UNIVERSITATEA SOFIA „ST. KLIMENT OHRIDSKI ”

micotoxine

DEPARTAMENTUL DE MICROBIOLOGIE GENERALĂ ȘI INDUSTRIALĂ

Munca cursului

Subiect: Micotoxine și bioterorism

specialitatea Biologie moleculară,

Micoze și micotoxicoză
Ciupercile sunt patogene în principal pentru plante și insecte, dar nu sunt la fel de importante ca agenții patogeni pentru vertebrate, adică. numărul de ciuperci importante din punct de vedere medical este relativ scăzut. Creșterea deschisă a ciupercilor la animalele gazdă duce la boli numite în mod obișnuit micoze, în timp ce alimentele, căile respiratorii, pielea și alte contacte prelungite cu metaboliții fungici toxici duc la boli numite în mod obișnuit micotoxicoză.

Micozele variază de la iritații simple (cum ar fi ciuperca piciorului atletului) până la viața în pericol (cum ar fi aspergiloza invazivă). Ciupercile care cauzează micoze pot fi împărțite în două categorii: agenți patogeni primari (de ex. Coccidioides immitis și Histoplasma capsulatum) și agenți patogeni oportunisti Aspergillus fumigatus și Candida albicans). Agenții patogeni primari afectează persoanele sănătoase, altfel, cu un sistem imunitar normal. Cei patogeni condiționali conduc la boli, profitând de gazdele slabe sau slabe ale sistemului imunitar. Majoritatea micozelor umane sunt cauzate de ciuperci oportuniste. Mecanismele patogeniei atât a ciupercilor primare, cât și a ciupercilor oportuniste sunt complexe, iar micologii dedică o energie considerabilă de cercetare încercării de a identifica factorii care disting agenții patogeni fungici de speciile saprofite și comensale. Unele infecții sunt locale, în timp ce altele se dezvoltă în infecția sistemelor întregi. Pentru multe micoze, intrarea obișnuită este prin tractul pulmonar, dar inocularea directă prin contactul cu pielea nu este neobișnuită.

În afară de terapia concomitentă (de exemplu, dietă, hidratare), nu există aproape niciun tratament pentru expunerea la micotoxină, deși au fost descrise mai multe metode de manipulare veterinară a micotoxicozei și există unele dovezi că linii de Lactobacillus leagă eficient micotoxinele atunci când mănânci.

Termenul de micotoxină a fost introdus în 1962 după o criză veterinară neobișnuită lângă Londra, Anglia, în timpul căreia au murit aproximativ 100.000 de curcani tineri. Când această misterioasă boală de curcan este asociată cu metaboliți secundari din Aspergillus flavus (aflatoxine), acest lucru sugerează oamenilor de știință posibilitatea ca alți metaboliți fungici ascunși să fie mortali. Misterul micotoxinelor s-a extins în curând pentru a include mai multe toxine fungice cunoscute anterior (de exemplu, alcaloizi de ergot), cu unele componente izolate inițial ca antibiotice (de exemplu, palutină) și mai mulți metaboliți secundari apar în observațiile care vizează detectarea micotoxinelor (de exemplu ochratoxina A).

Războiul biologic


Arme biologice

Armele biologice sunt definite ca microorganisme care infectează și cresc într-o gazdă țintă, provocând o boală clinică care ucide sau dezactivează gazda. Astfel de microbi pot fi linii naturale, de tip sălbatic sau pot fi rezultatul unor organisme modificate genetic.

Armele biologice pot fi produse ale metabolismului (de obicei, dar nu întotdeauna de origine microbiană) care ucid sau suprimă gazda țintă. Acestea includ toxinele biologice, precum și substanțele care interacționează cu substanțele găsite în mod normal în organism, cum ar fi hormoni, neuropeptide și citokine. Cu cunoștințele actuale despre mecanismele proceselor biologice, este posibil să se modeleze și să se producă substanțe care imită acțiunea substanțelor biologice. De exemplu, sunt deja produse gaze neuroparalitice și derivații lor înrudiți, pesticide, care acționează prin legarea specifică de receptorii de pe organismele țintă etc.

Armele biologice sunt considerate arme valoroase din două motive principale. În primul rând, progresele enorme în biologie și toate aspectele conexe ale științelor vieții, combinate cu progresele în dezvoltarea tehnologică, pot oferi acces mai ieftin la armele netradiționale, mai precis decât investițiile în tehnici nucleare și chimice. În al doilea rând, un număr din ce în ce mai mare de țări consideră că interesele lor politice și securitatea națională pot fi protejate sau realizate doar prin deținerea unor astfel de arme, mai ales având în vedere superioritatea covârșitoare a Statelor Unite ca putere militară față de armele tradiționale.

Aflatoxine

În epidemiologia moleculară, este posibil să se demonstreze cu o mai mare certitudine legătura dintre cancerigenii putativi și tipurile specifice de cancer. Biomonitorizarea aflatoxinelor poate fi efectuată prin analiza prezenței metaboliților aflatoxinei în sânge, lapte și urină; chiar mai mult, pot fi observați și derivați ADN derivați și derivați ai proteinelor din sânge.

Inactivarea genei supresoare tumorale p53 poate fi important pentru dezvoltarea carcinomului cu celule hepatice primare. Studiile la pacienții cu cancer hepatic din Africa și China arată că mutațiile genei supresoare tumorale p53 la codonul 249 sunt asociate cu transversele GC. Din punct de vedere mecanicist, se știe că epoxidul aflatoxinic reactiv se leagă în poziția N7 a guaninei. În plus, produsele aflatoxinei B1-ADN pot duce la transformări HC-TA. Mutația specifică din codonul 249 al genei p53 a fost identificat ca primul exemplu de biomarker „specific cancerigenului” care rămâne fixat în țesutul tumoral.

Există dovezi semnificative care leagă aflatoxina de neoplasmele din țesuturile din afara ficatului, și anume plămânii. De exemplu, un studiu epidemiologic timpuriu al lucrătorilor danezi angajați în procesarea arahidelor expuse la pudră contaminată cu aflatoxină B1 a arătat o legătură între cancerul respirator și cancerul total în grupul expus comparativ cu grupurile neexpuse.

Au fost prezentate dovezi episodice și condiționate ale expunerii aeriene la aflatoxină care duce la cancer. Un studiu a concluzionat că praful din reziduurile de plăci cromatografice din analize de aflatoxină a contribuit la dezvoltarea cancerului la doi adulți tineri.

Aflatoxina este un cancerigen pulmonar la animalele experimentale. Pe scurt, nu există niciun alt produs natural pentru care datele privind carcinogenitatea umană sunt atât de concludente. Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului a clasificat aflatoxina B1 drept cancerigen din grupa I.

În țările dezvoltate, cantități suficiente de alimente, combinate cu reguli pentru monitorizarea nivelurilor de aflatoxine din aceste alimente, protejează populațiile umane de aportul semnificativ de aflatoxine. Cu toate acestea, în țările în care populațiile mor de foame sau în care regulile sunt fie insuficiente, fie inexistente, este posibilă administrarea de rutină a aflatoxinei. La nivel mondial, incidența cancerului hepatic este de 2 până la 10 ori mai mare în țările în curs de dezvoltare decât în ​​țările dezvoltate. Din păcate, restricțiile stricte asupra alimentelor contaminate cu aflatoxine nu sunt întotdeauna posibile. O conferință comună a Organizației Mondiale a Sănătății și a altor organizații mondiale a raportat că în „țările în curs de dezvoltare, unde aprovizionarea cu alimente este în general limitată, măsurile legale drastice pot duce la lipsa alimentelor și la prețuri extrem de ridicate. Trebuie avut în vedere faptul că oamenii care trăiesc în aceste țări nu pot alege să moară de foame și să moară astăzi pentru a trăi mai bine mâine. „



Trihotecenele

Tricotecenele sunt o familie de peste 60 de metaboliți sesquiterpenoizi produși de mai multe genuri fungice, inclusiv Fusarium, Myrothecium, Phomopsis, Stachybotrys, Trichoderma, Trichothecium si altul. Termenul trichotecenes provine de la trichothecin, care este unul dintre primii membri identificați ai familiei. Toate trichotecenele conțin un schelet comun de 12,13-epoxitrichoten și o legătură nesaturată înlocuită de lanțuri laterale diferite. Acestea se găsesc frecvent ca alimente și contaminanți alimentari, iar consumul acestor micotoxine poate duce la hemoragii și vărsături; contactul direct provoacă dermatită.

Tricotecenele sunt clasificate ca macrociclice sau non-macrociclice, în funcție de prezența unui ester macrociclic sau a unei punți ester-eter între C-4 și C-15. Tricotecenele non-macrociclice, la rândul lor, pot fi subdivizate în două grupe: de tip A, care au un lanț lateral de tip hidrogen sau ester în poziția C-8 și includ toxina T-2, neozolaniol și diacetoxixirpenol, în timp ce grupul B conține cetonă și include fusarenonă, nivalenol și deoxinivalenol. Fusairum este principalul gen implicat în producerea trichotecenelor non-macrociclice. Mulți membri ai acestui gen sunt agenți patogeni importanți ai plantelor.

Tricotecenele sunt inhibitori extrem de activi ai sintezei proteinelor în eucariote; diferiți trichoteceni interferează cu inițierea, alungirea și încetarea traducerii. Tricodermina este primul trichotecen care s-a arătat că inhibă activitatea peptidil transferazei. Ulterior, se dovedește că, deși toți trichotecenii inhibă peptidil transferaza prin legarea la același site de legare a ribozomilor, aceștia exercită efecte diferite care pot fi asociate cu diferite grupuri funcționale. Grupul 12,13-epoxi este important pentru inhibarea sintezei proteinelor; reducerea legăturii duble 9.10 reduce toxicitatea.

Există o lungă istorie de „intoxicații” cu bobul mucegai în Japonia, unde boala atât la oameni, cât și la animalele de fermă a fost legată de micotoxicoza Fusairum. Fusarium graminearum, găsit în mod regulat în orz, ovăz, secară și grâu, este considerat cel mai important agent patogen al plantelor din Japonia și se crede că este cauza bolii mucegaiului roșu (acacabi toxicoză). La fel ca toate micotoxinele, în funcție de condițiile meteorologice, creșterea ciupercilor producătoare de tricotecenă și producția ulterioară de toxine variază considerabil de la an la an și de la un loc la altul.

Diacetoxixirpenolul, deoxinivalenolul și T-2 sunt cele mai bine studiate tricotecene produse de Fusarium. Deoxinivalenolul este una dintre cele mai frecvente micotoxine găsite în cereale. Atunci când este luat în doze mari de către animalele de la fermă, provoacă greață, vărsături și diaree; în doze mici, porcii și alte animale de fermă prezintă pierderea în greutate și înțărcarea. Din acest motiv, deoxinivalenolul se numește uneori toxină vărsătoare sau factor de sevraj alimentar. Deși este mai puțin toxic decât multe alte trichotecenene majore, este cel mai răspândit și se găsește adesea în orz, porumb, secară, boabe de Carthamus tincolorius, grâu și alimente mixte.

Carthamus tincolorius
Simptomele cauzate de diferite trichotecene includ efecte asupra aproape tuturor sistemelor din corpul vertebratelor; multe dintre aceste efecte se datorează proceselor secundare care sunt inițiate de mecanisme metabolice deseori slab înțelese asociate cu inhibarea sintezei proteinelor.

Dintre trichotecenele naturale, T-2 și diacetoxixirpenolul par să fie cele mai active în studiile pe animale. Pe lângă activitatea lor citotoxică, au un efect imunosupresor, ceea ce duce la o rezistență redusă la microbii infecțioși. Acestea provoacă o gamă largă de simptome gastrointestinale, cutanate și neurologice. Se crede că T-2 și diacetoxixirpenolul sunt legate de o boală umană numită aleucemie toxică gastro-intestinală. Simptomele bolii includ inflamația pielii, vărsături și deteriorarea țesuturilor care formează sânge. Faza acută este însoțită de necroză în cavitatea bucală, sângerări din nas, gură și vagin, precum și tulburări ale sistemului nervos central. Aleucemia toxică gastro-intestinală poate fi uneori diagnosticată greșit ca difterie sau scorbut.

Tricotecenele macrociclice sunt produse în principal din Myrothecium, Stachybotrys și Trichothecium. Glutinosina, un amestec de tricotecene macrociclice verrucarina A și B, a fost identificată inițial ca un agent antimicrobian. Recent, trichotecenele produse de Stachybotrys atra primi cea mai mare atenție. Acestea includ satratoxine, roridine, verrucarine și atranone.

Stachibotriotoxicoza a fost descrisă mai întâi ca o boală ecvină cu mortalitate ridicată asociată cu paie și fân mucegăit. Până în prezent, stachibotriotoxicoza umană a fost considerată o boală profesională rară, limitată în principal la lucrătorii agricoli care lucrează cu fân mucegăit. Cu toate acestea, acum este clar Stachybotrys crește bine pe toate tipurile de materiale de construcție umede cu un conținut ridicat de celuloză, cum ar fi gips-carton deteriorat de apă, țiglă de acoperiș, plăci de lemn și chiar conducte de aer contaminate cu praf ale aparatelor de aer condiționat. Prezenta lui Stachybotrys a fost asociată cu hemoragie pulmonară la sugari. Deși mucegaiul toxic a fost găsit în casele copiilor cu hemoragie pulmonară, este dificil de dovedit o relație cauză-efect.

Multe dintre genele implicate în biosinteza trichotecenei din Fusarium sporotrichioides și Myrothecium roridum au fost clonate și secvențiate și s-au înregistrat progrese semnificative în înțelegerea reglării grupului de gene trichotecene. Omologii acestor gene din calea trichotecenei au fost găsiți în Fusarium graminearum.

REFERINȚE
Arora DR, Gautam V, Arora B, 2002, Războiul biologic: bioterorismul, REVISTA INDIANĂ DE MICROBIOLOGIE MEDICALĂ, p. 6-11 Vol. 20, nr. 1
Bennett1, J. W., Klich, M., 2003, Micotoxine, RECENZII MICROBIOLOGICE CLINICE, iulie p. 497–516 Vol. 16, nr. 3
Beck, V., 2003 Progrese în științele vieții și bioterorism, Rep. EMBO 2003 iunie; 4 (Supp1): S53 - S56.
Brasel, T. L., Martin, J. M., Carriker, C. G., Wilson, S. C., Straus, 2005, D. C. Detectarea aerului Stachybotrys chartarum Micotoxine tricotecene macrociclice în mediul interior, APPL ENVIRON MICROBIOL. 2005 noiembrie; 71 (11): 7376–7388.
imagini Google
Wikipedia