Монографія речовини Ochratoxin A SpringerLink
Заява Комісії з біомоніторингу людини Федерального агентства з охорони навколишнього середовища
вступ
Охратоксин А (ОТА) є мікотоксином і, отже, належить до структурно надзвичайно неоднорідної групи речовин, які всі є метаболітами вторинного метаболізму цвілі. Вперше ОТА була створена в 1965 році з культури Росії Aspergillus ochraceus ізольовані В інших теж Aspergillus, z. B. Aspergillus carbonarius, знайдено OTA. Також виробляється Penicillium verrucosum як єдиний представник роду цвілі Пеніцил ОТА.
ОТА є потужним нефротоксином та нефроканцерогеном для тварин та людей. Його наслідки пов’язані з давно відомою ендемічною балканською нефропатією та хронічною інтерстиціальною нефропатією невідомого походження в Тунісі, що спричинило збільшення захворюваності на пухлини нирок [1, 2].
1 Фізико-хімічні властивості
OTA (рис. 1) - це кристалічна тверда речовина, яка безбарвна при кімнатній температурі і має температуру плавлення 169 ° C. У табл. 1 описуються його фізико-хімічні властивості. Солі ОТА легко розчиняються у воді [1, 2].
2 випадки
Для оптимального зростання при виробництві мікотоксинів види Aspergillus віддають перевагу таким температурам, як ті, що знаходяться в тропіках та субтропіках (24–35 ° C), тоді як Penicillium verrucosum також процвітає в холодному кліматі (температура оптимальна 20 ° C). Цукор служить поживною речовиною [1, 2].
OTA зустрічається у всьому світі як важко уникне забруднення у багатьох продуктах харчування, призначених для споживання людиною та в кормах для тварин. Він відносно термостійкий, тому 35% від початкової кількості все ще можна було виявити в зерновому препараті після автоклавування протягом 3 годин [3].
OTA можна виявити в численних рослинних продуктах, таких як злаки та всі види заготовок, виготовлених з них, арахісі, бобових, рисі, каві, какао та їх заготовках, спеціях, солодці (солодці), продуктах, виготовлених з винограду (наприклад, сік, сухофрукти, вино) і пиво. Забруднення ОТА відбувається частіше у зв'язку із забрудненням іншими мікотоксинами [4, 5, 6, 7, 8].
Присутній у кормі для тварин ОТА поглинається сільськогосподарськими тваринами і міститься в м’ясі та м’ясних продуктах після забою. Свинина є найбільш сильно забрудненою. Зокрема, продукти забою, такі як кров, нирки та печінка, сильно забруднені. IARC [9] та ВООЗ [10] пропонують давніші збірники щодо вмісту OTA у продуктах харчування, поточні дані представлені NTP [2] та Йоргенсеном [11], які приймають європейську перспективу на основі звітів SCOOP-1 та SCOOP-2 ( SCOOP: Наукова співпраця з питань, що стосуються харчових продуктів).
3 Вплив людини
Загальна популяція поглинає ОТА майже виключно з їжею; інгаляція вважається можливою, але другорядного значення [19].
3.1 Проковтування їжі
Згідно з загальноєвропейським дослідженням, на зернові та зернові продукти припадає найбільша частка середнього споживання ОТА з їжею - 50%, а потім вино (13%) та кава (10%) [20]. На рис. 2 наведено огляд пропорцій різних продуктів харчування.
Частка різних продуктів у середньому споживанні ОТА з їжею. (Відповідно до [20])
Примітно для Німеччини, що дослідження повідомляє про високу частку (60% усіх досліджених зразків) забруднених ОТА зернових продуктів для немовлят та маленьких дітей. Медіана концентрації тут становила 0,02 мкг ОТА/кг, максимальна концентрація 2,13 мкг ОТА/кг (і, отже, вище максимальної кількості 0,5 мкг/кг, дозволеної ЄС). В італійському дослідженні 17% усіх зернових препаратів для немовлят були забруднені ОТА (максимальна концентрація: 0,74 мкг ОТА/кг), завдяки чому органічні продукти були більш забрудненими, ніж звичайно вирощені продукти з комплексним використанням пестицидів. Канадське дослідження виявило забруднення ОТА 26% усіх зразків зернових продуктів для маленьких дітей (максимальна концентрація: 2,4 мкг ОТА/кг) [19].
Дослідження асоціацій, засновані на біомоніторингу та харчових протоколах (відкликання частоти їжі), підтвердили харчовий внесок, описаний вище. Наприклад, Di Giuseppe et al. [21] що крім споживання зернових продуктів, вина, пива [22], меду та варення, споживання баранини та баранини позитивно пов’язане з дисперсією ОТА в плазмі.
Залежно від наявності та споживання, ЄС передбачає споживання 1,09 нг ОТА/кг маси тіла/день для дорослих (> 14 років) та 1,82 нг ОТА/кг маси тіла/день для дітей (
4 токсикологія
4.1 Токсичні ефекти при експериментах на тваринах
Токсичність ОТА при дослідженнях на тваринах значно варіюється залежно від виду, статі та шляху всмоктування в організм. Основні токсичні ефекти включають виражену нефротоксичність, канцерогенність (основний орган-мішень: нирка), імуносупресію або імунотоксичність та тератогенність. Для класифікації токсичності після прийому всередину для різних видів тварин у якості прикладів наводяться такі значення LD50 (у мг/кг маси тіла): 0,2 для собак, 1 для свиней, 20–30 для щурів та 46–58 для мишей [1 .33].
ОТА є нефротоксичним для ссавців та птахів, за винятком дорослих жуйних. Собаки та свині значно більш чутливі, ніж гризуни, птиця демонструє не тільки ниркову токсичність, але й токсичні зміни в печінці [33]. Нефропатія, що виникає, характеризується поліурією, глюкозурією, протеїнурією, ензимурією, зниженою осмолярністю сечі та порушенням функції канальців [1]. Гістопатологічні зміни проявляються в епітеліальних клітинах проксимальних канальців. Дослідження на свинях свідчать про пошкодження клітинних органел та клітинних ядер (наприклад, конденсація хроматину) та зменшення висоти та щільності межі кисті. У міру пошкодження проксимальні канальці виявляють ультраструктурне потовщення базальних трубчастих мембран і велику кількість колагенових волокон в інтерстиції. Якщо порівняти спостережувані токсичні ефекти ОТА на епітеліальні клітини проксимальних канальців у свиней та людей, то дуже добре узгоджується з уже згаданою ендемічною балканською нефропатією [33].
Пероральне введення ОТА призводить до утворення аденом і карцином ниркових клітин у щурів та мишей. В експериментах на щурах самці щурів виявилися більш чутливими, ніж самки. Крім того, фіброаденоми молочної залози виявляються у самок щурів після високих доз ОТА. У мишей, крім новоутворень нирок у самців, у обох статей були виявлені гепатоцелюлярні аденоми та карциноми [1, 2, 33]. Pfohl-Leszkowicz and Manderville [35] звітують у 2012 р. Про нові дослідження, що доводять мутагенність ОТА в нирках (див. Також Mantle та ін. [36]) самців щурів.
ОТА впливає на функції імунної системи у різних видів тварин, напр. У щурів, мишей, курей, індиків, собак, кроликів та свиней. Імунотоксичні ефекти ОТА включають скорочення таких органів імунної системи, як тимус, селезінка та лімфатичні вузли, пригнічення реакції антитіл, зміна кількості та функції різних імунних клітин та модуляція вироблення цитокінів [1, 33, 37].
ОТА є тератогенним для мишей, щурів, хом'яків, курей та кроликів, але не для свиней. У вагітних тварин він може потрапити до тканини плода через плаценту, де може накопичуватися та спричиняти вади розвитку, головним чином у ЦНС [38]. Hsuuw та співавт. [39] вказують на вплив ОТА на апоптоз на стадії розвитку бластоцисти. Сучасні дослідження на щурах показують, що плоди тварин у терміні вагітності від 6 до 7 днів особливо сприйнятливі до тератогенних ефектів ОТА. Одноразової пероральної дози 2,75 мг/кг маси тіла вагітним щурам Вістар достатньо для індукування гідроцефалії, мікрофтальмії, збільшення ниркової миски та гіпоплазії нирок. Окрім тератогенного ефекту, ОТА впливає на фертильність самців щурів Wistar, змінюючи активність ферментів у яєчках та погіршуючи сперматогенез [1, 33, 40].
4.2 Токсичний вплив на людей
У 1950-х роках описові дослідження з деяких регіонів Болгарії, що в той час були Югославією та Румунією, повідомляли про хронічну та, зрештою, смертельну хворобу нирок. Постраждали лише люди із сільськогосподарських домогосподарств. З 1964 р. Ця хвороба називається ендемічною балканською нефропатією ("Балканська ендемічна нефропатія" - БЕН) [9]. Він характеризується як двостороння, незапальна хронічна нефропатія з дегенерацією канальців, інтерстиціальним фіброзом та гіалінізацією ниркових клубочків, що виникає при подальшому перебігу захворювання. Нирки скорочуються і худнуть. Згідно з наявними дослідженнями, більше жінок, ніж чоловіків, захворіли на БЕН в ендемічних районах Болгарії та Хорватії (співвідношення жінок: чоловіків: 1,61: 1 та 1,65: 1). Клінічна картина з аналогічними симптомами повідомляється з Тунісу; це називають хронічною інтерстиціальною нефропатією невідомої причини [41]. Існуюче збільшення експозиції ОТА пов'язане з обома захворюваннями [1, 33, 41, 42, 43, 44].
Присутність BEN у певній зоні пов’язано зі збільшенням частоти та смертності пухлин сечовивідних шляхів. Різні епідеміологічні дослідження показали зв'язок між збільшенням експозиції ОТА та збільшенням частоти пухлин сечовивідних шляхів [1, 2, 33, 45, 46]. Крім того, дослідження з Болгарії показує вищу чутливість жіночої статі до розвитку раку, вже описану для BEN [47]. Описана залежність між експозицією ОТА та утворенням пухлини в сечовивідних шляхах підтверджується результатами єгипетського дослідження [48].
З іншого боку, оцінка існуючих досліджень IARC [9] вказує на методологічні слабкості багатьох епідеміологічних досліджень, а саме на те, що регіональне накопичення ендемічної балканської нефропатії та більший вплив ОТА, що спостерігаються одночасно, не можуть бути використані для висновку, що Встановлено зв’язок між впливом ОТА та виникненням БЕН та пухлинами сечовивідних шляхів («Є неадекватний докази у людини щодо канцерогенності охратоксину А "). Крім того, доступні дослідження, які передбачають (спільне) вплив інших мікотоксинів, таких як аристолохінова кислота та цитринін, як (спільну) причину виникнення БЕН [6, 45, 49, 50] та спостерігаються нефротоксичні та канцерогенні ефекти [33]. Відповідні оцінки ризику, пов'язані з населенням, суперечливі [24, 51].
Загальний погляд на епідеміологічні дані та дані на тваринах свідчить про причинно-наслідковий зв’язок між високим та тривалим впливом ОТА та виникненням БЕН та пухлин сечовивідних шляхів.
5 Поглинання, розподіл та метаболізм
5.1 Прийом та розподіл
Проведені токсикокінетичні дослідження щодо ОТА на різних видах тварин, таких як свині, щури, миші, кролики, кури, перепели, риби, мавпи та мавпи [52]. Двофазна токсикокінетика спостерігалась у людей після перорального введення 395 нг 3 H-OTA добровольцю. У 6-денну α-фазу він в основному розподіляється в організмі з незначною екскрецією (період напіввиведення з плазми: 20,13 год); у β-фазі елімінація відбувається з 6-го дня (період напіввиведення з плазми: 35,55 днів) [53 ].
ОТА всмоктується в шлунку та шлунково-кишковому тракті, а потім зв’язується з білками сироватки. Він транспортується через систему ворітної вени і розподіляється по різних органах і тканинах, де накопичується, зокрема, в печінці та нирках. ОТА виводиться через нирки та кал; але він також виділяється через грудне молоко.
Після введення ОТА у етанолі добровольцю натщесерце, 93% введеної дози було виявлено у плазмі та еритроцитах через 8 годин після прийому [53]. Для порівняння: свині поглинають 66%, щури та кролики 56%, а кури - 40% застосованої дози ОТА. Однак слід зазначити, що біодоступність завдяки іншим компонентам їжі, таким як B. флавоноїди, можуть модулюватися [33]. Дослідження показують, що ОТА в крові переважно (99,9%) білків сироватки крові, переважно альбумінів, а також інших сироваткових макромолекул (наприклад, неуточнених з молекулярною масою
20000 u) пов'язана [54, 55]. Частка вільного ОТА коливається залежно від виду, від 0,02% у людей та щурів, 0,08% у мавп, 0,1% у мишей та свиней, 0,2% у перепелів до 22% у риб [55]. В еритроцитах можна виявити лише сліди ОТА [56]. За словами Фукса і Хульта [57], ОТА, зв’язаний із сироватковими білками, являє собою “мобільну пам’ять”, з якої мікотоксин може швидко досягати різних тканин тіла протягом тривалого періоду часу. Крім того, дослідження на гризунах показують, що ОТА піддається ентерогепатичній циркуляції та реабсорбції в нирках. Це може подовжити час перебування мікотоксину, що потрапив у організм досліджуваних тварин [52]. Коркуера та ін. [58] не бачать взаємодії між кінетикою ОТА та афлатоксином В1 при одночасному впливі.
Дослідження на різних видах тварин показують, що кількість ОТА, серед іншого, присутня в різних тканинах. залежать від відповідних видів, введених доз та їх форм введення (кристалічний або справжній компонент їжі), відповідного складу їжі та стану здоров’я тварин [33]. Дослідження чітко показують переважне накопичення ОТА в нирках та печінці, а потім у м’язах, легенях та серці [52]. Дослідження на щурах також вказують на статеве накопичення ОТА. За винятком головного мозку, у печінці, нирках та легенях чоловіків було виявлено більшу кількість ОТА, ніж у жінок [59]. OTA досягає плоду через плаценту: рівні OTA в плаценті людини та в сироватці плода вдвічі перевищують рівні сироватки у матері [60, 61].
ОТА виводиться з нирками, жовчю та калом, а також з грудним молоком. Люди та мавпи в основному виводять ОТА через нирки; виведення через жовч - основний шлях виведення щурів, мишей, перепелів та риб [52]. Частка відповідного шляху виведення в загальній екскреції залежить від шляху прийому, дози, зв’язування з білками сироватки крові та ентерогепатичної циркуляції [33]. Через сильне зв’язування з білками клубочкова фільтрація проводиться лише обмежено; натомість ОТА потрапляє в сечу після канальцевої елімінації. Слід зазначити, що ОТА реабсорбується у всіх сегментах нефрону, що затримує його виведення та може призвести до накопичення в нирках [56, 62]. Дослідження на щурах показують, що метаболіти, що утворюються з ОТА, виводяться набагато швидше через нирки та жовч, ніж вихідна речовина [63]. Екскреція з фекаліями повертається до попередньої жовчовиділення.
OTA міститься в грудному молоці різних видів ссавців, таких як кролики, щури, свині, велика рогата худоба та людина [52].
5.2 Обмін речовин
Існують численні результати випробувань метаболізму ОТА у експериментальних тварин, особливо у щурів [33, 64]. ОТА метаболізується в нирках, печінці та кишечнику. Греньє та Епплгейт [65] узагальнюють літературу про прямий вплив мікотоксинів, особливо ОТА, на кишечник. Одним з основних метаболітів є продукт розпаду охратоксин α (OTA α), утворення якого може каталізуватися карбоксипептидазами. Утворення ОТА α вважається шляхом детоксикації. 4- (R/S) -гідрокси-охратоксин A [4- (R/S) -OH-OTA] є найважливішим гідроксильованим метаболітом і утворюється в результаті каталізу цитохромів P 450 (CYP 450), а також сприяє детоксикації. Розкриття лактонового кільця в молекулі ОТА (метаболіт ОР-ОТА) призводить до збільшення токсичності вихідної молекули, тоді як лактонова карбонільна група в залишку ізокумарину, здається, визначає біологічну реакційну здатність метаболіту.
3 показує продукти метаболізму ОТА, виявлені в експериментах in vitro з людськими клітинами та субклітинними фракціями. 4- (R) -OH-OTA та 4- (S) -OH-OTA містяться у вигляді метаболітів у інкубаціях з мікросомами печінки людини та НАДФН. Кількісно, 4- (R) -OH-OTA переважав 4- (S) -OH-OTA [66]. В іншому дослідженні з мікросомами печінки людини та НАДФН 4- (R) -OH-OTA було виявлено як єдиний продукт [67]. Це ж дослідження не показало метаболізму ОТА при наявності мікросом нирок людини; кон'югація глутатіону також не була виявлена. Рекомбінантні цитохроми людини P 450 1A1 і 3A4 каталізують утворення 4- (R) -OH-OTA з OTA.
Продукти метаболізму ОТА (виявлені в тестах in vitro з клітинами людини та субклітинними фракціями)