Aflatoxin - Aflatoxin

Chemische Struktur von Aflatoxin B 1

Aflatoxine sind verschiedene giftige Karzinogene und Mutagene , die von bestimmten Schimmelpilzen , insbesondere Aspergillus- Arten, produziert werden. Die Pilze wachsen in Böden, verrottenden Pflanzen und verschiedenen Grundnahrungsmitteln und Rohstoffen wie Heu, Mais , Weizen , Hirse , Sorghum , Maniok , Reis , Chilischoten , Baumwollsaat , Erdnüssen , Nüssen , Sesam , Sonnenblumenkernen und verschiedenen Gewürzen. Kurz gesagt, die entsprechenden Pilze wachsen auf fast allen Nutzpflanzen oder Lebensmitteln. Wenn solche kontaminierten Lebensmittel verarbeitet oder verzehrt werden, gelangen die Aflatoxine in die allgemeine Nahrungsversorgung. Sie wurden sowohl in Heimtier- als auch in Nahrungsmitteln für Menschen sowie in Futtermitteln für landwirtschaftliche Nutztiere gefunden. Tiere, die mit kontaminiertem Futter gefüttert werden, können Aflatoxin-Umwandlungsprodukte in Eier, Milchprodukte und Fleisch überführen. Kontaminiertes Geflügelfutter ist beispielsweise die mutmaßliche Quelle für mit Aflatoxin kontaminiertes Hühnerfleisch und -eier in Pakistan.

Kinder sind besonders von der Aflatoxin-Exposition betroffen, die mit Wachstumsstörungen, verzögerter Entwicklung, Leberschäden und Leberkrebs einhergeht. Ein Zusammenhang zwischen Wachstumshemmung bei Kindern und Aflatoxin-Exposition wurde in einigen Studien berichtet, konnte aber nicht in allen nachgewiesen werden. Darüber hinaus muss ein kausaler Zusammenhang zwischen Wachstumshemmung bei Kindern und Aflatoxin-Exposition durch epidemiologische Studien noch schlüssig nachgewiesen werden, obwohl solche Untersuchungen im Gange sind. Erwachsene haben eine höhere Toleranz gegenüber Exposition, sind aber auch gefährdet. Keine Tierart ist immun. Aflatoxine gehören zu den krebserregendsten Substanzen, die bekannt sind. Nach Eintritt in den Körper können Aflatoxine von der Leber zu einem reaktiven Epoxid- Zwischenprodukt metabolisiert oder zum weniger schädlichen Aflatoxin M 1 hydroxyliert werden .

Eine Aflatoxin-Vergiftung resultiert am häufigsten aus der Einnahme, aber die giftigste Aflatoxin-Verbindung, B 1 , kann die Haut durchdringen.

Die Aktionsgrenzen der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) für in Lebens- oder Futtermitteln enthaltenes Aflatoxin betragen 20 bis 300 ppb . Die FDA hatte Gelegenheit, sowohl Rückrufe von Human- als auch Heimtiernahrung als Vorsichtsmaßnahme zu erklären, um eine Exposition zu verhindern.

Der Begriff "Aflatoxin" leitet sich vom Namen der Spezies Aspergillus flavus ab , bei der einige der Verbindungen erstmals entdeckt wurden. Das Wort wurde um 1960 nach seiner Entdeckung als Quelle der „ Türkei-X-Krankheit “ geprägt. Aflatoxine bilden eine der Hauptgruppen von Mykotoxinen , und abgesehen von Aspergillus flavus kommen verschiedene Mitglieder der Gruppe von Verbindungen in Arten vor wie: Aspergillus parasiticus , Aspergillus pseudocaelatus , Aspergillus pseudonomius" und Aspergillus nomius".

Haupttypen und ihre Metaboliten

Aflatoxin B 1 gilt als das giftigste und wird sowohl von Aspergillus flavus als auch von Aspergillus parasiticus produziert . Aflatoxin M 1 ist in der Fermentationsbrühe von Aspergillus parasiticus vorhanden , aber es und Aflatoxin M 2 werden auch produziert, wenn eine infizierte Leber Aflatoxin B 1 und B 2 metabolisiert .

  • Aflatoxin B 1 und B 2 (AFB), produziert von Aspergillus flavus und A. parasiticus
  • Aflatoxin G 1 und G 2 (AFG), produziert von einigen Gruppe II A. flavus und Aspergillus parasiticus
  • Aflatoxin M 1 (AFM 1 ), Metabolit von Aflatoxin B 1 bei Mensch und Tier (Exposition in ng- Werten kann aus der Muttermilch stammen)
  • Aflatoxin M 2 , Metabolit von Aflatoxin B 2 in Milch von Rindern, die mit kontaminierten Lebensmitteln gefüttert wurden
  • Aflatoxinol (AFL): Metabolit, der durch den Abbau des Lactonrings entsteht
  • Aflatoxin Q 1 (AFQ 1 ), Hauptmetabolit von AFB 1 in In-vitro- Leberpräparaten anderer höherer Wirbeltiere

AFM, AFQ und AFL behalten die Möglichkeit, ein Epoxid zu werden. Dennoch scheinen sie viel weniger in der Lage zu sein, Mutagenese zu verursachen als das nicht metabolisierte Toxin.

Verschmutzungsbedingungen

Aflatoxine werden sowohl von Aspergillus flavus als auch von Aspergillus parasiticus produziert , die in der Natur weit verbreitete Formen von „unkrautigen“ Schimmelpilzen sind. Das Vorhandensein dieser Schimmelpilze weist nicht immer auf schädliche Aflatoxinkonzentrationen hin, weist jedoch auf ein erhebliches Risiko hin. Die Schimmelpilze können Lebensmittel vor der Ernte oder während der Lagerung besiedeln und kontaminieren, insbesondere nach längerer Exposition gegenüber einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit oder Stressbedingungen wie Trockenheit.

Der heimische Lebensraum von Aspergillus liegt in Boden, verrottender Vegetation, Heu und Körnern, die mikrobiologisch zerfallen , aber es dringt in alle Arten organischer Substrate ein, wenn die Bedingungen für sein Wachstum günstig sind. Günstige Bedingungen für die Produktion von Aflatoxinen sind ein hoher Feuchtigkeitsgehalt (mindestens 7 %) und Temperaturen von 55 °F (13 °C) bis 104 °F (40 °C) [optimal 27 bis 30 °C (81 bis 86 °F) ]. Aflatoxine wurden aus allen wichtigen Getreidepflanzen und aus so unterschiedlichen Quellen wie Erdnussbutter und Cannabis isoliert. Zu den Grundnahrungsmitteln, die regelmäßig mit Aflatoxinen belastet sind, gehören Maniok, Chilis, Mais, Baumwollsamen, Hirse, Erdnüsse, Reis, Sorghum, Sonnenblumenkerne, Nüsse, Weizen und eine Vielzahl von Gewürzen, die für den menschlichen oder tierischen Verzehr bestimmt sind. Aflatoxin-Transformationsprodukte werden manchmal in Eiern, Milchprodukten und Fleisch gefunden, wenn Tiere mit kontaminiertem Getreide gefüttert werden.

Eine in Kenia und Mali durchgeführte Studie ergab, dass die vorherrschenden Praktiken zum Trocknen und Lagern von Mais unzureichend waren, um die Exposition gegenüber Aflatoxinen zu minimieren.

Bio-Pflanzen, die nicht mit Fungiziden behandelt werden , können anfälliger für eine Kontamination mit Aflatoxinen sein.

Verhütung

Es gibt nur sehr begrenzte Beweise dafür, dass landwirtschaftliche und Ernährungserziehung die Exposition gegenüber Aflatoxin in Ländern mit niedrigem bis mittlerem Einkommen verringern kann.

Pathologie

Keine Tierart ist gegen die akute toxische Wirkung von Aflatoxinen immun . Erwachsene Menschen haben eine hohe Toleranz gegenüber Aflatoxin-Exposition und erliegen selten einer akuten Aflatoxikose, aber Kinder sind besonders betroffen, und ihre Exposition kann neben allen unten genannten Symptomen zu Wachstumsstörungen und verzögerter Entwicklung führen.

High-Level - Aflatoxin Belichtung erzeugt eine akute hepatische Nekrose (akute Aflatoxikose), was später in Zirrhose oder Leberkarzinom . Ein akutes Leberversagen äußert sich in Blutungen , Ödemen , Verdauungsstörungen, Veränderungen der Aufnahme und/oder des Stoffwechsels von Nährstoffen sowie psychischen Veränderungen und/oder Koma .

Chronische, subklinische Exposition führt nicht zu so dramatischen Symptomen wie einer akuten Aflatoxikose. Die chronische Exposition erhöht das Risiko der Leber und Gallenblasenkrebs zu entwickeln, wie Aflatoxin Metaboliten interkalieren in der DNA und alkylieren die Basen durch Epoxid - Einheit . Es wird angenommen, dass dies Mutationen im p53- Gen verursacht, einem wichtigen Gen, das das Fortschreiten des Zellzyklus bei DNA-Mutationen verhindert oder Apoptose (programmierter Zelltod) signalisiert . Diese Mutationen scheinen einige Basenpaarpositionen stärker zu beeinflussen als andere, zum Beispiel scheint die dritte Base von Codon 249 des p53-Gens anfälliger für Aflatoxin-vermittelte Mutationen zu sein als benachbarte Basen. Wie andere DNA-alkylierende Wirkstoffe kann Aflatoxin B 1 eine Immunsuppression verursachen und ist bei HIV- positiven Personen mit einer erhöhten Viruslast verbunden .

Die Ausprägung von Aflatoxin-bedingten Erkrankungen wird durch Faktoren wie Spezies, Alter, Ernährung, Geschlecht und die Möglichkeit einer gleichzeitigen Exposition gegenüber anderen Toxinen beeinflusst. Das Hauptzielorgan bei Säugetieren ist die Leber, daher ist die Aflatoxikose in erster Linie eine Lebererkrankung. Zu den Bedingungen, die die Wahrscheinlichkeit einer Aflatoxikose beim Menschen erhöhen, gehören die begrenzte Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln, Umweltbedingungen, die das Schimmelwachstum auf Lebensmitteln begünstigen, und das Fehlen von Regulierungssystemen für die Überwachung und Kontrolle von Aflatoxin.

Eine regelmäßige Ernährung mit Bienengemüse wie Karotten , Pastinaken , Sellerie und Petersilie kann die krebserregende Wirkung von Aflatoxin reduzieren .

Es gibt kein spezifisches Antidot für die Aflatoxikose. Eine auf den Schweregrad der Lebererkrankung abgestimmte symptomatische und unterstützende Versorgung kann intravenöse Flüssigkeitsgaben mit Dextrose, aktivem Vitamin K, B-Vitaminen und eine eingeschränkte, aber hochwertige Proteindiät mit ausreichendem Kohlenhydratgehalt umfassen.

Bei anderen Tieren

Bei Hunden kann Aflatoxin zu Lebererkrankungen führen. Eine niedrige Aflatoxin-Exposition erfordert eine kontinuierliche Einnahme über mehrere Wochen bis Monate, damit Anzeichen einer Leberfunktionsstörung auftreten. Einige Artikel haben vorgeschlagen, dass die toxische Konzentration in Hundefutter 100–300 ppb beträgt und eine kontinuierliche Exposition oder Einnahme für einige Wochen bis Monate erforderlich ist, um eine Aflatoxikose zu entwickeln. Es liegen keine Informationen vor, die darauf hindeuten, dass genesene Hunde später einer durch Aflatoxin induzierten Krankheit erliegen werden.

Puten sind extrem anfällig für Aflatoxikose. Jüngste Studien haben gezeigt, dass dies auf den effizienten Cytochrom-P450- vermittelten Metabolismus von Aflatoxin B 1 in der Leber von Puten und die fehlende Glutathion-S-Transferase- vermittelte Entgiftung zurückzuführen ist.

Einige Studien an trächtigen Hamstern zeigten einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber Aflatoxin B 1 (4 mg/kg, Einzeldosis) und dem Auftreten von Entwicklungsanomalien bei ihren Nachkommen.

Im Jahr 2005 entdeckte Diamond Pet Foods Aflatoxin in einem Produkt, das in seiner Anlage in Gaston, South Carolina, hergestellt wurde . In 23 Bundesstaaten rief Diamond freiwillig 19 Produkte zurück, die mit Mais formuliert und in der Anlage in Gaston hergestellt wurden. Tests von mehr als 2.700 Endproduktproben, die von Laboren durchgeführt wurden, bestätigten, dass nur zwei Datumscodes von zwei Formeln für ausgewachsene Hunde das Potenzial haben, toxisch zu sein.

Im Dezember 2020 und Januar 2021 rief Midwestern Pet Foods Hundefutter zurück, das tödliche Mengen an Aflatoxin enthielt. Bis zum 12. Januar 2021 starben bis zu 70 Hunde an einer Aflatoxin-Vergiftung.

Nachweis beim Menschen

Es gibt zwei Haupttechniken, die am häufigsten verwendet wurden, um Aflatoxinspiegel beim Menschen nachzuweisen.

Die erste Methode ist die Messung des AFB 1 - Guanin- Addukts im Urin von Probanden. Das Vorhandensein dieses Abbauprodukts weist auf eine Exposition gegenüber Aflatoxin B 1 während der letzten 24 Stunden hin. Diese Technik misst jedoch nur die jüngste Exposition. Aufgrund der Halbwertszeit dieses Metaboliten kann der gemessene AFB 1 -Guanin-Spiegel je nach Ernährung von Tag zu Tag variieren und ist nicht ideal für die Beurteilung der Langzeitexposition.

Eine andere angewandte Technik ist die Messung des AFB 1Albuminadduktspiegels im Blutserum. Dieser Ansatz bietet ein stärker integriertes Maß für die Exposition über mehrere Wochen oder Monate.

Liste der Ausbrüche

Internationale Quellen für kommerzielle Erdnussbutter , Speiseöle (zB Oliven- , Erdnuss- und Sesamöl ) und Kosmetika wurden als mit Aflatoxin kontaminiert identifiziert. In einigen Fällen ergaben FlüssigkeitschromatographieTandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) und andere Analysemethoden, dass eine Bandbreite von 48 % bis 80 % der ausgewählten Produktproben nachweisbare Mengen an Aflatoxin enthielten. In vielen dieser kontaminierten Lebensmittel überstieg das Aflatoxin die sicheren Grenzwerte der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) oder anderer Aufsichtsbehörden.

  • 2003 Kenia: akute Vergiftung, 120 bestätigte Todesfälle.
  • Februar–März 2013: Rumänien, Serbien, Kroatien importiert nach Westeuropa - 2013 Aflatoxin-Kontamination .
  • Februar 2013: Iowa-Kontamination.
  • 2014 (laufend): Nepal und Bangladesch , Neugeborenenexposition, gefunden in Nabelschnurblut .
  • 2019 Kenia: Fünf Marken Maismehl wegen Kontamination zurückgerufen.
  • 2021 USA: Kontamination von Heimtiernahrung, die von Midwestern Pet Food hergestellt wird, was den Tod von mindestens 70 Hunden verursacht.
  • 2021 (laufend) Sri Lanka: Kontaminiertes Kokosöl wird von der lokalen Regierung für den öffentlichen Verbrauch freigegeben.

Siehe auch

Ressourcen

Externe Links