Élelmiszer-biztonsági körjárat Európában (6) – Mikotoxinok

Aspergillus flavus földimogyorón (Fotó: IITA)
Aspergillus flavus földimogyorón (Fotó: IITA)

(Fapados agrokemizálás No18)

Hosszú ideig ez a kategóriai vezette a RASFF intézkedéseit, ha annak számszerűségeit hasonlítottuk össze a kutatható adatbázisban, és csak napjainkban vette át ezt a szerepet a táplálkozási eredetű patogének (kiemelkedően Salmonella ssp.) köre.

A mikroszkopikus gombák, mint az élővilág több csoportja is sokféle másodlagos anyagot termelhetnek. Ezek funkcióját nem kellőképpen ismerjük, azonban sok közülük károsíthatják a környezetükben élő, a helyükre pályázó vagy őket fogyasztó szervezeteket. A növényi betegséget okozó (Fusarium spp.) vagy növényi szerves anyagok lebontását végző (Aspergillus ssp.) mikroszkopikus gombák némelyike a gerincesekben kóros folyamatokat indíthatnak el. Rákkeltő tulajdonságú anyagcseretermékeik miatt világszerte megkülönböztetett figyelem övezi így a kannapenész-fajokat (76. kép). Ismeretes néhány, élelmiszeriparban felhasznált Aspergillus-faj is, így az Aspergillus niger segítségével citromsavat, az Aspergillus oryzae segítségével szakét állítanak elő, és ázsiai országokban az Aspergillus sojae a szója erjesztésére használatos. Ezek egyike sem termel mikotoxinokat; az ezeket termelő gének nem fejeződnek ki. Az Aspergillus terreus egy törzse által termelt lovastatin pedig koleszterinszint-csökkentő gyógyszereink egy új csoportját alapozta meg.

Az Egyesült Királyságban, az 1960-as években bekövetkező százezres nagyságrendű pulykapusztulás hívta fel a figyelmet a zöldessárgás telepeket (77. kép) képző Aspergillus flavus által termelt aflatoxinokra. A pulykák amerikai mogyorót tartalmazó tápjában ez a mikroszkopikus gomba fordult elő. A felfedezést széleskörű vizsgálatok követték, amelynek során igen sokféle mikotoxint különítettek el. Nem minden gomba által termelt toxint nevezünk azonban mikotoxinnak, pl. a baktériumon inkább hatásos válfajaikat antibiotikumokként ismerjük.

f76kep

76.kép: Aspergillus flavus konidiofór (Fotó: George Barron)

A későbbi vizsgálatok a legkülönfélébb élelmiszerekből mutatták ki ezeket a szaprofita életmódot folytató, toxintermelő Aspergillus fajokat; így gabonafélék (búza, cirok, kukorica, rizs) és olajos magvúak terméséből (gyapot, kókusz, mogyoró, napraforgó, pisztácia, szója, dió- és mogyorófélék), aszalt gyümölcsfélékből (mazsola, füge stb.), valamint különböző fűszerek őrleményeiből (bors, koriander, paprikafélék stb.). E toxincsoport ugyanakkor tojással és tejjel is ürül (főként metabolikus származéka az aflatoxin M), így a szennyezett tápot fogyasztó állatok tejében, majd az abból készült tejtermékekben is megjelenik. Természetesen az ilyen állatok húsa úgyszintén tartalmaz toxinokat. A későbbi vizsgálatok kimutatták, hogy a difurano-kumarinok közé tartozó aflatoxinokat legalább 16 vegyület alkotja.

f77kep

77.kép: Aspergillus flavus telep (Fotó: Paul Cannon)

Az Aspergillus flavus és az Aspergillus parasiticus a világon mindenhol előfordul, és a talajokban a növényi maradványok lebontásában vesznek részt, azonban trópusi országokban – magasabb hőmérsékletű és páratartalmú viszonyai között – a toxintermelés általában kifejezettebb. A FAO adatai szerint a világ növényi termésének közel negyede szennyezett Aspergillus-fajok fertőzéséből következően aflatoxinokkal. Ez a magas arány természetesen a szubtrópusi, trópusi területek terméseinek magasabb fertőzöttségéből következik. Mindez az olajos magvúakat (földi mogyoró, pisztácia stb.) érinti elsősorban, de újabban préselt füge szállítmányokban is gyakorivá vált. E területeken évente 250 ezer ember halálát írják a számlájukra. Tekintve, hogy az Aspergillus-fajok növényeken csak gyengültségi kórokozók, ezért valamilyen előzetes sebzés – pl. rovar-és rágcsálókártétel, egyéb sérülés, a termék őrlése majd újranedvesedése – vezet el a kannapenészek felszaporodásához. Ismert, hogy az egyes Aspergillus flavus törzsek toxintermelő képessége nagyon különböző, s közel a felük nem is termel egyáltalán aflatoxint. A toxintermelésre képtelen AF36 jelzésű törzs (sérült toxintermelő génjei vannak) így alkalmas lehet arra, hogy gyapotra kipermetezve versengéssel elfoglalja a toxintermelő törzsek elől a sebzési helyeket.

A négy leggyakrabban előforduló aflatoxin biológiai hatásának sorrendje B1 > G1 > B2 > G2. E vegyületek száraz körülmények között meglehetősen ellenállók. Hő hatására csupán az olvadáspontnál (240-300 oC) bomlanak, ami például az amerikai mogyoró pörkölési hőmérséklete. Ugyancsak bomlékonnyá válnak a tortilla-készítés (mexikói ételek) lúgos és oxidatív körülményei között.

Önálló toxikológiával rendelkező származékaik közül a furano-furán vázú szterigmatocisztint az aflatoxin-bioszintézis utolsó előtti előanyagának tartják (vannak fajok, amelyekben az utolsó átalakuláshoz szükséges gének kiestek), míg az aszpertoxin az AFB1 származéka. Ezek is mutagének és karcinogének, bár ebbéli hatásuk közel tizede az AFB1-nek, s az aszpertoxin kevésbé hatékony, mint a szterigmatocisztin.

A dihidro-kumarinhoz kapcsolódó béta-fenilalanin szerkezetű ochratoxinokról felfedezésük után hamarosan kiderült, hogy vesekárosítók. Gabonafélékben, őrölt fűszerpaprikában, pillangósok magvaiban, babkávéban, diófélékben és pisztáciában, aszalt gyümölcsökben és borokban (ahol a szőlő Aspergillus carbonarius-szal volt fertőzött) való előfordulásukat találták jelentősebbnek. Penicillium verrucosum szintén termeli az ochratoxin A-t (OTA). Mérsékelt égöv alatt előforduló Aspergillus ochraceus törzsek által fertőzött árpa jóvoltából a sörben is megjelenhet. Skandinávia területéig gyakorinak nevezhető ez a helyzet. E toxin a fertőzött növényi termékeket fogyasztó állatok húsában úgyszintén megjelenik.

f36abra

36.ábra: A RASFF rendszer intézkedései mikotoxinokkal kapcsolatban (2016. első félévi adat)

A RASFF adatbázisában itt találkozunk az első, évi ezret elérő nagyságrendű figyelmeztetéssel (36. ábra). Kiemelkedők az aflatoxin-származékokkal kapcsolatos esetek, amelyek aránya a 95%-os értéket is meghaladhatja (37. ábra). Kevesebb intézkedés válik szükségessé az ochratoxinok, és még kevesebb a Fusarium fajok által termelt fuzarotoxinokkal kapcsolatban. Ez utóbbiak jellemző túlértékelése igen gyakori az ezzel foglalkozó hazai mikológusok között. A kockázatértékelések (2012-től van ilyen) meghatározó többséggel a veszélyes szennyezések (36. ábra) között tartják számon a mikotoxinos eseteket.

f37abra

37.ábra: A RASFF mikotoxinos figyelmeztetéseiben az aflatoxinok aránya

Míg korábban az aflatoxinok jellemző előfordulása a trópusi/szubtrópusi területekre volt jellemző, addig mára kukorica magvain nálunk is leírták azt a törzset, amely jelentős mennyiségű toxintermelésére képes (78. kép). Ukrajnában való előfordulása már korábban ismert volt, aztán a RASFF élelmiszer-kémikusai bulgáriai kukoricaszállítmányból, majd magyarországi tejszállítmányból is kimutatták.

f78kep

78.kép: Aspergillus flavus kukoricán (Fotó: IITA)

Aspergillus-fajok konídiumai által okozott, általában opportunista természetű mikózisok speciális neve az aspergillózis. Az Aspergillus-fajok nagy tömegben fordulnak elő természetes környezetünkben, pl. a komposztban és a bomló avarban. Ennek során a szervesanyag-körforgalomban igen fontos szerepet töltenek be. A gombák a levegőbe nagy mennyiségű konídiumot juttatnak. Több Aspergillus-faj konídiumai gyengült immunrendszerű állatokban a külső fülben, ritkán a bőrön okozhatnak mikózist. Belégzés útján allergiás természetű betegséget válthatnak ki. A konídiumok szenzibilizáció útján a légzőhám túlérzékenységét váltják ki, majd hosszabb idő után asztmát okozhatnak. Az Egyesült Államokban az emberek 3-5%-a asztmás, s ezek ötöde genetikailag hordozza azt a képességet, hogy a környezetükben előforduló belégzett anyagokra túlérzékenységgel reagáljon. Jelentős számban az Aspergillus-fajok (megkülönböztetetten Aspergillus fumigatus) konídiumaira válunk túlérzékennyé. Legyengült immunállapotban (pl. transzplantációt követő gyógyszeres kezelés, nagy mennyiségű kortikoszteroid-fogyasztás, leukémia, limfóma, tuberkulózis, cukorbetegség, AIDS stb.) a tüdőbe jutott konídiumokból gombafonalak hajtanak ki, gombatelepek fejlődnek (súlyos formáját aspergillómának nevezik), ami helyi gyulladásos folyamatokat indít el, végső esetben pedig a szervezet egésze fertőzötté válik, s a gombatelepek a vesében, agyban is megjelenhetnek.

Az Aspergillus-fajok által termelt aflatoxinok által okozott mikotoxikózis speciális neve az aflatoxikózis. A nagy dózisú mérgezés akut lefolyása függ a fajtól, a kortól és az egyedi kondíciótól, de emberen ppm-es nagyságrendnél jelentkezik. Patkány hímek háromszor érzékenyebbek a nőstényeknél. Fejlődő állatok a legérintettebbek, s közülük is a szárnyasok (79. kép) emelhetők ki (38. ábra). Indiában, ahol a kukorica eredetű élelmiszerekben a napi átlagos felvétel elérheti az 1-6 mg-ot a magas vérnyomás, a hasvíz és a sárgaság tünetei jellemzőek. Emberen 12-20 mg/nap dózisban adják meg az akut májgyulladáson keresztül a halálhoz vezető dózist. A mérgezésnek ez a szintje ritkán fordul elő, bár Kenyában, fertőzött kukorica miatt jegyeztek fel több ilyen esetet.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
OLYMPUS DIGITAL CAMERA

79.kép: Aflatoxin intoxikózis veréb máján (Fotó: V. Grymová)

Alacsony dózisú krónikus kitettség – itt a toxikus dózis ezredrésze – immunmoduláns hatáson keresztül fertőző betegségek gyakoribb előfordulását eredményezi, de a gyakori emésztőszervi betegségeken kívül a vérszegénység is jellemzi a megbetegedő állatokat. Hosszabb kitettség több állatfaj esetében vezet el a rák státuszához. Patkányon máj-, vastagbél- és vese-; hörcsögnél epeúti; egérnél tüdő; majomnál csont-, epehólyag, hasnyálmirigy- vagy májrákot okoznak. Emberen az IARC – a WHO rákos betegségekre specializálódott szervezete – az aflatoxinok közül többet minősített bizonyosan humán-rákkeltőnek (= 1-es besorolás). A fejlődő országokban az aflatoxikózis okozta májrák előfordulása 2-10-szer gyakoribb, mint az iparilag fejlett országokban. Mérések szerint a dél-ázsiai (India, Kína, Irán, Török stb.), dél-amerikai és afrikai élelmiszerek különösképpen szennyezettek lehetnek mikotoxinokkal. Az aflatoxin B1 minősítését epidemiológiai tanulmányok is megerősítették, amennyiben az Egyesült Államok délkeleti részein a 13-197 µg/testsúly kg napi felvétel bizonyíthatóan emelte a májrák rizikóját (80. kép). Kínai tanulmányok – ahol az aflatoxin-szennyezettség a földi mogyoró és kukorica eredetű élelmiszerek fogyasztásával jelentős – hasonló következtetésekkel zárultak. Az aflatoxikózis okozta májrák kialakulását a Hepatitis B vírus egyidejű jelenléte segíti. Egy Sanghajban végzett epidemiológiai tanulmány szerint az aflatoxin-fogyasztás kétszeres, a Hepatitis B vírus fertőzöttség ötszörös, míg a kettő együttes előfordulása 60-szoros rizikónövekedést jelentett a májrák kialakulását illetően.

f80kep

80.kép: Daganatos máj metszete több tumorral (Fotó: Jarty)

Az aflatoxin rákkeltése indirekt mutagén hatásokból következik. A promutagén toxin metabolikus aktiválódás után válik aktív származékká. Esetünkben a májban lévő citokróm P-450 enzimrendszer az AFB1, AFG1 és AFM1 reaktív 8,9-epoxi származékait hozza létre, amely kötődni képes a DNS-ben lévő guaninhoz. Emiatt guanin-citozin – timin-adenin transzverzió következik be. E változás megkülönböztetett jelentőséggel bír az emberi tumorszuppresszor génekben. Báziscserén alapuló pontmutáció ún. transzverziós típusa olyan bázispár-helyettesítést jelent, amelyben az egyik purin bázis helyére pirimidin, vagy az egyik pirimidin bázis helyére purin bázis kerül, s amelynek következtében a fehérje egy pontján arginin – szerin csere következik be. Az aflatoxinok detoxifikálásában a glutation-S-transzferáz (az enzim ugyancsak a C8-as helyen képez kiválasztható konjugátumot az AFB1-gyel) és a citokróm P-450 enzimrendszerek vesznek részt, amely a jelentős egyedi érzékenységbeli eltérés alapja is. Az egyes Aspergillus-eredetű mikotoxinok mutagén és rákkeltő hatása között jelentős különbségek vannak (39. ábra).

f38abra

38.ábra: Aspergillus-fajok mikotoxinjainak akut toxicitása (LD50 értéke) kacsán és hím patkányon

Az Aspergillus– és Penicillium-fajok által termelt ochratoxinok által okozott mikotoxikózis megkülönböztető neve az ochratoxikózis. Elsősorban a vese megbetegedését okozzák. A fenilalanin-metabolizmusban résztvevő enzimek működését gátolják. Az emberi szervezet igen lassan választja ki ezeket. Krónikus kitettségnél immunmoduláns és karcinogén hatású. Az OTA májdaganatot is okoz. Bizonyos állatokban teratogén. Megjelenik az állatok húsában és tejében, amelyek ilyen tápon élnek. A Duna mellett élő emberek (Szerbia, Románia, Bulgária) balkáni endémiás nefropátia nevű betegségét összefüggésbe hozták az ochratoxinok fogyasztásával. Mások szerint azonban egy koronavírus áll a betegség mögött. Az ochratoxikózis növeli a hererák előfordulásának rizikóját is. A magyarországi fűszerpaprika botrányban ez a mikotoxin csoport volt a főszereplő, bár a napilapokban nem ez jelent meg.

f39abra

39.ábra: Aspergillus-fajok mikotoxinjainak mutagén hatása és karcinogén besorolásuk Megjegyzések: a log skála dimenziója ppb-ben; Ames-tesz Salmonella typhimurium-on; soron-kívüli DNS-szintézis patkány májsejtben; IARC besorolás emberen: bizonyosan humánkarcinogén (= 1) – aflatoxin B1, B2, G1, G2 és lehetséges humánkarcinogén (= 2B) – aflatoxin M1, ochratoxin A; IARC besorolás állatokon: bizonyosan állatkarcinogén – aflatoxin B1, G1, M1, ochratoxin A és valószínű állatkarcinogén – aflatoxin B2 és lehetséges állatkarcinogén – aflatoxin G2.

A következő rész címeNövényvédő szeres ügyek széljegyzetei – Pityókabogár vagy amit akartok (Fapados agrokemizálás No19)

Darvas Béla