Monografia látky Ochratoxin A

Vyhlásenie Komisie pre biomonitorovanie človeka Federálnej agentúry pre životné prostredie

úvod

Ochratoxín A (OTA) je mykotoxín, a preto patrí do štrukturálne extrémne heterogénnej skupiny látok, ktoré sú všetky metabolitmi sekundárneho metabolizmu plesní. OTA bola prvýkrát vytvorená v roku 1965 z kultúry Aspergillus ochraceus izolovaný. Aj v iných Aspergillus, z. B. Aspergillus carbonarius, sa nachádza OTA. Vyrába sa tiež Penicillium verrucosum ako jediný zástupca rodu plesní Penicillium OTA.

OTA je silný nefrotoxín a nefrokarcinogén pre zvieratá a ľudí. Jeho účinky sú spojené s dlho známou endemickou balkánskou nefropatiou a chronickou intersticiálnou nefropatiou neznámeho pôvodu v Tunisku a následným zvýšeným výskytom nádorov obličiek [1, 2].

1 Fyzikálno-chemické vlastnosti

OTA (obr. 1) je kryštalická pevná látka, ktorá je pri teplote miestnosti bezfarebná a má teplotu topenia 169 ° C. Tabuľka 1 popisuje jeho fyzikálno-chemické vlastnosti. Soli OTA sú ľahko rozpustné vo vode [1, 2].

2 výskyty

Pre optimálny rast s produkciou mykotoxínov uprednostňujú druhy Aspergillus teploty, ako sú teploty nachádzajúce sa v trópoch a subtrópoch (24–35 ° C), zatiaľ čo Penicillium verrucosum darí sa mu aj v chladnejšom podnebí (optimálna teplota 20 ° C). Cukor slúži ako živina [1, 2].

OTA sa na celom svete vyskytuje ako ťažko odstrániteľná kontaminácia v mnohých potravinách určených na ľudskú spotrebu a v krmivách pre zvieratá. Je relatívne stabilný voči teplu, takže 35% počiatočného množstva bolo v cereálnom prípravku zistiteľné aj po 3 hodinách autoklávovania [3].

OTA možno zistiť v mnohých rastlinných produktoch, ako sú obilniny a všetky druhy prípravkov z nich vyrobených, arašidy, strukoviny, ryža, káva, kakao a jeho prípravky, korenie, sladké drievko (sladké drievko), výrobky z hrozna (napr. Džús, sušené ovocie, víno) a pivo. Ku kontaminácii OTA dochádza častejšie v spojení s kontamináciou inými mykotoxínmi [4, 5, 6, 7, 8].

OTA prítomný v krmive pre zvieratá je požitý hospodárskymi zvieratami a nachádza sa v mäse a mäsových výrobkoch po ich zabití. Bravčové mäso je najviac kontaminované. Vysoko kontaminované sú najmä výrobky na zabíjanie, ako je krv, obličky a pečeň. IARC [9] a WHO [10] ponúkajú staršie kompilácie o obsahu OTA v potravinách, súčasné údaje poskytujú NTP [2] a Jørgensen [11], ktorí sa na základe správ SCOOP-1 a SCOOP-2 ( SCOOP: Vedecká spolupráca v otázkach týkajúcich sa potravín).

3 Expozícia človeka

Všeobecná populácia prijíma OTA takmer výlučne jedlom; inhalácia sa považuje za možnú, má však druhoradý význam [19].

3.1 Požitie s jedlom

Podľa celoeurópskej štúdie majú obilniny a výrobky z obilnín najväčší podiel na priemernom príjme OTA potravinami (50%), nasledujú víno (13%) a káva (10%) [20]. Obrázok 2 poskytuje prehľad podielov rôznych potravín.

Podiel rôznych potravín na priemernom príjme OTA s jedlom. (Podľa [20])

Pre Nemecko je pozoruhodné, že štúdia uvádza vysoký podiel (60% všetkých skúmaných vzoriek) obilných výrobkov kontaminovaných OTA pre kojencov a malé deti. Medián koncentrácie tu bol 0,02 µg OTA/kg, maximálna koncentrácia 2,13 µg OTA/kg (a teda vyššia ako maximálne množstvo 0,5 µg/kg povolené EÚ). V talianskej štúdii bolo 17% všetkých cereálnych prípravkov pre kojencov kontaminovaných OTA (maximálna koncentrácia: 0,74 µg OTA/kg), pričom organické produkty boli kontaminované viac ako bežne pestované produkty s integrovaným použitím pesticídov. Kanadská štúdia zistila kontamináciu OTA u 26% všetkých vzoriek výrobkov z obilnín pre malé deti (maximálna koncentrácia: 2,4 µg OTA/kg) [19].

Asociačné štúdie založené na biomonitorovacích a výživových protokoloch (obnovenie frekvencie stravovania) potvrdili vyššie opísané výživové príspevky. Napríklad Di Giuseppe a kol. [21] že okrem konzumácie obilných výrobkov, vína, piva [22], medu a džemu je spotreba baranieho a jahňacieho mäsa pozitívne spojená s rozptylom OTA v plazme.

Na základe výskytu a spotreby EÚ predpokladá príjem 1,09 ng OTA/kg telesnej hmotnosti/deň pre dospelých (> 14 rokov) a 1,82 ng OTA/kg telesnej hmotnosti/deň pre deti (

4 toxikológia

4.1 Toxické účinky pri pokusoch na zvieratách

Toxicita OTA v štúdiách na zvieratách sa značne líši v závislosti od druhu, pohlavia a spôsobu absorpcie do tela. Medzi hlavné toxické účinky patrí výrazná nefrotoxicita, karcinogenita (hlavný cieľový orgán: obličky), imunosupresia alebo imunotoxicita a teratogenita. Na klasifikáciu toxicity po perorálnom požití u rôznych druhov zvierat sú ako príklady uvedené nasledujúce hodnoty LD50 (v mg/kg telesnej hmotnosti): 0,2 pre psy, 1 pre ošípané, 20 - 30 pre potkany a 46 - 58 pre myši [1 .33].

OTA je nefrotoxický pre cicavce a vtáky, s výnimkou dospelých prežúvavcov. Psy a ošípané sú výrazne citlivejšie ako hlodavce, hydina vykazuje nielen renálnu toxicitu, ale aj toxické zmeny v pečeni [33]. Pre nefropatiu, ktorá sa vyskytuje, je charakteristická polyúria, glukozúria, proteinúria, enzymúria, znížená osmolarita moču a porucha tubulárnych funkcií [1]. Histopatologické zmeny sa prejavujú v epiteliálnych bunkách proximálnych tubulov. Vyšetrovanie u ošípaných ukazuje na poškodenie bunkových organel a bunkových jadier (napr. Kondenzácia chromatínu) a na zníženie výšky a hustoty okraja kefy. Ako poškodenie postupuje, proximálne tubuly vykazujú ultraštruktúrne zhrubnutie bazálnych tubulárnych membrán a veľké množstvo kolagénových vlákien v interstíciu. Ak sa porovnajú pozorované toxické účinky OTA na epiteliálne bunky proximálnych tubulov u ošípaných a ľudí, existuje veľmi dobrá zhoda s už spomínanou endemickou balkánskou nefropatiou [33].

Orálne podávanie OTA vedie k tvorbe adenómov a karcinómov obličkových buniek u potkanov a myší. V experimentoch na potkanoch sa ukázalo, že samce potkanov sú citlivejšie ako samice. Okrem toho sa u potkaních samíc po podaní vysokých dávok OTA zistili fibroadenómy prsníka. U myší sa okrem renálnych novotvarov u samcov nachádzajú aj hepatocelulárne adenómy a karcinómy u oboch pohlaví [1, 2, 33]. Pfohl-Leszkowicz a Manderville [35] v roku 2012 uvádzajú nové štúdie, ktoré dokazujú mutagenitu OTA v obličkách (pozri tiež Mantle et al. [36]) samcov potkanov.

OTA ovplyvňuje funkcie imunitného systému u rôznych druhov zvierat, napr. U potkanov, myší, kurčiat, moriek, psov, králikov a ošípaných. Medzi imunotoxické účinky OTA patrí zmenšenie orgánov imunitného systému, ako je týmus, slezina a lymfatické uzliny, potlačenie protilátkovej odpovede, zmeny v počte a funkcii rôznych imunitných buniek a modulácia produkcie cytokínov [1, 33, 37].

OTA je teratogénna u myší, potkanov, škrečkov, kurčiat a králikov, ale nie u ošípaných. U gravidných zvierat sa môže dostať do tkaniva plodu cez placentu, kde sa hromadí a spôsobuje malformácie, hlavne v CNS [38]. Hsuuw a kol. [39] poukazujú na vplyv OTA na apoptózu vo vývojovom štádiu blastocysty. Súčasné štúdie na potkanoch ukazujú, že plody zvierat v gestačnom veku 6 až 7 dní sú obzvlášť náchylné na teratogénne účinky OTA. Jediná perorálna dávka 2,75 mg/kg telesnej hmotnosti u gravidných potkanov Wistar je dostatočná na vyvolanie hydrocefalu, mikroftalmie, zväčšenej obličkovej panvičky a hypoplázie obličiek. Okrem teratogénneho účinku ovplyvňuje OTA plodnosť samcov potkanov Wistar zmenou enzýmových aktivít v semenníkoch a zhoršením spermatogenézy [1, 33, 40].

4.2 Toxické účinky na človeka

V 50. rokoch 20. storočia popisné štúdie z niektorých regiónov Bulharska, vtedajšej Juhoslávie a Rumunska, uvádzali chronické a nakoniec smrteľné ochorenie obličiek. Zasiahnuté boli iba ľudia z poľnohospodárskych domácností. Od roku 1964 sa táto chorobná entita označuje ako endemická balkánska nefropatia (ďalej len „balkánska endemická nefropatia“ - BEN) [9]. Je charakterizovaná ako bilaterálna nezápalová chronická nefropatia s degeneráciou tubulov, intersticiálnou fibrózou a hyalinizáciou renálnych glomerulov, ktorá sa vyskytuje v ďalšom priebehu ochorenia. Obličky sa zmenšujú a chudnú. Podľa dostupných štúdií ochorelo na BEN v endemických oblastiach v Bulharsku a Chorvátsku viac žien ako mužov (pomer žien: mužov: 1,61: 1 a 1,65: 1). Klinický obraz s analogickými príznakmi je hlásený z Tuniska; označuje sa to ako chronická intersticiálna nefropatia neznámej príčiny [41]. Existujúce zvýšené expozície OTA sú spojené s oboma entitami ochorenia [1, 33, 41, 42, 43, 44].

Zdá sa, že prítomnosť BEN v konkrétnej oblasti súvisí so zvýšeným výskytom a úmrtnosťou na nádory močových ciest. Rôzne epidemiologické štúdie preukázali súvislosť medzi zvýšenou expozíciou OTA a zvýšeným výskytom nádorov močových ciest [1, 2, 33, 45, 46]. Štúdia z Bulharska navyše ukazuje, že vyššia citlivosť ženského pohlavia na vývoj rakoviny je už opísaná pre BEN [47]. Popísaný vzťah medzi expozíciou OTA a tvorbou nádoru v močovom trakte podporujú výsledky egyptskej štúdie [48].

Na druhej strane, hodnotenie existujúcich štúdií IARC [9] naznačuje metodologické nedostatky mnohých epidemiologických štúdií, konkrétne to, že samotnú regionálnu akumuláciu endemickej balkánskej nefropatie a vyššiu expozíciu OTA, ktorú je možné súčasne vidieť, nemožno použiť na záver, že Bola preukázaná súvislosť medzi expozíciou OTA a výskytom BEN a nádormi močových ciest („Existuje nedostačujúce dôkazy o karcinogenite ochratoxínu A u ľudí). Okrem toho sú k dispozícii štúdie, ktoré naznačujú (spolu) expozíciu iným mykotoxínom, ako je kyselina aristolochová a citrinín, ako (spolu) príčinou výskytu BEN [6, 45, 49, 50] a pre pozorované nefrotoxické a karcinogénne účinky [33]. Zodpovedajúce hodnotenia rizík súvisiace s populáciou sú nekonzistentné [24, 51].

Celkový pohľad na epidemiologické údaje a údaje o zvieratách naznačujú príčinnú súvislosť medzi vysokou a dlhodobou expozíciou OTA a výskytom BEN a nádorov močových ciest.

5 Príjem, distribúcia a metabolizmus

5.1 Vstup a distribúcia

Pre OTA sú k dispozícii toxikokinetické štúdie na rôznych druhoch zvierat, ako sú ošípané, potkany, myši, králiky, kurčatá, prepelice, ryby, opice a opice [52]. U ľudí sa pozorovala dvojfázová toxikokinetika po perorálnom podaní 395 ng3H-OTA dobrovoľníkovi. V 6-dennej fáze α sa distribuuje hlavne v tele s malým vylučovaním (plazmatický polčas: 20,13 h); v beta fáze k eliminácii dochádza od 6. dňa (plazmatický polčas: 35,55 dňa) [53 ].

OTA sa absorbuje v žalúdku a gastrointestinálnom trakte a potom sa viaže na sérové bielkoviny. Transportuje sa prostredníctvom systému portálnych žíl a distribuuje sa do rôznych orgánov a tkanív, kde sa hromadí najmä v pečeni a obličkách. OTA sa vylučuje obličkami a stolicou; ale uvoľňuje sa aj cez materské mlieko.

Po podaní OTA v etanole dobrovoľníkovi na lačný žalúdok sa 93% podanej dávky zistilo v plazme a erytrocytoch 8 hodín po požití [53]. Pre porovnanie: ošípané absorbujú 66%, potkany a králiky 56% a kurčatá 40% aplikovanej dávky OTA. Je však potrebné poznamenať, že biologická dostupnosť v dôsledku iných zložiek potravy, ako napr. B. flavonoidy, je možné modulovať [33]. Štúdie ukazujú, že OTA v krvi je prevažne (99,9%) spojená s bielkovinami v sére, hlavne s albumínom, ale aj s inými sérovými makromolekulami (napr. Nešpecifikovanými s molekulovou hmotnosťou

20 000 u) je viazaných [54, 55]. Podiel voľnej OTA sa líši v závislosti od druhu od 0,02% u ľudí a potkanov, 0,08% u opíc, 0,1% u myší a ošípaných, 0,2% u prepelíc až po 22% u rýb [55]. V erytrocytoch možno zistiť iba stopy OTA [56]. Podľa Fuchsa a Hulta [57] predstavuje OTA naviazaný na sérové proteíny „mobilnú pamäť“, z ktorej sa mykotoxín môže po dlhú dobu rýchlo dostať do rôznych tkanív tela. Štúdie na hlodavcoch navyše ukazujú, že OTA podlieha enterohepatálnemu obehu a reabsorpcii v obličkách. To môže predĺžiť čas, ktorý požitý mykotoxín zostáva v telách testovaných zvierat [52]. Corcuera a kol. [58] nevidia žiadne interakcie medzi kinetikou OTA a aflatoxínu B1 pri súčasnej expozícii.

Štúdie na rôznych živočíšnych druhoch ukazujú, že okrem iného aj množstvo OTA prítomné v rôznych tkanivách. závisia od príslušného druhu, podávaných dávok a ich foriem podávania (kryštalická alebo pravá zložka potravy), príslušného zloženia potravy a zdravotného stavu zvierat [33]. Štúdie jasne ukazujú preferovanú akumuláciu OTA v obličkách a pečeni, po ktorej nasledujú svaly, pľúca a srdce [52]. Štúdie na potkanoch tiež naznačujú pohlavne špecifickú akumuláciu OTA. S výnimkou mozgu bolo väčšie množstvo OTA nájdené v pečeni, obličkách a pľúcach mužov ako u žien [59]. OTA sa k plodu dostane cez placentu: Hladiny OTA v ľudskej placente a vo fetálnom sére sú dvakrát vyššie ako hladiny v sére matky [60, 61].

OTA sa vylučuje obličkami, žlčou a stolicou a vylučuje sa do materského mlieka. Ľudia a opice vylučujú OTA hlavne obličkami; vylučovanie žlčou je hlavnou cestou vylučovania potkanov, myší, prepelíc a rýb [52]. Podiel príslušnej cesty vylučovania na celkovom vylučovaní závisí od spôsobu príjmu, dávky, väzby na sérové proteíny a enterohepatálnej cirkulácie [33]. Kvôli silnej väzbe na proteíny sa glomerulárna filtrácia vykonáva iba v obmedzenej miere; namiesto toho OTA vstupuje do moču po tubulárnej eliminácii. Je potrebné poznamenať, že OTA sa reabsorbuje vo všetkých segmentoch nefrónu, čo oneskoruje jeho vylučovanie a môže viesť k akumulácii v obličkách [56, 62]. Štúdie na potkanoch ukazujú, že metabolity tvorené z OTA sa vylučujú oveľa rýchlejšie obličkami a žlčou ako pôvodná látka [63]. Vylučovanie stolicou sa vracia k predchádzajúcemu vylučovaniu žlčou.

OTA sa nachádza v materskom mlieku rôznych druhov cicavcov, ako sú králiky, potkany, ošípané, dobytok a ľudia [52].

5.2 Metabolizmus

Existuje veľa výsledkov testov na metabolizmus OTA u experimentálnych zvierat, najmä u potkanov [33, 64]. OTA sa metabolizuje v obličkách, pečeni a črevách. Grenier a Applegate [65] sumarizujú literatúru o priamych účinkoch mykotoxínov, najmä OTA, na črevo. Jedným z hlavných metabolitov je produkt štiepenia ochratoxín α (OTA α), ktorého tvorbu je možné katalyzovať karboxypeptidázami. Tvorba OTA α sa považuje za detoxikačnú cestu. 4- (R/S) -Hydroxy-ochratoxín A [4- (R/S) -OH-OTA] je najdôležitejší hydroxylovaný metabolit a je produkovaný katalýzou cytochrómov P 450 (CYP 450) a tiež prispieva k detoxikácii. Otvorenie laktónového kruhu v molekule OTA (metabolit OP-OTA) vedie k zvýšeniu toxicity pôvodnej molekuly, zatiaľ čo sa zdá, že laktónkarbonylová skupina v izokumarínovom zvyšku určuje biologickú reaktivitu metabolitu.

Obrázok 3 zobrazuje metabolické produkty OTA identifikované v in vitro testoch s ľudskými bunkami a subcelulárnymi frakciami. 4- (R) -OH-OTA a 4- (S) -OH-OTA sa nachádzajú ako metabolity v inkubáciách s ľudskými pečeňovými mikrozómami a NADPH. Kvantitatívne prevážil 4- (R) -OH-OTA nad 4- (S) -OH-OTA [66]. V inej štúdii s ľudskými pečeňovými mikrozómami a NADPH bol ako jediný produkt zistený 4- (R) -OH-OTA [67]. Rovnaká štúdia nepreukázala žiadny metabolizmus OTA v prítomnosti mikrozómov ľudských obličiek; konjugácia s glutatiónom tiež nebola zistiteľná. Rekombinantné ľudské cytochrómy P 450 1A1 a 3A4 katalyzujú tvorbu 4- (R) -OH-OTA z OTA.

Metabolické produkty OTA (identifikované v in vitro testoch s ľudskými bunkami a subcelulárnymi frakciami)