Οι μύκητες είναι μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι ευκαριωτικοί οργανισμοί, οι οποίοι μπορούν να βρεθούν σε οποιονδήποτε βιότοπο, καθώς είναι προσαρμόσιμοι στις αλλαγές περιβάλλοντος [1]. Κάποιοι αναπτύσσονται στο έδαφος, άλλοι μπορούν να παρασιτήσουν φυτά[2] και μερικοί αποτελούν μέρος της φυσιολογικής χλωρίδας του ανθρώπου[1].
Ένα μικρό ποσοστό μυκήτων μπορεί να προκαλέσει
πρωτοπαθή λοίμωξη στους ανθρώπους όπως ο Blastomyces spp [3], ενώ κάποιοι άλλοι θεωρούνται
δυνητικά παθογόνοι, καθώς η παθογόνικότητά τους εξαρτάται από την έμφυτη
ανοσολογική απόκριση αλλά και την γενική κατάσταση του ανοσοποιητικού
συστήματος του ατόμου. Ο μικρός αριθμός των παθογόνων μυκήτων οφείλεται στο ότι
ένας μύκητας για να μπορέσει να μολύνει έναν άνθρωπο, πρέπει να μπορεί να
αναπτύσσεται στη θερμοκρασία σώματος, να μπορεί να διεισδύσει στους δερματικούς
φραγμούς, να μπορεί να προκαλέσει λύση και να απορροφήσει ιστό και τέλος να
παρουσιάζει αντίσταση στο ανοσοποιητικό σύστημα καθώς και στις αυξημένες
θερμοκρασίες [4]. Ένας μύκητας ο οποίος δεν έχει καμία από αυτές τις
δυνατότητες, δεν θα μπορέσει να προκαλέσει μόλυνση ακόμη και αν ο ξενιστής έχει
ανοσοανεπάρκεια [5].
Η παθογονική δράση των μυκήτων ενισχύεται από
παραγόμενες από αυτούς ουσίες, που ονομάζονται μυκοτοξίνες, και συνήθως
παράγονται από ευκαιριακά παθογόνους μύκητες [5]. Οι τοξίνες αυτές δεν είναι
θεμελιώδεις για την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό των μυκήτων, καθώς είναι
δευτερογενείς μεταβολίτες, αλλά έχουν την ικανότητα να προκαλέσουν βιοχημικές
και παθολογικές αλλοιώσεις σε άλλα είδη, όπως ο άνθρωπος. Οι βλαπτικές
επιδράσεις τους περιλαμβάνουν την εμφάνιση καρκίνου, ανοσοτοξικότητας,
νευροτοξικότητας, ηπατοτοξικότητας καθώς και διαταραχές της πέψης [6]. Μπορούν
να βρεθούν σε προϊόντα αγροκαλλιεργειών, σε αποθηκευμένα τρόφιμα [7], σε πρώτες
ύλες καλαμποκιού αλλά και σε δημητριακά [8]. Επιπλέον, η συνεχιζόμενη και όλο
αυξανόμενη μόλυνση από τους μεταβολίτες αυτούς, οφείλεται στις υψηλές
θερμοκρασίες που παρατηρούνται στον πλανήτη [9]. Έχουν ταυτοποιηθεί πάνω από 300
μυκοτοξίνες με κυριότερες και πιο συχνά εμφανιζόμενες τις Αφλατοξίνες, τις
Ωχρατοξίνες, τις Φουμονισίνες, τις Τριχοθηκίνες καθώς και την Πατουλίνη και την
Ζεαραλενόνη [10].
Αφλατοξίνες
Οι αφλατοξίνες ανακαλύφθηκαν στις αρχές του 1960 [11] και παράγονται από το γένος Aspergillus, και ειδικότερα από τα είδη Aspergillus flavus και Aspergillus parasiticus [12]. Τα πιο κοινά παράγωγα των αφλατοξινών είναι οι αφλατοξίνες Β1, Β2, G1, G2, M1 και Μ2 [13] και μπορούν να εντοπιστούν σε φυτά που αποσυντίθενται και στο έδαφος ενώ τα σπόρια των μυκήτων που τις παράγουν μεταφέρονται μέσω του αέρα αλλά και των εντόμων σε αγροκαλλιέργειες και σε αποθήκες τροφίμων [14]. H κατάποση των τροφών αυτών θα έχει ως αποτέλεσμα οι τοξίνες να εισέλθουν στον οργανισμό, εμφανίζοντας οξείες ή χρόνιες βλαπτικές επιδράσεις, οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν σε μεταλλάξεις [13].
Οι μεταλλάξεις των αφλατοξινών επηρεάζουν το DNA με
διάφορους τρόπους. Μπορούν να δημιουργήσουν χρωμοσωμικές ανωμαλίες, χρωματιδιακές ανταλλαγές μεταξύ των αδερφών
χρωματίδων, θραύσματα μεταξύ των αλυσίδων
και μη προγραμματισμένη σύνθεση DNA [15]. Επίσης οι μεταλλάξεις μπορούν
να οδηγήσουν σε μετα-μεταφραστική τροποποίηση
αλυσίδων των πεπτιδίων, σε μεθυλίωση των πρωτεϊνών και των νουκλεϊκών
οξέων και στο σχηματισμό των ελεύθερων ριζών [14].
Η αφλατοξίνη Β1 έχει χαρακτηριστεί ως αιτιολογικός
παράγοντας στην εμφάνιση ηπατοκυτταρικού καρκινώματος [16] καθώς έχει
συσχετιστεί με μια αντικατάσταση βάσης στο κωδικόνιο 249 του γονιδίου p53 (από ΑGG σε
ΑGT)
[17].
Ωχρατοξίνες
Οι ωχρατοξίνες είναι τοξίνες του Aspergillus αλλά
και του Penicillium
με
πιο επικίνδυνη την Ωχρατοξίνη Α [18]. Μεγάλες συγκεντρώσεις της έχουν βρεθεί
στο κρασί, με τη μόλυνση να συμβαίνει σε οποιοδήποτε στάδιο της οινοποίησης
[19], σε καλλιέργειες τροφίμων πριν και μετά τη συγκομιδή, με αποτέλεσμα να
μολύνονται και οι τροφές αλλά και τα ζώα. Η συσσώρευση της τοξίνης στα όργανα
ενός ζώου θα μολύνουν και τα τρόφιμα, τα οποία προέρχονται από αυτό, όπως το
γάλα και τα προϊόντα κρέατος. Οι σοβαρές επιπτώσεις των ωχρατοξινών στον
οργανισμό περιλαμβάνουν τη νεφροτοξικότητα και την καρκινογένεση [20]. Η
Ωχρατοξίνη Α έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί χρωμοσωμικές ανωμαλίες, χημικές
προσθήκες σε κομμάτια του DNA
και
κατ᾿ επέκταση όγκους στα νεφρά. Επιπλέον θεωρείται ότι έχει τερατογόνο δράση
και προκαλεί εμβρυοτοξικότητα [21].
Φουμονισίνες & Τριχοθηκίνες
Οι Φουμονισίνες και οι Τριχοθηκίνες παράγονται από τον
μύκητα γένους Fusarium
spp,
ο οποίος βρίσκεται παντού στη φύση [22] αλλά συνηθέστερα ανευρίσκεται στις
καλλιέργειες καλαμποκιών και κατ᾿επέκταση παρατηρούνται σε τρόφιμα φυτικής
προέλευσης και σε ζωοτροφές. Έχει αποδειχθεί ότι οι φουμονισίνες θέτουν τις
βάσεις για την δημιουργία καρκίνου του οισοφάγου [23].
Η φουμονισίνη Β1 που θεωρείται ότι είναι η πιο τοξική,
δημιουργεί νευροτοξικότητα, ηπατοτοξικότητα, και νεφροτοξικότητα. Οι επιβλαβείς
επιπτώσεις στην υγεία ενός οργανισμού μπορεί να είναι οξείες ή χρόνιες, καθώς
συσσωρεύεται κυρίως στο ήπαρ και στα νεφρά [24]. Οι μηχανισμοί της παθογένειάς
της περιλαμβάνουν την διακοπή του μεταβολισμού των σφιγγολιπιδίων, την επαγωγή
του οξειδωτικού στρες, την ενεργοποίηση αυτόλυσης και τη μεθυλίωση του DNA [25].
Οι τριχοθηκίνες βρίσκονται κυρίως στα δημητριακά [26]
και είναι μια μεγάλη οικογένεια τοξινών με τους τύπους Α και Β να είναι οι πιο
βλαπτικοί [27]. Μερικές από τις τοξικές επιδράσεις τους είναι η αναστολή της
πρωτεϊνοσύνθεσης και η τροποποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος [28].
Επίσης έχει δειχθεί ότι καταστέλλουν το ανοσοποιητικό
σύστημα κάνοντας τον ξενιστή πιο ευαίσθητο στη μόλυνση από άλλους
μικροοργανισμούς όπως βακτήρια και ιούς. Φαίνεται ότι οι τοξίνες αυτές
διαθέτουν έναν μηχανισμό που τους βοηθάει να διαφεύγουν από το ανοσοποιητικό
κάνοντάς τες ακόμη πιο τοξικές [29].
Πατουλίνη
Η Πατουλίνη είναι ένας κυκλικός εστέρας, μια λακτόνη,
και είναι κύριο παράγωγο του Penicillium
expansum[30].
Το Penicillium
Expansum
είναι
ένας παθογόνος νεκροτροφικός μύκητας
[31] που μολύνει διάφορα φρούτα και λαχανικά και ειδικότερα τα μήλα, στα οποία
προσδίδει μια μπλε μούχλα, και αποτελούν πλέον την κύρια πηγή έκθεσης
πατουλίνης στον άνθρωπο [30].
Η Πατουλίνη έχει συνδεθεί με νευρολογικές, γαστρεντερικές και ανοσολογικές παθήσεις [30]. Συγκεκριμένα έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί ηπατοτοξικότητα μέσω πειραμάτων σε ποντικούς. Η τοξίνη ενεργοποιεί τον κυτταρικό θάνατο σε κύτταρα του ήπατος, ενώ αυξάνει τη φλεγμονή στην περιοχή. Επιπλέον διεγείρει την αυτοφαγία των κυττάρων, καθώς η Πατουλίνη εξασθενεί τον αναστολέα της αυτοφαγίας [32].
Επιπλέον η Πατουλίνη έχει ταυτοποιηθεί ως αίτιο
αλλεργιών και έχει δειχθεί ότι επηρεάζει την ενεργοποίηση των λεμφοκυττάρων,
των μονοκυττάρων και των μακροφάγων σε σχέση με τη συγκέντρωση των
κυτταροκινών, με αποτέλεσμα να διαταράσσεται η ισορροπία μεταξύ των Τhelp1 και Thelp2 κυττάρων. [33].
Ζεαραλενόνη
H
Ζεαραλενόνη
είναι μια μυκοτοξίνη που παράγεται από τον μύκητα γένους Fusarium [34] και κυρίως από το
είδος Fusarium
graminearum
[35]. Mολύνει
δημητριακά προϊόντα και παράγωγα παγκοσμίως [34] ενώ οι συγκεντρώσεις της
φαίνεται να είναι χαμηλές σε προϊόντα στα χωράφια, αλλά αυξάνονται σε συνθήκες
αποθήκευσης των τροφίμων σε περιβάλλον με αυξημένη υγρασία [35]. Έρευνες έχουν
δείξει ότι η τοξίνη απορροφάται μέσω της γαστρεντερικής οδού και στη συνέχεια
μεταβολίζεται και κατανέμεται σε διαφορετικά μέρη του σώματος [34].
Επιπλέον η Ζεαραλενόνη αλληλοεπιδρά με οιστρογονικούς υποδοχείς που βρίσκονται στη μήτρα και στο μαστό με αποτέλεσμα αρνητικές επιπτώσεις στα όργανα αυτά, όπως οιδήματα, αύξηση του μεγέθους τους, υπερπλασία και έκκριση μαστικού αδένα. Η τοξίνη μπορεί επίσης να δράσει στον υποθάλαμο και την υπόφυση [35]. Οι διαταραχές την ορμονικής ισορροπίας που δημιουργούνται μπορεί να οδηγήσουν σε καρκίνο του προστάτη, των ωοθηκών, του τραχήλου της μήτρας, και του μαστού [36].
Οι μυκοτοξίνες αποτελούν ένα σοβαρό παγκόσμιο
πρόβλημα, καθώς παράγονται από διάφορα είδη μυκήτων και έχουν τοξική επίδραση
στην υγεία των ζώων αλλά και των ανθρώπων. Οι συγκεκριμένοι μύκητες μολύνουν
μία γκάμα τροφίμων, ξεκινώντας συνήθως από τον αγρό, πολλαπλασιάζονται και
πληθαίνουν σε αποθήκες τροφίμων αλλά και σε ζωοτροφές, ενώ ταυτόχρονα τα σπόρια
τους μεταδίδονται εύκολα μέσω του αέρα. Έτσι είναι πολύ εύκολο ο άνθρωπος να
έρθει σε επαφή με τις μυκοτοξίνες, είτε μέσω δημητριακών, καλαμποκιών,
λαχανικών είτε μέσω μολυσμένων ζώων και των παραγώγων τους (αυγά, γάλα). Οι
επιπτώσεις των μυκοτοξινών στους ανθρώπους ποικίλλουν, με χαρακτηριστικό
παράδειγμα αυτό του καρκίνου που μπορεί να προκληθεί από τις Αφλατοξίνες, τις
Ωχρατοξίνες , τις Φουμονισίνες και τη Ζεαραλενόνη. Οι τοξίνες πρέπει να
περιοριστούν και να δημιουργηθούν τρόποι με τους οποίους να προστατεύονται οι
αγροκαλλιέργειες αλλά και οι ζωοτροφές από την έκθεση σε αυτές.
Bibliography
[1] Τιμολέων-Αχιλλέας Βυζαντιάδης
Εισαγωγή
στην Ιατρική Μυκητολογία, 2019
[2] Gunther
Doehlemann, Bilal Ökmen, Wenjun Zhu, Amir Sharon
Plant Pathogenic Fungi, 2017; 5(1). doi:
10.1128/ajb.1000298 -PubMed
[3] Theo N
Kirkland, Joshua Fierer
Innate Immune Receptors and Defense
Against Primary Pathogenic Fungi, 2020; 13;8(2):303. doi: 10.3390/vaccines8020303 –PubMed
[4] Julia R
Köhler, Bernhard Hube, Rosana Puccia, Arturo Casadevall, John R Perfect
Fungi that Infect Humans, 2017; un;5(3).
doi: 10.1128/microbiolspec. –PubMed
[5] K Iwata
Fungal toxins as a parasitic factor
responsible for the establishment of fungal infections, 1978; 8;65(1-3):141-54. doi: 10.1007/BF00447185
–PubMed
[6] Jelka Pleadin,
Jadranka Frece, Ksenija Markov
Mycotoxins in food and feed, 2019;
89:297-345. doi: 10.1016/bs.afnr.2019.02.007. -PubMed
[7] Gisela H Degen
Mycotoxins in food : Occurrence,
importance and health risk, 2017; 60(7):745-756. doi:
10.1007/s00103-017-2560-7. –PubMed
[8] Sara
Schaarschmidt, Carsten Fauhl-Hassek
The fate of mycotoxins during secondary food processing of maize for
human consumption, 2021; 20(1):91-148. doi: 10.1111/1541-4337.12657. –PubMed
[9] Winnie-Pui-Pui
Liew, Sabran Mohd-Redzwan
Mycotoxin: Its Impact on Gut Health and
Microbiota, 2018;26;8:60. doi:
10.3389/fcimb.2018.00060. –PubMed
[10] J W Bennett,
M Klich
Mycotoxins, 2003; 16(3):497-516. doi:
10.1128/CMR.16.3.497-516.2003. –PubMed
[11] Darina
Pickova, Vladimir Ostry, Jakub Toman, Frantisek Malir
Aflatoxins: History, Significant Milestones, Recent Data on Their
Toxicity and Ways to Mitigation, 2021; 3;13(6):399. doi: 10.3390/toxins13060399 –PubMed
[12] W O Ellis, J
P Smith, B K Simpson, J H Oldham
Aflatoxins in
food: occurrence, biosynthesis, effects on organisms, detection, and methods of
control, 1991 ; 1991;30(4):403-39. doi: 10.1080/10408399109527551 –PubMed
[13] Anna Kowalska, Katarzyna Walkiewicz , Paweł Kozieł,
Małgorzata Muc-Wierzgoń
Aflatoxins:
characteristics and impact on human health, 2017; 5;71(0):315-327. doi:
10.5604/01.3001.0010.3816. –PubMed
[14] J S Wang, J D Groopman
DNA damage by mycotoxins, 1999; 8;424(1-2):167-81. doi:
10.1016/s0027-5107(99)00017-2. –PubMED
[15] M W Chou 1, W Chen
Food restriction
reduces aflatoxin B1 (AFB1)-DNA adduct formation, AFB1-glutathione conjugation,
and DNA damage in AFB1-treated male F344 rats and B6C3F1 mice , 1997;
;127(2):210-7. doi: 10.1093/jn/127.2.210. –PubMed
[16] Yan Liu 1, Felicia Wu
Global burden of
aflatoxin-induced hepatocellular carcinoma: a risk assessment, 2010;
118(6):818-24. doi: 10.1289/ehp.0901388. Epub 2010 Feb 19. -PubMed
[17] Christopher P
Wild, Ruggero Montesano
A model of
interaction: aflatoxins and hepatitis viruses in liver cancer aetiology and
prevention,2009 ; 1;286(1):22-8. doi: 10.1016/j.canlet.2009.02.053. -PubMed
[18] Tiziano Iemmi, Alessandro Menozzi, Valentina Meucci,
Irene Magnini, Federica Battaglia, Lorella Severino, Andrea Ariano, Simone Bertini
Ochratoxin A
Levels in Tissues of Wild Boars ( Sus scrofa) from Northern Italy, 2020; ;12(11):706. doi: 10.3390/toxins12110706 –PubMed
Keyvan Pakshir,
Andishe Dehghani, Hasti Nouraei, Zahra Zareshahrabadi, Kamiar Zomorodian
Evaluation of
fungal contamination and ochratoxin A detection in different types of coffee by
HPLC-based method, 2021;
35(11):e24001. doi: 10.1002/jcla.24001.
PubMed
Lalini Reddy, Kanti
Bhoola
Ochratoxins-food
contaminants: impact on human health, 2010;2(4):771-9. doi: 10.3390/toxins2040771. –PubMed
[19] Ana-Marija
Domijan, Maja Peraica
Ochratoxin A in
wine, 2005;56(1):17-20. –PubMed
[20] Nii Korley
Kortei, Theophilus Annan, Vincent Kyei-Baffour, Edward Ken Essuman, Harry
Okyere, Clement Okraku Tettey
Exposure and risk
characterizations of ochratoxins A and aflatoxins through maize (Zea mays)
consumed in different agro-ecological zones of Ghana, 2021; 2;11(1):23339. doi: 10.1038/s41598-021-02822-x.
Pradeep Kumar ,
Dipendra Kumar Mahato , Bharti Sharma , Rituraj Borah, Shafiul Haque, M M
Chayan Mahmud, Ajay Kumar Shah, Deepaksshi Rawal, Himashree Bora, Sukni Bui
Ochratoxins in food and feed: Occurrence and
its impact on human health and management strategies, 2020;
187:151-162. doi:
10.1016/j.toxicon.2020.08.031. -PubMed
[21] Melvin S
Samuel, Kanimozhi Jeyaram, Saptashwa Datta, Narendhar Chandrasekar,
Ramachandran Balaji, Ethiraj Selvarajan
Detection,
Contamination, Toxicity, and Prevention Methods of Ochratoxins: An Update
Review, 2021; 24;69(46):13974-13989. doi: 10.1021/acs.jafc.1c05994. – PubMed
[22] Madhu Kamle,
Dipendra K Mahato , Sheetal Devi, Kyung Eun Lee, Sang G Kang , Pradeep Kumar
Fumonisins: Impact
on Agriculture, Food, and Human Health and their Management Strategies, 2019; 7;11(6):328. doi: 10.3390/toxins11060328. –PubMed
[23] Marcin Bryła, Marek Roszko, Krystyna Szymczyk, Renata
Jędrzejczak, Mieczysław W Obiedziński, Janusz Sękul
Fumonisins in
plant-origin food and fodder , 2013; 0(9):1626-40. doi:
10.1080/19440049.2013.809624. –PubMed
[24] Nestor Ponce-García, Sergio O Serna-Saldivar, Silverio
Garcia-Lara
Fumonisins and
their analogues in contaminated corn and its processed foods, 2018;
35:2183-2203. doi: 10.1080/19440049.2018.1502476. -PubMed
[25] Thilona Arumugam , Terisha Ghazi , Anil A
Chuturgoon
Fumonisin B 1 alters global m6A RNA methylation and
epigenetically regulates Keap1-Nrf2 signaling in human hepatoma (HepG2) cells,
2021; 95(4):1367-1378. doi: 10.1007/s00204-021-02986-5.
-PubMed
[26] Nora A Foroud, François Eudes
Trichothecenes in cereal grains, 2009; 10(1):147-73.
doi: 10.3390/ijms10010147. –PubMed
[27] Qinghua Wu, Vlastimil Dohnal, Kamil Kuca, Zonghui
Yuan
Trichothecenes: structure-toxic activity
relationships, 2013; 14(6):641-60. doi: 10.2174/1389200211314060002. –PubMed
[28] Daniel L Sudakin
Trichothecenes in the environment: relevance to human
health, 2003; 20;143(2):97-107. doi: 10.1016/s0378-4274(03)00116-4.
–PubMed
[29] Qinghua Wu, Wenda Wu, Tanos C C Franca, Vesna
Jacevic , Xu Wang , Kamil Kuca
Immune Evasion, a Potential Mechanism of
Trichothecenes: New Insights into Negative Immune Regulations, 2018;
24;19(11):3307. doi: 10.3390/ijms19113307. –PubMed
[30] Iman Saleh, Ipek Goktepe
The characteristics, occurrence, and toxicological
effects of patulin, 2019; 129:301-311. doi:
10.1016/j.fct.2019.04.036. -PubMed
[31] Boqiang Li, Yong Chen, Zhanquan Zhang, Guozheng
Qin, Tong Chen, Shiping Tian
Molecular basis and regulation of pathogenicity and
patulin biosynthesis in Penicillium expansum, 2020; 9(6):3416-3438. doi:
10.1111/1541-4337.12612. –PubMed
[32] Qian Chu, Shaopeng Wang, Liping Jiang, Yuhang
Jiao, Xiance Sun, Jing Li, Ling Yang, Yunfeng Hou, Ningning Wang, Xiaofeng Yao,
Xiaofang Liu, Cong Zhang, Guang Yang
Patulin induces pyroptosis through the
autophagic-inflammasomal pathway in liver, 2021; 47:111867. doi:
10.1016/j.fct.2020.111867. –PubMed
[33] Petra Luft, Gertie Janneke Oostingh, Yvonne
Gruijthuijsen, Jutta Horejs-Hoeck, Irina Lehmann, Albert Duschl
Patulin influences the expression of Th1/Th2 cytokines
by activated peripheral blood mononuclear cells and T cells through depletion
of intracellular glutathione, 2008; 23(1):84-95. doi:
10.1002/tox.20309. -PubMed
[34] Ankita Rai, Mukul Das, Anurag Tripathi
Occurrence and toxicity of a fusarium mycotoxin,
zearalenone, 2020; 60(16):2710-2729. doi: 10.1080/10408398.2019.1655388.
–PubMed
[35] Michelle S. Mostrom
Veterinary
Toxicology (Second Edition), 2012
[36] A Rogowska, P
Pomastowski, G Sagandykova, B Buszewski
Zearalenone and its metabolites: Effect on human
health, metabolism and neutralisation methods, 2019;
15;162:46-56. doi: 10.1016/j.toxicon.2019.03.004.
-PubMed