Nya mykotoxiner och deras toxikologiska verkningsmekanismer (AKATOX)

“Application of modern molecular techniques to investigate the mode of action of highly prevalent Fusarium avenaceum –mycotoxins enniatin B and moniliformin.”

Sammandrag:

Fusarium spp. infektioner i odlingsväxter och särskilt i spannmålsväxter orsakar stora ekonomiska förluster genom att förstöra skördar runt om i världen. Förutom att rödmöglet Fusarium skadar värdväxten producerar den sekundära ämnesomsättningsprodukter, mykotoxiner.  Över 300 olika mykotoxiner har isolerats, av vilka en del har mycket skadliga eller till och med dödsorsakande effekter på människor och djur. År 2006 bestämde  Europeiska gemenskapen gränsvärden för det maximala dagliga intaget för de skadligaste mykotoxinerna (EU förordning 2005/856/EC). Trots detta blir en grupp av mindre kända mykotoxiner, som är rätt vanliga i spannmålsväxter, utanför lagstiftningen, såsom enniatin (ENN), moniliformin (MON) och beavericin (BEA). Man vet ännu inte särskilt mycket om deras hälsoeffekter. Dessa mykotoxiner har inte orsakat omfattande sjukdomsepidemier i  människor eller djur, men de har  orsakat symtom och till och med dödliga effekter i  försöksdjur r  och  toxicitet in vitro.

 Fusarium- mykotoksiner  har ofta en polycyklisk struktur och är biologiskt aktiva. De kan indelas i tre olika huvudgrupper: trikotecener, fumonisiner och zearalenone, samt i en blandad grupp av andra mindre kända mykotoxiner som även omfattar MON, ENN och BEA. Toxiciteten och verkningsmekanismerna för ENN och MON är ännu inte fullständigt kända. ENN är en cyklisk depsipeptid, som har förmodats ha  ionofor iska egenskaper,  och bilda jonkanaler i cellmembraner och påverkar därigenom cellens jonbalans. Moniliformin är en hydrocyklo-butenidion vars struktur påminner om strukturen av pyruvat, som är en central molekyl i cellens energiproduktion. Man har förmodat att MON ersätter pyruvatet i citronsyracykeln och därigenom stoppar energiproduktionen i celler.

F. avenaceum, en stam av Fusarium som är vanlig i Nordeuropa, producerar i huvudsak ENN, BEA och MON. Särskilt i Finland och Norge har rapporterats återkommande låga koncentrationer  av MON och ENN i spannmål. I spannmålsprov samlades  i Finland 2001–2002 förekom  ENN i 100 procent och MON i 74 procent av proven (Jestoi, M., 2005). Trots att MON och ENN är vanliga har inte särskilt många in vivo-undersökningar gjorts för att utreda den akuta toxiciteten av dessa två mykotoxiner eller hälsoeffekterna av låga återkommande doser.

År 2008 inleddes projektet Akatox, som finansieras av Finlands Akademi och samordnas av professor Kimmo Peltonen (Livsmedelssäkerhetsverket, EVIRA). Projektets syfte är att utreda den akuta och subkroniska toxiciteten av Fusarium- mykotoxinerna MON och ENN in vivo, i enlighet med OECD:s anvisningar, samt att undersöka in vitro-toxiciteten och verkningsmekanismen på cellnivå med molekylbiologiska metoder och genexpressionsstudier. Dessutom kartläggs toxinernas metaboliska rutter och ämnesomsättningsprodukter i urin- och avföring från försöksdjur med hjälp av massaspektrometriska mätningar och in silico datormodeller.

Resultat:

Moniliformin konstaterades orsaka akut toxicitet i Sprague-Dawley råttor, med  ett  LD 50 värde på samma  nivå som hos de allra giftigaste Fusarium-mykotoxinerna T-2 och HT-2. Enligt patologiska undersökningar inriktades de toxiska effekterna i huvudsak på hjärtmuskeln. I massaspektrometriska analyser kunde man konstatera att moniliformin utsöndras snabbt i urin. Beträffande ämnesomsättningsprodukterna pågår undersökningarna fortfarande. Långtidseffekterna har undersökts i enlighet med OECD:s anvisningar med ett subakut toxicitetstest. Testets resultat har ännut inte publicerats. Enniatin visade sig inte vara särskilt toxisk då den orala akuta toxiciteten undersöktes. Resultaten av in vitro-undersökningarna och genexpressionsstudierna behandals som bäst och de planeras bli publicerade under året 2014.

Ämnesord:

Fusarium, Mykotoxiner, Moniliformin, Enniatin

Ansvarig projektledare:

Peltonen, Kimmo, professor, Evira, forskningsenheten för kemi och toxikologi.

Samarbetsparter:

Evira; Åbo universitet: institutionen för biokemi och livsmedelskemi; Helsingfors universitet: laboratoriet för organisk kemi; Helsingfors universitet: avdelningen för farmaceutisk kemi; Helsingfors universitet: avdelningen för klinisk häst- och smådjursveterinärmedicin (farmakologi och toxikologi); Östra Finlands universitet: institutionen för farmaci (metabolism av främmande ämnen, Kuopio); National Veterinary Institute, Oslo

Projektskede:

Avslutat

Startår:

2008

Slutår:

2015

Publikationer:

Jonsson, M., Jestoi, M., Nathanail, A.V., Kokkonen, U-M., Anttila, M:, Koivisto, P., Karhunen, P., Peltonen, K. Application of OECD Guideline 423 in assessing the acute oral toxicity of moniliformin. Food and Chemical Toxicology 53 (2013) 27–32. 

I finansieringen av projektet deltar:

Finlands Akademi (121724)

Projektnummer:

8701