i vlivy doprovodné mikroflóry (např. inhibice tvorby aflatoxinů vlivem Aspergillus sk. niger). Existují látky, které jsou s to biosyntézu aflatoxinů do určité míry blokovat (např. kofein) (59a), jiné (některé mikroelementy do určité koncentrace a některá organická rozpouštědla) naopak jejich produkci zvyšují (22, 24). Naše znalosti o významu produkce mykotoxinů a o mechanismech, jakými populace mikroskopických hub nabývá nebo ztrácí schopnost je produkovat, však nejsou valné. Pouze právě u aflatoxinů víme, že jde o velice degenerované vřeckaté houby, nevytvářející pohlavní stadium. Mutace pomocí produkovaného aflatoxinu a následná selekce jsou procesem, který uvedeným druhům spolu s tzv. parasexuálními jevy nahrazuje sexuální proces jako takový.
Aflatoxiny jsou s to vyvolat u člověka Reyův syndrom, zánět jater, primární hepatom, kwashiorkor a stavy útlumu imunity.

Aflatoxiny v prostředí
Vedle příjmu potravinami je důležitý i příjem aflatoxinů související s profesionálním rizikem. Relativně nejmenší význam mají z tohoto hlediska laboratoře, rutinně testující přítomnost aflatoxinů v potravinách a dalších komoditách. Většinou pracují s malými objemy vysoce ředěných roztoků, při manipulaci s nimi i s podezřelými vzorky používají předepsané ochranné pomůcky.
Problém u nás představuje výroba krmiv a manipulace s nimi. V tomto materiálu se často vyskytují aflatoxiny, které mohou pronikat z prachu do organismu inhalační cestou i vstřebáním pokožkou. Problém je o to závažnější, že v prachu bývá podstatně vyšší koncentrace aflatoxinů než v samotném substrátu (složky, napadené mikroskopickými houbami, se přednostně drolí). Prokázali jsme výskyt aflatoxinů v krvi a moči na konci směny u pracovníků výroben krmných směsí, paralelně jsme prokázali i výskyt aflatoxinů a dalších mykotoxinů v samotném prachu. Též byl prokázán i výskyt aflatoxinů v prachu ve stájích zemědělského družstva (38, 39, 84).
Závěrem je nutno zdůraznit, že většina problémů s aflatoxiny u nás souvisí především s dovezenými potravinami, krmivy a surovinami. Při zajištění dostatečného filtru na hranicích a kvalitního uskladnění surovin, potenciálně obsahujících toxinogenní kmeny mikroskopických hub, by většina problémů s aflatoxiny přestala existovat.

 

Citrinin

vzorec

Je produkován některými druhy rodu Penicillium a snad i Aspergillus. Původně byl objeven a používán jako antibiotikum, ale pro značnou toxicitu (je nefrotoxický) vyřazen. Může se vyskytovat společně s ochratoxinem a snad jde i o jeho prekursor. Po vyvolání metabolických bloků lze u kmenů produkujících ochratoxin zaznamenat pokles této produkce a objevení produkce citrininu. Může se vyskytovat i ve "žluté rýži", ale v našich podmínkách je zejména kontaminantou obilí (114).
Patří mezi kyselé mykotoxiny, za alkalické reakce přechází do vodného roztoku, ale silně alkalické prostředí vede k jeho rozkladu. Je dobře stanovitelný vzhledem ke zbarvení ve viditelném světle a intenzívní žluté fluorescenci pod ultrafialovým světlem (365 nm). K jeho mikrobiologickému stanovení lze využít i jeho antibakteriální účinky (96).

 

Cyclochlorotin

(=islanditoxin)
Starší název byl odvozen od Penicillium islandicum, novější od struktury molekuly, kde jsou aminokyseliny uspořádané do kruhu a atom chloru. Mykotoxiny atakuje cytoskelet, podobně jako chemicky podobné toxiny Amanita phalloides. Celkově se posuzuje jako hepatotoxin, má snad vztah i ke karcinomu jater v zemích s hojným konzumem rýže. U nás bývá nalézán v rýži, z tohoto substrátu lze vypěstovat i silně produkující kmeny (137).

 

Fumonisiny


vzorec

Jde o skupinu látek (fumonisin A1, A2, B1 - B4; nejčastěji je nalézán fumonisin B1), odvozených od nenasycených mastných kyselin. Jsou produkovány některými druhy mikroskopických hub rodu Fusarium a patrně i dalšími mikroskopickými houbami. Vyvolávají několik typů onemocnění hospodářských zvířat, přičemž nejznámější je leukoencephalomalacie koní a zhoubné nádory u laboratorních potkanů.
Biochemickou podstatou jejich toxických účinků je interference s metabolismem sfingolipidů a tím patrně narušení membránových struktur. Na rozdíl od mnoha jiných mykotoxinů jsou lépe rozpustné ve vodě než v málo polárních rozpouštědlech. V experimentu vyvolávají u některých zvířat zhoubné nádory. U člověka existují epidemiologické souvislosti s výskytem karcinomu jícnu. V našich podmínkách je patrně hlavním zdrojem této skupiny mykotoxinů v lidské výživě kukuřice včetně výrobků z ní (tč. je tento problém studován ve Státním zdravotním ústavu, Centru hygieny potravinových řetězců v Brně). Stanovení fumonisinů se provádí metodou HPLC a imunochemickými metodami. Tyto mykotoxiny jsou nestabilní v roztoku metanolu (64).

 

Kyselina cyklopiazonová


vzorec

Je produkována větším množstvím druhů rodů Aspergillus a Penicillium. Byla objevena v roce 1968. Paralelně bývají v substrátu přítomny i další příbuzné sloučeniny, amidy a iminy kyseliny cyklopiazonové a její chelát s Fe3+, popsaný samostatně na začátku 70. let jako flavutoxin. Jde o indolovou sloučeninu, barevně reagující s Ehrlichovým činidlem, což lze použít i pro její stanovení (14).
Při podání obcházejícím jaterní bariéru byly pozorovány u běžných hospodářských a laboratorních zvířat (savců) křeče a úhyn s cyanózou. Byly popsány zejména změny v transportu iontů vápníku, vedoucí k osmotické smrti buněk. Při podání per os dochází především k postižení trávicí trubice (druhová specifita místa postižení je dána místem jejího největšího vstřebávání) a jater. V současné době se uvažuje o účasti kyseliny cyklopiazonové při turkey-X disease, vedoucí k objevu aflatoxinů, nelze vyloučit její účast i na kojeneckých a novorozeneckých Rey-ových syndromech (64).
V menším množství se mykotoxin pravidelně vyskytuje v plísňových sýrech pod pokryvem Penicillium camemberti, vyskytuje se i v tavených sýrech (sem se dostává s plesnivými odkrojky), plísňových salámech apod. Nedodržení klasické technologie camembertských sýrů může vést k mohutnému (až o tři řády) vzestupu její koncentrace v plísňovém pokryvu. Dalším uvažovaným zdrojem je drůbeží maso (rezidua vzniklá příjmem kyseliny cyklopiazonové krmivem) (64, 99).

 

Kyselina penicillová


Jde o látku chemicky příbuznou patulinu. Její biologické účinky jsou podobné (včetně karcinogenity) a často se vyskytuje za podobných podmínek jako patulin (někdy i společně). Její význam je proti patulinu poněkud menší (114).

 

Ochratoxin A

vzorec

Ochratoxin A je ze skupiny ochratoxinů nejdůležitější a nejtoxičtější.
Je produkován některými druhy rodů Aspergillus a Penicillium. Mechanismus jeho toxicity spočívá v tom, že fenylalaninová část jeho molekuly je t-RNA zaměněna za fenylalanin. Ten je však v ochratoxinu A navázán na kumarinovou část, která brání jeho navázání do proteinového řetězce. Tím dojde k zastavení proteosyntézy. Fenylalanin může do určité míry posloužit jako antidotum, protože mezi ním a ochratoxinem A probíhá při vazbě na t-RNA kompetitivní inhibice. V rámci základního výzkumu ochratoxinu A byly připraveny analogy, ve kterých je fenylalanin nahrazen jinou aminokyselinou, jejich toxicita byla srovnatelná (48, 82, 112).
Hlavním účinkem ochratoxinu A na úrovni organismu je útlum imunity a postižení ledvin. Novější práce, zabývající se karcinogenitou ochratoxinu A, prokazují silný efekt promotoru karcinogenního procesu, ale nebyla prokázána schopnost iniciace. Z hlediska praktického přístupu ke kontaminaci potravin ochratoxinem A se tím nic nemění, protože v potravě i prostředí jsme atakování karcinogeny se schopností iniciace z mnoha dalších zdrojů.
Hlavním zdrojem ochratoxinu A je obilí. I naše obilí zpravidla obsahuje detekovatelné ale podlimitní koncentrace. Dalším zdrojem jsou masné výrobky, což je dáno faktem, že ochratoxin A vytváří rezidua ve tkáních. Byla rovněž popsána produkce ochratoxinu A kulturními plísněmi, používanými k finalizaci některých uzenářských výrobku (uherský salám apod). Významným zdrojem ochratoxinu též může být káva. Toto zjištění souvisí s nálezy toxikologicky významných koncentrací ochratoxinu A v lidské krvi v krevních konzervách (Německo, Rakousko, Švýcarsko). Při cíleném pátrání po zdroji byl prokázán právě původ z kávy. U nás je surová káva rozdělena do tří jakostních skupin, I - III. I ochratoxin A zpravidla neobsahuje, II výjimečně a podlimitní koncentrace, III pravidelně a často se vyskytují i nadlimitní koncentrace. V praxi se suroviny míchají na jakostní stupně a - d. První je prakticky jen s jakosti I, poslední stupeň obsahuje převážně jakost III. Písmeno označující jakost nalezneme na balení kávy (pokud je balena na našem území) za číslem státní normy. Dalším význačným zdrojem ochratoxinu je vepřová krev, v níž je ochratoxin vázán na albumin (domácí zabijačky, krevní speciality) (3).

 

Patulin

vzorec

Patulin byl původně ve 40. letech popsán jako antibiotikum a dokonce po krátký čas léčebně využíván. Po objevení karcinogenity vůči zvířatům byl stažen a dnes je považován za významný mykotoxin.
Je produkován řadou druhů mikroskopických hub rodů Aspergillus, Byssochlamys a Penicillium. (Název je odvozen od P. patulum.) V přírodě je poměrně rozšířen, důležitá je zejména jeho produkce na kazícím se ovoci, velice často v jablkách. Jsou rovněž popsány otravy dobytka ze zaplesnivělých siláží (96).
V ovoci se vyskytují ochranné látky (např. vitamín C), které zabrání rozkladu patulinu při tepelném opracování kompotů, dření i moštů (čistý patulin se rozkládá při 80 oC). Závažnou je zejména kontaminace ovocných dření, určených pro dětskou a kojeneckou výživu. Důležitým faktorem je výrobní praxe, při níž dochází k mechanickému poškozování ovoce a následujícím prodlevám.
Limit patulinu je stanoven z hlediska možné karcinogenity (jde o prokázaný karcinogen pro některá pokusná zvířata; není mutagenní v Amesově testu). Akutní otravy jsou popsány u dobytka, většinou dominuje poškození plic s edémem.
Patulin je jeden z mála dobře detoxikovatelných mykotoxinů. Lze použít např. extrakt z Grahamova chleba, popř. thioglykolát (pozor, je karcinogenní pro člověka). Podstatou detoxikace je reakce patulinu s -SH skupinami. Rovněž byl prokázán rozklad patulinu během alkoholického kvašení (137).

 

Luteoskyrin


vzorec

Je hepatotoxický a karcinogenní. Blokuje v buňkách enzymy oxidativní fosforylace. U nás se může vyskytovat v rýži, zejména takové, která podlehla plesnivění v průběhu transportu (137).

 

Rubratoxin


vzorec

Existují rubratoxin A a rubratoxin B (důležitější). Bývají produkovány Penicillium rubrum. RB je hepatonefrotoxický, v akutní otravě má LD50 poněkud nižší než aflatoxiny. Je známa přirozená rubratoxikóza prasat. Zpráv o rubratoxinech je málo, u nás se jimi dosud nikdo systematicky nezabýval (75, 114).

 

Sterigmatocystin


vzorec

Sterigmatocystin stojí poněkud v pozadí za chemicky příbuznými aflatoxiny. Je produkován širším spektrem druhů Aspergillus, Chaetomium a Emericella, dále druhy Bipolaris nodulosa, Farrovia malayensis a Monocillium nordinii. Je hepatotoxický, jeho karcinogenita je pravděpodobná. U nás byl nalezen v sýrech i dalších substrátech (112).
Zdá se, že část biochemických pochodů, vedoucích ke tvorbě mykotoxinů, mají sterigmatocystin a aflatoxiny společnou. Při uměle zavedených metabolických blocích končí biosyntéza u versicolorinů.
Sterigmatocystin září pod ultrafialovým záření (365 nm) slabě cihlově, pod krátkovlnným intenzívně žlutě. Po postřiku AlCl3 září i pod UV 360 nm intenzívně žlutě (27).

 

Tremorgeny


Tremorgeny jsou chemicky nesourodá skupina mykotoxinů, produkovaných různými druhy mikroskopických hub, především rodů Aspergillus a Penicillium. Význačnou spojující vlastností těchto látek je skutečnost, že pokusná zvířata po jejich podání hynou za třesů a křečí (tremorgenní = doslova "třesotvorné"). Uvedené toxiny tedy atakují nervový systém. Mají poměrně značný letální účinek, podle velikosti LD50 patří mezi nejtoxičtější mykotoxiny. Mezi nejdůležitější mykotoxiny patří roquefortiny (pro člověka snad neškodné, ale myši jsou vůči nim vysoce citlivé), citreoviridin, aflatrem, penitremy a další (114). Do určité míry je možné k nim přiřadit i výše uvedenou kyselinu cyklopiazonovou (14). Jejich výzkumem se u nás nikdo systematicky nezabývá a i ve světové literatuře jsou práce o nich sporadické.

 

Trichotheceny


vzorec

Trichotheceny tvoří skupinu velice podobných látek, charakterizovaných přítomností tzv. trichothecenového jádra. V tomto jádře se nalézá epoxidová skupina, která je použitelná pro jejich stanovení. Byly známy už před "mykotoxinovým boomem" (viz ATA). Připisují se jim rovněž některé starověké a středověké morové rány, Jobovo onemocnění z Bible aj. Z lidských onemocnění vyvolávají ATA a snad se podílejí na kardiomyopatii kobaltového piva a pelagře (52, 69, 89, 112, 113, 114, 120).
Zvláštní skupinu tvoří tzv. makrocyklické trichotheceny, které mají část základní molekuly překlenutou můstkem s vazbou na obou koncích. Tím dochází k překrytí některých funkčních skupina a k potenciaci skupin jiných. Toxicita může vzrůst i o více než jeden řád. typickými zástupci této skupiny jsou satratoxiny, účinné látky Stachybotrys atra, a toxiny Dendrodochium toxicum. Systematičtěji byly tyto látky studovány v USA a Maďarsku (29, 120). Další zvláštní skupinou trichothecenů jsou baccharinoidy, které vznikají přeměnou trichothecenových mykotoxinů z půdních mikroskopických hub v organismu cévnatých rostlin z rodu Baccharis (jejich habitus se poněkud podobá rodu Solidago). Rostou v povodí Orinoka, hlavní problém s nimi je ten, že je dobytek nerozeznává jako jedovaté. Podobným způsobem vznikají také toxiny naší hasivky orličí (57, 88).
Globální účinky trichothecenů byly popsány u ATA, některé navíc způsobují centrální zvracení. Satratoxiny působí na kůži už ve zlomcích mikrogramu těžké dráždění. Řadou trichothecenů se vedle lékařů a veterinářů zabývají též fytopatologové, protože některé trichotheceny slouží jako faktory patogenity druhů rodu Fusarium, napadajících kulturní plodiny (29, 114).
Naše země naštěstí leží mimo oblast výskytu toxinogenních teplomilných i chladnomilných toxinogenních fusarií, takže u nás s nimi bývají citelné problémy jen v teplotně atypických letech.
Ve válkách v jihovýchodní Asii a v Afghanistanu použili SSSR a jeho spojenci tzv. yelow rain, což byl nejspíše hrubý extrakt z kultur fusarií a snad i dalších producentů trichothecenů. Uvedená látka má zpuchýřující účinek podobný yperitu, navíc vyvolává těžké postižení imunity a krvetvorby. Trichotheceny v popředí zájmu i z hlediska jejich radiomimetických účinků (tj. zesilujících následky působení ionizujícím zářením). Po ochránění vlastních vojsk radioprotektivními léky (je známo mnoho látek, všechny je však nutno podat několik hodin předem) a napadení nepřátelských vojsk radiomimetiky by rozdíl v účinku jaderné zbraně na vlastní a nepřátelská vojska mohl být faktorem taktického či strategického významu.
Okolo uvedených údajů se rozpoutala prudká diskuse, jejíž ohlasy přetrvávají v určité míře dodnes. Ještě v roce 1996 vydala Academia učebnici, kde je celá záležitost zpochybňována (51). Profesor Mirocha a spolupracovníci (58) i další pracoviště (83) nezávisle trichotheceny ve vzorcích nalezli. Je dost pravděpodobné, že ve "žlutém dešti" byly přítomny i další toxické látky, vč. makrocyklických trichothecenů (12). Lze odmítnout představu o přírodním jevu (Rudé právo v této souvislosti uvádělo absurdní teorie o toxickém trusu včel), protože takovéto jevy místní obyvatelé zpravidla znají a dovedou se jim vyhnout.
Kultury toxických mikroskopických hub lze poměrně snadno skrytě zasílat na velké vzdálenosti, výroba účinných hrubých extraktů je (na rozdíl od výroby jaderných či klasických chemických ZHN) snadno utajitelná nejen na vlastním území, ale i v týlu nepřítele. S takovouto eventualitou je nutno počítat a připravit se i na to, že zásobování vojsk a strategických potravinářských výrob a skladů by bylo jedním z možných cílů podobných sabotážních prostředků.

 

Zearalenon


vzorec

Zearalenon je produkován některými plísněmi rodu Fusarium, v některých případech i stejnými druhy, které jsou schopny produkovat trichotheceny.
Přestože nemá steroidní strukturu, má účinky steroidních hormonů estrogenů. Rozeznáváme účinky estrogenní, antiestrogenní, antiandrogenní a anabolický, které jsou u jeho derivátů různým způsobem zastoupeny. V organismu se metabolicky aktivuje, asi 5% se vylučuje močí, zbytek stolicí, během laktace asi 40% mlékem (135).
Zearalenon může u lidí i hospodářských zvířat způsobovat hyperestrogenismus (112).
Největší problémy mohou vzniknout u zemědělců - samozásobitelů, kteří v případě napadení obili konzumují vysoké koncentrace. U běžné populace se mykotoxiny z obilí míšením šarží ředí na velmi nízké koncentrace. Problémy mohou nastat též u konzumace naklíčeného obilí a dalších semen, kdy během klíčení mohou fusaria vyrůst a naprodukovat mykotoxiny (zejména je to problém u vegetariánů a veganů, u kterých tvoří podobné potraviny vyšší procento celkové dávky potravin). Ve světovém písemnictví existují i práce, dokazující přítomnost statistických korelací mezi výskytem zearalenonu a trichothecenů v potravě matek během těhotenství a výskytem některých poruch nervového systému (včetně schizofrenie) v jejich potomstvu. Uvažuje se o podobném vztahu k výskytu mužské homosexuality. Na toto téma byly provedeny i některé pokusy na zvířatech (139).
Některé deriváty zearalenonu mají potlačeny ostatní účinky kromě anabolického a používají se k výkrmu dobytka jako anabolika. Uvedeným látkám se souhrnně říká zearalany. Poslední novinkou v této oblasti jsou implantáty, sycené hormonem, které dávají lepší záruky ochrany zdraví spotřebitele (110).

 

Návrat na úvodní stranu