Anyagmonográfia Ochratoxin A SpringerLink
A Szövetségi Környezetvédelmi Ügynökség Humán Biomonitoring Bizottságának nyilatkozata
bevezetés
Az okratoxin A (OTA) egy mikotoxin, és ezért szerkezetileg rendkívül heterogén anyagcsoportba tartozik, amelyek mind a penészgombák másodlagos metabolizmusának metabolitjai. Az OTA-t először 1965-ben hozták létre a Aspergillus ochraceus izolált. Másokban is Aspergillus, z. B. Aspergillus carbonarius, megtalálható OTA. Is gyártják Penicillium verrucosum mint a penész nemzetség egyetlen képviselője Penicillium OTA.
Az OTA hatásos nephrotoxin és nephro rákkeltő anyag állatok és emberek számára. Hatásai társulnak a régóta ismert endemikus balkáni nephropathiához és ismeretlen eredetű krónikus interstitialis nephropathiához Tunéziában és az ebből eredő megnövekedett vesedaganatok előfordulásához [1, 2].
1 Fizikai-kémiai tulajdonságok
Az OTA (1. ábra) egy kristályos szilárd anyag, amely szobahőmérsékleten színtelen és olvadáspontja 169 ° C. Az 1. táblázat ismerteti annak fizikai-kémiai tulajdonságait. Az OTA sói vízben könnyen oldódnak [1, 2].
2 előfordulás
Az optimális növekedéshez a mikotoxintermelés mellett az Aspergillus fajok a trópusi és szubtrópusi hőmérsékleteket kedvelik (24–35 ° C), miközben Penicillium verrucosum hidegebb éghajlaton is boldogul (optimális hőmérséklet 20 ° C). A cukor tápanyagként szolgál [1, 2].
Az OTA az egész világon megtalálható, mint alig elkerülhető szennyeződés számos emberi fogyasztásra szánt élelmiszerben és takarmányban. Viszonylag hőstabil, így a kiindulási mennyiség 35% -a még mindig kimutatható volt egy gabonakészítményben 3 órás autoklávozás után [3].
Az OTA számos növényi termékben kimutatható, például gabonafélék és mindenféle ezekből készült készítmények, mogyoró, hüvelyesek, rizs, kávé, kakaó és készítményei, fűszerek, édesgyökér (édesgyökér), szőlőből készült termékek (pl. Gyümölcslé, szárított gyümölcsök, bor) és a sör. Az OTA-szennyezés gyakrabban fordul elő más mikotoxinok szennyezésével együtt [4, 5, 6, 7, 8].
Az állati takarmányban jelen lévő OTA-t a haszonállatok elfogyasztják, és levágásuk után megtalálhatók a húsban és húskészítményekben. A sertéshús a leginkább szennyezett. Különösen az olyan vágási termékek, mint a vér, a vesék és a máj erősen szennyezettek. Az IARC [9] és a WHO [10] régebbi összeállításokat kínál az élelmiszerek OTA-tartalmáról, a jelenlegi adatokat az NTP [2] és Jørgensen [11] ismerteti, akik az SCOOP-1 és az SCOOP-2 jelentések alapján európai perspektívát vesznek fel ( SCOOP: tudományos együttműködés az élelmiszerekkel kapcsolatos kérdésekben).
3 Emberi expozíció
A lakosság szinte kizárólag étellel fogyasztja az OTA-t; a belélegzés lehetségesnek tekinthető, de másodlagos jelentőségű [19].
3.1 Lenyelés étellel
Egy egész Európára kiterjedő tanulmány szerint a gabonafélék és gabonatermékek teszik ki az étellel való átlagos OTA-bevitel legnagyobb részét, 50% -ot, ezt követi a bor (13%) és a kávé (10%) [20]. A 2. ábra áttekintést nyújt a különféle ételek arányáról.
A különféle ételek aránya az étellel együtt elért átlagos OTA-bevitelben. ([20] szerint)
Németország számára figyelemre méltó, hogy egy tanulmány nagy arányban (az összes vizsgált minta 60% -a) számol be OTA-szennyezett babák és kisgyermekek gabonatermékeiről. A medián koncentráció itt 0,02 µg OTA/kg, a maximális koncentráció 2,13 µg OTA/kg volt (és így meghaladja az EU által engedélyezett maximális 0,5 µg/kg mennyiséget). Egy olasz vizsgálat szerint a csecsemőknek szánt összes gabonafélék 17% -a szennyezett volt OTA-val (maximális koncentráció: 0,74 µg OTA/kg), ezáltal a biotermékek szennyezettebbek voltak, mint a hagyományos termesztésű, integrált peszticid felhasználású termékek. Egy kanadai tanulmány megállapította, hogy a kisgyermekes gabonatermékek összes mintájának 26% -a szennyezett OTA-val (maximális koncentráció: 2,4 µg OTA/kg) [19].
A biomonitoringon és a táplálkozási protokollokon (étkezési gyakoriság visszahívás) alapuló asszociációs vizsgálatok megerősítették a fent leírt táplálkozási hozzájárulást. Például Di Giuseppe és mtsai. [21] hogy a gabonafélék, a bor, a sör [22], a méz és a lekvár fogyasztása mellett a birka- és bárányfogyasztás pozitív kapcsolatban áll a plazma OTA-szórásával.
Az előfordulás és a fogyasztás alapján az EU feltételezi, hogy felnőttek (> 14 év) 1,09 ng OTA/testtömeg-kg/nap, gyermekek esetében pedig 1,82 ng OTA/testtömeg-kilogramm (
4 toxikológia
4.1 Mérgező hatások állatkísérletekben
Az OTA toxicitása állatkísérletekben a fajtól, nemtől és a testbe történő felszívódás útjától függően jelentősen változik. A fő toxikus hatások közé tartozik a kifejezett nephrotoxicitás, a rákkeltő hatás (a fő célszerv: vese), az immunszuppresszió vagy az immunotoxicitás és a teratogenitás. Az orális lenyelés utáni toxicitás osztályozásához különböző állatfajokban a következő LD50 értékeket (mg/testtömeg-kg-ban) említik példaként: 0,2 kutyák esetében, 1 sertések esetében, 20-30 patkányoknál és 46-58 egereknél [1 .33].
Az OTA emlősökben és madarakban nephrotoxikus, a felnőtt kérődzők kivételével. A kutyák és sertések lényegesen érzékenyebbek, mint a rágcsálók, a baromfi nemcsak vesetoxicitást mutat, hanem toxikus változásokat is mutat a májban [33]. A fellépő nephropathiára jellemző a poliuria, a glükózuria, a proteinuria, az enzymuria, a vizelet csökkent ozmolaritása és a tubuláris funkció károsodása [1]. A hisztopatológiai változások a proximális tubulusok hámsejtjeiben nyilvánulnak meg. Sertéseken végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy károsodnak a sejtorganellák és sejtmagok (pl. Kromatin kondenzáció), valamint csökken az ecset határának magassága és sűrűsége. A károsodás előrehaladtával a proximális tubulusok a bazális tubuláris membránok ultrastrukturális megvastagodását és az interstitiumban nagy mennyiségű kollagénrostot mutatnak. Ha összehasonlítjuk az OTA megfigyelt toxikus hatásait a sertések és az emberek proximális tubulusainak hámsejtjein, nagyon jó egyetértés van a már említett endemikus balkáni nephropathiával [33].
Az OTA szájon át történő beadása vesesejtes adenómák és karcinómák kialakulását eredményezi patkányokban és egerekben. A patkánykísérletekben a hím patkányok érzékenyebbnek bizonyultak, mint a nőstények. Ezenkívül a nőstény patkányokban emlő fibroadenomák találhatók nagy dózisú OTA beadása után. Egerekben a hím állatok vese neoplazmái mellett mindkét nemnél hepatocelluláris adenoma és carcinoma található [1, 2, 33]. Pfohl-Leszkowicz és Manderville [35] 2012-ben új kutatásokról számolnak be hím patkányok OTA mutagenitását a vesében (lásd még Mantle et al. [36]).
Az OTA befolyásolja az immunrendszer működését különböző állatfajokban, pl. Patkányokban, egerekben, csirkékben, pulykákban, kutyákban, nyulakban és sertésekben. Az OTA immunotoxikus hatásai közé tartozik az immunrendszer szerveinek, például a csecsemőmirigy, a lép és a nyirokcsomók zsugorodása, az antitestválasz elnyomása, a különféle immunsejtek számának és működésének megváltozása, valamint a citokintermelés modulálása [1, 33, 37].
Az OTA egerekben, patkányokban, hörcsögökben, csirkékben és nyulakban teratogén, sertésekben azonban nem. Vemhes állatoknál a placentán keresztül juthat el a magzati szövetbe, ahol felhalmozódhat és rendellenességeket okozhat, főleg a központi idegrendszerben [38]. Hsuuw és mtsai. [39] rámutatnak az OTA apoptózisra gyakorolt hatására a fejlődés blasztociszta szakaszában. A patkányokon végzett jelenlegi vizsgálatok azt mutatják, hogy a 6-7 napos terhességi korban lévő állati magzatok különösen érzékenyek az OTA teratogén hatásaira. A vemhes Wistar patkányoknál egyszeri, 2,75 mg/testtömeg-kg orális adag elegendő a hydrocephalus, a microphthalmia, a megnagyobbodott vesemedence és a vese hypoplasia kialakulásához. A teratogén hatás mellett az OTA befolyásolja a hím Wistar patkányok termékenységét azáltal, hogy megváltoztatja a herék enzimaktivitását és rontja a spermatogenezist [1, 33, 40].
4.2 Mérgező hatások emberekre
Az 1950-es években Bulgária, az akkori Jugoszlávia és Románia egyes régióinak leíró tanulmányai krónikus és végzetes vesebetegségről számoltak be. Csak a mezőgazdasági háztartásokból származó embereket érintették. 1964 óta ezt a betegségcsoportot endemikus balkáni nephropathiának ("balkáni endemikus nephropathia" - BEN) nevezik [9]. Kétoldalú, nem gyulladásos krónikus nefropátia, tubuladegenerációval, intersticiális fibrózissal és a vese glomerulusainak hyalinizációjával, amely a betegség további lefolyása során jelentkezik. A vesék zsugorodnak és fogynak. A rendelkezésre álló vizsgálatok szerint Bulgáriában és Horvátországban az endémiás területeken több nő, mint férfi betegedett meg a BEN-ben (nők: férfiak aránya: 1,61: 1 és 1,65: 1). Hasonló tünetekkel járó klinikai képet jelentettek Tunéziából; ezt ismeretlen okú krónikus interstitialis nephropathiának nevezik [41]. A meglévő megnövekedett OTA-expozíció mindkét betegség entitással együtt jár [1, 33, 41, 42, 43, 44].
Úgy tűnik, hogy a BEN jelenléte egy adott területen a húgyúti daganatok fokozott előfordulásával és mortalitásával jár. Különböző epidemiológiai vizsgálatok összefüggést mutattak a fokozott OTA-expozíció és a húgyúti daganatok fokozott előfordulása között [1, 2, 33, 45, 46]. Ezenkívül egy bulgáriai tanulmány azt mutatja, hogy a női nem nagyobb érzékenységet mutat a rák kialakulása iránt a BEN-nél [47]. Az OTA-expozíció és a húgyúti daganatképződés közötti leírt összefüggést alátámasztják egy egyiptomi tanulmány eredményei [48].
Másrészt a meglévő tanulmányok IARC általi értékelése [9] számos epidemiológiai vizsgálat módszertani gyengeségeit jelzi, nevezetesen azt, hogy az endémiás balkáni nephropathia regionális felhalmozódása és az egyszerre megfigyelhető magasabb OTA-expozíció önmagában nem használható arra a következtetésre, hogy Megállapították az OTA-expozíció, a BEN és a húgyúti daganatok előfordulása közötti kapcsolatot („Van nem megfelelő bizonyíték emberekben az ochratoxin A karcinogenitására vonatkozóan ". Ezenkívül rendelkezésre állnak olyan tanulmányok, amelyek más mycotoxinok (például arisztolochosav és citrinin) (ko) expozícióját javasolják a BEN előfordulásának (társ) okaként (6), 45, 49, 50], valamint a megfigyelt nephrotoxicus és rákkeltő hatásokat. [33]. A megfelelő populációval kapcsolatos kockázatértékelések következetlenek [24, 51].
Az epidemiológiai és az állati adatok áttekintése ok-okozati összefüggésre utal a magas és hosszú távú OTA expozíció, valamint a BEN és a húgyúti daganatok előfordulása között.
5 Felvétel, eloszlás és anyagcsere
5.1 Felvétel és terjesztés
Toxicokinetikai vizsgálatok állnak rendelkezésre az OTA esetében különböző állatfajokkal, például sertésekkel, patkányokkal, egerekkel, nyulakkal, csirkékkel, fürjekkel, halakkal, majmokkal és majmokkal [52]. Kétfázisú toxikokinetikát figyeltek meg embereknél 395 ng 3 H-OTA orális beadása után egy önkéntesnek. A 6 napos α fázisban főleg a szervezetben oszlik el kis kiválasztódással (a plazma felezési ideje: 20,13 h), a β fázisban az elimináció a 6. naptól kezdődik (a plazma felezési ideje: 35,55 nap) [53 ].
Az OTA felszívódik a gyomorban és a gyomor-bél traktusban, majd a szérumfehérjékhez kötődik. A portális vénarendszeren keresztül szállítják, és különböző szervekbe és szövetekbe juttatják el, ahol különösen a májban és a vesében halmozódik fel. Az OTA a vesén és a székleten keresztül eliminálódik; de az anyatej útján is felszabadul.
Miután éhgyomorra önkéntesnek OTA-t adtak etanolban, a beadott dózis 93% -át a bevétel után 8 órával a plazmában és az eritrocitákban találták [53]. Összehasonlításképpen: a sertések az alkalmazott OTA-dózis 66% -át, patkányok és nyulak 56% -át, a csirkék 40% -át szívják fel. Meg kell azonban jegyezni, hogy más élelmiszer-összetevők, például pl. B. flavonoidok, modulálhatók [33]. A vizsgálatok azt mutatják, hogy a vérben az OTA túlnyomórészt (99,9%) a szérumfehérjékhez, főleg az albuminhoz kapcsolódik, de más szérum makromolekulákhoz is (pl.
20 000 u) kötött [54, 55]. A szabad OTA aránya fajonként változik: 0,02% embernél és patkánynál, 0,08% majmoknál, 0,1% egereknél és sertéseknél, 0,2% fürjeknél és 22% halaknál [55]. Az eritrocitákban csak OTA nyomai mutathatók ki [56]. Fuchs és Hult [57] szerint a szérumfehérjékhez kötött OTA „mobil memóriát” jelent, ahonnan a mikotoxin hosszú időn keresztül gyorsan eljuthat a test különböző szöveteihez. Ezenkívül a rágcsálókon végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy az OTA enterohepatikus keringésnek és a vesékben való újbóli felszívódásnak van kitéve. Ez meghosszabbíthatja a bevitt mikotoxin maradékát a tesztállatok testében [52]. Corcuera és mtsai. [58] nem látnak kölcsönhatást az OTA és az aflatoxin B1 kinetikája között egyidejű expozícióval.
Különböző állatfajokon végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy többek között a különböző szövetekben jelen lévő OTA mennyisége. függ az egyes fajoktól, a beadott dózisoktól és azok beadási formáitól (az étrend kristályos vagy eredeti összetevője), a megfelelő élelmiszer-összetételtől és az állatok egészségi állapotától [33]. A vizsgálatok egyértelműen mutatják az OTA előnyös felhalmozódását a vesékben és a májban, majd az izmok, a tüdő és a szív következnek [52]. Patkányokon végzett vizsgálatok az OTA nemspecifikus felhalmozódását is jelzik. Az agy kivételével nagyobb mennyiségű OTA-t találtak a hím állatok májában, veséjében és tüdejében, mint nőstény állatoknál [59]. Az OTA a magzatig a placentán keresztül jut el: Az emberi placentában és a magzati szérumban az OTA-szint kétszer olyan magas, mint az anyai szérum szintje [60, 61].
Az OTA kiválasztódik a vesékbe, az epébe és a székletbe, és az anyatejbe. Az emberek és a majmok főleg a vesén keresztül választják ki az OTA-t; patkányok, egerek, fürjek és halak kiválasztásának fő útja az epével történő kiválasztás [52]. A megfelelő kiválasztási út aránya a teljes kiválasztásban a bevitel útjától, az adagtól, a szérumfehérjékhez való kötődéstől és az enterohepatikus keringéstől függ [33]. Az erős fehérjekötődés miatt a glomeruláris szűrést csak korlátozott mértékben hajtják végre, ehelyett a tubuláris eliminációt követően az OTA a vizeletbe jut. Meg kell jegyezni, hogy az OTA a nefron minden szegmensében újra felszívódik, ami késlelteti annak kiválasztását és felhalmozódáshoz vezethet a vesékben [56, 62]. Patkányokon végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy az OTA-ból képződött metabolitok sokkal gyorsabban választódnak ki a vesén és az epén keresztül, mint a kiindulási anyag [63]. A széklet ürülése az előző epeürítésre vezethető vissza.
Az OTA különféle emlősfajok anyatejében található, mint például nyulak, patkányok, sertések, szarvasmarhák és emberek [52].
5.2 Anyagcsere
Számos vizsgálati eredmény van az OTA metabolizmusáról kísérleti állatokban, különösen patkányokban [33, 64]. Az OTA metabolizálódik a vesében, a májban és a belekben. Grenier és Applegate [65] összefoglalják a mikotoxinok, különösen az OTA bélre gyakorolt közvetlen hatásainak irodalmát. Az egyik fő metabolit az ochratoxin α (OTA α) bomlástermék, amelynek képződését a karboxipeptidázok katalizálhatják. Az OTA α képződése méregtelenítési útnak számít. A 4- (R/S) -hidroxi-ohratoxin A [4- (R/S) -OH-OTA] a legfontosabb hidroxilezett metabolit a P 450 citokrómok (CYP 450) katalízise révén, és hozzájárul a méregtelenítéshez is. A laktongyűrű megnyílása az OTA-molekulában (OP-OTA metabolit) az alapmolekula toxicitásának növekedéséhez vezet, míg az izokumarin-maradékban lévő lakton-karbonil-csoport úgy tűnik, hogy meghatározza a metabolit biológiai reaktivitását.
A 3. ábra mutatja az OTA metabolikus termékeit, amelyeket in vitro tesztekben azonosítottak emberi sejtekkel és szubcelluláris frakciókkal. A 4- (R) -OH-OTA és a 4- (S) -OH-OTA metabolitként találhatók az emberi máj mikroszómáival és a NADPH-val történő inkubációkban. Mennyiségileg a 4- (R) -OH-OTA felülmúlja a 4- (S) -OH-OTA-t [66]. Egy másik, emberi máj mikroszómákkal és NADPH-val végzett vizsgálatban a 4- (R) -OH-OTA-t detektálták egyetlen termékként [67]. Ugyanez a vizsgálat nem mutatta az OTA metabolizmusát emberi vese mikroszómák jelenlétében; a glutation konjugáció szintén nem volt kimutatható. Rekombináns humán P 450 1A1 és 3A4 citokrómok katalizálják a 4- (R) -OH-OTA képződését OTA-ból.
Az OTA metabolikus termékei (emberi sejtekkel és szubcelluláris frakciókkal végzett in vitro vizsgálatokban azonosítva)