© Borgis - Medycyna Rodzinna 4, p. 113-119
*Sylwia Jarzynka, Maria Dąbkowska, Irena Netsvyetayeva, Ewa Swoboda-Kopeć
Mikotoksyny – niebezpieczne metabolity grzybów pleśniowych
Mycotoxins – dangerous metabolites of moulds
Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej, Warszawski Uniwersytet Medyczny
Kierownik Katedry i Zakładu: prof. dr hab. n med. Grażyna Młynarczyk
Summary
Mould fungi that produce mycotoxins can be considered a significant threat to human and animal health. These fungi are ubiquitous in the environment, hence the contact of living organisms with their toxins is widespread through inhalation, skin and ingestion of contaminated food. Spores of fungi are found mainly in the air entering into the composition of bioareozol. Each endospore may contain even several different mycotoxins. Food contaminated with mould toxins may cause food poisoning in humans. Currently, mycotoxins are a very important issue mainly for food safety. Mycotoxins occur, in particular, in products of plant origin, on cereals, processed cereals, vegetables, nuts and other oil seeds. These toxins are usually produced by fungi belonging to the genera Aspergillus, Penicillium and Fusarium. Diseases caused by mycotoxins are called mikotoxicosys. One of the greatest threats to humans are fungi that produce mycotoxins which grow in damp apartment buildings. Of particular importance is a species of Stachybotrys chartarum toxin which produces trichothecenes and the types of Penicillium and Aspergillus that produce for example, ochratoxin A which has neurotoxic and carcinogen properties. The strongest mycotoxin is aflatoxin. Aflatoxin is produced by fungi mainly belonging to the genus Aspergillus. In addition to disturbances in the metabolism of proteins, fats and carbohydrates, aflatoxin can lead to disturbances in the synthesis of nucleic acids which can cause kidney or liver damage and the development of cancer. Mycotoxins along with protein toxins such as botulinum and staphylococcal, can act as a biological weapon.
Key words: micotoxins, moulds, aflatoxins, ochratoxins
Wprowadzenie
Grzyby to jedne z najstarszych organizmów na świecie, biorą swój początek w erze prekambryjskiej. Większość gatunków grzybów drożdżopodobnych i pleśniowych ma pozytywny wpływ na środowisko, biorąc udział w obiegu pierwiastków poprzez rozkład materii organicznej. Grzyby kapeluszowe należące do klasy Basidomycetes – podstawczaki stanowią składnik diety ludzi i zwierząt, ze względu na oryginalne składniki smakowe i zapachowe. Gatunki należące do klasy Ascomycetes – workowców, wśród nich grzyby drożdżopodobne i pleśniowe, spełniają ważną rolę w przemyśle spożywczym, wykorzystywane są do produkcji, m.in. serów, pieczywa, alkoholi, preparatów enzymatycznych, szczególnie kwasu cytrynowego. Szczepy te wytwarzają specyficzne enzymy proteolityczne, pektynolityczne, amylolityczne i lipolityczne, które poprzez rozkład składników odżywczych nadają żywności charakterystyczny smak i właściwości organoleptyczne (1). Grzyby pleśniowe odgrywają znaczącą rolę także w przemyśle farmaceutycznym poprzez wytwarzanie substancji przeciwbakteryjnych. Aleksander Fleming ze szczepów Penicillium notatum i Penicillium chrysogeum wyizolował pierwszy antybiotyk – penicylinę (2, 3).
Niektóre gatunki grzybów zarówno drożdżopodobnych, jak i pleśniowych negatywnie wpływają na środowisko, przyczyniając się do procesu rozkładu, głównie żywności, wytwarzając enzymy, które powodują obniżenie wartości odżywczych i organoleptycznych produktów spożywczych. Żywność może być także skażona toksynami grzybów pleśniowych, co jest często przyczyną m.in. zatruć pokarmowych u ludzi (4, 5). W przypadku pacjentów z obniżoną odpornością immunologiczną, żywność zakażona grzybami i/lub ich toksynami stanowi szczególne źródło patogenów, a nawet stwarza niebezpieczeństwo zakażeń układowych. Obecnie temat mikotoksyn, choć jeszcze nie do końca poznany, jest bardzo ważnym zagadnieniem dotyczącym głównie bezpieczeństwa żywności.
Mikotoksyny mogą przenosić się drogą powietrzną poprzez zarodniki grzybów pleśniowych wchodzących w skład bioareozoli. W zarodnikach kumuluje się większość metabolitów grzybów, także toksyny. Duże stężenie tych metabolitów zwłaszcza wewnątrz budynków mieszkalnych może niekorzystnie wpływać na zdrowie człowieka (6).
Mikotoksyny to wtórne produkty przemiany materii grzybów pleśniowych, toksyczne dla człowieka, roślin i zwierząt (1). Termin „mikotoksyny” pochodzi od słów: greckiego „mycos” – grzyb oraz łacińskiego „toxicum” – trucizna. Toksyny te można podzielić na endotoksyny, które są magazynowane wewnątrz grzybni oraz na egzotoksyny, które szybko dyfundują z grzybni do otaczającego środowiska: powietrza, gleby, produktów spożywczych (7).
Żywność, pasza czy inne produkty zakażone grzybami pleśniowymi, nie zawsze zawierają mikotoksyny. Natomiast produkty, na których nie obserwuje się strzępek grzybów pleśniowych, mogą być zanieczyszczone mikotoksynami. Usunięcie grzybni z zakażonych produktów nie eliminuje z nich mikotoksyn. Toksyny te są niewrażliwe na wiele procesów technologicznych (gotowanie, smażenie, pieczenie, destylacja, fermentacja), dlatego mogą przetrwać w produktach otrzymanych z zanieczyszczonych surowców (8).
Mikotoksyny najczęściej zanieczyszczają produkty pochodzenia roślinnego, zboża, przetwory zbożowe, warzywa, orzechy. Toksyny te wytwarzane są najczęściej przez grzyby należące do rodzajów: Aspergillus, Penicillium i Fusarium.Schorzenia wywoływane przez mikotoksyny nazywane są mikotoksykozami (1, 6, 8).
Problem mikotoksyn jest od wielu lat przedmiotem badań naukowych. Dane literaturowe wskazują na możliwość występowania toksyn grzybiczych w środowisku życia populacji Etrusków czy na terenach Aten już w V wieku przed naszą erą. Wysuwano też hipotezy, że toksyny wytwarzane przez szczepy należące do rodzaju Fusarium spp. mogły być przyczyną wyginięcia Etrusków. Dowiedziono, że mikotoksyny były przyczyną śmierci badaczy i archeologów, którą odczytywano jako tzw. klątwę grobowców: Tutenchamona czy Kazimierza Jagiellończyka. Główną przyczyną były toksyny wytwarzane przez gatunek Aspergillus flavus. Wielokrotna długotrwała inhalacja mikotoksynami w grobowcach powodowała u naukowców nowotwory, udary, wylewy i zawały. Mikotoksyny z dużym prawdopodobieństwem odgrywały rolę w chorobach trapiących następne pokolenia (średniowiecze, czasy kolonializmu) (7, 8). W średniowieczu występowały epidemie śmiertelnych zatruć po spożyciu chleba wypieczonego z mąki zawierającej ergotalkaloidy sporyszu – Claviceps purpurea.O zatruciu sporyszem mowa jest też w Starym Testamencie. Ergotalkaloidy wywoływały chorobę św. Antoniego, objawiającą się swędzeniem skóry, pieczeniem uszu, zaburzeniami świadomości, martwicą kończyn, poronieniami oraz halucynacjami (10).
Najczęściej objawy mikotoksykoz występowały podczas wojen lub głodu, kiedy żywność była trudno dostępna oraz źle przechowywana. Dzisiaj także mikotoksyny są przyczyną wielu chorób człowieka i zwierząt. Jeden z ostatnio opisanych wypadków miał miejsce w 1988 r. w Malezji, gdzie zanieczyszczony aflatoksynami makaron spowodował śmierć 13 osób. Podczas wojny w Wietnamie 1975-81 wykorzystano mikotoksyny fuzaryjne – trichoteceny jako broń biologiczną. Stały się one przyczyną śmierci ok. 6300 osób. Toksyny rozpylano w postaci pyłów i aerozoli z pocisków żołnierskich. Bombardowania nazwano „żółtym deszczem w dżungli Laos”. W irackim programie biologicznym, według danych z 1997 r., gromadzono aflatoksyny i wykorzystywano je jako broń biologiczną. Toksyny aplikowano wziewnie w wysokiej dawce, która powodowała śmierć w ciągu 12 godzin. W Polsce także notuje się występowanie mikotoksyn, głównie w skażonych produktach spożywczych. W 2007 r. na terenie Bydgoszczy z obrotu wyeliminowano partię mąki skażonej mikotoksynami (10, 11, 15).
Grzyby pleśniowe są wszechobecne w środowisku i cechuje je łatwa rozsiewalność, stąd kontakt organizmów żywych z ich toksynami jest powszechny poprzez inhalację, skórę oraz spożycie skażonej żywności. Zarodniki grzybów znajdują się przede wszystkim w powietrzu, wchodząc w skład bioareozolu (7, 9, 13). Zarodniki dostające się drogą wziewną do organizmu mogą być źródłem toksyn. Publikacje naukowe donoszą, że w każdym zarodniku może występować nawet kilka różnych mikotoksyn. Kontakt z zarodnikami zwiększa także moda na aktywny tryb życia, który wiąże się z korzystaniem z publicznych urządzeń sanitarnych, sportowych, basenów. Stosowanie systemów nawilżających powietrze również sprzyja rozprzestrzenianiu się zarodników grzybów w przewodach wentylacyjnych. Klimatyzacja pomieszczeń prowadzi do wzrostu stężenia zarodników grzybów pleśniowych należących do rodzaju Fusarium, Aspergillus i Penicillium.
Jednym z największych zagrożeń dla człowieka są grzyby wzrastające w zawilgoconych budynkach mieszkalnych. Szczególne znaczenie ma gatunek Stachybotrys chartarum produkujący toksyny – trichoteceny oraz rodzaje Penicillium i Aspergillus wytwarzające, np.: ochratoksynę A o właściwościach neurotoksycznych i karcenogennych, a także rodzaje Alternaria, Fusarium, Cladosporium, Mucom. Srachybotrys chartarum rośnie na materiałach z wysoką zawartością celulozy i niskim poziomem azotu takich jak: papier, drewno, płótno, kurz, płyta pilśniowa, ściany gipsowe – pokrywając je zielonooliwkową pleśnią (8, 10, 13). Grzyby należące do rodzaju Alternaria często rozwijają się w domach ocieplanych watą szklaną. Pod tapetami i wykładzinami wzrastają grzyby należące do rodzaju Penicillium i Aspergillus. W badaniach budynków mieszkalnych na terenach popowodziowych wykryto wysoką aktywność grzybów pleśniowych wytwarzających mikotoksyny. W tych środowiskach najliczniej wykrywano grzyby należące do rodzajów: Penicillium, Cladosporium, Acremonium i Aspergillus. Najbardziej narażeni na kontakt z zarodnikami grzybów i wytwarzanymi przez nie toksynami są piekarze, producenci wina i piwa, serowarzy, osoby sortujące paprykę, hodowcy pieczarek, rolnicy i ogrodnicy (8, 10, 15, 17).
Drugim z największych zagrożeń mikotoksynami dla człowieka jest zakażona żywność. Według niektórych badań, mikotoksyny mogą być wytwarzane bezpośrednio w ustoju człowieka po spożyciu żywności zakażonej grzybami pleśniowymi (8, 10, 14) Najbardziej niebezpieczne w żywności są: aflatoksyna, ochratoksyna A, patulina, fumonizyny, zearalenon i dioksyniwalenol (trichoteceny). Grzyby mikrosporowe mogą także wytwarzać mikotoksyny w organizmach roślinnych. Najczęściej izolowane są ze zbóż, z warzyw (kukurydza, fasola), z orzechów i innych nasion oleistych, a także z nasion roślin strączkowych, owoców i przypraw. Jednym z głównych źródeł mikotoksyn jest pasza dla zwierząt (14, 15). Temat ten jest szczególnie ważny, ponieważ toksyny pozostają w produktach spożywczych otrzymanych z organizmów zakażonych zwierząt. Takie produkty, jak: mięso i jego przetwory, mleko i jego przetwory, jaja mogą stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia człowieka. Tabela 1 przedstawia grzyby mikrosporowe wytwarzające mikotoksyny najczęściej rozwijające się w artykułach spożywczych (8, 14-16, 18-25).
Tabela 1. Przegląd mikotoksyn występujących w produktach spożywczych (8, 14-16, 18-25).
| Mikotoksyna | Szczep | Występowanie w produktach spożywczych |
| Aflatoksyna | Aspergillus flavus, A. parasiticus, A. nomius, Penicillium spp., Mucor spp., Rhizopus spp. | Orzechy, zboże, nasiona roślin strączkowych, przyprawy, mleko, rodzynki, piwo |
| Ochratoksyna | Aspergillus ochraceus, A. melleus, A. sulphureus, A. allianus, Penicillium verrucosum, P. viiridicatum | Zboże, warzywa, kukurydza, fasola, soja, orzechy, soki owocowe |
| Patulina | Penicillium expansum, P. urticae, P. patulum, Aspergillus clavatus, A. giganteus, A. ochraceus, Byssochlamys nivea, Byssochlamys fulva | Kiełbasy, pieczywo, owoce, soki owocowe, pieczywo |
| Zearalenon | Fusarium graminearum, F. roseum, F. culmorum, F. crookwellense | Kukurydza, pszenica, fasola, ryż |
| Fumonizyny | Fusarium moniliforme, Fusarium proliferatum | Kukurydza, mąka, kasza, płatki kukurydziane |
| Niwalenol | Fusarium nivale | Pszenica, fasola |
| Deoksywalenon | Fusarium poae, F. sporotrichoides, F. crookwellense, F. culmorum, F. graminearum | Zboża |
| Kwas byssochlaminowy | Byssochlamys fulva | Soki owocowe |
| Kwas kladosporynowy | Cladosporium epiphyllum, Cladosporium fagi | Zboże |
| Luteoskiryna | Penicillium islandicum | Ryż żółty |
| Maltoryzyna | Aspergillus oryzae | Kiełki słodowe |
| Kwas penicylinowy | Penicillium martensii, P. puberulum, P. cyclopium, Aspergillus ochraceus | Ryż, mąka, kukurydza, fasola, salami, sery |
| Psoralen | Sclerotinia sclerotiorum | Warzywa zwłaszcza selery |
| Rubatoksyna | Penicillium rubrum | Zboże |
| Sterigmatocystyna | Aspergillus versicolor, A. nidulans, Biopolaris spp. | Mąka, przetwory owocowe, przyprawy |
| Cytrynina | Penicillium citrinum, Aspergillus candidus, A. terreus | Ryż, mąka, fasola |
Przegląd mikotoksyn najczęściej obserwowanych w produktach spożywczych i środowisku
Aflatoksyna
Najsilniejszą mikotoksyną jest aflatoksyna. Została ona odkryta w 1960 r. Wykryto ją w tuszkach chorych indyków, które karmione były mączką z orzechów ziemnych (10, 12). Aflatoksyny podzielono na cztery grupy B1, B2, G1, G2. Aflatoksynę wytwarzają głównie grzyby należące do rodzaju Aspergillus. A. flavus wytwarza aflatoksynę B1 i B2, A. parasiticus i A. nominus wytwarzają wszystkie rodzaje aflatoksyn. Mogą je także wytwarzać grzyby z rodzajów: Penicillium, Mucor i Rhizopus. Aflatoksyny najczęściej spotyka się w żywności pochodzenia roślinnego. Produkty pochodzenia zwierzęcego, w których najczęściej rozwijają się grzyby wytwarzające afltoksynę, to: mięso suszone, trwałe i suszone kiełbasy, ryby i mleko. Wolne od aflatoksyn są produkty zawierające duże ilości cukru (marmolady, dżemy) oraz produkty zawierające wysokie stężenia soli (kiszonki), ponieważ grzyby A. flavus i A. parasiticus nie są osmofilne (8, 10, 26, 27).
W badaniach z roku 1995 przeprowadzanych w Indiach, na 380 próbek rozdrobnionych orzechów ziemnych, w 97% występowała aflatoksyna. W badaniach orzechów pistacjowych w Holandii w 1996 roku, z 29 próbek 59% stanowiły próbki zanieczyszczone aflatoksyną. Z badań wynika, że aflatoksyny B1 znajdują się często w nasionach, z których produkuje się oleje jadalne. W zasadowym środowisku aflatoksyny są niestabilne i usuwane w procesie rafinacji, ale pozostają w wytłokach, które są używane do pasz dla zwierząt (6, 8, 10).
Ryc. 1. Konidiofory Aspergillus flavus.
W mleku zwierząt zakażonych aflatoksynami B1 może znajdować się aflatoksyna M1. Aflatoksyna M1 jest stabilna w procesach produkcji przetworów mlecznych. Na rynku spożywczym dostępne są liczne produkty, które mogą być źródłem aflatoksyny. Tworzenie aflatoksyn przez grzyby jest ściśle związane z ich środowiskiem. Wiadomo, że niektóre pierwiastki i witaminy mogą wpływać na zdolność wytwarzania aflatoksyny. Proces ten stymulują: cynk, żelazo, molibden i magnez, natomiast hamują: mangan, miedź i bar. Temperatura także ma znaczenie, 13-42°C to optymalne wartości. Ważnymi parametrami są także wysoka wilgotność, pH optymalne 2,6-6,0 oraz dostępność tlenu. Zwiększenie zawartości dwutlenku węgla powoduje obniżenie wytwarzania aflatoksyny. Wytwarzanie mikotoksyny stymuluje także glukoza i sacharoza jako bogate źródła węgla i azotu. Jednak stężenie cukru w przetworach owocowych powyżej 50% hamuje produkcję aflatoksyny (7, 22).
W organizmie człowieka aflatoksyna wiąże DNA i hamuje polimerazę RNA, wskutek czego zostaje przerwana synteza RNA i m-RNA, a więc cały proces syntezy białek. Aflatoksyna jest jednym z głównych czynników powodujących nowotwory wątroby u człowieka (10). U osób spożywających „spleśniałe” orzeszki ziemne obserwuje się podwyższone parametry biochemiczne ze strony wątroby.
Ochratoksyna
Ochratoksyna to pochodna kumaryny. Rozpoznano 3 rodzaje tej toksyny: A, B i C. Ochratoksyny wytwarzają grzyby należące do gatunków: Aspergillus ochraceus, A. melleus, A. sulphureus, Penicillium verrucosum (8, 10, 12). Występuje ona najczęściej w zbożach, ryżu, kukurydzy, jęczmieniu, orzeszkach ziemnych, soi, ziarnach kakaowych, płatkach owsianych, chlebie pszennym i żytnim, maku, soku jabłkowym i winogronowym, w azjatyckich potrawach fermentowanych z ryb i czarnym pieprzu (6, 24, 28). Ochratoksyna A jest rakotwórcza i neurotoksyczna, może mieć działanie mutagenne, teratogenne i immunosupresyjne (36, 37).
Patulina
Najważniejszym gatunkiem, który wytwarza tę toksynę, jest Penicillium expansum, powodujący brunatną zgniliznę owoców i warzyw. Patulina najczęściej występuje na powierzchni jabłek i w sokach jabłkowych, a także w przetworach owocowych, moszczach, miodzie, ryżu (10). W badaniach soku jabłkowego w Turcji w 1997 roku 100% próbek zawierało patulinę (14-16). Toksyna ta wykazuje działanie neurotoksyczne, teratogenne i immunosupresyjne.
Zearalenon
Zearalenon (toksyna F-2) to mikotoksyna o działaniu estrogennym produkowana przez grzyby z gatunków: Fusarium graminearum, F. roseum, F. culmorum, F. crookwellense.Występuje przede wszystkim w zbożach oraz kukurydzy. Istnieją także przypuszczenia, że toksyna ta może występować w: piwie, orzechach włoskich i bananach (8, 12, 15). Może prowadzić do hiperestrogenizmu i bezpłodności u ssaków. Ze względu na to działanie prowadzone są prace badawcze nad F-2. Ustalono, że niskie dawki tej mikotoksyny mogą wpływać na cykl przemian hormonów płciowych w organizmie (29-31).
Ryc. 2. Makrokonidia Fusarium spp.
Fumonizyny
Fumonizyny produkowane są przez grzyby z gatunków Fusarium moniliforme i F. proliferatum. Stwierdzono występowanie trzech odmian mikotoksyny B1, B2 i B3. Fumonizyny występują w: kukurydzy, mące, kaszy i płatkach kukurydzianych (7, 8, 16, 33). W badaniach przeprowadzonych na zwierzętach stwierdzono, że fumonizyny mogą powodować nowotwory przewodu pokarmowego – przełyku i wątroby. Toksyny te mogą wykazywać działanie hepatoksyczne, neurotoksyczne i nefrotoksyczne.
Trichoteceny
Grupa A: T-2 toksyna, HT-2 toksyna, neosolaniol, diacetoksyscirpenol
Toksyny te wytwarzane są przez szczepy Fusarium poae i Fusarium sporotrichioides. Wykazują działanie cytotoksyczne i immunosupresyjne.
Grupa B: Deoksyniwalenon, Niwalenol, fuzaryna X
Deoksyniwalenon (DON) to mikotoksyna wytwarzana przez grzyby z gatunków: Fusarium graminearum, F. poae, F. sporotrichoides, F. crookwellense, F. culmorum. Toksyna ta należy do grupy trichotecenów. Tanaka i wsp. oznaczali poziom deoksyniwalenonu w 500 próbkach ziaren zbóż pochodzących z 19 krajów. 40-50% wszystkich próbek zawierało DON i niwalenon-mikotoksynę także należącą do grupy trichotecenów. Deoksyniwalenon występuje zazwyczaj w zbożach: jęczmieniu, pszenicy, a także w kukurydzy (15, 23, 24). Mikotoksyna ta w organizmie człowieka może wywołać zapalenie nabłonka jelita cienkiego i w nastepstwie biegunkę. Trichoteceny mogą powodować raka wątroby. Stwierdzono, że podanie dużych dawek DON powoduje wymioty, brak apetytu, utratę masy ciała i biegunkę, nekrozę niektórych tkanek, jak np. ścianki żołądkowo-jelitowej, szpiku kostnego lub tkanki chłonnej. Działają na poziomie komórkowym, wpływają na powstawanie zaburzeń w procesie mitozy i rozdziału chromosomów, mogą także indukować proces samobójczej śmierci prawidłowych komórek (8, 34, 35).
Satratoksyny
Satratoksyny wytwarzane są przez szczepy należące do gatunku Stachybotrys cinerea. Toksyny te są izolowane ze szczepów pleśniowych występujących na podłożach o wysokiej zawartości celulozy, np.: trawy, zboża, materiały budowlane, papier. Wywołują alergie, zespół zmęczenia, objawy neurotoksyczne, infekcje dróg oddechowych oraz zaburzenia odporności (9, 15, 38). Tabela 2 przedstawia pozostałe toksyczne metabolity grzybów pleśniowych (8, 15, 38-42).
Tabela 2. Pozostałe toksyczne metabolity grzybów pleśniowych (8, 15, 38-42).
| Mikotoksyna | Szczep | Działanie |
| Cytrynian | Aspergillus candidus, Aspergillus niveus | Neurotoksyczne |
| Fumigatyna | Aspergillus ficheri | Fitotoksyczne |
| Sterigmatocystyna | Aspergillus flavus, Aspergillus versicolor | Mutagenne, cytotoksyczne, teratogenne, hepatokarcinogenne |
| Kwas terreinowy | Aspergillus terreus | mutagenne |
| Fuzarenon | Aspergillus nivale | Mutagenne, teratogenne, fitotoksyczne |
| Sporofurazyna | Aspergillus sporotrichoides | Mutagenne, teratogenne, fitotoksyczne |
| Rubratoksyna A, B | Penicillium rubrum | Mutagenne, cytotoksyczne, teratogenne, |
| Dikumarol | Penicillium jenseni | Obniża krzepliwość krwi, obniża odporność antykarcinogenną |
Orientacja pionowa
Działanie mikotoksyn na organizm człowieka
Dla zdrowego organizmu zakażenie zarodnikami grzyba nie stanowi większego zagrożenia. W przypadku osób z obniżoną odpornością może dojść do manifestacji objawów chorobowych najczęściej ze strony układu oddechowego i pokarmowego. Człowiek narażony na działanie mikotoksyn ma początkowo łagodne objawy kliniczne przypominające alergię: zmęczenie, bóle głowy, nieżyt nosa, zapalenie spojówek, zatok, krtani i skóry. Oddziaływania mikotoksyn mogą przejść w przewlekły lub ostry charakter, zależy to od dawki i czasu narażenia na kontakt z toksynami (16, 43, 44). Oprócz zaburzeń w metabolizmie białek, tłuszczów i węglowodanów mogą prowadzić do zaburzeń w syntezie kwasów nukleinowych, co wywołać może uszkodzenie nerek i wątroby a także rozwój choroby nowotworowej (40, 41). Zgodnie z „Wykazem Czynników Rakotwórczych Dla Ludzi” stworzonym przez Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii w Warszawie do rakotwórczych mikotoksyn należą: aflatoksyny B1, B2, G1, G2 (7, 13, 15). W doświadczeniach ze szczurami obserwowano występowanie nowotworów wątroby już po podaniu niewielkiej dawki 0,01 mg aflatoksyny dziennie. W pewnych przypadkach mikotoksyny mogą przyczynić się do zaburzeń w obrębie centralnego układu nerwowego oraz wywołać zmiany w narządach płciowych (14, 15, 16). Z badań prof. Gajeckiego i wsp. prowadzonych na terenie Wojewódzkiego Szpitala w Olsztynie wynika, że u 25% kobiet ze zmianami nowotworowymi dróg rodnych wykryto we krwi bardzo wysokie stężenia zearalenonu. Z prac badawczych wynika także, że ta mikotoksyna może prowadzić do hiperestrogenizmu i do apoptozy komórek zakażonego organizmu (49).
Postępowanie profilaktyczne
W celach profilaktyki zakażeń żywności mikotoksynami w wielu krajach Europy Zachodniej i Ameryki Północnej stworzono programy edukacyjne, które przekazują odpowiednią wiedzę producentom żywności i rolnikom. Zadaniem tych programów jest poprawa jakości i sposobu zbiorów, magazynowania produktów rolnych oraz wprowadzenie odpowiednich procesów technologicznych w produkcji żywności (8, 25, 44). Aby zapobiegać powstawaniu mikotoksyn w żywności, należy unikać uszkodzeń mechanicznych płodów rolnych i gotowych wyrobów żywnościowych oraz zmniejszyć poziom wilgoci i utrzymywać niskie temperatury podczas przechowywania żywności. Długi okres składowania artykułów spożywczych sprzyja rozwojowi grzybów i wytworzeniu mikotoksyn (45, 46).
Wykrywanie mikotoksyn
Jedną z metod wykrywania mikotoksyn jest chromatografia powinowactwa immunologicznego z detekcją fluorymetryczną. Metoda ta polega na specyficznym wiązaniu znanych przeciwciał z mikotoksynami. Najczęściej znajduje zastosowanie w przemyśle spożywczym. Praktyczne zastosowanie w diagnostyce szczepów toksynotwórczych znajdują także testy immunoenzymatyczne ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay), szczególnie w przypadku badania żywności. Testy ELISA wykorzystywane są do ilościowej i/lub jakościowej analizy poszczególnych mikotoksyn w wybranych produktach spożywczych. Duże znaczenie w wykrywaniu szczepów toksynotwórczych odgrywają metody biologii molekularnej, opierające się na analizie struktury kwasów nukleinowych. Techniki te pozwalają na szybką identyfikację szczepów oraz mikotoksyn przez nie produkowanych. Metody te opierają się na reakcji łańcuchowej polimerazy PCR (43, 47, 48). Największe znaczenie w identyfikacji mikotoksyn odgrywają metody oparte na modyfikacji PCR, głównie odmiany tej techniki RT-PCR i Real-time PCR. RT-PCR (reverse transcriptase) to metoda, w której mRNA ulega odwrotnej transkrypcji do cDNA przez amplifikację PCR i pozwala na wykrycie transkryptów genów kodujących wytwarzanie metabolitów grzybów pleśniowych. Jedną z najdokładniejszych metod badań wykrywających mikotoksyny jest Real-time PCR (28, 30, 48). Przy użyciu tej techniki można ilościowo badać powstałe produkty PCR po zastosowaniu specyficznych sond DNA wyznakowanych barwnikami interkalującymi DNA. Cytotoksyczność mikotoksyn można określać przy pomocy testów, np.: Testu Kultur Komórkowych (MTT). Test ten pozwala na wykrycie w żywności, paszach czy materiałach budowlanych, substancji powstających pod wpływem działania mikotoksyn. Test MTT charakteryzuje się wysoką czułością, ponieważ użyte w nim komórki świńskich nerek są wrażliwe na większość mikotoksyn. Działanie testu polega na przemianie soli tetrazoliowych do formazanu (reakcja barwna). Komórki uszkodzone przez mikotoksynę nie przeprowadzają w pełni lub w ogóle tej reakcji, stopień przemiany chemicznej mierzy się fotometrycznie. Na podstawie badań przy wykorzystaniu testu MTT ustalono, że największą cytotoksyczność wykazują toksyny: nivalenol, aflatoksyna, ochratoksyna A oraz deoksyninwalenol (8, 15).
Podsumowanie
Grzyby pleśniowe wytwarzające mikotoksyny można uznać za istotne zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt. Toksyny grzybów mikrosporowych są ważne nie tylko ze względu na temat bezpieczeństwa żywności, stanowić mogą również poważne zagrożenie nawet dla istnienia ludzkości. Mikotoksyny obok toksyn białkowych botulinowej czy gronkowcowej, mogą być wykorzystywane jako czynniki broni biologicznej, zagadnienie to wymaga oddzielnego opracowania (11, 14, 15).
Piśmiennictwo
1. Baran E (red.): Zarys mikologii lekarskiej. Volumed, Wrocław 1998. 2. Virella G: Mikrobiologia i choroby zakaźne. Wydanie I polskie. Wydawnictwo Medyczne Urban&Partner, Wrocław 2000. 3. Zaremba ML, Borowski J: Mikrobiologia lekarska. Wydawnictwo Medyczne PZWL, Warzszawa 2001. 4. Yotis W: Medical mycology. Microbiology and immunology. McGraw-Hill Companies, Inc. USA 2004; 135-153. 5. Drewniak E, Drewmiak T: Mikrobiologia żywności. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1999. 6. Muller G: Podstawy mikrobiologii żywności. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne WNT, Warszawa 1990. 7. Grajewski J: Mikotoksyny i patogenne pleśnie źródłem zagrożenia dla człowieka i zwierząt. Agro Serwis 2005. Materiały z Forum Producentów Roślin Zbożowych, Kukurydzy i Rzepaku: 8-11. 8. Grajewski J, Twarużek M: Zdrowotne aspekty oddziaływania grzybów pleśniowych i mikotoksyn. Alergia 2004; 3: 45-49. 9. Bogacka E, Matkowski K: Wpływ grzybów na zdrowie ludzi. Mikol Lek 2001; 8: 175-178. 10. Grajewski J, Twarużek M: Zabójcze pleśnie. Wiedza i życie 2009; 5. 11. Chomiczewski K, Kocik J, Szkoda MT: Bioterroryzm. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2002. 12. Kołaczyńska-Janicka M: Mikotoksyny – realne zagrożenie. Kukurydza 2006; 1: 59-62. 13. Bogacka E: Alergia na grzyby pleśniowe: diagnostyka i leczenie. Pol Merk Lek 2008; 24: 11-14. 14. Goderska K: Mikotoksyny w żywności i ich producenci. Laboratorium 2010; 3-4: 20-23. 15. Grajewski J: Mikotoksyny i grzyby pleśniowe – zagrożenia dla człowieka i zwierząt. Wydawnictwo UKW, Bydgoszcz 2006. 16. Libudzisz Z, Kowal L, Żakowska Z: Mikrobiologia techniczna. Mikroorganizmy w biotechnologii, ochronie środowiska i produkcji żywności. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008. 17. Szkaradkiewicz A: Drobnoustroje i ontogeneza. Współcz Onkol 2003; 2: 96-101. 18. Piotrowska M, Żakowska Z: Zanieczyszczenia grzybami strzępkowymi i mikotoksynami surowców przemysłu piekarskiego. Przeg Piek i Cuk 2001; 3: 4-6. 19. Pach J, Antkiewicz P, Poreda A: Aspekty zdrowotne substancji niepożądanych w piwie oraz ryzyko ich występowania. Mat. Konf. X Szkoła technologii fermentacji Wisła 2005. 20. Duszkiewicz-Reinhard W, Grzybowisk R, Sobczak E: Teoria i ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej i technicznej. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1996. 21. Kisielewska E, Lordowska-Wiator M: Ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej i mikrobiologii żywności. Wydawnictwo Akademii Rolniczej, Lublin 2000. 22. Kornacki K, Łaniewska-Moroz Ł, Warmińska-Radyko I: Podstawy mikrobiologii mleczarskiej. Oficyna Wydawnicza „Hoża”, Warszawa 1997. 23. Trojanowska K, Giebel H, Gołębiewska B: Mikrobiologia żywności. Wydawnictwo Akademii Rolniczej, Poznań 1996. 24. Pittet A: Naturalne występowanie mikotoksyn w żywności i paszach – nowe dane. http://www.naturan.com.pl/pittet.htm. 25. Magan N, Aldred D: Post-harvest control strategies: minimizing mycotoxins in the food chain. Int J Food Microbiol 2007; 119: 131-139. 26. Magan N: Mycotoxin contamination of food in Europe: early detection and prevention strategies. Mycopathologia 2006; 162: 245-53. 27. Bhatnagar D, Yu J, Ehrlich KC: Toxins of filamentous fungi. Chem Immunol 2002; 81: 167-206. 28. Niessen L et al.: Advances in the molecular diagnosis of ochratoxin A-producing fungi. Food Addit Contam 2005; 22: 324-34. 29. Gajecka M et al.: Zearalenone applied per os provides adverse effects in structure of chosen parts of bitch reproductive system. Pol J Vet Sci 2004; 7: 59-66. 30. Mule` G et al.: Advances in molecular diagnosis of toxigenic Fusarium species: a review. Food Addit Contam 2005; 22: 316-23. 31. López TA et al.: Fusarium crookwellense-produced zearalenone in maize stubble in the field. N Z Vet J 1997; 45: 251-253. 32. Tiemann U, Dänicke S: In vivo and in vitro effects of the mycotoxins zearalenone and deoxynivalenol on different non-reproductive and reproductive organs in female pigs: a review. Food Addit Contam 2007; 24: 306-314. 33. Bluhm BH, Cousin MA, Woloshuk CP: Multiplex real-time PCR detection of fumonisin-producing and trichothecene-producing groups of Fusarium species. J Food Prot 2004; 67: 536-543. 34. Zielonka L et al.: Influence of low doses of deoxynivalenol applied per os on chosen indexes of immune response in swine. Pol J Vet Sci 2003; 6: 74-77. 35. Goyarts T et al.: On the transfer of the Fusarium toxins deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZON) from sows to their fetuses during days 35-70 of gestation. Toxicol Lett. 2007; 171: 38-49. 36. Guzman EM, Guerrero FA, Chaves JA: Ochratoxin A inhuman plasma and coffee from Costa Rica by ELISA. Arch Latinoam Nutr 2007; 57: 168-172. 37. O'Callaghan J, Dobson AD: Molecular characterization of ochratoxin A biosynthesis and producing fungi. Adv Appl Microbiol 2006; 58: 227-243. 38. Ochmański W, Barabasz W: Mikrobiologiczne zagrożenia budynków i pomieszczeń mieszkalnych oraz ich wpływ na zdrowie (syndrom chorego budynku). Przegl Lek 2000; 7-8: 419-423. 39. Jahnz-Różyk K: Wprowadzenie do alergii na antygeny grzybów pleśniowych. Pol Merk Lek 2008; 24: 7-10. 40. Denning DW, Driscoll BR, Hogaboam CM: The link between fungi and severe astma: a Sumary of the evidence. Eur Respir J 2006; 27: 615-626. 41. Nabrdalik M, Latała A: Fungi growth in buildings. Rocz Panstw Zakl Hig 2003; 54: 119-127. 42. Zielinska-Jankiewicz K et al.: Microbiological contamination with moulds in work environment in libraries and archive storage facilities. Ann Agric Environ Med 2008; 15: 71-78. 43. Suchorzyńska M, Misiewicz A: Mikotoksynotwórcze grzyby fitopatogeniczne z rodzaju Fusarium i ich wykrywanie technikami PCR. Post Mikrobiol 2009; 3: 221-230. 44. Korbas M, Goroszkiewicz-Janka J: Znaczenie i możliwości ograniczenia szkodliwych metabolitów pochodzenia grzybowego. Post Ochr Roślin 2007; 47: 141-148. 45. Wagacha JM, Muthomi JW: Mycotoxin problem in Africa: current status, implications to food safety and health and possible management strategies. Int J Food Microbiol 2008; 124: 1-12. 46. Soroka PM, Cyprowski M, Szadkowska-Stańczyk I: Occupational exposure to mycotoxins in various branches of industry. Med Pr 2008; 59: 333-345. 47. Scott PM, Trucksess MW: Zastosowanie kolumn powinowactwa immunologicznego w analizie mikotoksyn. Journal of aoac international 1997; 5: 941-949. 48. Niessen L: PCR-based diagnosis and quantification of mycotoxin producing fungi. Int J Food Microbiol 2007; 119: 38-46. 49. Gajecka M et al.: Zearalenone applied per os provides adverse effects in structure of chosen parts of bitch reproductive system. Pol J Vet Sci 2004; 7: 59-66.
otrzymano/received: 2010-09-16
zaakceptowano/accepted: 2010-10-29
Adres/address:
*Sylwia Jarzynka
Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej WUM
ul. Chałubińskiego 5, 02-004 Warszawa
tel.: (22) 628 27 39
e-mail: jarzynka.syl@gmail.com
