Monografie substanță Ocratoxină A SpringerLink
Declarație a Comisiei de biomonitorizare umană a Agenției Federale de Mediu
introducere
Ocratoxina A (OTA) este o micotoxină și aparține astfel unui grup de substanțe extrem de eterogene din punct de vedere structural care sunt toți metaboliți ai metabolismului secundar al mucegaiurilor. OTA a fost creată pentru prima dată în 1965 dintr-o cultură a Aspergillus ochraceus izolat. Și în altele Aspergillus, z. B. Aspergillus carbonarius, se gaseste OTA. De asemenea, produs Penicillium verrucosum ca singurul reprezentant al genului de mucegai Peniciliu OTA.
OTA este o nefrotoxină și un nefrocarcinogen puternic pentru animale și oameni. Efectele sale sunt asociate cu nefropatia balcanică endemică de mult cunoscută și nefropatia cronică interstițială de origine necunoscută în Tunisia și incidența crescută a tumorilor renale care rezultă [1, 2].
1 Proprietăți fizico-chimice
OTA (Fig. 1) este un solid cristalin care este incolor la temperatura camerei și are un punct de topire de 169 ° C. Tab. 1 descrie proprietățile sale fizico-chimice. Sărurile OTA sunt ușor solubile în apă [1, 2].
2 apariții
Pentru o creștere optimă cu producția de micotoxine, speciile Aspergillus preferă temperaturi precum cele întâlnite la tropice și subtropice (24-35 ° C), în timp ce Penicillium verrucosum se dezvoltă și în climă mai rece (temperatura optimă de 20 ° C). Zahărul servește ca nutrient [1, 2].
OTA poate fi găsită în întreaga lume ca o contaminare greu de evitat în multe alimente destinate consumului uman și în hrana animalelor. Este relativ stabil la căldură, astfel încât 35% din cantitatea inițială a fost încă detectabilă într-un preparat de cereale după autoclavare timp de 3 ore [3].
OTA poate fi găsit în numeroase produse vegetale, cum ar fi cerealele și toate tipurile de preparate obținute din acestea, arahide, leguminoase, orez, cafea, cacao și preparatele sale, condimente, lemn dulce (lemn dulce), produse fabricate din struguri (de exemplu suc, fructe uscate, vin) și bere. Contaminarea OTA apare mai frecvent în asociere cu contaminarea cu alte micotoxine [4, 5, 6, 7, 8].
OTA prezentă în hrana animalelor este ingerată de animalele de fermă și se găsește în carne și produse din carne după ce au fost sacrificate. Carnea de porc este cea mai contaminată. În special, produsele de sacrificare precum sângele, rinichii și ficatul sunt foarte contaminate. IARC [9] și OMS [10] oferă compilări mai vechi privind conținutul OTA al alimentelor, datele actuale sunt prezentate de NTP [2] și Jørgensen [11], care adoptă perspectiva europeană pe baza rapoartelor SCOOP-1 și SCOOP-2 ( SCOOP: Cooperare științifică în problemele legate de alimente).
3 Expunerea umană
Populația generală ingeră OTA aproape exclusiv prin alimente; inhalarea este considerată posibilă, dar de importanță secundară [19].
3.1 Ingerarea cu alimente
Potrivit unui studiu la nivel european, cerealele și produsele din cereale reprezintă cea mai mare pondere a aportului mediu de OTA cu alimente, la 50%, urmată de vin (13%) și cafea (10%) [20]. Fig. 2 oferă o prezentare generală a proporțiilor diferitelor alimente.
Proporțiile diferitelor alimente din aportul mediu de OTA cu alimente. (Conform [20])
Este demn de remarcat pentru Germania că un studiu raportează o proporție mare (60% din toate probele examinate) de produse din cereale contaminate cu OTA pentru bebeluși și copii mici. Concentrația medie aici a fost de 0,02 µg OTA/kg, concentrația maximă 2,13 µg OTA/kg (și, prin urmare, peste cantitatea maximă de 0,5 µg/kg permisă de UE). Într-un studiu italian, 17% din toate preparatele de cereale pentru copii au fost contaminate cu OTA (concentrație maximă: 0,74 µg OTA/kg), prin care produsele organice au fost mai contaminate decât produsele cultivate în mod convențional cu utilizare integrată a pesticidelor. Un studiu canadian a constatat contaminarea cu OTA pentru 26% din toate probele de produse din cereale pentru copii mici (concentrație maximă: 2,4 µg OTA/kg) [19].
În studiile de asociere bazate pe biomonitorizare și protocoale nutriționale (rechemarea frecvenței alimentelor), contribuțiile nutriționale descrise mai sus au fost confirmate. De exemplu, Di Giuseppe și colab. [21] că, pe lângă consumul de produse din cereale, vin, bere [22], miere și gem, consumul de oaie și miel este asociat pozitiv cu varianța plasmatică a OTA.
Pe baza apariției și a consumului, UE presupune un aport de 1,09 ng OTA/kg greutate corporală/zi pentru adulți (> 14 ani) și 1,82 ng OTA/kg greutate corporală/zi pentru copii (
4 toxicologie
4.1 Efecte toxice în experimentele pe animale
Toxicitatea OTA în studiile pe animale variază considerabil în funcție de specie, sex și calea de absorbție în organism. Principalele efecte toxice includ nefrotoxicitatea pronunțată, carcinogenitatea (principalul organ țintă: rinichi), imunosupresia sau imunotoxicitatea și teratogenitatea. Pentru a clasifica toxicitatea după ingestia orală la diferite specii de animale, următoarele valori ale LD50 (în mg/kg greutate corporală) sunt menționate ca exemple: 0,2 pentru câini, 1 pentru porci, 20-30 pentru șobolani și 46-58 pentru șoareci [1 .33].
OTA este nefrotoxic la mamifere și păsări, cu excepția rumegătoarelor adulte. Câinii și porcii sunt semnificativ mai sensibili decât rozătoarele, păsările de curte prezintă nu numai toxicitate renală, ci și modificări toxice la nivelul ficatului [33]. Nefropatia care apare se caracterizează prin poliurie, glucozurie, proteinurie, enzimurie, osmolaritatea scăzută a urinei și afectarea funcției tubulare [1]. Modificările histopatologice se manifestă în celulele epiteliale ale tubilor proximali. Investigațiile la porci arată deteriorarea organelor celulare și a nucleilor celulari (de exemplu, condensarea cromatinei) și o reducere a înălțimii și densității marginii periei. Pe măsură ce deteriorarea progresează, tubii proximali prezintă îngroșarea ultrastructurală a membranei tubulare bazale și cantități mari de fibre de colagen în interstițiu. Dacă se compară efectele toxice observate ale OTA asupra celulelor epiteliale ale tubulilor proximali la porci și oameni, există un acord foarte bun cu nefropatia endemică balcanică menționată deja [33].
Administrarea orală de OTA are ca rezultat formarea de adenoame și carcinoame ale celulelor renale la șobolani și șoareci. În experimentele pe șobolani, șobolanii masculi s-au dovedit a fi mai sensibili decât femela. În plus, fibroadenoamele mamare se găsesc la șobolanii femele după doze mari de OTA. La șoareci, pe lângă neoplasmele renale la bărbați, adenoame hepatocelulare și carcinoame au fost găsite la ambele sexe [1, 2, 33]. Pfohl-Leszkowicz și Manderville [35] raportează în 2012 despre noi studii care demonstrează mutagenitatea OTA în rinichi (vezi și Mantle și colab. [36]) la șobolani masculi.
OTA afectează funcțiile sistemului imunitar la diferite specii de animale, de ex. La șobolani, șoareci, găini, curcani, câini, iepuri și porci. Efectele imunotoxice ale OTA includ micșorarea organelor sistemului imunitar, cum ar fi timusul, splina și ganglionii limfatici, suprimarea răspunsului anticorpului, modificări ale numărului și funcției diferitelor celule imune și modularea producției de citokine [1, 33, 37].
OTA este teratogen la șoareci, șobolani, hamsteri, găini și iepuri, dar nu și la porci. La animalele însărcinate poate ajunge la țesutul fetal prin placentă, unde se poate acumula și provoca malformații, în principal în SNC [38]. Hsuuw și colab. [39] indică influența OTA asupra apoptozei în stadiul de dezvoltare a blastocistului. Studiile actuale pe șobolani arată că fetușii de animale la vârsta gestațională de 6 până la 7 zile sunt deosebit de sensibili la efectele teratogene ale OTA. O doză orală unică de 2,75 mg/kg greutate corporală la șobolanii Wistar gravide este suficientă pentru a produce hidrocefalie, microftalmie, pelvisul renal mărit și hipoplazie renală. În plus față de efectul teratogen, OTA influențează fertilitatea șobolanilor masculi Wistar prin schimbarea activităților enzimatice în testicule și afectarea spermatogenezei [1, 33, 40].
4.2 Efecte toxice asupra oamenilor
În anii 1950, studiile descriptive din unele regiuni ale Bulgariei, ceea ce era atunci Iugoslavia și România au raportat o boală renală cronică și în cele din urmă fatală. Doar persoanele din gospodăriile agricole au fost afectate. Din 1964, această entitate a fost denumită nefropatie balcanică endemică ("nefropatie endemică balcanică" - BEN) [9]. Se caracterizează ca o nefropatie cronică neinflamatorie bilaterală cu degenerescență tubulară, fibroză interstițială și, în cursul ulterior al bolii, hialinizarea glomerulilor renali. Rinichii se micșorează și slăbesc. Conform studiilor disponibile, mai multe femei decât bărbați s-au îmbolnăvit de BEN în zonele endemice din Bulgaria și Croația (raportul femei: bărbați: 1,61: 1 și 1,65: 1). Un tablou clinic cu simptome similare este raportat din Tunisia; aceasta este cunoscută sub numele de nefropatie interstițială cronică de cauză necunoscută [41]. Expunerile crescute existente la OTA sunt asociate ambelor entități ale bolii [1, 33, 41, 42, 43, 44].
Prezența BEN într-o anumită zonă pare să fie asociată cu o incidență și o mortalitate crescute a tumorilor tractului urinar. Diverse studii epidemiologice au arătat o asociere între expunerea crescută la OTA și incidența crescută a tumorilor tractului urinar [1, 2, 33, 45, 46]. În plus, un studiu din Bulgaria arată sensibilitatea mai mare a sexului feminin la dezvoltarea cancerului descrisă deja pentru BEN [47]. Relația descrisă între expunerea la OTA și formarea tumorii în tractul urinar este susținută de rezultatele unui studiu egiptean [48].
Pe de altă parte, evaluarea studiilor disponibile de către IARC [9] indică punctele slabe metodologice ale multor studii epidemiologice, și anume că acumularea regională de nefropatie endemică balcanică și expunerea mai mare la OTA observată în același timp singură nu pot fi utilizate pentru a trage concluzia că o S-a stabilit legătura dintre expunerea la OTA și apariția BEN și tumorile tractului urinar („Există inadecvat dovezi la om pentru carcinogenitatea ochratoxinei A "). În plus, sunt disponibile studii care sugerează (co) expunerea la alte micotoxine precum acidul aristolochic și citrinina ca (co) cauză a apariției BEN [6, 45, 49, 50] și pentru efectele nefrotoxice și cancerigene observate [33]. Evaluările corespunzătoare ale riscurilor legate de populație sunt inconsistente [24, 51].
Viziunea generală a datelor epidemiologice și animale sugerează o relație cauzală între expunerea la OTA pe termen lung și lung și apariția tumorilor BEN și a tractului urinar.
5 Absorbție, distribuție și metabolizare
5.1 Admitere și distribuție
Studiile toxicocinetice sunt disponibile pentru OTA la diferite specii de animale, cum ar fi porci, șobolani, șoareci, iepuri, găini, prepelițe, pești, maimuțe și maimuțe [52]. La om, toxicocinetica în două faze a fost observată după administrarea orală de 395 ng 3 H-OTA la un voluntar. În faza α de 6 zile, este distribuită în principal în organism cu o excreție redusă (timpul de înjumătățire plasmatică: 20,13 h); în faza β, eliminarea are loc din ziua a 6-a (timpul de înjumătățire plasmatică: 35,55 zile) [53 ].
OTA este absorbită în stomac și tractul gastro-intestinal și apoi legată de proteinele serice. Acesta este transportat prin sistemul venei portale și distribuit în diferite organe și țesuturi, unde se acumulează în special în ficat și rinichi. OTA este eliminată prin rinichi și fecale; dar este eliberat și prin laptele matern.
După administrarea OTA în etanol unui voluntar pe stomacul gol, 93% din doza administrată a fost găsită în plasmă și eritrocite la 8 ore după ingestie [53]. Pentru comparație: porcii absorb 66%, șobolanii și iepurii 56%, iar puii 40% din doza aplicată de OTA. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că biodisponibilitatea datorată altor componente alimentare, cum ar fi B. flavonoide, pot fi modulate [33]. Studiile arată că OTA în sânge predominant (99,9%) este legată de proteinele serice, în principal albumina, dar și de alte macromolecule serice (de exemplu, nespecificate cu o greutate moleculară de
20.000 u) este legat [54, 55]. Proporția OTA libere variază, în funcție de specie, de la 0,02% la oameni și șobolani, 0,08% la maimuțe, 0,1% la șoareci și porci, 0,2% la prepelițe până la 22% la pești [55]. Numai urmele de OTA pot fi detectate în eritrocite [56]. Potrivit lui Fuchs și Hult [57], OTA legat de proteinele serice reprezintă o „memorie mobilă” din care micotoxina poate ajunge rapid la diferite țesuturi ale corpului pe o perioadă lungă de timp. În plus, studiile pe rozătoare arată că OTA este supusă circulației enterohepatice și reabsorbției în rinichi. Acest lucru poate prelungi timpul în care micotoxina ingerată rămâne în corpul animalelor testate [52]. Corcuera și colab. [58] nu se observă nicio interacțiune între cinetica OTA și aflatoxina B1 cu expunere simultană.
Studiile efectuate pe diferite specii de animale arată că cantitățile de OTA și altele asemenea sunt prezente în diferite țesuturi A. depind de speciile respective, de dozele administrate și de formele lor de administrare (componentă cristalină sau autentică a alimentelor), de compoziția alimentară respectivă și de starea de sănătate a animalelor [33]. Studiile arată în mod clar o acumulare preferată de OTA în rinichi și ficat, urmată de mușchi, plămâni și inimă [52]. Studiile pe șobolani indică, de asemenea, o acumulare de OTA specifică sexului. Cu excepția creierului, s-au găsit cantități mai mari de OTA în ficat, rinichi și plămâni la bărbați decât la femei [59]. OTA ajunge la făt prin intermediul placentei: nivelurile de OTA în placenta umană și în serul fetal sunt de două ori mai mari decât nivelurile serice materne [60, 61].
OTA se excretă în rinichi, bilă și fecale și se excretă în laptele matern. Oamenii și maimuțele excretă în principal OTA prin rinichi; excreția prin bilă este principala cale de excreție pentru șobolani, șoareci, prepelițe și pești [52]. Ponderea căii de excreție respective în excreția totală depinde de calea de administrare, doză, legarea de proteinele serice și circulația enterohepatică [33]. Datorită legării puternice a proteinelor, filtrarea glomerulară se efectuează numai într-o măsură limitată; în schimb, OTA pătrunde în urină după eliminarea tubulară. Trebuie remarcat faptul că OTA este reabsorbit în toate segmentele nefronului, ceea ce întârzie eliminarea acestuia și poate duce la acumularea în rinichi [56, 62]. Studiile efectuate pe șobolani arată că metaboliții formați din OTA sunt excretați mult mai rapid prin rinichi și bilă decât substanța mamă [63]. Excreția din fecale se întoarce la excreția biliară anterioară.
OTA se găsește în laptele matern al diferitelor specii de mamifere, cum ar fi iepuri, șobolani, porci, bovine și oameni [52].
5.2 Metabolism
Există numeroase rezultate ale testelor privind metabolismul OTA la animalele experimentale, în special la șobolani [33, 64]. OTA este metabolizată în rinichi, ficat și intestin. Grenier și Applegate [65] rezumă literatura cu privire la efectele directe ale micotoxinelor, în special OTA, în intestin. Unul dintre principalii metaboliți este produsul de degradare ochratoxină α (OTA α), a cărui formare poate fi catalizată de carboxipeptidaze. Formarea OTA α este considerată o cale de detoxifiere. 4- (R/S) -Hidroxi-Ocratoxină A [4- (R/S) -OH-OTA] este cel mai important metabolit hidroxilat prin cataliza citocromilor P 450 (CYP 450) și contribuie, de asemenea, la detoxifiere. Deschiderea inelului lactonic în molecula OTA (metabolitul OP-OTA) duce la o creștere a toxicității moleculei părinte, în timp ce gruparea lactonă carbonil din reziduul de izocumarină pare să determine reactivitatea biologică a metabolitului.
Fig. 3 prezintă produsele metabolice ale OTA identificate în experimente in vitro cu celule umane și fracțiuni subcelulare. 4- (R) -OH-OTA și 4- (S) -OH-OTA se găsesc ca metaboliți în incubații cu microsomi hepatici umani și NADPH. Cantitativ, 4- (R) -OH-OTA a predominat peste 4- (S) -OH-OTA [66]. Într-un alt studiu cu microzomi hepatici umani și NADPH, 4- (R) -OH-OTA a fost detectat ca singurul produs [67]. Același studiu nu a arătat niciun metabolism al OTA în prezența microsomilor renali umani; conjugarea cu glutation nu a fost de asemenea detectabilă. Citocromii umani recombinați P 450 1A1 și 3A4 catalizează formarea 4- (R) -OH-OTA din OTA.
Produse metabolice ale OTA (identificate în testele in vitro cu celule umane și fracțiuni subcelulare)