Вещество монография Ochratoxin A SpringerLink
Изявление на Комисията за биомониторинг на човека към Федералната агенция за околната среда
Въведение
Охратоксин А (ОТА) е микотоксин и по този начин принадлежи към структурно изключително хетерогенна група вещества, които всички са метаболити на вторичния метаболизъм на плесени. OTA е създадена за първи път през 1965 г. от култура на Aspergillus ochraceus изолиран. В други също Aspergillus, z. Б. Aspergillus carbonarius, е намерен OTA. Произвежда се също Penicillium verrucosum като единствен представител на плесенния род Пеницилиум OTA.
OTA е мощен нефротоксин и нефро канцероген за животни и хора. Неговите ефекти са свързани с отдавна известната ендемична балканска нефропатия, както и с хроничната интерстициална нефропатия с неизвестен произход в Тунис и произтичащата от това повишена честота на бъбречни тумори [1, 2].
1 Физико-химични свойства
OTA (фиг. 1) е кристално твърдо вещество, което е безцветно при стайна температура и има точка на топене 169 ° C. В раздел 1 са описани неговите физико-химични свойства. Солите на ОТА са лесно разтворими във вода [1,2].
2 повторения
За оптимален растеж с производството на микотоксини, видовете Aspergillus предпочитат температури като тези в тропиците и субтропиците (24–35 ° C), докато Penicillium verrucosum процъфтява и в по-студен климат (температура оптимална 20 ° C). Захарта служи като хранително вещество [1, 2].
OTA се среща по целия свят като трудно предотвратимо замърсяване в много храни, предназначени за консумация от човека и в храни за животни. Той е относително топлоустойчив, така че 35% от първоначалното количество все още се открива в зърнен препарат след 3 часа автоклавиране [3].
OTA може да бъде открит в множество растителни продукти като зърнени култури и всякакви препарати от тях, фъстъци, бобови растения, ориз, кафе, какао и неговите препарати, подправки, сладник (сладник), продукти, направени от грозде (напр. Сок, сушени плодове, вино) и бира. Замърсяването с ОТА възниква по-често във връзка със замърсяване с други микотоксини [4, 5, 6, 7, 8].
ОТА, присъстващ в фуражите за животни, се поглъща от селскостопански животни и се намира в месото и месните продукти след клането им. Свинското е най-замърсено. По-специално продуктите за клане като кръв, бъбреци и черен дроб са силно замърсени. IARC [9] и СЗО [10] предлагат по-стари компилации за съдържанието на OTA в храните, текущите данни са представени от NTP [2] и Jørgensen [11], които приемат европейската перспектива въз основа на докладите SCOOP-1 и SCOOP-2 SCOOP: Научно сътрудничество по въпроси, свързани с храните).
3 Излагане на хора
Общото население поглъща OTA почти изключително чрез храна, вдишването се счита за възможно, но от второстепенно значение [19].
3.1 Поглъщане с храна
Според общоевропейско проучване зърнените култури и зърнените продукти представляват най-големия дял от средния прием на OTA с храна - 50%, следвани от вино (13%) и кафе (10%) [20]. Фиг. 2 дава преглед на пропорциите на различните храни.
Пропорции на различните храни в средния прием на OTA с храна. (Според [20])
Забележително е за Германия, че проучване съобщава за висок процент (60% от всички изследвани проби), замърсени с OTA зърнени продукти за бебета и малки деца. Средната концентрация тук е 0,02 µg OTA/kg, максималната концентрация 2,13 µg OTA/kg (и по този начин над максималното количество от 0,5 µg/kg, разрешено от ЕС). В италианско проучване 17% от всички зърнени препарати за бебета са замърсени с OTA (максимална концентрация: 0,74 µg OTA/kg), при което органичните продукти са по-замърсени от конвенционално отглежданите продукти с интегрирана употреба на пестициди. Канадско проучване установи замърсяване с OTA за 26% от всички проби от зърнени продукти за малки деца (максимална концентрация: 2,4 µg OTA/kg) [19].
Проучванията на асоциации, базирани на биомониторинг и хранителни протоколи (припомняне на честотата на храната) потвърждават хранителния принос, описан по-горе. Например, Di Giuseppe et al. [21], че освен консумацията на зърнени продукти, вино, бира [22], мед и конфитюр, консумацията на овнешко и агнешко месо също е положително свързана с дисперсията на OTA в плазмата.
Въз основа на появата и консумацията, ЕС приема прием на 1,09 ng OTA/kg телесно тегло/ден за възрастни (> 14 години) и 1,82 ng OTA/kg телесно тегло/ден за деца (
4 токсикологията
4.1 Токсични ефекти при опити с животни
Токсичността на OTA при проучвания върху животни варира значително в зависимост от вида, пола и пътя на абсорбция в тялото. Основните токсични ефекти включват изразена нефротоксичност, канцерогенност (основен прицелен орган: бъбрек), имуносупресия или имунотоксичност и тератогенност. За да се класифицира токсичността след перорално поглъщане при различни животински видове, следните LD50 стойности (в mg/kg телесно тегло) са посочени като примери: 0,2 за кучета, 1 за прасета, 20–30 за плъхове и 46–58 за мишки [1 .33].
OTA е нефротоксичен за бозайници и птици, с изключение на възрастни преживни животни. Кучетата и свинете са значително по-чувствителни от гризачите, птиците показват не само бъбречна токсичност, но и токсични промени в черния дроб [33]. Нефропатията, която се появява, се характеризира с полиурия, глюкозурия, протеинурия, ензимурия, намалена осмоларност на урината и нарушена тубулна функция [1]. Хистопатологичните промени се проявяват в епителните клетки на проксималните тубули. Изследванията при свине показват увреждане на клетъчните органели и клетъчните ядра (напр. Кондензация на хроматин) и намаляване на височината и плътността на четката. С напредването на увреждането проксималните тубули показват ултраструктурно удебеляване на базалните тръбни мембрани и големи количества колагенови влакна в интерстициума. Ако се сравнят наблюдаваните токсични ефекти на OTA върху епителните клетки на проксималните тубули при свине и хора, има много добро съгласие с ендемичната балканска нефропатия, която вече беше спомената [33].
Пероралното приложение на OTA води до образуването на аденоми и карциноми на бъбреците при плъхове и мишки. При експериментите с плъхове мъжките плъхове се оказват по-чувствителни от женските. В допълнение, фиброаденоми на гърдата се откриват при женски плъхове след високи дози ОТА. При мишките в допълнение към бъбречните новообразувания при мъжките животни се срещат хепатоцелуларни аденоми и карциноми и при двата пола [1, 2, 33]. Pfohl-Leszkowicz и Manderville [35] докладват през 2012 г. за нови проучвания, които доказват мутагенността на OTA в бъбреците (вж. Също Mantle et al. [36]) на мъжки плъхове.
ОТА засяга функциите на имунната система при различни животински видове, напр. При плъхове, мишки, пилета, пуйки, кучета, зайци и прасета. Имунотоксичните ефекти на ОТА включват свиване на органи на имунната система като тимус, далак и лимфни възли, потискане на отговора на антителата, промени в броя и функцията на различни имунни клетки и модулация на производството на цитокини [1, 33, 37].
OTA е тератогенен при мишки, плъхове, хамстери, пилета и зайци, но не и при прасета. При бременни животни той може да достигне феталната тъкан през плацентата, където може да се натрупва и да причинява малформации, главно в ЦНС [38]. Hsuuw и сътр. [39] посочват влиянието на OTA върху апоптозата в бластоцистния етап на развитие. Настоящи проучвания върху плъхове показват, че животинските фетуси в гестационната възраст от 6 до 7 дни са особено податливи на тератогенните ефекти на ОТА. Еднократна перорална доза от 2,75 mg/kg телесно тегло при бременни плъхове Wistar е достатъчна, за да предизвика хидроцефалия, микрофталмия, увеличен бъбречен таз и бъбречна хипоплазия. В допълнение към тератогенния ефект, OTA влияе върху плодовитостта на мъжки плъхове Wistar, като променя ензимната активност в тестисите и нарушава сперматогенезата [1, 33, 40].
4.2 Токсични ефекти върху хората
През 50-те години, описателни проучвания от някои региони на България, тогавашна Югославия и Румъния, съобщават за хронично и в крайна сметка фатално бъбречно заболяване. Засегнати са само хора от селскостопански домакинства. От 1964 г. тази болест е известна като ендемична балканска нефропатия ("Балканска ендемична нефропатия" - BEN) [9]. Характеризира се като двустранна, невъзпалителна хронична нефропатия с дегенерация на тубули, интерстициална фиброза и хиализация на бъбречните гломерули, която се появява в по-нататъшния ход на заболяването. Бъбреците се свиват и отслабват. Според наличните проучвания повече жени, отколкото мъже се разболяват от BEN в ендемичните райони в България и Хърватия (съотношение жени: мъже: 1,61: 1 и 1,65: 1). Клинична картина с аналогични симптоми се отчита от Тунис; това е известно като хронична интерстициална нефропатия с неизвестна причина [41]. Съществуващите увеличени експозиции на ОТА са свързани и с двете болестни образувания [1, 33, 41, 42, 43, 44].
Присъствието на BEN в определена област изглежда е свързано с повишена честота и смъртност на тумори на пикочните пътища. Различни епидемиологични проучвания показват връзка между повишената експозиция на ОТА и увеличената честота на тумори на пикочните пътища [1, 2, 33, 45, 46]. В допълнение, проучване от България показва по-високата чувствителност на женския пол към развитието на рак, вече описано за BEN [47]. Описаната връзка между експозицията на OTA и образуването на тумор в пикочните пътища се подкрепя от резултатите от египетско проучване [48].
От друга страна, оценката на съществуващите проучвания от IARC [9] показва методологическите слабости на много епидемиологични проучвания, а именно, че регионалното натрупване на ендемична балканска нефропатия и по-високата експозиция на ОТА, наблюдавани едновременно, не могат да се използват за извод, че Установена е връзка между експозицията на OTA и появата на BEN и тумори на пикочните пътища („Има неадекватен доказателства при хората за канцерогенността на охратоксин А "). Освен това са налични проучвания, които предполагат (съвместно) излагане на други микотоксини като аристолохинова киселина и цитринин като (съ) причина за появата на BEN [6, 45, 49, 50] и за наблюдаваните нефротоксични и канцерогенни ефекти [33]. Съответните оценки на риска, свързани с населението, са противоречиви [24, 51].
Цялостният изглед на епидемиологичните и животински данни предполага причинно-следствена връзка между високо и дългосрочно излагане на ОТА и появата на БЕН и тумори на пикочните пътища.
5 Приемане, разпределение и метаболизъм
5.1 Прием и разпределение
Налични са токсикокинетични проучвания за ОТА при различни животински видове като прасета, плъхове, мишки, зайци, пилета, пъдпъдъци, риби, маймуни и маймуни [52]. Двуфазна токсикокинетика се наблюдава при хора след перорално приложение на 395 ng 3 H-OTA на доброволец. В 6-дневната α фаза той се разпределя главно в тялото с малка екскреция (плазмен полуживот: 20,13 часа); в β фазата елиминирането се извършва от 6 ден (плазмен полуживот: 35,55 дни) [53 ].
OTA се абсорбира в стомаха и стомашно-чревния тракт и след това се свързва със серумните протеини. Той се транспортира през системата на порталната вена и се разпространява до различни органи и тъкани, където се натрупва в черния дроб и по-специално бъбреците. ОТА се елиминира през бъбреците и изпражненията; но се отделя и чрез кърмата.
След приложение на OTA в етанол на доброволец на празен стомах, 93% от приложената доза е открита в плазмата и еритроцитите 8 часа след поглъщането [53]. За сравнение: прасетата абсорбират 66%, плъховете и зайците 56%, а пилетата 40% от приложената доза OTA.Трябва обаче да се отбележи, че бионаличността поради други хранителни компоненти, като Б. флавоноиди, могат да бъдат модулирани [33]. Проучванията показват, че ОТА в кръвта (99,9%) е свързана със серумни протеини, главно албумин, но също и с други серумни макромолекули (напр. Неуточнени с молекулно тегло от
20 000 u) е обвързан [54, 55]. Делът на свободния ОТА варира в зависимост от вида, от 0,02% при хората и плъховете, 0,08% при маймуните, 0,1% при мишките и свинете, 0,2% при пъдпъдъците до 22% при рибите [55]. В еритроцитите могат да бъдат открити само следи от ОТА [56]. Според Fuchs и Hult [57], ОТА, свързан със серумните протеини, представлява „мобилна памет“, от която микотоксинът може бързо да достигне различни тъкани на тялото за дълъг период от време. В допълнение, проучвания върху гризачи показват, че ОТА е обект на ентерохепатална циркулация и реабсорбция в бъбреците. Това може да удължи времето, когато погълнатият микотоксин остава в телата на тестваните животни [52]. Corcuera и сътр. [58] не се вижда взаимодействие между кинетиката на ОТА и афлатоксин В1 при едновременно излагане.
Изследванията върху различни животински видове показват, че количествата ОТА и други подобни в различните тъкани а. зависят от съответните видове, приложените дози и техните форми на приложение (кристален или истински компонент на диетата), съответния хранителен състав и здравословното състояние на животните [33]. Проучванията ясно показват предпочитано натрупване на ОТА в бъбреците и черния дроб, последвано от мускули, бели дробове и сърце [52]. Изследванията върху плъхове също показват специфично за пола натрупване на ОТА. С изключение на мозъка, по-големи количества OTA са открити в черния дроб, бъбреците и белите дробове на мъжете, отколкото при жените [59]. OTA достига до плода чрез плацентата: Нивата на OTA в човешката плацента и във феталния серум са два пъти по-високи от майчините серумни нива [60, 61].
ОТА се екскретира в бъбреците, жлъчката и фекалиите и се екскретира в кърмата. Хората и маймуните отделят основно ОТА чрез бъбреците; екскрецията чрез жлъчката е основният път на екскреция за плъхове, мишки, пъдпъдъци и риби [52]. Делът на съответния път на екскреция в общата екскреция зависи от начина на прием, дозата, свързването със серумните протеини и ентерохепаталната циркулация [33]. Поради силното свързване с протеини, гломерулната филтрация се извършва само в ограничена степен; вместо това, OTA навлиза в урината след тубулно елиминиране. Трябва да се отбележи, че ОТА се реабсорбира във всички сегменти на нефрона, което забавя екскрецията му и може да доведе до натрупване в бъбреците [56, 62]. Изследвания върху плъхове показват, че метаболитите, образувани от ОТА, се екскретират много по-бързо през бъбреците и жлъчката, отколкото основното вещество [63]. Екскрецията с фекалиите се връща към предишната жлъчна екскреция.
OTA се намира в майчиното мляко на различни видове бозайници като зайци, плъхове, прасета, говеда и хора [52].
5.2 Метаболизъм
Има многобройни резултати от тестовете за метаболизма на ОТА при експериментални животни, особено при плъхове [33, 64]. OTA се метаболизира в бъбреците, черния дроб и червата. Grenier и Applegate [65] обобщават литературата за преките ефекти на микотоксините, особено OTA, в червата. Един от основните метаболити е продуктът от разграждането охратоксин α (OTA α), чието образуване може да се катализира от карбоксипептидази. Образуването на OTA α се счита за път на детоксикация. 4- (R/S) -хидрокси-охратоксин А [4- (R/S) -OH-OTA] е най-важният хидроксилиран метаболит чрез катализа на цитохроми Р 450 (CYP 450) и също допринася за детоксикацията. Отварянето на лактоновия пръстен в молекулата на ОТА (метаболит OP-OTA) води до увеличаване на токсичността на родителската молекула, докато лактоновата карбонилна група в изокумариновия остатък определя биологичната реактивност на метаболита.
Фигура 3 показва метаболитните продукти на ОТА, идентифицирани при in vitro експерименти с човешки клетки и субклетъчни фракции. 4- (R) -OH-OTA и 4- (S) -OH-OTA се намират като метаболити в инкубации с човешки чернодробни микрозоми и NADPH. В количествено изражение 4- (R) -OH-OTA превишава 4- (S) -OH-OTA [66]. В друго проучване с човешки чернодробни микрозоми и NADPH, 4- (R) -OH-OTA е открит като единствен продукт [67]. Същото проучване не показва метаболизъм на ОТА в присъствието на човешки бъбречни микрозоми; конюгацията на глутатион също не се открива. Рекомбинантните човешки цитохроми P 450 1A1 и 3A4 катализират образуването на 4- (R) -OH-OTA от OTA.
Метаболитни продукти на OTA (идентифицирани при in vitro тестове с човешки клетки и субклетъчни фракции)