Міністерство освіти та науки України

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

Хімічний факультет

Кафедра органічної хімії

Доповідь

Мікотоксини. Особливості впливу на організми людей та тварин

Виконала:

Студенка гр. ХФ-13м-2 Дюжева А. І.

Перевірила:

Доцент кафедри органічної хімії, к.х.н. Дмітрикова Л. В.

2014

Слайд 2

Микотоксины (от греч. mukes – гриб и toxicon – яд) - метаболиты микроскопических плесневых грибов особо опасные токсические вещества, загрязняющие корма и пищевые продукты. Обладают токсическим эффектом в чрезвычайно малых количествах и способны весьма интенсивно диффундировать вглубь продукта .

Первые письменные свидетельства о микотоксинах встречаются в Библии, в рукописях Древнего Рима, Греции, Египта, где упоминаются случаи отравлений людей и животных продуктами, контаминированными токсичными метаболитами грибов. Наиболее известна гибель 14 тыс. человек в Париже в 1129 г., съевших хлеб с эрготоксином, который образуется в результате жизнедеятельности спорыньи (Сlaviceps purpurea). Аналогичные ситуации были и в России, когда животные и люди употребляли зерно и хлеб с содержанием микотоксинов, вырабатываемых грибами рода Fusariu.

Большинство микотоксинов – кристаллические вещества, термостабильны, хорошо растворимы в органических растворителях, достаточно устойчивы к действию кислот (кроме охратоксина А), разрушаются щелочами с образованием нетоксичных и малотоксичных соединений.

Слайд 3

Биосинтез микотоксинов включает в себя стадию конденсации одной молекулы ацетил-кофермента А с тремя и более молекулами малонил-кофермента А.

Известно 5 основных путей биосинтеза микотоксинов:

1) поликетидный, характерный для афлатоксинов, охратоксинов, патулина и др.;

2) терпеноидный – для трихотеценовых микотоксинов;

3) через цикл трикарбоновых кислот- для рубратотоксинов;

4) аминокислотный - исходными соединениями являются аминокислоты -

эргоалкалоиды, циклопиазоновая кислота и др.;

5) смешанный (сочетание двух и более основных путей) – для производных циклопиазоновой кислоты.

Поликетидный путь является основным для биосинтеза большой группы микотоксинов.

Микотоксины, синтезирующиеся этим путем, в зависимости от числа С₂-единиц, включенных в молекулу, подразделяются на тетракетиды (патулин), пентакетиды (охратоксин А), гексакетиды, гептакетиды, октакетиды, монокетиды (зеараленон) и декакетиды (афлатоксины).

Терпеноидный путь биосинтеза характерен для большой группы трихотеценовых токсинов. Предполагают, что биосинтез триихотеценового ядра идентичен для всех видов Trichothecium и Fusariuт. Однако синтез отдельных трихотеценовых микотоксинов обусловлен различиями в процессе гидроксилирования, катализируемом ферментными системами, генетически отличающимися у отдельных видов грибов.

Слайд 4

В настоящие время известно более 400 видов микотоксинов. Классы плесневых грибков, продуцирующих микотоксины: Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Claviceps, Neotyphodium, Myrothecium, Stachybotrys, Trichoderma, Trichothecium.

Основные классы плесневых грибков и продуцируемые ими микотоксины:

• Aspergillus: афлатоксины ( В1,В2,М1,М2,G1,G2 ), охратоксины, патулин, циклопиазоновая кислота,стеригматоцистин.

• Fusarium: Фумонизины ( В1,В2,В3), трихотецены типа А: Т-2,НТ-2, Диацетоксискирпенол (ДАС); трихотецены типа В: Дезоксиниваленол (ДОН), Ниваленол, Фузаренон-Х, Трихотецин; трихотецены типа С: Кротокол, Кротоцин; трихотецены типа D: Веррукарины, Роридины; Зеараленон, Монилиформин, Фузарохроманон, Аурофузарион.

• Penicillium: Охратоксины (А,В,С), Цитринин, Рокофортин, Циклопиазоновая кислота, Патулин.

• Claviceps: алкалоиды спорыньи-Клавины, Лизергиновая кислота, Амиды лизергиновой кислоты, Эргопептины.

• Acremonium: токсины высокой овсяницы-алкалоиды спорыньи, Лолины, Перамины, Лолитремы, Эрговалин.

Слайд 5

Грибковые формы можно условно разделить на «полевые» и «амбарные». К полевым формам относятся грибки рода Fusarium, образующиеся в процессе созревания и выращивания культур, амбарные – Penicillium и Aspergillus в процессе хранения. Хотя, в зависимости от определенных факторов (излишняя влажность и температура), в полевых условиях могут расти грибки рода Penicillium и Aspergillus, при хранении могут дальше расти Fusarium.

Слайд 6

Классификация микотоксинов по их воздействию на организм:

• Канцерогенные    (образование и развитие раковых образований)

• Мутагенные    (количественные и качественные изменения в наследственном аппарате клетки)

• Тератогенные    (функциональные, биохимические, и структурные  изменения в организме матери    и плода, вызываемые воздействием  внешне привнесенных, в данном случае –    биохимических факторов).

Слайд 7

Основные представители микотоксинов

Aфлатоксины – представляют собой одну из наиболее опасных групп микотоксинов, обладающих сильными канцерогенными свойствами. Афлатоксины впервые были выделены в 1961 году из арахисовой муки, зараженной грибом Aspergillus flavus, который и дал название этой группе микотоксинов. Самой ядовитой принято считать плесень желтоватого оттенка. Она может появляться на рыбе, ливере, молочных продуктах, рисе, орехах. Самое сильное канцерогенное (вызывающее рак) вещество, которое выделяет плесень,— это афлатоксин. Его особенно много образуется в кукурузе и арахисе. Аналог афлатоксина — папулин — встречается в заплесневелых фруктах, соках, вареньях и джемах. Опасность микотоксинов еще и в том, что они устойчивы к действию температуры и не разрушаются при кипячении. Поэтому испорченные орехи и сухофрукты не следует промывать, обжаривать, кипятить. Нейтрализовать яд таким способом невозможно.

Слайд 8

Действие афлатоксина на организм

Афлатоксины действуют практически на все компоненты клетки. Афлатоксины нарушают проницаемость плазматических мембран. В ядрах они связываются с ДНК, ингибируют репликацию ДНК, ингибируют активность ДНК-зависимой-РНК-полимеразы – фермента, осуществляющего синтез матричной РНК, и тем самым подавляют процесс транскрипции. В митохондриях афлатоксины вызывают повышение проницаемости мембран, блокируют синтез митохондриальных ДНК и белка, нарушают функционирование системы транспорта электронов, вызывая тем самым энергетический голод клетки. В эндоплазматическом ретикулуме под воздействием афлатоксинов наблюдаются патологические изменения: ингибируется белковый синтез, нарушается регуляция синтеза триглициридов, фосфолипидов и холестерина. Афлатоксины оказывают прямое действие на лизосомы, что приводит к повреждению их мембран и высвобождению активных гидролитических ферментов, которые, в свою очередь, расщепляют клеточные компоненты. Все перечисленные нарушения приводят к так называемому метаболистическому хаосу и гибели клетки. В1, В2, G1, G2 афлатоксины имеют кумариновые группы в своей структуре и все они имеют геморрагические эффекты, так антикоагулянта активные принципы.

Слайд 9

Источники афлатоксинов

Часто источником афлатоксинов является, зерно кукурузы, проса, риса, пшеницы, ячменя, орехи – бразильские, грецкие, миндаль, фисташки, фундук, арахис, кешью, специях (различные виды перца, мускатный орех), бобы какао и кофе, некоторые овощи и фрукты, а также семена хлопчатника и других масличных растений. Афлатоксины так же обнаруживают в молоке, мясе, яйцах. (Даннон)

Слайд 10

Идеальными условиями для роста Aspergillus flavus являются:

• условия окружающей среды и содержание влаги оказывает влияние на продукцию микотоксинов. Образование токсинов усиливается при содержании свободной воды 0,90;  Aspergillus flavus может начать образовывать афлатоксин при 0,83;

• при температуре около 250С Aspergillus flavus активно производит афлатоксины. При 100С образование токсинов не отмечалось;

• развитие колоний плесневых грибов имеют место при значениях рН от 4 до 8;

• идеальная температура от 12 до 480С;

• концентрация кислорода и кислотность субстрата не являются существенными для продукции микотоксина;

• тип субстрата. Растительный субстрат усиливает образование микотоксинов больше, чем животный и животного происхождения.

Слайд 11

Патулин. Относится к микотоксинам, образованным грибами классов Penicillium и Aspergillus. Последствия его поражения — желудочно-кишечные воспаления и изъязвления, эмбриотоксичность, мутагенность и тератогенность. Пат улин впервые выделен в 1943 г. как антибиотик. Патулин действует как антибиотик широкого спектра действия и проверен на эффективность при общих простудных заболеваниях. Однако эффективность никогда не проверялась на практике и, из-за незначительной токсичности, его использование в медицинских целях не рассматривается по причине его раздражающего действия на желудок и способности вызывать тошноту и рвоту. Симптомы патулин-токсикоза включают геморрагии в желудочно-кишечном тракте крупного рогатого скота (телят). В 1954 году в Японии патулин привел к смерти 100 коров, которые потребляли контаминированный корм.

Слайд 12

Трихотецены. Г руппа токсинов, продуцируемых несколькими видами гриба Fusarium, из которых особо следует отметить Fusarium graminearum и Fusarium sporotrichioides. Наиболее важными особенностями в их структуре, обуславливающих биологическую активность трихотеценов, является 12, 13-эпокси кольцо, присутствие гидроксильных групп их структура и расположение на боковой цепи. Трихотецены являются типичными полевыми токсинами. Они продуцируются на растениях и попадают в корм через контаминированные ингредиенты. Трихотецены оказывают раздражение тканей, а при поступлении внутрь вызывают поражения ротовой полости, дерматиты и раздражение кишечного тракта.  Главным физиологическим ответом на трихотеценовые микоткосины является потеря аппетита, что дало им название «токсин отказа от корма». Трихотецены являются сильными иммуносупрессорами, действующими на клеточный иммунный ответ за счет прямого влияния на костный мозг, селезенку, лимфоидные ткани, тимус и интестинальную слизь, в которых нарушают процесс активного деления клеток.

Слайд 13

Зеараленон и его производные. К этой группе относятся 15 микотоксинов, они действуют тератогенно и эстрогенно, обладают антибактериальными свойствами по отношению к грамположительным бактериям.

Основной продуцент — гриб F. graminearum Споры гриба обитают в почве, откуда они попадают на вегетирующие растения и при благоприятных условиях (высокая влажность) прорастают, поражая колос или початок и образуя продукты своей жизнедеятельности — микотоксины. Наибольшей продуцирующей способностью грибы обладают на кукурузе, рисе, сорго, меньшей — на других зерновых культурах. Оптимальные условия образования микотоксина — влажность субстрата 45—-50 %, температура 15-30°С.

Зеараленон является микотоксином вегетации и хранения, поэтому его образование происходит как в процессе вегетации растений, так и при хранении зерна с повышенной влажностью.

Зеараленон обладает выраженной эстрогенной активностью, вызывая вульвовагиниты у свиней и аборты у стильных корпи и животных других видов. Минимально-токсическая доза,— 1,5 мг/kг корма .

Токсигенный штамм гриба F. graminearum продуцирует также дезоксиниваленол, поэтому нередко в образцах зерна, пораженного этим грибом, присутствуют оба микотоксина, в результате чего не исключена возможность развития потенцированного эффекта.

Зеараленон не влияет отрицательно на воспроизводительные функции кур. Опыты показывают, что при даче курам-несушкам кормов, содержащих зеараленон в дозах 25 и 100мг/кг корма, не установлено отрицательного влияния микотоксина на состояние здоровья, продуктивность и оплодотворение куриных яиц.

Наиболее выражение вульвовагиниты протекают у свиней 3—5-месячного возраста и проявляются повышенной возбудимостью, кожным зудом, снижением аппетита, покраснением и набуханием наружных половых губ у свинок, отеком препуци-ального мешка и набуханием молочных желез у кабанчиков. У отдельных животных отмечается выпадение влагалища (до шейки матки), а иногда и прямой кишки. Выпадение прямой кишки в отдельных случаях наблюдают и у мужских особей.

Слайд 14,15

Охратоксины. В чистом виде нестабильны, более явно проявляются тератогенные, нефротоксические и иммунодепрессивные свойства. Наиболее токсичен из них охратоксин А. Это бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в ацетонитриле, бензоле, хлороформе, спирте, ацетоне, растворах щелочей. Охратоксины угнетают синтез протеина и метаболизм углеводов, поражают почки и нарушают воспроизводительные функции. Охратоксикоз у кур характеризуется снижением яичной продуктивности, ухудшением качества скорлупы, нефропатией. У бройлеров присутствие в корме этого микотоксина проявляется в отставании роста, ухудшении пигментации тушек и в поражении почек.

     Охратоксин А подавляет синтез протеина и метаболизм углеводов, путем ингибирования активности фенилаланин-Т-РНК-синтазы – специфического фермента, играющего ключевую роль в начальной стадии синтеза протеина. Охратоксин А считается сильным прооксидантом, индуцирует образование активных метаболитов кислорода, рассматривают как один из вероятных механизмов его канцерогенного действия.

     Считается, что охратоксины А, В и С могут проникать в организм через кожу и дыхательные пути. При отравлении в печени происходит жировая инфильтрация паренхиматозных клеток. Кроме того, наблюдаются изменения в эндоплазматическом ретикулуме и набухание митохондрий.

Слайд 16

Цитринин. Обладает антибактериальной активностью в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, нефротоксическим действием. При экспериментальной стафилококковой инфекции у мышей цитринин неэффективен. Имеются данные об эффективном лечебном действии цитринина при лечении кожных заболеваний, особенно вызываемых стафилококками. Цитринин эффективен при лечении трофических язв. Порошок цитринина вызывает раздражение слизистых носа, глотки, роговой оболочки глаз. Остротоксическая доза для мышей — 35 мк/кг подкожно или внутрибрюшинно, для кроликов — 19 мг/кг внутривенно. При повторных сублетальных дозах вызывает поражение почек у кроликов, понижает кровяное давление у собак.

Фумонизины. Группа микотоксинов с нефротоксическим действием, вызывающим энцефаломаляцию и изменения в лейкоцитарном составе крови.

Циклопиазоновая кислота. Относится к группе микотоксинов с канцерогенными и нейротоксическими свойствами.

Слайд 17,18