АФЛАТОКСИНЫ

АФЛАТОКСИНЫ — группа токсинов-метаболитов, продуцируемых плесневыми грибками, главным образом из рода Aspergillus, обладающих избирательным гепатотропным действием.

Событием, которое привело к открытию афлатоксинов, явилась вспышка так называемой X-болезни (икс-болезни) среди домашних птиц и животных в Англии в 1960 году. Животные погибали в результате острой печеночной недостаточности, сопровождавшейся некрозом и циррозом печени. Аналогичные эпизоотии наблюдались в питомниках с радужной форелью в Калифорнии (США), где у 50—70% рыб были обнаружены опухоли печени. Общим фактором, связывающим эти эпизоотии, являлось наличие в корме животных, птиц и рыб земляного ореха (арахиса), зараженного плесневым грибком Aspergillus flavus. Из экстрактов зараженных продуктов было выделено вещество, вызывающее характерную картину отравления. Это вещество было названо афлатоксином (по сокращенному названию грибка-продуцента). Позднее было идентифицировано несколько индивидуальных соединений, отличающихся по степени гепатотоксического и гепатоканцерогенного действия, которые были обозначены как афлатоксины B1, B2, G1, G1, M1, M2, В2а и G2a. Кроме того, было установлено, что афлатоксины образуются не только грибками из рода Aspergillus, но и другими плесневыми грибками, например, некоторыми штаммами Penicillium и Streptomyces. Афлатоксины были обнаружены в ряде пищевых продуктов — в сое, пшенице, ячмене, кукурузе, рисе, горохе, бобах, в семенах хлопка и зернах какао, в картофеле, сыре, в сухом молоке и т. д.

Тестом на наличие афлатоксинов в пищевых продуктах и кормах предложено считать определяемые под микроскопом некротические поражения печени у утят.

По химической структуре афлатоксины представляют собой замещенные кумарины с молекулярным весом 312—330.

Они различаются по степени насыщения водородом, а также по типу заместителя (R) в фурановом кольце (см. формулы). Следует отметить, что имеющаяся у афлатоксинов фурокумариновая конфигурация характерна для целой группы широко распространенных в природе веществ, обладающих фармакологической активностью.

Для выделения афлатоксинов из зараженных объектов предложены разнообразные методы, включающие экстрагирование микотоксинов соответствующими растворителями (метанол, хлороформ, ацетон — вода, гексан — ацетон — вода и т. д.) с последующей многократной очисткой экстракта. С помощью различных видов хроматографии можно получать индивидуальные афлатоксины, идентификацию которых осуществляют по характерной флюоресценции в ультрафиолете (синефиолетовой для афлактоксина группы В и желто-зеленой для афлатоксина группы G), по подвижности в тонком слое силикагеля (величина Rf для В1 > В2 > > G1 > G2), а также по их специфическим спектрам поглощения и флюоресценции. Выделенные в чистом виде афлатоксины представляют собой бледно-желтые кристаллы, очень слабо растворимые в воде (10 — 20 мг/мл), но свободно растворимые в умеренно полярных органических растворителях, таких как хлороформ, метанол, диметилсульфоксид. Растворы афлатоксинов относительно нестойки на свету и воздухе, однако длительное время (более года) могут сохраняться в темноте и на холоду.

Штаммы грибков, способных продуцировать афлатоксины, распространены повсеместно. Большинство грибков из рода Aspergillus развиваются и образуют афлатоксины в широких температурных пределах — от 10 до 60° (особенно энергично при 23—30°) в условиях влажности продукта более 14%, а воздуха —85—90%. Следовательно, любые пищевые продукты и корма могут быть загрязнены афлатоксинами на различных стадиях их приготовления и хранения. При обычных способах обработки пищи афлатоксины, содержащиеся в ней, разрушаются лишь частично. Более действенными являются особые методы обработки: стерилизация в автоклаве в присутствии аммония или обработка гипохлоритом. В загрязненных образцах пищевых продуктов или кормов наиболее часто встречается фракция В1. Фракция же В2 и G1 почти никогда не встречается в отсутствие B1.

Наблюдения показали, что к афлатоксинам чувствительны многие виды млекопитающих, птиц и рыб. Токсическое действие афлатоксинов зависит от возраста, пола, питания и вида животного. С другой стороны, различной активностью обладают различные фракции афлатоксинов.

Наиболее активной является фракция B1, наименее активной — G2. Так, например, LD₁₀₀ фракции В1 для новорожденных утят составляет всего 15—20 мкг, фракции G1— 40 мкг, В2—85 мкг, a G2—175 мкг. В чистом виде или в составе загрязнений арахисовой муки афлатоксины оказывают более сильное токсическое действие на молодых, особенно новорожденных животных. В зависимости от чувствительности к афлатоксинам все виды животных можно подразделить на три группы: 1) очень чувствительные, для которых LD50 равна 1000 мкг/кг веса или меньше (утята, радужная форель, морские свинки, кролики, новорожденные крысы, индюшата); 2) чувствительные, для которых LD50 составляет 1000—10 000 мкг/кг веса (обезьяны, телята, цыплята, хомяки, коровы и др.); 3) резистентные, которые остаются нечувствительными к относительно большим дозам афлатоксинов (мыши и овцы).

Прямых доказательств высокой чувствительности человека к токсическому действию афлатоксинов нет. Однако известно, что клеточные культуры печени и легких человека, так же как и клеточные культуры эмбрионов утят, весьма чувствительны к цитотоксическому действию афлатоксинов.

Острая интоксикация афлатоксинами характеризуется медленным развитием некрозов печени различного типа: перипортального у крыс, индюшат, цыплят; центрилобулярного у морских свинок; очагового — у молодых обезьян. Наряду с некротическими изменениями наблюдается пролиферация желчных протоков. Электронномикроскопические исследования показали, что первые изменения наступают в ядерных структурах через 30 минут после введения афлатоксина. Позже наблюдается дегрануляция шероховатого и пролиферация гладкого эндоплазматического ретикулума, распад митохондрий, увеличение числа лизосом.

При хронической интоксикации афлатосинами выявляется его отчетливое гепатоканцерогенное действие. У различных классов животных (млекопитающих, птиц и рыб) после длительного введения афлатоксинов возникают опухоли печени, реже почек, в ряде случаев с метастазами в легкие. При этом канцерогенная активность афлатоксинов проявляется при введении доз во много раз меньших, чем при использовании таких известных химических гепатоканцерогенов, как, например, аминоазосоединений (см. Аминоазотолуол, Диметиламиноазобензол). Для получения рака печени у крыс достаточно вводить по 10 мкг афлатоксина в день. Добавление в корм рыб афлатоксина В1 в концентрации 0,5 мкг/кг вызывает возникновение гепатом у 40—50% особей радужной форели в среднем через 52 недели. У 100% крыс возникают опухоли при добавлении в их корм смеси афлатоксина в концентрации 700—800 мкг/кг. По данным Ньюберна и Вогана (Р. М. Newberne, G. N.Wogan, 1967) использование очищенного афлатоксина В1 в дозе 15 мкг/кг вызывает у крыс рак печени с метастазами в легкие в 100% случаев в течение 68—80 недель. Более того, опухоли печени могут быть получены у крыс уже после однократного введения афлатоксина в дозе, близкой к LD50. В опытах in vitro афлатоксины вызывают злокачественную трансформацию клеток печени новорожденных крыс. На месте введения чистых кристаллических препаратов афлатоксина под кожу крысам и мышам образуются саркомы и фибросаркомы. Однако и в этих случаях наблюдаются сначала некротические поражения, а затем опухоли печени. Сравнительный анализ результатов хронического введения отдельных фракций афлатоксина крысам указывает на то, что наибольшей активностью обладает фракция B1. Для индукции опухолей с помощью фракции В2, например, необходима доза в 100 и более раз большая, чем это требуется для фракции В1. Чувствительность к канцерогенному действию афлатоксинов повышается при алиментарном дефиците липотропных факторов и циррозе печени. При одновременном введении афлатоксинов с диэтилстильбэстролом или фенобарбиталом, а также при гипофизэктомии животные становятся более устойчивыми к действию афлатоксинов.

Считается, что канцерогенное действие афлатоксинов происходит через алкилирование (см.). Выраженная гепатотропность афлатоксинов объясняется тем, что большая часть их накапливается в печени, которая играет основную роль в метаболизме афлатоксинов. При этом фракции В1 и G1 являются исходными токсинами. Остальные известные фракции афлатоксинов — их метаболитами. Так, фракции М1 и М2— продукты гидроксилирования фракции В1; они обнаруживаются в моче всех видов животных и человека после попадания им с пищей афлатоксинов.

Широкий спектр животных, чувствительных к канцерогенному действию афлатоксинов, заставляет считать их потенциально опасными для человека.

При изучении продуктов питания жителей Уганды, Таиланда и Швейцарии было обнаружено, что до 50% образцов арахисовых орехов, а также многие зерновые и зернобобовые культуры (пшеница, кукуруза, соя, фасоль, кофе, какао) и продукты их переработки (мука, хлеб) содержали афлатоксины в концентрации от 100—1000 мкг/кг. Следовательно, афлатоксины из загрязненных продуктов могут попадать в организм человека. В 1971 году Воган и Шанк (G. N. Wogan, R. Shank) нашли в тканевых жидкостях у детей в Таиланде, умерших от острого заболевания неизвестной этиологии, значительные количества неметаболизированного афлатоксина В1. Патологические изменения в печени и других органах умерших были сходны с картиной изменений в аналогичных органах у обезьян, отравленных афлатоксином В1. В 1971 году в Индии были отмечены случаи массового цирроза печени у детей в связи со случайным загрязнением афлатоксинами их пищи. Эпидемиологические исследования указывают на то, что в районах с повышенной заболеваемостью раком печени (Центральная Африка, Юго-Восточная Азия) отмечается определенная корреляция с содержанием афлатоксинов в продуктах питания населения. Так, в одном из округов Уганды, где заболеваемость первичным раком печени составляет 15 случаев на 100 тысяч населения, из 105 образцов пищевых продуктов в 43,8% были обнаружены афлатоксины в концентрациях до 1000 мкг/кг.

Вопросам изучения действия афлатоксинов и мерам устранения их из окружающей человека среды уделяется большое внимание как в нашей стране, так и в других странах, а также международными организациями ООН (ВОЗ, ФАО, ЮНЕСЕФ), связанными с охраной здоровья населения и обеспечением его доброкачественным продовольствием. В 1966 году экспертами ВОЗ предложена предельно допустимая доза афлатоксинов в пище, равная 30 мкг на 1 кг продукта.

Библиография: Билай В. И. Биологически активные вещества микроскопических грибов и их применение, с. 160, Киев, 1965, библиогр.; Билай В. И. и Пидоп-лично H. М. Токсинобразующие микроскопические грибы и вызываемые ими заболевания человека и животных, с. 106, Киев, 1970; К г а у b i 1 1 H. F. и Shim k in M. В. Канцерогенность кормов, обусловленная грибковыми метаболитами или загрязнением кормов при их обработке, в кн.: Усп. в изучении рака, пер. с англ., под ред. Л. М. Шабада, т. 8, с. 204, М., 1969, библиогр.; Покровский А. А. и Беспрозванный Б. К. Афла-токсикозы, Сов. мед., № 2, с. 79, 1972, библиогр.; Покровский А. А. ид р. К методике получения, очистки и идентификации афлатоксина Вь Вопр. пит., т. 30, № 4, с. 69, 1971, библиогр.; Aflatoxin, scientific background, control and implication, ed. by L. A. Goldblatt, N. Y., 1969; A m 1 a I. a. o. Cirrhosis in children from peanut meal contaminated by aflatoxin, Amer. J. clin. Nutr., v. 24, p. 609, 1971; Barnes J.M. Aflatoxin as a health hazard, J. appl. Bact., v. 33, p. 285, 1970; Evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to man (lARC), v. 1, p. 145, Lyon, 1972, bibliogr.; NewberneP.M.a. W o-gan G. N. Sequential morphologic changes in aflatoxin Bt carcinogenesis in the rat, Cancer Res., v. 28, p. 770, 1968; S c h o-e n t a 1 R. Aflatoxins, Ann. Rev. Pharmacol., v. 7, p. 343, 1967, bibliogr.; W o-g a n G. N. Mycotoxins in foodstuffs, Cambridge, 1964; он же, Chemical nature and biological effects of the aflatoxins, Bact. Rev., v. 30, p. 460, 1966, bibliogr.; W о g a n G. N. a. S h a n k R. C. Toxicity and carcinogenicity of aflatoxins, Advanc. in environm. sei. techn., ed. by J. N. Pitts a. R. L. Metcalf, v. 2, p. 321, N. Y. a. o., 1971, bibliogr.

B. П. Богородицкая; Э. E. Сметанин (пит.), Л. М. Шабад (онк.).