Aflatoxinele: toxinele din alimente

Aflatoxinele, abreviat AF (din latina a (Aspergillus) + fla (flavus) = galben + toxina) sunt micotoxine produse de ciuperci din genul Aspergillus (mucegaiuri), in special de Aspergillus flavus si Aspergillus parasiticus. Aflatoxinele principale: B₁(cea mai toxica), G₁, M, sunt prezente in substraturile colonizate de micromiceta Aspergillus , dar ele sunt, de asemenea, excretate in laptele animalelor expuse, sub forma de compusi hidroxila?i M₁ sau M₂ care au o toxicitate mai mica. Aspergillus flavus se dezvolta pe furajele din arahide.

Structura chimica a aflatoxinelor consta intr-un ansamblu dintre o cumarina si trei furani.. Greutatile moleculare ale aflatoxinelor variaza intre 312 (aflatoxina B1) si 316 (aflatoxina G2a. Greutatile moleculare mici explica lipsa proprietatilor antigenice ale acestor substante. Intre proprietatile cu importanta practica ale aflatoxinelor se citeaza termostabilitatea, inactivare numai la temperatura de peste 1000C intr-un mediu umed si dupa un timp indelungat. Sunt solubile in alcool etilic, alcool metilic, amestec de acetona cu apa si, cel mai bine, in cloroform. Sunt insolubile in hexan, heptan, dietileter si eter de petrol. In solutie, in special apoase, sunt sensibile fata de aer, lumina. La lumina ultravioleta, sunt fluorescente (albastru pentru AFB, verde pentru AFG, AFM1 prezinta o fluorescen?a albastru-mov) .

In prezent s-au pus la punct metode si tehnici de izolare, identificare, dozare, chiar sinteza a micotoxinelor, astfel incât sunt descrise cateva sute de micotoxine, unele dintre ele fiind considerate micotoxine majore.

Aspergillus flavus

Aspergillus flavus este un mucegai din increngatura ascomicetelor (Ascomycota) din cultura caruia s-a izolat pentru prima data aflatoxina B1, o micotoxina cu structura difurano – cumarinica, considerata carcinogen uman de gradul I. Aspergillus flavus se gaseste in mod obisnuit la cereale, citrice si arahide si este una din speciile de mucegai cunoscute ce produc aflatoxina care pot cauza hepatite acute, imunosupresie si carcinomul hepatocelular. Mucegaiul invadeaza bobul si se dezvolta cu precadere in jurul embrionului, astfel incat procesele tehnologice care implica separarea germenilor de endosperm pot reduce concentra?ia aflatoxinelor in cele din urma. Evident, o mare parte din aflatoxina ramane in embrioni si acestia reprezinta o sursa toxica importanta pentru om si animale.

Absenta oricarei reglementari in ceea ce priveste intocmirea unor liste cu ciuperci, in tarile care prezinta un risc mare de aparitie a hepatitelor virale creste de asemenea, riscul aparitiei carcinomului hepatocelular.

Aspergillus flavus este al doilea ca importanta dintre micetii izolati din familia Aspergillaceae, primul fiind Aspergillus fumigatus. Aspergillus invadeaza arterele din zona creierului si cauzeaza infarctul cerebral.

Aspergillus flavus se dezvolta pe cultura avand culoare galbena. Speciile de Aspergillus se pot distinge prin aparitia conidiilor sau a „capului fructificator”.

La om, in cazuri rare, Aspergillus flavus isi poate continua ciclul de viata in interiorul corpului, cu localizare cefalica, producand aspergiloza intracraniana, boala grava, de cele mai multe ori letala.

In general, aspergiloza apare la pacientii imunocompromisi/sau la agricultori, la care sporii de Aspergillus flavus se localizeaza in sinusul paranazal.

Aspergillus flavus produce in principal aflatoxinele B1 si B2, neavand rol in producerea celor de tip G1 ai G2, in timp ce Aspergillus parasiticus le produce pe toate 4.

AFB1 este cea mai toxica, dupa care urmeaza AFM1 (M1 Milk 1 gasita in laptele de la o vaca infestata prin alimentatia cu furaje contaminate), AFB2 si AFG2 .

Toxicocinetica AFB1

Absorbtia se poate face pe cale orala sau traheala datorita lipofilelor care reglementeaza deplasarea printr-un mecanism de difuzie pasiva. Deplasarea se face rapid, la nivelul intestinului subtire prin portiunea duodenala, AFB1 trecand in ficat prin vena porta .

Distributia. Stocarea sa in organism se face datorita legaturilor covalente cu moleculele tisulare, ca exemplu putandu-se constata si pasajul transplacentar al aflatoxinelor.

Metabolizarea AFB1. Aflatoxinele B1 pentru a fi toxice sau mutagene, trebuiesc metabolizate fixandu-se pe macromolecule. Acest lucru este realizat de citocromul P (CYP) hepatic si sunt transformate in metabolitii urmatori: : AFB2a, AFQ1, AFP1, aflatoxicol H1, AFM1, aflatoxicol M1 si epoxyde-AFB1 (cu exceptia epoxyde-AFB1 si AFM1 sunt mai putin toxici)

Eliminarea

pe cale biliara: reprezinta 60% din eliminarea totala, privind toti metabolitii formati, cateodata AFB1 in forma libera;
pe cale urinara: se regasesc metaboliti ce servesc ca marker in intoxicatii;
prin lactatie: doar AFM1

In anu1 1961, s-a reusit extragerea din arahide a unui principiu toxic responsabil de aparitia unei boli necunoscute (Turkei-x-Disease) care a distrus peste 100 000 pui de curca. Substanta toxica, s-a dovedit a fi un produs de metabolism al unei tulpini de Aspergillus flavus din care cauza a fost denumita aflatoxina.

Micotoxinele prezente in mod natural in diversele produse alimentare constituie o problema de siguranta alimentara. Studiile epidemiologice efectuate in India si in unele tari din Africa au aratat o asociere intre consumul de alimente contaminate cu aflatoxine si cresterea incidentei cancerului hepatic.

Organul tinta care sufera leziuni grave in cazul intoxicatiilor cu aflatoxine este ficatul. Aflatoxicoza acuta se poate manifesta prin hemoragii, insuficienta hepatica acuta si chiar moartea. Doza mortala difera de la animal la animal si depinde de multi factori cum ar fi cantitatea de aflatoxina ingerata, varsta animalului, starea de sanatate si starea de nutritie.

Consumul unei cantitati mai mici, dar timp mai indelungat duce la aparitia intoxicatiei cronice. Efectele si simptomele sunt in general greu de pus in evidenta atat din cauza intensitatii reduse dar mai ales din cauza caracterului lor nespecific. Aflatoxicoza cronica trebuie suspectata cand in lipsa altor cauze evidente, animalele au tulburari digestive persistente insotite de reducerea sporului in greutate. Micotoxinele sunt substante naturale, ce apar ca produsi secundari in urma dezvoltarii ciupercilor parazite (Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Claviceps si Alternaria) la plante si la produsele depozitate si utilizate apoi in hrana oamenilor si animalelor. Ele sunt substante toxice ce prezinta riscuri semnificative pentru siguranta alimentatiei cotidiene.

Contaminarea unui produs alimentar sau furajer cu micotoxine nu presupune prezenta obligatorie a fungului elaborator sau modificarea caracteristicilor organoleptice ale produsului (aspect, culoare, miros, gust), ceea ce face imposibila decelarea micotoxinei, daca alimentele si furajele nu sunt supuse unui control micotoxicologic riguros periodic.

Toxicitatea micotoxinelor se exprima prin DL50, iar acest mod de exprimare prezinta unele carente: nu ia in considerare decat efectele letale, ofera date experimentale pe animale, in special animale de laborator, ce nu pot fi extrapolate la om si exclude “toxicitatea cumulativa, determinata de expunerea repetata la doze mici.

Exista in momentul de fata circa 300-400 micotoxine, care apartin celor 24 de grupe chimice de toxine ce pot aparea in conditii din cele mai diferite in productiile agricole si in diferitele alimente obtinute din acestea.

Actiunea biochimica a acestor toxine consta in inhibarea sintezei proteice la nivelul ribozomilor din celule, in consecinta, se inhiba diviziunea celulara .

Un studiu american arata ca micotoxinele sunt de 10.000 ori mai periculoase decat reziduurile de pesticide.

Deosebita stabilitate chimica a majoritatii micotoxinelor, face aproape imposibila detoxifierea produselor contaminate cu micotoxine prin metode fizice (sterilizarea prin temperaturi ridicate, refrigerarea, deshidratarea, desicarea, liofilizarea, iradierea) sau chimice (extragerea cu solventi, modificarea structurii moleculare prin oxidare, hidroxilare etc.) .

Aflatoxina B1 patrunde in celula si este fie metabolizata de monooxigenaza in reticulul endoplasmatic obtinindu-se produsi metabolici hidroxilati care sunt ulterior metabolizati la glucuronid si conjugati sulfurati; fie este oxidata obtinandu-se epoxidul reactiv care este hidrolizat spontan si se poate lega de proteine devenind citotoxic. Epoxidul poate reactiona cu ADN-ul sau cu proteinele, sau poate fi transformat de o glutationa, S-transferaza la (GSH) – conjugat.

Datorita efectelor negative asupra organismului animal si uman, limitele maxime admise de aflatoxine in produsele alimentare sunt cuprinse intre 0.05-15 (?g/kg). [3]

Modificarile identificate ca rezultat al infestatiei la animale si pasari sunt reducerea greutatii si a depozitelor de grasime, hemoragie interna, icter, necroza ficatului si ciroza. La pui, AFB1 are un procent letal de 50% intr-o doza de 9,28mg/kg. Aflatoxicoza este carcinogenica si teratogena pentru fetusii mamiferelor. Efectele aflatoxinelor pot fi potentate de contaminarea cu alte micotoxine, ex.: diacetoxyscirpenol, acidul cyclopiazon, ochratoxine, deoxynivalenol si toxina T-2. In contrast cu celelalte descoperiri, a fost raportata si o sinergie seminificativa intre aflatoxine si acidul ciclopiazonic .

Exista peste 20 specii de micete aflatoxinogene dintre care cele mai cunoscute sunt: Aspergillus flavus Link, A. flavus-Paranuss, A flavus, Pistacia lentiscus, A. favus Anacordium occidentale, A. flavus Erdnuss, A. flavus tu1pina V 3473, A. flavus parasiticus IMI 15 975, A. niger var. Tieghem, A. oryzae Wehmer, A. ostianus Wehmer, A. parasiticus Speare, A. ruber Estienne. A. wentii Wehmer, Penicilliu1citrinum Thom, P. freqventas Estling, P. variabile Sopp, P. puberum Bainer, P. viridicantum, P. cyclopium, P. roqforti, Rhizopus sp.

Efecte ale aflatoxinelor asupra organismelor vii

De la descoperirea aflatoxinelor, s-a stabilit o gama intreagaade efecte nocive ale acestor toxine asupra celor mai diferiti reprezentanti, mai mult sau mai putin evoluati, ai faunei si florei din natura.

Asemenea efecte, care au legatura cu patologia animalelor domestice, depind de fractiunea toxica, specia, rasa, varsta animalelor, calea de patrundere in organism si alti factori. Bosenberg, (1992) relateaza ca actiunea nociva asupra organismelor evaluate filogenetic se manifesta prin modificari hepatice de tip acut, ciroza si carcinoame hepatice, efecte teratogene si genetice.

Gedek (1970) a cercetat pe cobai actiunea nociva a aflatoxinei asupra ficatului. In acest scop, a administrat per os (cu sonda stomacala) diferite cantitati de aflatoxina B1, B2, G1 si G2 cat si rubratoxina si diacetoxiscirpenol la cobai cu greutatea de 400 grame. Fiecare dintre dozele de micotoxina pura a fost dizolvata, initial in cate 0,1 ml dimetilformamida, la care s-a adaugat apa distilata pana la 1 ml. Dozele au fost micsorate (pe diferite serii de animale de experienta) pana ce in ficatul cobailor sacrificati dupa 24 ore nu s-au mai observat modificari necrotice. Aceste doze minime au fost: 6,25 g pentru aflatoxina B1, 25 pentru G1 si pentru diacetoxiscirpenol, 100 g pentru aflatoxina B1 si 800 g pentru aflatoxina G1 si rubratoxina B.

In felul acesta, intre diferitele micotoxine studiate s-au stabilit urmatorii coeficienti de hepatotoxicitate: 11 pentru aflatoxina B1; 16 pentru aflatoxina B2; 4 pentru aflatoxina G1 si diacetoxiscirpenol si 128 pentru aflatoxina G2 si rubratoxina B.

Intrucat in practica micotoxicozele cronice au o mare insemnatate, s-a cercetat si efectul hepatotoxic al aflatoxinei administrata la cobai timp de 56 zile la rand. In acest scop, 4 grupe de cate 10 cobai au primit zilnic 6,25-50 g aflatoxina B1. Cercetarile histologice si hematologice, efectuate la cobaii morti intre timp sau sacrificati dupa cele 56 zile, au relevat grave modificari ale ficatului si cresterea bilirubinei in serul sanguin. [4]

Tarile calde ofera cele mai bune conditii de temperatura si umiditate pentru elaborarea aflatoxinei. Arahidele si produsele derivate din ele au fost primele si cele mai frecvente substrate in care s-au decelat aflatoxine. Hansen si Jung (1973) considera ca aproape jumatate dintre semintele de oleaginoase (arahide, nuci, migdale) contin cateva mii ppb de aflatoxina, iar 20% din cojile de portocale si lamai contin pana la 100 ppb. Aflatoxinele difuzeaza din miceliu in profunzimea alimentelor pe o adancime de cativa centimetri in cateva zile si , in unele cazuri, pot fi decelate in alimente care nu prezinta mucegai vizibil din cauza disparitiei acestuia in timpul proceselor tehnologice de curatire. De exemplu, in salam nemucegait din punct de vedere organoleptic s-au decelat 5 ppb aflatoxina B1, iar in sunca chiar 100 ppb. Dupa Hurmeister si Leistner (1970) in conditii experimentale se pot decela in derivatele de carne contaminate cu A. flavus pana la 26000 ppb aflatoxina B1 si 18 000 ppb de aflatoxina G1.

A. flavus si A. parasiticus se intalnesc relativ rar in produsele de carne sarata insa daca astfel de tulpini toxinogene patrund in complexele alimentare reprezinta un mare pericol, mai cu seama cand nu se poate respecta tehnologia de conservare. Laptele si derivatele lui pot, de asemenea, contine aflatoxina. Dupa date sintetizate de Neuman-Kleinpaul si Terplan (1973), in anii 1962-63 s-a descoperit, in laptele vacilor furajate cu arahide mucegaite, o substanta care produce la bobocii de rata modificari similare celor produse de aflatoxinele pure.

Oamenii sunt expusi la aflatoxine prin consumul de alimente contaminate. O astfel de expunere este dificil de evitat, deoarece cresterea ciupercilor in alimente nu este usor de prevenit. Chiar daca aprovizionarea cu alimente puternic contaminate nu este permisa in tarile dezvoltate, preocuparea ramane pentru posibilele efecte adverse rezultate din expunerea pe termen lung la niveluri scazute de aflatoxine.Sindromul este caracterizat prin varsaturi, dureri abdominale, edem pulmonar, convulsii si coma, moartea prin edem cerebral.

Deoarece aflatoxinele, in special aflatoxina B1, sunt puternic cancerigene in unele animale, exista un interes in efectele expunerii pe termen lung la niveluri scazute ale acestor micotoxine. In 1988 IARC a pus aflatoxina B1 pe lista de carcinogeni.

US Food and Drug Administration (FDA) le permite, la un nivel scazut, in nuci, seminte si leguminoase deoarece acestea sunt considerate “contaminanti inevitabili.” FDA considera ca uneori consumul de cantitati mici de aflatoxina prezinta un risc scazut de-a lungul vietii si nu este practic sa se incerce scoaterea completa de aflatoxine din produsele alimentare, in scopul de a le face mai sigure.

Pentru a reduce riscurile, FDA testeaza produsele alimentare care ar putea contine aflatoxina. Arahidele si untul de arahide sunt unele dintre produsele cel mai riguros testate de catre FDA, deoarece acestea contin frecvent aflatoxine.

Bibliografie:

Conf.dr. Carmen Solcan. Micotoxine, generalitati aflatoxinele
J. W. Bennett, M. Klich. Mycotoxins. Clinical Microbiology Reviews. 2003 July; 16(3): 497–516.
Regulamentul Uniunii Europene NR. 165/2010 al Comisiei din 26 februarie 2010 de modificare a Regulamentului (CE) nr. 1881/2006 de stabilire a nivelurilor maxime pentru anumiti contaminanti din produsele alimentare in ceea ce priveste aflatoxinele
Hui Chen Wu, Regina Santella. The Role of Aflatoxins in Hepatocellular Carcinoma Mon. 2012 October; 12 (10 HCC)
European Food Safety Authority. Aflatoxins in food