Воздействие микотоксинов на организм человека

Общая характеристика основных микотоксинов

Афлатоксины. В эту группу входят более 15 микотоксинов, которые продуцируются грибами Aspergillus flavus и Aspergillus раrasiticus. Основные загрязнители (главным образом токсин В) пищевых продуктов. Высокой токсичностью обладают афлатоксины В1, В2, G1 и G2 (для афлатоксина B1 ЛД50 7,8 мг/кг, макаки, перорально). Афлатоксины – сильные мутагены (в т.ч. гепатоканцерогены), обладают также тератогенным и иммунодепрессивным действием. Токсичное действие обусловлено их взаимодействием с нуклеофильными участками ДНК, РНК и белков.

В ряде стран  Африки и Азии, где наблюдаются  острые афлатоксикозы у людей, выявлена прямая корреляция между частотой заболевания населения раком печени и содержанием афлатоксинов в пищевых продуктах. Химическая детоксикация кормов аммиаком при повышенном давлении и температуре (США, Франция) или пероксидом водорода (Индия) позволяет снизить содержание афлатоксинов до безопасного уровня. При этом, однако, теряется часть питатательной ценности корма. Перспективна биологическая детоксикация афлатоксинов и других микотоксинов некоторыми видами микроорганизмов. При употреблении животными кормов, загрязненных афлатоксином В1, с молоком выделяется высокотоксичный афлатоксин M1.

Трихотецены. Продуцируются грибами Fusarium spo-rotrichiella, Fusarium solani, Fusarium graminearum и др. Включают более 80 микотоксинов, которые подразделяют на 4 типа: А, В, С и D. Представители группы А – токсин Т-2 и диацетокси-скирпенол, группы В – дезоксиниваленол и ниваленол, группы С – роридин А, группы D – кротоцин. ЛД50 для этих микотоксинов (мыши, перорально) варьирует от 6,7 мг/кг (токсин Т-2) до 46 мг/кг (дезоксиниваленол). Биосинтез трихотеценов осуществляется через лактон мевалоновой кислоты и фарнезил-пирофосфат.

Трихотецены проявляют тератогенные, цитотоксические, иммунодепрессивные, дерматотоксические свойства, действуют на кроветворные органы, центральную нервную систему, вызывают лейкопению, геморрагический синдром, ответственны за ряд пищевых микотоксикозов человека и животных. Токсические свойства обусловлены их участием в подавлении биосинтеза белка. Из всех трихотеценов природными загрязнителями пищевых продуктов являются только 4 (они приведены в качестве представителей группы III и IV).

Патулин. Впервые выделен в 1943 году как антибиотик. Продуцируется грибом Penicillium expansum; ЛД50 17-36 мг/кг (мыши, перорально). Обладает высокими мутагенными свойствами. Ингибирует синтез белка, ДНК, РНК, ферменты, содержащие в активном центре группы SH.

Охратоксины. В эту группу входят охратоксины А, В и С. Продуцируются грибами Aspergillus ochraceus и Penicillium viridicatum. Наиболее токсичен охратоксин А (ЛД50 3,4 мг/кг, однодневные цыплята, перорально). Другие микотоксины этой группы на порядок менее токсичны. Охратоксин А (им наиболее часто загрязняются пищевые продукты) в чистом виде нестабилен, чувствителен к действию света и кислорода, устойчив в растворах. Эти микотоксины обладают нефротоксичным, тератогенным и иммунодепрессивным действием. Ингибируют синтез белка, нарушают обмен гликогена. Охратоксины ответственны за возникновение нефропатии у свиней.

Зеараленон и его производные. К этой группе относят 15 микотоксинов. Продуцируются грибом Fusarium graminearum.

Для зеараленона ЛД50 10 000 мг/кг (крысы, перорально). Взаимодействие с эстрадиолсвязывающими рецепторами в клетках-мишенях. Обладают эстрогенными и тератогенными свойствами, а также антибактериальным действием в отношении грамположительных бактерий. В качестве природных загрязнителей встречаются только зеараленон и зеараленол.

Содержание  микотоксинов в пищевых продуктах  и кормах варьирует в широких  пределах и может достигать сотен  мкг/кг. Оптимальная температура токсинообразования лежит в пределах от 8-12°С (токсин Т-2) до 27-30 °С (афлатоксины). Для основных микотоксинов в ряде стран установлены ПДК. В пищевых продуктах ПДК афлатоксина B1 0,005, патулина 0,05, токсина Т-2 0,1, дезоксиниваленола 0,5 и 1,0 (в зависимости от вида продукта), зеараленона 1,0 мг/кг. Продуценты афлатоксинов поражают главным образом зерновые, масличные и бобовые культуры; продуценты охратоксинов, зеараленона, трихотеценов типов А и В – зерновые; трихотеценов типа С – грубые корма, богатые клетчаткой; продуценты патулина – фрукты, овощи и продукты их переработки. Ежегодные потери сельскохозяйственной продукции в мире, связанные с загрязнением их микотоксинами, превышают 15 млрд. долл. (1985). Потенциальная опасность загрязнения микотоксинами существует для 1 млрд. т сельскохозяйственной продукции.

Для определения  микотоксинов в пробе его извлекают  органическим растворителем, осуществляют предварительную очистку, переводят (в случае необходимости) в летучее, флуоресцирующее или окрашенное соединение. На конечном этапе используют различные виды хроматографии, для  некоторых микотоксинов - радиоиммунные и иммуноферментные методы.[10]

Воздействие микотоксинов на организм человека

Еще в 1913 году в Сибири была открыта пищевая  интоксикация людей, в последствии описанная как алиментарная токсическая алейкия (АТА). Вспышки этого заболевания отмечались и в последующие годы и характеризовались прогрессивной лейкопенией, гранулоцитопенией и умеренным лимфоцитозом. Нарушения крови, характерные для первой и второй стадий, усугублялись в третьей и сопровождались подавлением иммунной системы. При этом смертность достигала 60%.

АТА у  людей и животных связана с поеданием зерна, перезимовавшего под снегом и контаминированного токсигенными штаммами F. sporotrichiodes и F. poae — известными продуцентами ряда трихотеценовых микотоксинов. Иммунодепрессивный эффект этих веществ, как и многих других микотоксинов, впоследствии неоднократно подтверждался.

В последние  годы проблема иммунодепресивного эффекта микотоксинов вызывает особый интерес, определяемый не только все возрастающей контаминацией различных субстратов микотоксинами, а и более высокой повреждаемостью и пролонгированностью нарушений в сравнении с действием других факторов.

Нельзя  при этом не принимать во внимание действующий в условиях Украины  и ряде других стран "синдром Чернобыля". Эта проблема не может быть ограничена только чисто медицинскими аспектами, а должна также включать и социальную сферу, поскольку в условиях снижения жизненного уровня опасность распространения  инфекционных, аллергических, онкологических и других заболеваний резко возрастает. Следовательно, изучение дефектов иммунной системы как функции микотоксинов является одним из важнейших условий  для разработки эффективных средств  защиты.

Нарушение иммунологических реакций под влиянием микотоксинов обычно рассматривается  дифференцированно для клеточного и гуморального звеньев, поскольку  они обусловлены наличием 2-х самостоятельных  популяций главных иммунокомпетентных клеток: Т- и В-лимфоцитов.

Так, Thaxton и Pier обнаружили угнетение антителогенеза при обработке бройлерных цыплят афлатоксином В1. Каждая из исследуемых доз в пределах 0,625–10,0 мг/г, задаваемая с кормом, достоверно снижала титр гемагглютининов, образующихся при иммунизации цыплят эритроцитами барана. При этом степень снижения титра антител зависела от дозы афлатоксина и продолжительности кормления. Было также показано, что под влиянием афлатоксина В1 у индюшат и цыплят уменьшается вес тимуса и фабрициевой сумки на 60 и 25%, соответственно, а также снижается их резистентность к возбудителям холеры, сальмонеллезам, некоторым микозам. На основании результатов этих экспериментов авторы предполагают, что афлатоксин В1 не просто ослабляет иммунитет у птиц, но и нарушает сам процесс индукции иммунного ответа.

Для других микотоксинов отмечено различное действие на гуморальный иммунитет. Так, под  влиянием трихотецина и stach-токсина, вводимых мышам внутрибрюшинно в дозе 2–4 мг/кг перед иммунизацией эритроцитами барана, отмечалось снижение титра гемагглютининов. В то же время охратоксин, скармливаемый морским свинкам в дозе 0,45 мг/день в течение 4-х недель, не угнетал иммунный ответ по отношению возбудителей бруцеллеза. Т-2 токсин, скармливаемый цыплятам в дозе 16 мкг/г рациона, снижал их резистентность к различным видам сальмонелл, вызывающих у цыплят паратиф. Однако рубратоксин не нарушал резистентности индюшат к возбудителям холеры домашней птицы. Показано также, что у самцов мышей линий CD-1, которым внутрибрюшинно вводили цитринин в дозах от 0 до 3 мг/кг через день в течении 2–4 недель, масса тела и органов не изменялись, хотя почки при этом увеличивались.[6]

Цитринин стимулировал пролиферацию лимфоцитов селезенки. Образование антител клетками селезенки у животных, сенсибилизированных эритроцитами барана, возрастало при использовании более высоких концентраций токсина. Предполагают, что цитринин обладает способностью стимулировать иммунную систему и в то же время не оказывает существенного иммунотоксического эффекта в испытанных дозах.

При изучении состояния здоровья людей, работающих в условиях "больных зданий", инфицированных спорами S. chartarum, содержащими стахиботриотоксины, было показано, что наряду с обострением хронических заболеваний содержание зрелых Т-хелперов и Т-супрессоров было существенно ниже, чем в контроле. В то же время, уровень ранних В-клеток и киллеров был выше. Тесты на наличие специфических антител к S. charta-rum не обнаруживали существенных различий между контролем и опытом. Авторы связывают ухудшение состояния здоровых пациентов с нарушением системы клеточного и гуморального иммунитета, вызванных продолжительным контактом со спорами токсигенных штаммов.

Таким образом действие микотоксинов характеризуется иммунодепрессивным эффектом на гуморальный ответ, однако их влияние на реакции иммунитета оказалось более сложным, нежели простое подавление выработки антител.

Наряду  с описанными фактами влияния  микотоксинов на реакции гуморального иммунитета, Richard et al. сообщают об изменении под действием микотоксинов фагоцитоза. Так, афлатоксин, вносимый в рацион цыплят в дозах от 0,625 до 5,0 мкг/г в течение 3-х недель, подавлял фагоцитоз коллоидного угля, вводимого птицам внутривенно. Обнаружено также торможение фагоцитоза альвеолярными макрофагами кроликов, получавших афлатоксин в дозе 0,03–0,09 мг/день на протяжении 2-х недель, а цитохалазин В в концентрации 0,5–5,0 мкг снижал фагоцитоз золотистого стафилококка альвеолярными макрофагами кролика и базофилами человека. Возможной причиной нарушения фагоцитоза может быть подавление активности комплемента, принимающего значительное участие в этом процессе.[1]

Сравнительно  недавно получены данные о влиянии  афлатоксина на иммунокомпетентные клетки in vitro. Так было показано, что афлатоксин В1 в концентрации 10–20 мг/мл подавляет стимуляцию периферических лимфоцитов митогеном лаконоса. При этом жизнеспособность клеток практически не изменялась.

Как уже  отмечалось, снижение массы центральных  органов иммунной системы — тимуса и фабрициевой сумки — при скармливании афлатоксина птицам не равнозначно. Инволюция тимуса у индюшат выражена значительнее и составляет свыше 60% массы органа.

Афлатоксин in vitro подавляет трансформацию периферических лимфоцитов человека, вызванную неспецифическим митогеном фитогемагглютинином (РНА) и специфическими антигенами: ППД (очищенным безбелковым туберкулином) и возбудителем паротита. Афлатоксин в концентрации 5 мкг/мл на 54% подавлял включение меченного тимидина культурой лимфоцитов, стимулированных РНА. Интересно, что ингибирующее действие афлатоксина проявлялось только при 20-часовом сроке его инкубации с культурой лимфоцитов; при более коротких сроках инкубации подавляющий эффект афлатоксина оказывался обратимым и мог быть устранен отмыванием лимфоцитов средой выделения.

Иммунодепрессивное  действие афлатоксина in vitro было показано также на культуре лимфоцитов, стимулированных неспецифическими фитомитогенами, фитогемагглютинином, конканавалином А и др.

Таким образом, афлатоксины, охратоксин А и многие трихотеценовые микотоксины (Т-2 токсин, диацетоксисцирпенол, фузаренон-Х, стахиботриотоксин и др.) обладают способностью модифицировать иммунные реакции организма.

Микотоксины обладают способностью проходить плацентарный барьер и оказывать тератогенное действие. Молодые животные вообще являются более чувствительными  к действию микотоксинов и повреждения  их иммунной системы, как правило, выражены сильнее. В некоторых случаях, это  действие является обратимым, в других — более пролонгировано. В случае охратоксина А многие вредные эффекты можно предотвратить фенилаланином. К сожалению, пока мы не знаем других способов предупреждения иммунодепрессивного действия микотоксинов.

Обратимость воздействия афлатоксинов на клеточный и гуморальный иммунитет хорошо коррелирует с феноменом обратимого ингибирования ими синтеза ДНК и РНК. Такой характер нарушения обмена нуклеиновых кислот может явиться основой мутаций и злокачественного перерождения клеток.[10]

Меры защиты и профилактики от микотоксинов

 Помните, что микотоксины почти не разрушаются при нагревании, поэтому не используйте для приготовлении пищи подпорченные продукты: крупы, муку, хлеб, макаронные изделия, овощи и фрукты, орехи и т.д. 
       Коварство микотоксинов в том, что отравление может проявляеться не сразу: понемногу накапливаясь в организме, микотоксины через десятилетие, два, три могут вызвать тяжелые заболевания, в том числе онкологические. 
    Выявлено более 100 токсических соединений, вырабатываемых плесенью. Важно знать, что микотоксины находятся не только там, где плесень и гниль, но и во всем продукте. 
   Следует избегать использовать "щуплое", некрасивое, блеклое, загрязненное зерно или крупу. Не экономьте, покупайте лучшую крупу, муку, макаронные изделия. 
 В зерне пшеницы, зараженном грибом фузариум, концентрация вомитоксина достигает 20 мг/кг, в зерне риса - 46 мг/кг при ПДК не более 1 мг/кг. При хранении зерна или крупы их токсичность может возрастать. 
 Просушите (для некоторых круп - прожарьте) и храните зерно, муку и крупу в сухом месте с целью предупреждения плесневения и развития токсикогенной микрофлоры, особенно видов пенициллиум и аспергиллус. 
    Традиция переборки крупы перед ее использованием имеет основание; тем не менее, некоторые токсикогенные грибы не вызывают видимых проявлений на зерне или крупе. Нельзя использовать зерно, муку или крупу, если они заплесневели или имеют запах плесени. 
    Нельзя использовать орехи, особенно очищенные, если они имеют истекший срок хранения, имеют запах плесени или заплесневели, имеют необычный вкус. 
    Следует избегать употребления любых заплесневевших продуктов, в том числе заплесневевшего творога и колбасы. Вредно использовать заплесневевший хлеб: обрезание корок ничего не дает - токсинами заражен весь батон. 
   Не следует есть или использовать для приготовления пищи (варенья, компота) наполовину испорченные фрукты, особенно яблоки: здоровая на вид часть подпорченного яблока может быть сильно заражена микотоксином.                          То же относится и к другим овощам и фруктам - если свекла, морковь или кабачок наполовину загнили, то их нельзя использовать в пищу. Если плоды испорчены незначительно, то их следует сильно обрезать, а не просто вычистить подгнившее, заплесневевшее место. 
   Летом, во время затянувшихся дождей, в саду быстро портятся и плесневеют ягоды малины и ежевики, особенно перезрелые. Даже частично подплесневевшие или размягченные ягоды нельзя использовать в пищу или для варки компотов или варенья - микотоксины находятся не только там, где плесень и гниль, а во всей ягоде. Собирать урожай необходимо в сухую погоду. 
   Луковицы, пораженные шейковой гнилью могут быть заражены очень опасным микотосином гриба стахиботрис. Они обычно имеют толстую шейку, которая при прикосновении пылит, высвобождая огромное количества спор этого гриба. У таких луковиц перед употреблением следует удалять не только пораженные чешуи, но и 2-3 слоя нижних белых чешуй. Сильно пораженные луковицы лучше совсем не использовать в пищу. 
   При изучении состояния здоровья людей, работающих в условиях "больных зданий", инфицированных спорами S. chartarum, содержащими стахиботриотоксины, было показано, что наряду с обострением хронических заболеваний, ухудшение состояния здоровых пациентов связано с нарушением системы клеточного и гуморального иммунитета. 
    Помните, что экономия на хороших продуктах может стоить много дороже. Получить заболевание можно легко, избавиться - трудно. 
   Домашние животные, особенно истинные хищники - кошки и собаки - очень чувствительны к микотоксинам содержащамся в кормах, например в крупяной каше. Если ваша кошка отказывается что-то есть, примите это во внимание. Не стоит кормить заплесневевшим хлебом птиц.[9]