Mikotoksyny (mykotoksyny): co to jest?

Mikotoksyny to wtórne produkty przemiany materii grzybów pleśniowych, toksyczne dla człowieka, roślin i zwierząt, produkowane przez różne gatunki grzybów w tym Aspergillus, Penicillium i Fusarium, które mogą dostać się do żywności i paszy, i zanieczyścić je w zasadzie na wszystkich etapach w łańcuchu żywieniowym.

Usunięcie grzybni z zakażonych produktów nie eliminuje z nich mikotoksyn, gdyż są one niewrażliwe na wiele procesów technologicznych (gotowanie, smażenie, pieczenie, destylacja, fermentacja), dlatego mogą przetrwać w produktach otrzymanych z zanieczyszczonych surowców. Problemem jest też równoległe występowanie w paszy różnych mikotoksyn, do eliminacji których należałoby zastosować różne techniki detoksykacji. Badania wykazują, że obiecującym narzędziem w walce z mikotoksynami w paszy mogą być bakterie oraz dodatki do żywności, takie jak arginina i glutaminian, które redukują efekty toksyczne wywierane przez mikotoksyny na organizm świń. Pomimo dużego postępu w rolnictwie (sposób uprawy, zbioru i przechowywania plonów) wciąż nie można całkowicie wyeliminować ryzyka zanieczyszczenia plonów mikotoksynami i należy przyjąć, że mikotoksyny w pewnych stężeniach są ubikwitarnym składnikiem diety zarówno ludzi, jak i zwierząt.

Nawet niskie dawki mikotoksyn zaburzają sprawność układu odpornościowego świń.

Reakcja po narażeniu na mikotoksyny może być różna – od ostrego zatrucia połączonego z wysoką zachorowalnością i śmiertelnością do formy przewlekłej, trudno zauważalnej, prowadzącej w konsekwencji do zmniejszenia produkcyjności zwierząt. Mikotoksyny mogą być odpowiedzialne za wywołanie szerokiego spektrum działań toksycznych. W niskich dawkach, najczęściej spotykanych w praktyce, zaburzają funkcjonowanie przewodu pokarmowego, wątroby, nerek, układu nerwowego, rozrodczego oraz immunologicznego. Niektóre z nich mają właściwości genotoksyczne, rakotwórcze oraz mogą uszkadzać płody.

Świnie należą do gatunku bardzo wrażliwego na działanie mikotoksyn. Dieta oparta w dużej mierze na zbożach powoduje częstą ekspozycję świń na te toksyny i sprzyja chronicznemu narażeniu. Poziom zanieczyszczenia mikotoksynami paszy dla świń jest z reguły niewystarczający do wywołania ostrego zatrucia, może natomiast prowadzić do strat ekonomicznych, związanych z zatruciem przewlekłym, prowadzącym najczęściej do zmniejszenia przyrostów masy ciała, pogorszenia pozostałych parametrów produkcyjnych, a także immunosupresji.

Wpływ mikotoksyn na odporność

Poza narażeniem na jedną z mikotoksyn, problemem, o którym wiadomo znacznie mniej, jest narażenie na wiele mikotoksyn jednocześnie. Sytuacja taka nie musi być zjawiskiem marginalnym, co potwierdzają dostępne wyniki badań. Należy w tym miejscu zaznaczyć, że w przypadku skażenia paszy więcej niż jedną mikotoksyną, nie można w prosty sposób przełożyć znanego negatywnego oddziaływania każdej z nich na efekt, jaki może zostać wywarty w przypadku oddziaływania dwóch lub więcej mikotoksyn jednocześnie. Interakcje pomiędzy poszczególnymi związkami mogą prowadzić do wystąpienia szeregu zjawisk, tj. antagonizmu czy synergizmu (addycyjnego, hiperaddycyjnego).

Wspomniane interakcje mogą znacząco wpłynąć na ostateczny efekt wywierany przez spożycie paszy skażonej jednocześnie kilkoma mikotoksynami. Niestety, badania nad wzajemnym wpływem różnych mikotoksyn na organizm zwierząt, w tym świń, są ograniczone. Dostępne dane w odniesieniu do układu immunologicznego wykazały istnienie synergizmu hiperaddycyjnego lub addycyjnego pomiędzy AF i FB, FB i DON oraz pomiędzy OTA i toksyną T-2 w aspekcie hamowania zdolności limfocytów do podziału w odpowiedzi na stymulację antygenem/patogenem. Spożywanie paszy zawierającej DON i FB (6 i 3 mg/kg paszy, przez 35 dni) prowadziło ponadto do zmian w ekspresji cytokin (IL-1beta, IL-6, IL-8), a także do antagonistycznego działania w zakresie wpływu na poziom swoistych IgA.

Konsekwencje kliniczne zatrucia mikotoksynami

Szeroki zakres efektów immunosupresyjnych powodowanych przez mikotoksyny może w konsekwencji prowadzić do obniżenia odporności ustroju na infekcje. Doświadczalnie wykazano, że świnie, które otrzymywały paszę skażoną aflatoksynami, były bardziej wrażliwe na zakażenie włoskowcem różycy oraz ciężej przechodziły chorobę. Cięższy przebieg choroby oraz krótszy czas inkubacji stwierdzono także w przebiegu zakażenia Brachyspira hyodysenteriae u świń narażonych na aflatoksyny.

U świń zakażonych PCV2 oraz narażonych na deoksyniwalenol obserwowano silniejsze siewstwo wirusa oraz większą jego ilość w płucach. Natomiast w przypadku wirusa zespołu rozrodczo-oddechowego efekty były widoczne głównie w aspekcie przebiegu klinicznego zakażenia (cięższy przebieg, bardziej nasilone zmiany anatomopatologiczne), nie obserwowano natomiast wpływu DON na replikację PRRSV w ustroju. Deoksyniwalenol przyczyniał się także do zaostrzenia reakcji zapalnej w przebiegu zakażeń bakteryjnych. Wykazano także, że doustne narażenie na FB1 powodowało u świń wzrost podatności na infekcje układu oddechowego, a także cięższy przebieg zakażeń bakteryjnych i wirusowych. Zwiększoną podatność na choroby stwierdzono także u zwierząt narażonych na OTA (salmonelloza, zakażenia wywołane przez B. hyodysenteriae, Campylobacter coli). Mikotoksyna ta przyczyniała się także do nasilenia wiremii (w surowicy i narządach) w przebiegu zakażenia PCV2. Podsumowanie wyników badań dotyczących oddziaływania poszczególnych mikotoksyn na organizm świń w przebiegu różnych zakażeń przedstawiono w tabeli 1.

Obniżona skuteczność szczepień

Wyniki badań wskazują, że mikotoksyny mogą wpływać także na nabytą, w tym poszczepienną odpowiedź immunologiczną świń. Niskie dawki FB1 powodowały obniżenie stężenia swoistych przeciwciał po szczepieniu przeciwko mykoplazmowemu zapaleniu płuc u świń. U tych narażonych na OTA i FB1 podczas wykonywania szczepień przeciwko chorobie Aujeszkyego obserwowano poważne zaburzenie w rozwoju humoralnej odpowiedzi poszczepiennej (niskie poziomy przeciwciał w porównaniu z kontrolą). Skarmianie świń paszą zawierającą FB1 i DON także prowadziło do zaburzeń odpowiedzi swoistej, po podaniu modelowego antygenu w postaci owoalbuminy (OVA). Narażenia na DON powodowało podobny efekt w postaci obniżenia odpowiedzi poszczepiennej po zastosowaniu żywej szczepionki przeciwko PRRS (zaburzenia replikacji wirusa). Interferencję pomiędzy aflatoksyną B1 a odpowiedzią poszczepienną potwierdzono także przypadku szczepionki przeciwko różycy.

Warto w tym miejscu podkreślić, że do wywołania zaburzeń w prawidłowym przebiegu reakcji poszczepiennej wystarczą dawki o wiele niższe, niż te konieczne do zaburzenia innych funkcji układu odpornościowego (ogólna reakcja obronna ustroju). Wymienione negatywne efekty omawianych związków mogą w konsekwencji prowadzić do obniżenia skuteczności szczepień i braku efektywności programu profilaktycznego, zastosowanego w stadzie. Może to manifestować się występowaniem zakażeń u osobników szczepionych przeciw danym chorobom.

Wpływ wybranych mikotoksyn na odporność świń

• Aflatoksyny

(AF) wykazują silne działanie hepatotoksyczne i kancerogenne, ale co ważne, mają również właściwości immunotoksyczne. Wpływają na wrodzoną i nabytą odpowiedź immunologiczną. Zaburzenia odpowiedzi nabytej, swoistej są związane z niekorzystnym wpływem aflatoksyn na komórki prezentujące antygen (komórki dendrytyczne). Ekspozycja komórek dendrytycznych na działanie AF prowadzi do wzrostu zdolności tych komórek do prezentacji antygenu. Potwierdzono także wpływ AF na sekrecję cytokin prozapalnych (obniżenie) oraz przeciwzapalnych (wzrost) w prosiąt otrzymujących niskie dawki AF z paszą przez 4 tygodnie. Nie wykazano natomiast znaczącego wpływu aflatoksyny B1 na humoralną i komórkową odpowiedź poszczepienną. Szczególnie wrażliwe na działanie tej mikotoksyny okazały się prosięta w okresie życia płodowego. Po ekspozycji ciężarnych loch na AF, u potomstwa obserwowano negatywny wpływ na proliferację limfocytów (ograniczenie), a także zaburzenia funkcjonowania makrofagów oraz neutrofili, co może przełożyć się na obniżoną odporność tych zwierząt, a tym samym większą podatność na zakażenia.

• Trichoteceny

Trichoteceny typu B, w tym deoksyniwalenol (DON), wykazują cechy związków o właściwościach immunomodulujących. Zarówno osłabiają, jak i wzmagają funkcje układu immunologicznego poprzez wpływ na komunikację pomiędzy białymi krwinkami krwi (leukocytami). Efekt immunostymulujący bądź immunosupresyjny jest związany z dawką, czasem ekspozycji oraz częstością narażenia na mikotoksynę. DON stymuluje reakcję zapalną przez wpływ na sekrecję cytokin prozapalnych. Ponadto w badaniach stwierdzono, że DON prowadzi do wzrostu stężenia IgA w surowicy zwierząt otrzymujących paszę skażoną tą mikotoksyną. Wpływ na odpowiedź humoralną po ekspozycji na DON był dwufazowy. W pierwszym okresie tuż po podaniu antygenu obserwowano stymulację produkcji przeciwciał, jednakże później wpływ ten był negatywny (obniżenie mian przeciwciał). Jednocześnie DON nie wpływał na proliferację limfocytów T. W badaniach dotyczących immunomodulacyjnych właściwości DON stwierdzono także, że po 42 dniach podawania paszy zanieczyszczonej tą mikotoksyną w niskich dawkach, u zwierząt doświadczalnych dochodziło do wzrostu stężeń w surowicy IgG oraz cytokin związanych z reakcją zapalną (IL-8, CXCL20, INF-gamma).

• Fumonizyny

Związki z tej grupy mogą powodować szereg działań toksycznych, zależnie od gatunku zwierząt. Potwierdzono, że fumonizyna B1 (FB1) modyfikuje wzajemny stosunek limfocytów pomocniczych Th1 i Th2, co przekłada się na zmiany w sekrecji cytokin przez nie wydzielanych i może prowadzić w konsekwencji do upośledzenia odpowiedzi humoralnej, w tym poszczepiennej. Wykazano negatywny wpływ tej mikotoksyny na swoistą poszczepienną odpowiedź humoralną u świń (otrzymujących ją w dawce 8 mg/kg paszy przez 4 tygodnie). Co ciekawe, efekt negatywny obserwowano jedynie u samców. Suplementacja w podanej dawce nie miała jednak wpływu na całkowite stężenie poszczególnych klas immunoglobulin w surowicy (IgA, IgG i IgM). Fumonizyna B1 wpływa także na przebieg reakcji zapalnej poprzez nasilenie apoptozy, obniżenie ekspresji IL-1beta oraz IL-6 w komórkach śledziony.

• Ochratoksyna A

Związek ten jest głównie nefro- i hepatotoksyczny, jednakże może wpływać także na przebieg reakcji immunologicznej i funkcjonowanie układu odpornościowego u świń. Wykazano doświadczalnie, że u loszek otrzymujących zanieczyszczoną tą mikotoksyną paszę obserwowano obniżoną reakcję bazofilów w skórnym teście nadwrażliwości, zmniejszoną reakcję w teście nadwrażliwości typu późnego (na tuberkulinę) oraz redukcję odpowiedzi proliferacyjnej limfocytów, spadek produkcji IL-2 przez limfocyty oraz spadek liczby makrofagów i upośledzenie ich zdolności fagocytujących. Spożycie paszy zawierającej 181 ng/g ochratoksyny A skutkowało ponadto spadkiem stężeń TNF-alfa oraz IL-10 w osoczu i mniejszą zdolnością do wybuchu cytokinowego po stymulacji lipopolisacharydem (LPS) (hamowanie reakcji zapalnej). Mikotoksyna ta nie wpływała na całkowite stężenie immunoglobulin, w tym stężenie przeciwciał swoistych (odpowiedź poszczepienna).

• Zearalenon

Mikotoksynie tej przypisuje się głównie negatywny wpływ na płodność i procesy rozrodcze. Badania z zakresu właściwości immunomodulujących tego związku wskazują jednak, że może on prowadzić do wzrostu syntezy cytokin prozapalnych IL-8 oraz IL-10. U loch narażonych na wysokie koncentracje ZEN (5–250 mg/kg paszy lub 200–1000 mg/kg m.c./dzień) może rozwinąć się chroniczny stan zapalny układu rozrodczego.

 

prof. dr hab. Małgorzata Pomorska-Mól, Wydział Medycyny Weterynaryjnej i Nauk o Zwierzętach UP w Poznaniu
Fot. Kurek, Czubiński