Mykotoxíny a zdravie
Ing. Elena Piecková, MPH, PhD.
 

SÚHRN

Príspevok sa zaoberá výskytom a biologicko-medicínskym významom prirodzených cudzorodých látok v životnom prostredí – mykotoxínov, produkovaných mikroskopickými vláknitými hubami. Doteraz je charakterizovaných niekoľko stoviek mykotoxínov, z nich okolo 20 má známe negatívne dopady na zdravie – schopnosť vyvolať ochorenia mykotoxikózy - ľudí, resp. zvierat. Kontaminácia požívatín, príp. iných zložiek životného prostredia (vnútorné priestory budov), týmito toxikantami je celosvetovo rozšírená. Vzhľadom na možné závažné poškodenia zdravia, ale aj na významné ekonomické straty v poľnohospodárstve/potravinárstve, sú limitované ich najvyššie prípustné množstvá predpismi Svetovej zdravotníckej organizácie, resp. jednotlivých krajín, v požívatinách i krmivách.
Kľúčové slová: mikromycéty, mykotoxíny, požívatiny, krmivá.

 

MYKOTOXÍNY A MYKOTOXIKÓZY

Mykotoxíny môžu ovplyvniť zdravotný stav väčšiny druhov zvierat, ale zvlášť významný je ich negatívny vplyv na domáce hospodárske zvieratá (hovädzí dobytok, ošípané a hydinu), keďže tieto konzumujú veľké množstvo krmív na rastlinnej báze. Veterinárne mykotoxikózy sú spojené s vážnymi diagnostickými problémami, najmä kvôli syndrómom ľahko zameniteľným za prejavy infekčných chorôb alebo výživových deficiencií, či nevyváženosti. Jednotlivé mykotoxikózy môžu postihovať aj viaceré systémy zvieracieho organizmu. Zvieratá vykazujú rôznu vnímavosť voči toxickým účinkom mykotoxínov v závislosti na svojich genetických danostiach, fyziologickom stave a faktoroch prostredia – Tabuľka 1 (Smith et al., 1994).

Tabuľka 1: Všeobecné zákonitosti potenciálne vedúce k mykotoxikóze zvierat

Genetické faktory Fyziologické faktory Environmentálne faktory
Druh, plemeno, jedinec Vek, hormóny, výživa, črevná mikroflóra, infekcie a parazity Klimatické podmienky, chemikálie, technológia a manažment chovu
  Metabolizmus mykotoxínov Absorpcia, distribúcia, biotransformácia, exkrécia
  Toxicita  
  Biochemické účinky  
  Funkčné poruchy  
  Mikroskopické anatomické zmeny  
  Makroskopické (viditeľné) zmeny  
  Možná smrť  


Zvyčajne prítomnosť jedného mykotoxínu v potrave indikuje aj prítomnosť iných toxínov a potvrdzuje sa, že domáce zvieratá chované na poli aj umelou komponentovou výživou sú vystavené multitoxickému účinku mykotoxínov, ale aj iných cudzorodých látok. Všeobecne možno charakterizovať účinky mykotoxínov na zvierací organizmus jednou z nasledujúcich foriem mykotoxikóz (Parente et al., 2006):

Akútne primárne mykotoxikózy

Zvieratá v tomto prípade vykazujú jasné symptómy ochorenia a v krajnom prípade môžu uhynúť. Špecifické akútne prejavy choroby zahŕňajú hepatitídu, krvácanie (hemoragiu), zlyhávanie obličiek (nefritídu), nekrózu sliznice tráviaceho traktu, pričom každý systém organizmu môže byť zasiahnutý toxínom:

Bežné koncentrácie mykotoxínov v krmive zvyčajne nedosahujú úroveň schopnú vyvolať
akútnu formu mykotoxikózy, ale najčastejšie môžu vyvolať chronickú primárnu mykotoxikózu. V prípade ľudských foriem akútnych mykotoxikóz možno uvažovať len o náhodnom a výnimočnom požití viditeľne plesnivej potravy, čo v podmienkach dnešnej Európy je možné len vo veľmi obmedzenej spoločnosti, až vôbec nie. Z histórie sú však známe rozsiahle epidémie ergotizmu (toxíny námeľa) v stredoveku, alimentárna toxická aleukia (fuzáriové toxíny) v bývalom Sovietskom zväze počas 2. svetovej vojny, stachybotryotoxikóza roľníkov v Rusku v 1. polovici minulého storočia atď. (Cole et al., 2003).

Chronické primárne mykotoxikózy

V tejto forme mykotoxikóz nie je možné jasne makroskopicky postrehnúť zmeny na organizme chorého zvieraťa a symptómy choroby sa prejavia v skupinách zvierat, ako znížená produktivita (nízke hmotnostné prírastky, znížená reprodukčná schopnosť aj trhová kvalita, zhoršená účinnosť využitia potravy, nízka dojivosť a znáška vajec). Diagnostika môže vychádzať z neprítomnosti inej choroby a z nálezu mykotoxínov v používanom krmive. Táto forma mykotoxikóz je nepochybne najčastejšou u domácich úžitkových zvierat. Veľmi dobre sú jej následky definované v USA, menej v Európe, kde nebola celkom dôsledná kontrola krmív na obsah mykotoxínov.

Sekundárne mykotoxikózy

Považujú sa za ne ochorenia – neskoré následky (chronickej) toxicity mykotoxínov, hlavne v dôsledku ich negatívneho pôsobenia na imunitu zvieraťa, ale najmä človeka (oveľa dlhší čas pôsobenia). Účinky mykotoxínov na zdravie nemožno oddeliť od pôsobenia iných cudzorodých látok – chemických i mikrobiálnych v potrave a ostatných zložkách životného prostredia. V tejto súvislosti je takmer nemožné stanoviť tzv. bezpečnú koncentráciu mykotoxínov v potrave.
Niektoré mykotoxíny (napr. aflatoxíny, sterigmatocystín, ochratoxín A) patria k látkam schopným vyvolať rakovinu (karcinogény), poškodiť genetickú informáciu (mutagény), spôsobiť poškodenia zárodkov (teratogény).

Je mimoriadne náročné uviesť mykotoxíny ako príčiny konkrétnych ochorení ľudí. Vedecky odôvodnené je to len v prípadoch, keď sa exaktne preukáže, že:

  1. mykotoxín sa vyskytuje v potravinárskych komoditách a ja možné stanoviť expozíciu konzumentov tomuto toxínu,

  2. u experimentálnych zvierat vyvoláva mykotoxín zmeny a symptémy charakteristické pre ochorenie ľudí,

  3. epidemiologické štúdie indikujú vzťah dávky a účinku v exponovanej populácii,

  4. toxikologické štúdie dokazujú podobnosť medzi ľudským metabolizmom mykotoxínu a metabolizmom experimentálnych zvierat.
     

S ohľadom na horeuvedené tak dnes možno za skutočné humánne mykotoxikózy považovať len toxickú alimentárnu aleukiu (pozri ďalej) a ergotizmus – gangréna prstov, vracanie a hnačky, bolesti hlavy a slabosť, svrbenie a pálenie kože - spôsobujú ho ergotové alkaloidy Claviceps purpurea (ražná hubka, námeľ) parazitujúce na obilninách (Cole a Schweikert, 2003a).

Fuzáriové mykotoxikózy

Fuzáriá produkujú najširšie spektrum trichotecénových mykotoxínov a vďaka svojmu celosvetovému rozšíreniu sú aj najvýznamnejším zdrojom týchto mykotoxínov v krmivách i potravinách na báze cereálií, ktoré predstavujú najväčšiu časť potravového koša konzumentov. Z trichotecénov majú praktický význam v hygiene výživy najmä zástupcovia typu A (podľa chemickej štruktúry): di- a monoacetoxyscirpenol, HT-2, T-2 toxín a neosolaniol (producenti napr. Fusarium acuminatum, F. poae, F. sporotrichioides, F. sambucinum – významné rastlinné patogény) a typu B: deoxynivalenol (vomitoxín) a jeho acetylované deriváty, nivalenol, fuzarenón X (producenti napr. F. culmorum, F. solani atď.). Trichotecény toxicky pôsobia priamo, nevyžadujú v organizme zvieraťa alebo človeka nijakú bioaktiváciu. Sú účinné na orgány a ich systémy, bunky aj jednotlivé ich organely (ribozómy), ale priamo reagujú aj s molekulami DNA a RNA. Výsledkom ich toxického pôsobenia je inhibícia syntézy proteínov, následná lýza buniek a zastavenie ich delenia (Weidenboerner, 2001).
Typickými prejavmi trichotecénových mykotoxikóz je kožné dráždenie, krvácanie, poruchy krvotvorby, znížená imunita bunková aj protilátková, vracanie. Vysokým dávkam trichotecénov, s následným rizikom intoxikácie, sú v oveľa väčšej miere vystavené zvieratá. Napriek tomu sa v histórii vyskytlo aj niekoľko dokázateľných otráv u ľudí:

K trichotecénovým mykotoxikózam patrí aj stachybotryotoxikóza (miestne epidémie v 1. polovici minulého storočia v niektorých, najmä východoeurópskych krajinách) spôsobená cyklickými trichotecénmi Stachybotrys chartarum (celulolytická huba kontaminujúca aj vlhké seno, slamu a pod.) (Cole a Schweikert, 2003b).

F. verticillioides (F. moniliforme), F. proliferatum a niektoré zriedkavejšie fuzáriá, všetko primárne patogény kukurice, produkujú relatívne novo študovanú skupinu mykotoxínov – fumonizíny, z nich je najtoxickejší fumonizín B1. Štruktúrne sú to látky analogické aminocukru sfingozínu, ktorý je v organizme súčasťou predovšetkým mozgu. Mechanizmus negatívneho účinku fumonizínov na zdravie spočíva v inhibícii syntézy sfingozínu a hromadení jeho prekurzora sfinganínu v tele.
U zvierat vyvolávajú fumonizíny leukoencefalomaláciu koní, pľúcny opuch ošípaných, sú hepatotoxické pre laboratórne hlodavce, zhoršovali aterosklerózu opíc.
Existujú epidemiologické štúdie, napr. v Južnej Afrike, v niektorých oblastiach Číny, severnom Taliansku, podľa ktorých sa pravdepodobne podieľajú na zvýšenom výskyte rakoviny pažeráka u ľudí konzumujúcich veľmi kontaminovanú kukuricu. Minimálne v čínskej štúdii však bolo potrebné uvažovať aj so synergickým účinkom aflatoxínov a toxínov siníc prítomných v pitnej vode. Zvyčajne sa dnes fumonizíny považujú za promótory karcinogenézy (Jesenská et al., 2001).

Zearalenón, produkovaný najmä F. graminearum a F. semitectum, patrí k nesterolovým anabolikám. Tento mykoestrogén je v makroorganizme účinnejší po biotransformácii na svoju štruktúrnu alfa-formu.
U ošípaných a možno aj u človeka (znovu len na základe epidemiologických štúdií) vyvoláva neplodnosť, abnormálnu laktáciu, predčasnú pubertu (napr. u dievčat v Peru), prípadne prispieva k rakovine krčka maternice (Piecková, 2001).

Z ostatných fuzáriových mykotoxínov laboratórne overené toxické účinky vykazovali napr. fuzarín C (cytotoxický, príp. až karcinogénny), fuzachromanón, moniliformín (degeneratívny na myokard), chlamydosporal, butenolid (spolupôsobenie pri slintačke a krívačke dobytka), wortmannín (krvácanie), cyklopeptidy a i. (Weidenboerner, 2001)

Aspergilové mykotoxikózy

Snáď najhlbšie preštudovanými mykotoxínmi všeobecne sú aflatoxíny, ktorých účinkom sa pripisujú rôzne poškodenia zdravia zvierat aj ľudí, stále však bez jasne stanoveného kauzálneho vzťahu medzi ich dávkou a vyvolaným defektom. Vlastné poškodenie biologického materiálu makroorganizmu vyvolávajú elektrofilné epoxidy vznikajúce počas metabolizmu aflatoxínov (najmä B1), následne sa kovalentne viažu na nukleofilné centrá v makromolekulách (DNA, RNA, proteíny), pričom vznikajú aflatoxínové adukty. Ich analýzou sa zistilo, že práce tieto zlúčeniny pôsobia genotoxicky.
Podľa najnovších poznatkov aflatoxíny majú významnú úlohu:

Na základe epidemiologických štúdií sa aflatoxín B1 podieľa na Reyovom syndróme u detí (encefalopatia a tuková degenerácia vnútorností) i primárnej rakovine pečene. Možno ho hodnotiť ako iniciátor karcinogenézy. V laboratórnych testoch sa tento aflatoxín potvrdil ako najsilnejší známy karcinogén biologického pôvodu. Podobné účinky má aj jeho metabolit vyskytujúci sa v mlieku aflatoxín M1. Ďalej tieto klesajú v poradí aflatoxín B2, G1 a G2. Výskyt aflatoxínov v aerosole možno prispel k vzniku a rozvoju rakoviny pľúc (Veľká Británia) (Piecková, 2001).

Ochratoxín A (produkujú ho aspergily zo sekcie Circumdati a A. carbonarius, ale aj Penicillium verrucosum) sa epidemiologicky dáva do súvislosti s balkánskou endemickou nefropatiou ľudí a s výskytom nádorov močového traktu. Inhibuje intramitochondriálny fosfátový transport (základ dýchacieho reťazca) a spôsobuje štiepenie dvojzávitnice DNA v obličkách. V niektorých krajinách severnej Európy boli detekované vysoké hladiny tohto mykotoxínu v krvi aj plazme darcov, ojedinele aj v materskom mlieku (v Taliansku), čo nepriamo indikuje kontinuálny vysoký príjem v potrave (Piecková, 2003).

Z ďalších aspergilových mykotoxínov treba spomenúť (hepato)karcinogénny sterigmatocystín – prekurzor v syntéze aflatoxínov, ktorý nadobúda na význame v súvislosti s rozširovaním vedomostí o výskyte mykotoxínov v aerosole, kde patrí k najčastejšie sa objavujúcim (producent A. versicolor, ale aj chetómiá a pod.). Imunosupresívne a krvotvorbu inhibujúce účinky má gliotoxín (producenti A. chevalieri, A. fumigatus, A. terreus), ale takéto účinky vykazujú všetky mykotoxíny. Stukovatenie vnútorných orgánov, nekrózu buniek pečene, obličkových kanálikov a enteritídu spôsobuje kyselina cyklopiazónová (Johanning, 1999, Weidenboerner, 2001).

Peniciliové mykotoxikózy

Patulín (produkujú ho aj niektoré aspergily) spôsobuje u ľudí hlavne gastritídu a hnačku, ale u laboratórnych zvierat sa vyskytli aj opuchy pľúc a mozgu, prípadne teratogénne účinky, považuje sa teda za mutagénnu látku.
Synergické účinky s ochratoxínom A pri iniciácii rakoviny obličiek má citrinín, patrí k neuorotoxínom (Piecková, 2001).
 

VÝŽIVOVÉ ASPEKTY A ZDRAVOTNÉ NÁSLEDKY PO POŽITÍ MYKOTOXÍNMI KONTAMINOVANEJ POTRAVY

V súčasných vyspelých krajinách Európy je konzumácia nadlimitne kontaminovanej potravy mykotoxínmi fuzárií ľuďmi vo veľkom rozsahu takmer isto vylúčená, vďaka systému noriem a kontroly. Ojedinele sa však môžu vyskytnúť lokálne mini-epidémie z malopestovateľských zdrojov. Európska legislatíva zatiaľ komplexnejšie nerieši výskyt fumonizínov v kukurici, čím zaostáva za situáciou v USA, kde ich obsah je limitovaný aj v krmivách. Z hľadiska hygieny výživy i toxikológie sú stále ešte nedostatočné poznatky o spolupôsobení zmesi mykotoxínov v potrave, keďže práve toto je reálnym stavom v skutočných požívatinách, aj v krmivách.
Najdôležitejšou zásadou tak je a zostáva prevencia kontaminácie cereálií mikroskopickými hubami, a teda následne ich toxickými produktami. Správna agronomická prax, skladovanie a transport obilnín a produktov z nich, sú absolútnou prioritou.
Príjem mykotoxínov v potrave sa pre porovnanie a všetky toxikologické štúdie hodnotí na 1 kg telesnej hmotnosti za určitý čas (deň, týždeň). Bezpečný limit je štatistickým parametrom, ktorý by mal zaručiť bezpečnosť priemerného konzumenta. Problémom však zostáva príjem zmesi mykotoxínov, prípadne s inými cudzorodými látkami, mikrorganizmami- synergické alebo antagonistické pôsobenie?, ale aj individuálna vnímavosť spotrebiteľov (Smith et al., 1994).
Požívanie dlhodobo kontaminovanej potravy s relatívne vysokými koncentráciami mykotoxínov môže viesť k prejavom ich chronickej toxicity, napr. karcinogenity, mutagenity, teratogenity, čo predstavuje najvážnejšie zdravotné následky. Podľa Medzinárodnej agentúry pre výskum rakoviny (IARC) možno látky, s ohľadom na ich potenciál spôsobiť zhubné nádorové ochorenie, klasifikovať do viacerých tried: všetky karcinogénne mykotoxíny, teda aj aflatoxíny, fumonizíny, zearalenón a i. patria do triedy IIb ako možné karcinogény pre človeka (toxicita dokázaná v experimentoch len na niekoľkých druhoch zvierat, alebo nedostatočne dlho), ostatné mykotoxíny, napr. trichotecény, sú zaradené do triedy III - látky sa nedajú klasifikovať kvôli nedostatočným experimentálnym údajom (Malíř et al., 2003)
 

MYKOTOXÍNY V OVZDUŠÍ

Hoci sa v súvislosti s príjmom mykotoxínov najčastejšie uvažuje o tom cez tráviaci trakt, ukazuje sa, že ani príjem cez dýchací systém nemožno prehliadať. Mykotoxíny sú nízkomolekulové neprchavé látky, ale bioaerosol zložený z čiastočiek plesnivých substrátov (prach z obilia, slamy, sena, sušeného čaju, kávy, textilných surovín, vo výrobniach fermentovaných potravín atď.), spolu so spórami a úlomkami hubového mycélia, môže obsahovať relatívne vysoké koncentrácie mykotoxínov, najmä trichotecénov.
Pri respiračnom príjme akýchkoľvek toxických látok je ich koncentrácia vyvolávajúca negatívny zdravotný účinok približne 10-násobne nižšia, ako pri príjme alimetárnom. O metabolizme takto prijatých mykotoxínov, priamo v pľúcach, nie sú zatiaľ dostatočné vedomosti. Pobyt v priestoroch s mykotoxínmi v ovzduší (napr. aj „plesnivé“ byty, školy a pod.) môže, najmä u detí a precitlivených ľudí, viesť k zníženiu ich obranyschopnosti, a tým zvýšenej vnímavosti na infekcie, ale aj k alergiám, prípadne systémovým poruchám celého organizmu. Opäť však treba uvažovať aj o skutočnosti, že mykotoxíny sú súčasťou celého komplexu látok znečisťujúcich ovzdušie, a teda aj ich účinky sú výsledkom komplexného pôsobenia aeropolutantov na ľudský organizmus (Kuhn a Ghannoum, 2003).
 

EKONOMICKÉ SÚVISLOSTI MYKOTOXIKÓZ ZVIERAT A ĽUDÍ

Medzinárodná organizácia pre výživu a poľnohospodárstvo pri OSN (FAO) uvádza, že okolo 25 % potravinárskych obilnín sveta je kontaminovaných mykotoxínmi. Existujú však veľké klimatické (viac rizikové sú teplé podnebné pásma) aj socioekonomické rozdiely (najvypuklejší je problém v tzv. krajinách tretieho sveta, najmä s výskytom aflatoxínov a ochratoxínov). V Európe i celom miernom podnebí sú najvážnejším problémom fuzáriové toxíny.
Ekonomické straty súvisiace s kontamináciou potravy mykotoxínmi sa vždy týkajú:

Regulácia celosvetového obchodu používa podstatne vyššie limity obsahu mykotoxínov v surovinách i produktoch (napr. pre aflatoxín B1 30 mikrog/kg), aby sa jednak umožnil prístup najviac postihnutých a najchudobnejších krajín trópov a subtrópov na trh svetový a jednak aby sa predišlo kumulácii viac hygienicky závadných potravín na ich domácom trhu. Vďaka nerovnomernému rozdeleniu mykotoxínov v substráte a zmiešavaní produkcie rôzneho pôvodu do konečného produktu je aj tak možné splniť prísne hygienické potravinárske kritéria vyspelých štátov – napr. aflatoxín B1 v požívatinách pre dospelých u nás 5 mikrog/kg (Smith et al., 1994, Výnos MP SR a MZ SR č. 414/2003-100).

 

Použitá literatúra:

  1. COLE, R. J., JARVIS, B. B., SCHWEIKERT, M. A., Handbook of Secodnary Fungal Metabolites, Volume III, San Diego: Academic Press, 2003, s. 672, ISBN 0-12-179463-6.

  2. COLE, R. J., SCHWEIKERT, M. A., Handbook of Secondary Fungal Metabolites, Volume I, San Diego: Academic Press, 2003a, s. 1006, ISBN 0-12-179461-X.

  3. COLE, R. J., SCHWEIKERT, M. A., Handbook of Secondary Fungal Metabolites, Volume II, San Diego: Academic Press, 2003b, s. 818, ISBN 0-12-179462-8.

  4. JESENSKÁ, Z., PIECKOVÁ, E., KRAKOVSKÁ, Z., Fusarium moniliforme v kukuričných zrnách a kukuričných výrobkoch – príspevok k problematike karcinómu pažeráka na Slovensku, Lekársky obzor, 2001, 12, s. 377 – 380.

  5. JOHANNING, E., Bioaerosols, fungi and Mycotoxins: Health Effects, Assessment, Prevention and Control, Albany: Eastern New York Occupational and Environmental Health Center, 1999, s. 638, ISBN 0-9647307-1-5.

  6. KUHN, D. M., GHANNOUM, M. A., Indoor mold, toxigenic fungi, and Stachybotrys chartarum: Infectious disease perspective, Clinical Microbiology Review, 2003, 16, s. 144 – 172.

  7. MALÍŘ, F., OSTRÝ, V. a kolektiv autorů, Vláknité mikromycety (plísně), mykotoxiny a zdraví člověka, Brno: Národní cetrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, 2003, s. 349, ISBN 80-7013-395-3.

  8. PARENTE, E., COCOLIN, L., ERCOLINI, D., VANNINI, L., Food Safety and Food Biotechnology: Diversity and Global Impact, Bologna: University of Bologna, 2006, s. 603.

  9. PIECKOVÁ, E., Aktuálne o mykotoxínoch, Mykologické listy, 2001, 79, s. 8 – 15.

  10. PIECKOVÁ, E., Ochratoxín A vo vínach a hroznových šťavách, Vinohrad, 2003, 1, s. 20 – 21.

  11. SMITH, J. E., LEWIS, C. W., ANDERSON, J. G., SOLOMONS, G. L., Mycotoxins in Human Nutrition and Health, Brussels: EC DG XII: Science, Research and Development, 1994, s. 291, EUR 16048 EN.

  12. Výnos MP SR a MZ SR č. 414/2003-100 z 13. februára 2003.

  13. WEIDENBOERNER, M., Encyclopedia od Food Mycotoxins, Heidelberg: Springer-Verlag, 2001, s. 264, ISBN 3540675566.

Adresa autora:
Ing. Elena Piecková, PhD., MPH
Fakulta verejného zdravotníctva
Slovenská zdravotnícka univerzita
Limbová 12, 833 03 Bratislava
tel.: 02/59370376,
e-mail: elena.pieckova@szu.sk
Dekan: doc. MUDr. Roman Kováč, CSc., mimoriadny profesor