Grzyby. Morfologia. Występowanie Wpływ grzybów na organizmy żywe Mikotoksyny grzybicze

Transkrypt

1 Grzyby Wpływ grzybów na organizmy żywe Mikotoksyny grzybicze Roślinopodobne Organizmy eukariotyczne Heterotroficzne Brak chlorofilu = brak fotosyntezy Jednokomórkowe, wielokomórkowe, dimorficzne Rozprzestrzeniają się poprzez zarodniki W metodzie Grama barwią się jak bakterie G + mgr Katarzyna Piskorska Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej Warszawski Uniwersytet Medyczny biology.clc.uc.edu Występowanie wszystkie strefy klimatyczne Ziemi gleba, woda, powietrze organizmy zwierzęce i roślinne Morfologia jednokomórkowe grzyby drożdżopodobne rosną w postaci charakterystycznych pojedynczych komórek z pojedynczymi jądrami w postaci okrągłych lub owalnych blastospor. W procesie pączkowania grzyby te mogą tworzyć strukturę nazywaną pseudogrzybnią. Zmiana blastospory w formę pseudostrzępkową jest związana z przejściem grzyba w formę inwazyjną. 1

2 Morfologia Grzyby dimorficzne, w zależności od warunków otoczenia, mogą istnieć zarówno w postaci drożdżakowej lub w postaci grzybni C grzyby te wykazują budowę drożdżoidalną budową strzępkową charakteryzują się jako patogeny lub pasożyty w temperaturze 37 0 C Morfologia wielokomórkowe grzyby pleśniowe i dermatofity - zbudowane ze strzępek rurkowatych komórek, które najczęściej są rozgałęzione. Masy strzępek tworzą grzybnię. Grzybnia może rozpościerać się na znacznej powierzchni dorastając nawet do kilkunastu metrów. Grzybnia wegetatywna wnika do substratu zawierającego substancje odżywcze, a grzybnia powietrzna rozwija się nad jego powierzchnią. Każda grzybnia jest podzielona na dwie części: wegetatywną i rozrodczą. Plecha stanowi całość grzybni nosi nazwę ciała grzyba lub kolonii. Pleśnie tworzą charakterystyczne zarodniki będące podstawą do identyfikacji gatunkowej. Gromada: Mycota (Fungi) Klasa: Zygomycetes (Sprzężniaki) - Rodzaj: Mucor, Absidia, Rhizopus. Systematyka grzybów Klasa: Ascomycetes (Workowce) - Rodzaj: Saccharomyces, Blastomyces, Histoplazma, Aspergillus, Penicillium Klasa: Basidiomycetes (Podstawczaki) - Rodzaj: Rhodotorula, Trichosporon Klasa: Deuteromycetes - Fungi Imperfecti (G. Niedoskonałe) - Rodzaj: Candida, Cryptococcus, Geotrichum, Fusarium, Trichophyton, Microsporum, Epidermophyton Rodzina: Dematiacae (Jasno- i ciemno-strzępkowe) - Rodzaj: Cladosporium, Phialophora, Culvularia, Alternaria Sytematyka grzybów chorobotwórczych Dermatofity grzyby skóry - Rodzaj: Microsporum, Epidermophyton, Trichophyton Drożdże i drożdżopodobne - C. albicans, C. krusei, C. parapsilosis, C. tropicalis, Saccharomyces cerevisiae, Geotrichum spp., Rhodotorula spp., Cryptococcus neoformans Pleśnie - Mucor spp., Rhizopus spp., Absidia spp., Aspergillus spp., Penicillium spp., Fusarium spp. Grzyby wywołujące grzybice tropikalne - Histoplazma spp. Blastomyces spp. i inne 2

3 Podział zakażeń grzybiczych 1. Pierwotne Wywołane przez typowe patogeny, które mogą zakażać i rozwijać się w tkankach ludzi zdrowych: Histoplasma capsulatum, Coccidioides immitis, Blastomyces spp. 2. Wtórne Wywołane przez grzyby oportunistyczne: Candida spp., Aspergillus spp., Mucor spp. Grzyby jako flora fizjologiczna skóra - okolice wilgotne błony śluzowe - jama ustna - nosogardziel - jelito grube - pochwa - fałdy skórne - okolica okołoodbytnicza Czynniki etiologiczne zakażeń grzybiczych Patogeny oportunistyczne - czynnikiem sprzyjającym zakażeniu jest niewydolność lub niedobór w układzie immunologicznym. Grzyby drożdżopodobne: - C. albicans - C.tropicalis - C.parapsilosis - C.glabrata - C.krusei Grzyby pleśniowe: Aspergillus, Rhizopus, Mucor - Aspergillus fumigatus, Aspergillus nidulans - Aspergillus flavus, Aspergillus niger, grzyby dermatofitowe Patogeny oportunistyczne Grzybice pochodzenia endogennego Do najczęściej izolowanych gatunków należy Candida albicans oraz inne gatunki Candida zaliczane do flory fizjologicznej jamy ustnej, przewodu pokarmowego, dróg moczowo- płciowych. Oportunistyczne grzybice egzogenne powodowane są przez grzyby (rodzaj Candida i inne) naturalnie bytującymi w środowisku. 3

4 W ciągu ostatnich 20 lat obserwuje się duży wzrost zakażeń grzybiczych u ludzi (stanowią obecnie ok. 6% wszystkich wyhodowań). Jest to cena jaką płacimy za postęp w medycynie, zwłaszcza w chirurgii nowotworów, przeszczepów narządów, za coraz bardziej nowoczesne inwazyjne metody diagnostyczne oraz coraz szersze spektrum antybiotykoterapii choroby nowotworowe Ryzyko zakażeń grzybiczych uraz biorcy narządów zakażenie wirusem HIV wcześniactwo choroby krwi zabieg chirurgiczny antybiotykoterapia kortykoterapia chemioterapia immunosupresja cukrzyca oparzenia narkomania Cechy grzybów istotne w chorobotwórczości Zdolność wytwarzania zarodników warunkujących dużą rozsiewalność Termotolerancja Właściwości adhezyjne Właściwości alergizujące Wytwarzanie mykotoksyn (aflatoksyna) Zdolność wytwarzanie 2 różnych antygenowo form drożdżowej i strzępkowej Najczęstsze grzybice oportunistyczne Kandydozy czynnik etiologiczny grzyby z rodzaju Candida Aspergillozy czynnik etiologiczny grzyby z rodzaju Aspergillus Geotrychozy czynnik etiologiczny grzyby z rodzaju Geotrichum candidum Zygomykozy czynnik etiologiczny grzyby z rodzajów: Mucor, Rhizopus, Absidia 4

5 Klasyfikacja zakażeń grzybiczych grzybice powierzchniowe 1. śluzówki 2. skóra 3. włosy 4. paznokcie jednoukładowe grzybice głębokie (układowe, narządowe) uogólnione 1. kandydoza 2. aspergiloza 3. zygomykoza 4. coccidioidomykoza wieloukładowe z fungemią bez fungemii Kandydoza skóry - obejmuje każdy obszar skóry o wzmożonej wilgotności objawy kliniczne: rumień, pękanie lub maceracja skóry (C.albicans, C.glabrata, Cryptococcus spp., Malassezia furfur) Kandydoza błon śluzowych a) jamy ustnej na błonach śluzowych policzków i języka pojawiają się białe, silnie przylegające naloty, podobne do pleśniawek - ostra rzekomobłoniasta - (pleśniawki) u osób chorych na HIV, na białaczkę, po leczeniu sterydami z powodu np. astmy - ostra zanikowa - po antybiotykoterapii - ostra zanikowa związana z noszeniem protez - przewlekła rozrostowa - zajmuje wewnętrzną powierzchnię policzków Aspergilloza postać alergiczna, oskrzelowo - płucna (astma) grzybniak kropidlakowy płuc (aspergiloma) - po przebytej gruźlicy b) przełyku u chorych na AIDS, po chemioterapii c) pochwy - (80% C. albicans, 50% C. glabrata) - w cukrzycy, ciąży, stosowanie tamponów, dopasowana bielizna, niedobory immunologiczne aspergiloza zatok przynosowych (leki immunosupresyjne) Inwazyjna choroba - nierozpoznana u 35% pacjentów w momencie śmierci śmiertelność - 65% 5

6 Diagnostyka zakażeń grzybiczych Diagnostyka Barwienie metodą Grama fioletowe Gram dodatnie Mikrobiologiczna (hodowla, bakterioskopia bezpośrednia) Serologiczna wykrywanie antygenów (ELISA mannan Candida galaktomannan Aspergillus) Molekularna (wykrywanie DNA i RNA) PCR Preparat tuszowy na obecność otoczek Cryptococcus spp. Podłoże Sabourauda z chloramfenikolem i gentamycyną oraz bez antybiotyków inkubacja do 10 dni w temp O C Obecność metabolitów D - arabinitol (Candida) D - mannitol (Aspergillus) DIAGNOSTYKA DROŻDŻAKÓW (1) Posiew materiału klinicznego na podstawowe podłoże do izolacji i hodowli grzybów podłoże Sabourauda w celu izolacji szczepów Posiew izolatu grzyba na podłoże Sabourauda z dodatkiem antybiotyku (np. chloramfenikolu) hamującego wzrost bakterii Posiew izolatu na podłoże specjalne- podłoże chromogenne np. ChromAgar Candida, CandiSelect W zależności od produkowanych enzymów drobnoustroje rosnące na płytkach rozkładają substraty chromogenne, rosnące kolonie wybarwiają się na odpowiednie kolory DIAGNOSTYKA DROŻDŻAKÓW (2) Identyfikację szczepów nie barwiących się specyficznie na podłożu chromogennym można przeprowadzić za pomocą: API Candida (ID 32C) System VITEK 2 Spektometria masowa System MALDI-TOF MS System VITEK MS 6

7 DIAGNOSTYKA GRZYBÓW PLEŚNIOWYCH (1) Preparat bezpośredni z materiału klinicznego (opiłków paznokci / łusek skórnych), w celu wykazania obecności strzępków grzyba, konidioforów, konidiów Izolacja przez hodowlę (makrohodowla) Obserwacja makrohodowli w celu oceny morfologii kolonii: barwa, kształt, powierzchnia, wzniesienie nad powierzchnię podłoża, brzeg, konsystencja, zapach, wytwarzanie barwników do podłoża: Aspergillus fumigatus kolonie filcowate, zielone Aspergillus flavus kolonie filcowate, żółte Aspergillus niger kolonie puszyste, czarne DIAGNOSTYKA GRZYBÓW PLEŚNIOWYCH(2) Mikrohodowla szkiełkowa (hodowla prowadzona na szkiełkach podstawowych w komorach wilgotnych) Obserwacja mikrohodowli w celu oceny elementów morfotycznych grzybów pleśniowych pozwalających na identyfikację (konidiofory, konidia), jeśli nie uzyska się ich w preparacie bezpośrednim lub preparacie z makrohodowli Identyfikacja na podstawie preparatu mikroskopowego z hodowli / mikrohodowli: Rodzaj Aspergillus konidiofory w kształcie kropidła, Rodzaj Penicillum konidiofory w kształcie pędzelka Lekowrażliwość E-test, mikrorozcieńczenia w podłożu płynnym Metoda referencyjna, ilościowa MIC minimalne stężenie leku hamujące wzrost drobnoustroju grzybobójcze Działanie leków przeciwgrzybiczych grzybostatyczne Grupy leków przeciwgrzybiczych du.au /gallery/yeastlike_fungi/candida35.gif azole wobec Asprgillus spp. kandyny wobec Candida spp. azole wobec Candida spp. kandyny wobec Aspergillus spp. Polieny Amfoterycyna B (Ambisome,Amphocil,Abelcet) Nystatyna Azole Ketokonazol, Flukonazol, Itrakonazol, Worikonazol Posakonazol Rawukonazol Analogi nukleozydó w 5-fluorocytozyna Kandyny Kaspofungina Anidulafungina Mykafungina Amfoterycyna B (w tym formy modyfikowane) 5-fluorocytozyna Wiążą się z ergosterolem błony komórkowej Blokują syntezę ergosterolu Blokują syntezę kwasów nukleinowych Blokują syntezę glukanu 7

8 Ekspansja grzybów Chemizacja środowiska ( stosowanie detergentów, zawodowy kontakt z rozpuszczalnikami niszczącymi barierę skórną, używanie pestycydów) Aktywny tryb życia, który wiąże się z korzystaniem z publicznych urządzeń sanitarnych, sportowych, basenów, co zwiększa ryzyko kontaktu z zarodnikami grzybów. Produkcja antybiotyku penicylina Produkcja żywności (ser, pieczywo, alkohol) Składnik diety człowieka i zwierząt - Basidomycetes Produkcja substancji szkodliwych: alergeny, mikotoksyny Klimatyzacja pomieszczeń prowadzi do wzrostu stężenia zarodników grzybów pleśniowych należących do rodzaju Fusarium, Aspergillus i Penicillium poprzez rozprzestrzenianie się zarodników grzybów w przewodach wentylacyjnych. Ocieplanie budynków watą mineralną - Alternaria Spożywanie żywności przechowywanej w złych warunkach, która została zakażona zarodnikami grzybów, zwłaszcza: pieczywa, orzechów, ziaren zbóż, przypraw korzennych, serów, przetworów mięsnych, mlecznych, warzywnych, owocowych. Jedne z najstarszych organizmów na świecie relikty prekambryjskie Penicylina Pierwszy antybiotyk (należy do beta-laktamów) Odkryty przez Aleksandra Fleminga Penicillium notatum i Penicillium chrysogeum Działa bakteriobójczo i bakteriostatycznie. Hamuje wbudowywanie kwasu N-acetylomuraminowego do ściany komórkowej. Ponadto wywołuje lizę ściany komórkowej. Aleksander Fleming, Howard Florey i Ernst Chain r. Nagroda Nobla Pozytywne znaczenie grzybów drożdżopodobnych Grzyby drożdżopodobne mające zastosowanie w przemyśle spożywczym należą do typów: Ascomycota, najczęściej są to grzyby z rodzaju Saccharomyces, Candida i Geotrichum. Wszystkie grzyby drożdżopodobne wykorzystywane w produkcji żywności przeprowadzają proces fermentacji alkoholowej. C 6 H 12 O 6 2CH 3 CH 2 OH + 2CO kJ (28kcal) 8

9 Wykorzystanie grzybów drożdżopodobnych Przemysł piekarski, mleczarski, piwowarski, winiarski, gorzelniczy Drożdże szlachetne dzielą się także na drożdże dolnej i górnej fermentacji Drożdże dolnej fermentacji po zakończonym procesie opadają na dno kadzi fermentacyjnej, natomiast drożdże górnej fermentacji zbierają się na powierzchni płynu Np.: grzyby Saccharomyces nazywane są drożdżami szlachetnymi. Przemysł piekarski W piekarnictwie najczęściej wykorzystywane są grzyby z gatunku Saccharomyces cerevisiae Przeprowadzają one fermentacje alkoholową rozkładając cukier zawarty w mące. Powstający podczas fermentacji dwutlenek węgla spulchnia ciasto, nadaje mu charakterystyczną porowatą strukturę, co warunkuje właściwe wyrośnięcie ciasta oraz jego odpowiedni smak i wygląd Gatunek S. cerevisiae jest wykorzystywany w piekarnictwie ponieważ szybko się namnaża, charakteryzuje się dużą siłą podnoszenia ciasta i długą trwałością przy przechowywaniu. Są to grzyby fermentacji górnej. Przemysł mleczarski c.d. Wykorzystywane są grzyby drożdżopodobne należące do rodzaju Candida szczególnie C.utilis, C.kefyr oraz S. kefir, S cerevisiae, S.unisporus, Geotrichum candidum Grzyby drożdżopodobne te mają znaczenie w produkcji kefiru i serów Kefir to produkt otrzymywany przez fermentację pasteryzowanego mleka ziarnami kefirowymi, które są zlepieńcem: paciorkowców mlekowych Lactobacilus lactis w 75% oraz w 25% drożdży Saccharomyces kefir, S.cerevisiae, S.unisporus i Candida kefir (fermentują laktozę). Grzyby należące do gatunku są Geotrichum candidum wykorzystywane w procesie dojrzewania serów podpuszczkowych z porostem i w produkcji serów miękkich i pomazankowych (bryndza) Tworzy na ich powierzchni biały puszysty nalot Grzyb ten fermentuje laktozę i podwyższa kwasowość co wpływa na smak i zapach sera. Gatunek szybko ginie a zaraz po nim na serze rozwijają się grzyby pleśniowe 9

10 Przemysł alkoholowy Grzyby drożdżopodobne W przemyśle piwowarskim przeważnie stosuje się gatunek Saccharomyces uvarum - grzyb drożdżopodobny dolnej fermentacji oraz gatunek Saccharomyces cerevisiae grzyb górnej fermentacji, które w dużej ilości gromadzą się w pianie. W procesie wytwarzania piwa fermentacji ulegają maltoza i rafinoza powstałe z hydrolizy skrobi zawartej w ziarnach jęczmienia. w produkcji wina stosuje się drożdże fermentacji dolnej np. Saccharomyces cerevisiae i Saccharomyces elipsodeus. Drożdże gorzelnicze wykorzystuje się do produkcji spirytusu. W tym procesie wykorzystywane są grzyby drożdżopodobne górnej fermentacji z gatunku Saccharomyces cerevisiae. Rodzaj Gatunek Udział w procesach/znaczenie Saccharomyces Candida S. cerevisiae S. uvarum S. elipsodeus S. kefir S. unisporus C. utilis C. kefyr Wywołują proces fermentacji alkoholowej, przez co mają znaczenie w przemyśle piekarskim, browarniczym, gorzelniczym, winiarskim i mleczarskim Przeprowadzają proces fermentacji alkoholowej i wytwarzają witaminy z grupy B, przez co odgrywają rolę w produkcji kefiru Geotrichum G. candidum Wywołują fermentację alkoholową rozkładając laktozę dlatego wykorzystywane są do produkcji kefiru oraz w procesie dojrzewania serów podpuszczkowych oraz miękkich Pozytywne znaczenie grzybów pleśniowych Grzyby pleśniowe wykorzystywane w przemyśle spożywczym w przeważającej większości należą do typu Ascomycota, część z nich należy także do typu Zygomycota Grzyby należące do pierwszej klasy to gatunki z rodzjów: Aspergillus, Penicillium, Trichothecium Grzyby pleśniowe należące do typu Zygomycota stosowane w produkcji żywności to gatunki z rodzaju Rhizopus i Mucor Kierunki wykorzystania grzybów pleśniowych Specjalne szczepy gatunku Aspergillus niger są wykorzystywane do produkcji kwasu cytrynowego. Proces ten możliwy jest dzięki fermentacji cytrynowej, którą ten grzyb potrafi przeprowadzać Można stosować także inne gatunki grzybów tj. Penicillium citrinum, Mucor piriformis, Aspergillus clavatus, Aspergillus glauber oraz grzyby z rodzajów: Rhizopus, Trichthecium i Trichoderma 10

11 c.d. Grzyby pleśniowe wykorzystywane są do otrzymywania różnych preparatów enzymatycznych: proteolitycznych, pektynolitycznych, lipolitycznych, amylolitycznych, celulozolitycznych W przemyśle spożywczym zastosowanie znalazły preparaty amylolityczne, pektynolityczne i proteolityczne wytwarzane w największych ilościach przez grzyby z gatunku Aspergillus niger i Aspergillus oryzea oraz grzyby z rodzaju Mucor. Zastosowanie preparatów enzymatycznych Preparaty pektynolityczne - stosuje się w przetwórstwie warzywno-owocowym do hydrolizy związków pektynowych. Uzyskanie klarownych soków i win poprzez rozkład pektyn. Preparaty amylolityczne hydrolizują skrobię przy zastosowaniu enzymu µ-amylazy. Mają one znaczenie w: przemyśle piekarskim do fermentacji ciasta w przemyśle gorzelniczym do scukrzania skrobi zamiast stosowania słodu w browarnictwie także do scukrzania zacieru w przemyśle ziemniaczanym do produkcji glukozy ze skrobi w produkcji odżywek dla dzieci z surowców zbożowych Preparaty proteolityczne - hydrolizują białka, są wykorzystywane w: przemyśle mięsnym i rybnym do przyśpieszania dojrzewania mięsa w przemyśle piwowarskim do stabilizacji klarowności piwa w procesie dojrzewania serów Sery pleśniowe Grzyby pleśniowe wykorzystywane są w produkcji serów podpuszczkowych z przerostem i porostem. W czasie dojrzewania serów z przerostem ważna jest rola: Penicillium roquefortii i Penicillium glaucum, natomiast przy dojrzewaniu serów z porostem znaczenie mają: Penicillium candidum, Penicillium camembert, Penicillium caseoicolum, Penicillium nalgiovensis, Penicillium album oraz grzyb drożdżopodobny Geotrichum Candidum. Gatunek Penicillium roquefortii bierze udział w dojrzewaniu sera typu Roquefort, przyczyniając się do rozkładu tłuszczów i białek. Na powierzchni serów miękkich typu Camembert najczęściej rosną grzyby należące do gatunków Penicillium camemberti i Penicillium candidum. Natomiast przede wszystkim grzyby należące do gatunku Penicillium caseoicolum rozwijają się na serach typu Brie. Na początku silnie rozwijają się bakterie mlekowe. Grzyby pleśniowe Rodzaj Gatunek Działanie Aspergillus Penicillium Mucor Rhizopus A. niger A. clavatus A. glauber A. oryzae P. roquefortii P. glaucum P. candidum P. camembert P. caseoidolum P. nalgiovensis P. album P. citrinum Przeprowadzają proces fermentacji cytrynowej, stosowane są w produkcji kwasu cytrynowego. Wykorzystywane są tez do otrzymywania preparatów enzymatycznych (pektynolitycznych, amylolitycznych, proteolitycznych). A. oryzae jest składnikiem sosów sojowych. Biorą udział w procesie dojrzewania serów podpuszczkowych z przerostem typu Roquefort i serów miękkich z porostem typu Camembert. Przeprowadzają rozkład cukrów, tłuszczów i białek. Wytwarzają kwas cytrynowy. M. piriformis Mają zdolność wytwarzania kwasu cytrynowego oraz enzymów. Kwas fumaranowy. 11

12 Grzyby drożdżopodobne Negatywna rola grzybów w mikrobiologii żywności Bardzo rozpowszechnione w przyrodzie, łatwo przenikają do żywności i stają się szkodnikami w przemyśle spożywczym Udział w procesach psucia, gnicia i rozkładu produktów spożywczych w wyniku wytwarzania różnych produktów metabolizmu tzn. alkoholu, produktów degradacji białek i tłuszczów Poprzez enzymy: amylazy, celulazy, lipazy czy proteinazy mają zdolność rozkładu białka, skrobi, celulozy, pektyny Niektóre rodzaje grzybów wytwarzają silnie trujące mikotoksyny, które są przyczyną zakażeń żywności Candida Torulopsis Rodzaj Gatunek Działanie niepożądane C. valida C. famata C. parapsilosis C. lipolytica T. epizoa T. amora T. nigra Grzyby kożuchujące, osmofilne, rozkładające alkohol z wytworzeniem nieprzyjemnego zapachu. Są szkodnikami piwa, wina, kiszonek oraz słodkiego mleka zagęszczonego. Rozkładają także tłuszcze w majonezach i wyrobach mięsnych. Wywołują ciemne plamy na mięsie, rybach. Powodują gorzki smak mleka. Geotrichum G. candidum Rośnie w postaci białego nalotu, powoduje kwaśnienie serów miękkich, psucie kiszonek, kefiru. Powoduje zgniliznę warzyw: pomidorów, papryki, marchwi, ziemniaków. Trichosporon T. variabile Poprzez wytwarzanie amylazy powoduje chorobę kredową chleba. Rodzaj Rhizopus Mucor Aspergillus Penicillium Monilia Botrytis Fusarium Cladosporiu m Alternaria Grzyby pleśniowe Działanie Rozkłada skrobię, jest szkodnikiem pieczywa, warzyw i owoców. Fermentuje cukry, powoduje psucie pieczywa, produktów mlecznych, owoców. Osmofilny, dlatego wywołuje rozkład kiszonek, dżemów a także olejów jadalnych, pieczywa i owoców. Rozkłada cukry i tłuszcze występujące w serach, owocach, pieczywie i mięsie. Powoduje proces jełczenia przez rozkład tłuszczów masła, śmietany, serów. Psuje owoce. Poprzez enzymy pektynolityczne powoduje zgniliznę owoców w szczególności winogron. W produktach zbożowych wytwarza alkohol, np.: tzw. pijany chleb. Jest szkodnikiem wina, owoców i mięsa. Wywołuje ciemną zgniliznę warzyw i owoców. Mikotoksyny Są to produkty przemiany materii grzybów pleśniowych, które są toksyczne dla człowieka, roślin i zwierząt. Termin mikotoksyny pochodzi od słów: greckiego mycos - grzyb oraz łacińskiego toxicum - trucizna. Produkowane są w produktach roślinnych, szczególnie zbożowych. Mikotoksykozy choroby wywoływane przez mikotoksyny 12

13 Mikotoksyny Zagrożenie dla człowieka endotoksyny - magazynowane w grzybni egzotoksyny - dyfundują do otaczającego środowiska, np.: żywności, paszy, mleka. Po usunięciu grzybni z takich produktów toksyny nadal w nich pozostają. Oporne na: gotowanie, obróbkę technologiczną i przetwarzanie produktów Najczęściej mikotoksyny występują w produktach pochodzenia roślinnego, zwłaszcza zbożach, przetworach zbożowych, warzywach, orzechach i innych nasionach oleistych. Najczęściej toksyny produkują grzyby należące do rodzajów: Aspergillus, Penicillium i Fusarium. Spożycie skażonej żywności zanieczyszczenie surowców roślinnych lub paszy zwierząt Inhalacja zarodnikami bioareozol Kontakt przez skórę powodzie ochratoksyna A W średniowieczu występowały epidemie ze śmiertelnymi zatruciami po spożyciu chleba wypieczonego z mąki zawierającej sporysz alkaloidy Claviceps purpurea. O zatruciu sporyszem mowa jest też w Starym Testamencie. Klątwy grobowców: Tutenchamona, Kazimierza Jagiellończyka Aspergillus flavus nowotwory, udary, wylewy, zawały Działanie mikotoksyn na organizm człowieka Początkowo łagodne objawy kliniczne przypominające alergię: zmęczenie, bóle głowy, nieżyt nosa, zapalenie spojówek, zatok, krtani i skóry. Oddziaływania mikotoksyn mogą przejść w przewlekły lub ostry charakter, zależy to od dawki i czasu narażenia na kontakt z toksynami. Oprócz zaburzeń w metabolizmie białek, tłuszczów i węglowodanów mogą prowadzić do zaburzeń w syntezie kwasów nukleinowych co wywołać może uszkodzenie nerek i wątroby a także rozwój choroby nowotworowej. W pewnych przypadkach mikotoksyny mogą przyczynić się do zaburzeń w obrębie centralnego układu nerwowego oraz zmian w narządach płciowych. Zgodnie z Wykazem Czynników Rakotwórczych Dla Ludzi stworzonym przez Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii w Warszawie do rakotwórczych mikotoksyn należą: aflatoksyny B1, B2, G1, G2. Aflatoksyna Aflatoksynę wytwarzają głównie grzyby należące do gatunków Aspergillus flavus, A. parasiticus oraz A. nominus. Mogą ją także produkować grzyby z rodzajów: Penicillium, Mucor i Rhizopus. Spośród ok. 20 zidentyfikowanych aflatoksyn jedynie 4 występują w produktach spożywczych (aflatoksyny B1, B2, G1 i G2). Aflatoksyny najczęściej spotyka się w żywności pochodzenia roślinnego tj. w orzechach, kukurydzy, nasionach roślin strączkowych, mące i pieczywie, świeżych owocach i warzywach, suszonych owocach, zbożach, ryżu, słodyczach, przyprawach. Pochodne aflatoksyn można znaleźć w mleku i jego przetworach (aflatoksyny M1 i M2).Wytwarzane są one w organizmie zwierząt karmionych skażoną paszą. 13

14 Aflatoksyna W badaniach przeprowadzanych w Indiach, na 380 próbek rozdrobnionych orzechów ziemnych, w 97% występowała aflatoksyna. W badaniach orzechów pistacjowych w Holandii z 29 próbek 59% stanowiły próbki zanieczyszczone aflatoksyną. Aflatoksyna Mutagen, teratogen. Aflatoksyny mogą wywoływać szereg chorób, w tym raka wątroby, chroniczne zapalenie wątroby, żółtaczkę oraz marskość wątroby. Aflatoksyna jest jednym z głównych czynników powodujących choroby nowotworowe wątroby (hepatokancerogen) u człowieka. Objawy kliniczne ze strony wątroby obserwuje się u osób spożywających spleśniałe orzeszki ziemne. Określone grupy populacji ze względu na rodzaj spożywanej żywności i warunki bytowania są bardziej narażone na zatrucie aflatoksynami. Mogą to być Indianie i plemienia Batu spożywający znaczne ilości orzeszków ziemnych, u tych ludzi często występuje marskość i rak wątroby. Patulina cechuje się bardzo dużą toksycznością. Najważniejszym gatunkiem, który ją wytwarza jest Penicillium expansum. Mniejsze zdolności wytwarzania patuliny mają także gatunki grzybów: Byssochlamys oraz Penicillium, Aspergillus. Neurotoksyczna, teratogenna, immunosupresyjna. Patulina najczęściej występuje na powierzchni jabłek i w sokach jabłkowych a także w przetworach owocowych, moszczach, miodzie, ryżu. Toksynę tą obserwuje się także na żywności przechowywanej w lodówce: żółty ser, mięso. W badaniach soku jabłkowego w Turcji 100% z 44 próbek zawierała patulinę. Zearalenon to mikotoksyna o działaniu estrogennym produkowana przez grzyby z gatunków: Fusarium graminearum, F.roseum, F.culmorum, F. crookwellense. Występuje przede wszystkim w zbożach oraz kukurydzy Istnieją także przypuszczenia, że toksyna ta może występować w: piwie, orzechach włoskich i bananach Może prowadzić do hiperestrogenizmu i niepłodności u ssaków Ustalono, że niskie dawki tej mikotoksyny wpływają pozytywnie na cykl przemian tworzących estrogeny w organizmie, a przez to może mieć działanie ochronne przeciwko nowotworzeniu 14

15 Ochratoksyna to pochodna kumaryny. Rodzaje toksyny: A - rakotwórcza, uszkadza nerki, B, C. Ochratoksyny produkują grzyby należące do gatunków: Aspergillus ochraceus, Penicillium verrucosum. Nefrotoksyczna, mutagenna, teratogenna, immunosupresyjna. W badaniach Guzmán i wspł. spośród 120 próbek kawy, tylko w jednej nie stwierdzono obecności ochratoksyny A. Deoksyniwalenon to mikotoksyna wytwarzana przez grzyby z gatunków: Fusarium Deoksyniwalenon występuje zazwyczaj w zbożach: jęczmieniu, pszenicy a także w kukurydzy. Mikotoksyna ta w organizmie człowieka może wywołać zapalenie nabłonka jelita cienkiego i w nastepstwie biegunkę oraz anoreksję. Trichoteceny wykazują także działanie karcinogenne w stosunku do wątroby. Stwierdzono, że podanie dużych dawek DON skutkuje wymiotami, brakiem apetytu, utratą masy ciała i biegunką, nekrozą (gangreną) pewnych tkanek, jak np. ścianki żołądkowo-jelitowej, szpiku kostnego lub tkanki chłonnej. Trichoteceny 1h po ekspozycji Utrata wagi ciała Wymioty Zapalenie skóry Podrażnienie błon śluzowych Krwiste biegunki Rozległe krwotoki Fumonizyny produkowane są przez grzyby z gatunków Fusarium moniliforme i F.proliferatum. Hepatoksyczne, neurotoksyczne, nefrotoksyczne nowotwory przewodu pokarmowego - rak przełyku? W badaniach żywności dla dzieci 20% próbek zawierało fumonizyny. Wstrząs spadek ciśnienia, niewydolność krążenia Śmierć w ciągu 12h 15

16 Luteoskiryna to żółty barwnik dwuantrachinonowy rozpuszczalny w tłuszczu. Stwierdzono, że przy jej długotrwałym przyjmowaniu wywołuje raka wątroby. Wytwarzają ją grzyby należące do gatunku Penicillium islandicum. Toksyna ta występuje najczęściej w: żółtym ryżu, orzechach ziemnych, jęczmieniu, płatkach owsianych, sokach jabłkowym i winogronowym. Satratoksyny Alergie, zespół zmęczenia, objawy neurotoksyczne, infekcje dróg oddechowych, zaburzenia odporności Występują w podłożach o wysokiej zawartości celulozy, np.: trawy, zboża, materiały budowlane, papier, kurz) Produkowane przez Stachybotrys cinerea Pozostałe toksyczne metabolity Cytrynina, fumigatyna, sterigmatocystyna, kwas terreinowy, fuzarenon, sporofurazyna, kwas penicylinowy, kwas sekalonikowy, rubratoksyna A, B, rugulozyna, wirydikatyna, dikumarol Nefrotoksyczne, rakotwórcze, mutagenne, teratogenne, przeciwbakteryjne, cytotoksyczne, hepatokarcinogenne Grzyby pleśniowe wytwarzające mikotoksyny można uznać za istotne zagrożenie dla zdrowia publicznego, a nawet duże zagrożenie dla istnienia ludzkości. Prof. dr hab. M. Gajęcki w swoim wystąpieniu podczas Konferencji Jakość i bezpieczeństwo żywności wyzwania XXI wieku, wygłosił tezę, iż mikotoksyny można traktować jako czynniki broni biologicznej tuż obok innych toksyn białkowych, np.: botulinowej gronkowcowej. Mikotoksyny zarówno z produktów spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, są przecież bardzo łatwo dostępne a skutkom ich toksyczności trudno przeciwdziałać i ciężko leczyć. Mikotoksykozy są często przyczyną śmierci zakażonego organizmu. Dlatego teza wykorzystania mikotoksyn jako broni biologicznej jest realna. 16

17 Alergeny grzybicze 1873r. Charles Blackley jako pierwszy opisał alergię po inhalacji zarodnikami Penicillium (bezgłos, katar oskrzelowy) Alergenami są głównie w postaci konidialnej Dojrzałe zarodniki wywołują chorobę inwazyjną Martwe lub w stanie spoczynku oraz w małej ilości wywołują reakcję alergiczną Objawy alergii mogą być powiązane z istniejącą grzybicą często nie zdiagnozowaną Stanowią 10-30% czynników etiologicznych chorób alergicznych Bioareozol Grzyby rozwijające się w pomieszczeniach źle wentylowanych wydzielają substancje lotne, zapachowe: Hexanol, cyklohexan, benzen, proteazy, glikozydazy, komponenty białkowe, białka stresu oksydacyjnego. Najczęstszą przyczyna alergii wziewnej są grzyby: Alternaria, Cladosporium, Penicillium, Aspergillus, Mucor, Fusarium, Curvularia, Rhizopus Grzyby rozwijające się w pomieszczeniach klimatyzowanych - Choroba klimatyzacyjna (Sick building syndrome) Etiologia: grzyby Fusarium, Aspergillus, Penicillium, Pullularia wydzielają endotoksyny i 1-3beta-glukan Postacie alergii na zarodniki grzybów pleśniowych Wziewna Pokarmowa Kontaktowa (skórna) Odpowiedź na istniejące w organizmie ognisko zakażenia grzybiczego, często niezdiagnozowane Objawy: grypopodobne, infekcje górnych dróg oddechowych, zapalenie spojówek, zespół zmęczenia, bóle głowy, obniżona koncentracja umysłowa Alergiczny nieżyt nosa i zatok (grzybniak zatok, polipy nosa i zatok, zapalenie zatok), alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych Astma oskrzelowa na tle grzybiczym - 67% - Cladosporium Reakcje nadwrażliwości Typ I Cladosporium i Alternaria IgE zależna Typ II Reakcja na wielocukier mannan w ścianie komórkowej Candida i galaktomannan Aspergillus Zależna od przeciwciał IgM i IgG Typ III Zależna od przeciwciał IgG i IgM Powstaje w wyniku długotrwałego ekspozycji na zarodniki grzybów (zawodowe choroby dolnych dróg oddechowych: serowarzy, pracownicy winnic) Typ IV Zmiany skórne zjedzenie lub dotknięcie podstawczaka (maślak, czernidlak, piestrzenica) Pokrywka drożdżaki, pleśnie Penicillium, Aspergillus Ziarniniakowatość oskrzelowo-płucna, zapalenie pęcherzyków płucnych 17

18 Choroby zawodowe Alternaria płuco pracownika przemysłu drzewnego Cladosporium, Penicillium płuco pracownika przemysłu tytoniowego Botrytis płuco pracowników winnic Penicillium - płuco serowara Fusarium płuco farmera a także kolonizacja filtrów klimatyzacyjnych i urządzeń nawilżających 18