Афлатоксин B1

Афлатоксин B₁ (АФB₁, AFB₁, сокр. от англ. Aspergillus flavus toxin B₁) — органическое соединение из группы поликетидов (декакетид), относится к микотоксинам. Один из наиболее встречающихся афлатоксинов. Контаминант, вторичный метаболит, который продуцируется некоторыми видами микроскопических плесневых грибов (микромицетов) рода Аспергилл (Aspergillus flavus, A. parasiticus). Данные микромицеты поражают в основном корма для скота и пищевые продукты растительного происхождения: зерновые культуры, масличные культуры (семена хлопчатника, подсолнечника и так далее), орехи (арахис и другие)^[1] и сухофрукты, встречаются также, но намного реже, в продуктах животного происхождения. Чрезвычайно токсичен и обладает сильнейшей гепатотоксичностью и гепатоканцерогенной активностью^[2]. В опытах на животных АФB₁ показал мутагенные^[3], тератогенные^[4] и иммунносупрессивные воздействия^[5]. Вследствие этих свойств представляет большую угрозу здоровью и жизни человека.

Афлатоксин B1
Общие
Систематическое наименование	​(6aR,9aS)​-​2,3,6a,9a-​тетрагидро-​4-​метокси-​1H,11H-​циклопента[c]фуро[3',2':4,5]фуро[2,3-​h][1]бензопиран-​1,11-​дион
Сокращения	АФB1, AFB1
Традиционные названия	Афлатоксин B1
Хим. формула	C17H12O6
Физические свойства
Молярная масса	312,2798 г/моль
Термические свойства
Температура
• плавления	269 °C
Химические свойства
Растворимость
• в воде	0,0015 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	1162-65-8
PubChem	14403
Рег. номер EINECS	214-603-3
SMILES	O=C5C=4C(=O)Oc3c1c(OC2O\C=C/C12)cc(OC)c3C=4CC5
InChI	InChI=1S/C17H12O6/c1-20-10-6-11-14(8-4-5-21-17(8)22-11)15-13(10)7-2-3-9(18)12(7)16(19)23-15/h4-6,8,17H,2-3H2,1H3/t8-,17+/m0/s1 OQIQSTLJSLGHID-WNWIJWBNSA-N
ChEBI	2504
ChemSpider	162470
Безопасность
ЛД50	0,4 мг/кг (кролики, перорально), 0,6 мг/кг (морская свинка, интерстициально)
Токсичность	Чрезвычайно токсичен, сильнейший гепатоканцероген
Пиктограммы ECB
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

История

Конидии Aspergillus flavus.

Как и другие афлатоксины, афлатоксин B₁ не был известен до 60-х годов XX века. Изучение его структуры и свойств началось после загадочной гибели огромного количества индеек в Англии в 1961 году. Загадочное вещество Х (смесь афлатоксинов, большую часть, которой составлял АФB₁) было обнаружено в арахисовой муке, которую использовали в составе корма для индеек. Мука была поражена микроскопическими плесневыми грибами аспергиллами («жёлтая плесень»): Aspergillus flavus, A. parasiticus)^[6]. Точное строение молекулы АФB1 установили в 1967 году. В 1969 году структура была подтверждена с помощью химического синтеза.

Физико-химические свойства

Представляет собой кристаллическое вещество или белый порошок от бесцветного до бледно-жёлтого цвета. Плохо растворим в воде, хорошо в метаноле, хлороформе. Соединение очень стабильно (в растворе), имеет высокие температуры плавления и кипения, однако, в химически чистом виде относительно неустойчивое и чувствительно к действию воздуха и света, особенно к УФ-излучению. При детектировании в УФ свете флуоресцирует синим цветом.

Продукты питания как источники

Афлатоксин B₁ встречается в основном в заражённых пищевых продуктах (является контаминантом), и люди подвергаются воздействию им почти исключительно через продукты питания.

Основными источниками афлатоксина B₁ являются заражённые аспергиллами продукты растительного происхождения, такие как:

• Бобовые культуры (соя, арахис, нут), особенно большое содержание встречается в семенах арахиса;
• Масличные культуры (семена подсолнечника и хлопчатника)
• Зерновые культуры (рис, пшеница, кукуруза и так далее)
• Орехи и сухофрукты (грецкие орехи, миндаль, фисташки, инжир, курага, фейхоа и так далее)

Гораздо меньше содержится афлатоксина B₁ в продуктах животного происхождения — молоке, кисломолочных продуктах, яйцах и сыре.

Для роста аспергиллов (A. flavus, A. parasiticus и других) оптимальны довольно высокие температуры (35-45 °С) и относительно высокие значения влажности воздуха (при относительной влажности атмосферного воздуха ниже 85 % синтез афлатоксина прекращается), на субстратах с влажностью выше 9-10 % (для масличных и бобовых культур) или 18 % (зерновые). Росту благоприятствуют субстраты с повышенным содержанием растительных масел, такие как семена подсолнечника или сои, или крахмала.

Сохранность афлатоксина B₁ после обычной кулинарной или технологической термической обработки пищевых продуктов очень высока, даже стерилизация в автоклавах в течение 30 мин при 135 °C существенно не снижает его содержания. Полное разрушение молекул АФB₁ достигается при взаимодействии с жидким аммиаком или раствором гипохлорита натрия.

Биосинтез

Афлатоксин B₁ является дериватом, полученным при действии синтазы жирных кислот (СЖК) и поликетидной синтазы (ПКС) (известные как синтазы норсолариневой кислоты).

Воздействие

Хронический афлатоксикоз (хроническая интоксикация афлатоксинами) почти в 100 % случаев вызывает цирроз печени и гепатоцеллюлярную карциному. На снимке макропрепарат печени человека, с тотальным циррозом и локализованной карциномой печени.

Афлатоксин B₁ может проникать через кожу. Накожное (дермальное) воздействие данного афлатоксина в конкретных условиях окружающей среды может привести к серьёзным рискам для здоровья^[7]. Печень является наиболее восприимчивым из органов человека, по отношению к токсичности афлатоксина B₁. В исследованиях на животных, патологические очаги, связанные с интоксикацией афлатоксином B₁, включают: снижение веса печени, вакуолизацию гепатоцитов (появление многочисленных вакуолей)^[8] и карциному печени^[9]. Другие поражения печени включают: расширение печеночных клеток, жировую инфильтрацию, некроз, кровоизлияния, фиброзы, регенерацию узелков и пролиферации/гиперплазии жёлчных протоков^[10].

Молекулярный механизм действия

Схема образования ДНК-аддукта АФB₁.

Сам по себе афлатоксин B₁ не обладает канцерогенным действием, то есть он является проканцерогеном. Канцерогеном является его активный метаболит — эпоксид. Попадая в гепатоцит, афлатоксин B₁ гидроксилируется микросомальной системой окисления, катализируемой цитохромом P450, до эпоксида (8,9-эпокси-АФB₁). Эпоксид проявляет чрезвычайно высокую реакционную способность вследствие наличия неподелённых пар электронов у атома кислорода и напряжения эпоксидного цикла, который легко разрушается и увеличивается его активность. Эпоксид немедленно начинает алкилировать ДНК с образованием прочных ковалентно-связанных ДНК-аддуктов, особенно с гуанином (8,9-эпокси-АФB₁-N⁷-гуанин). Процесс алкилирования протекает по механизму мономолекулярного нуклеофильного замещения S_N2.

Алкилирование ДНК эпоксидом АФB₁ приводит к повреждениям гена-онкосупрессора p53, вплоть до утраты способности к экспрессии белка^[11], тем самым лишая гепатоцит апоптоза. Дальнейшее продолжение процесса приводит к трансформации клеток посредством активации некоторых онкогенов, например, K-ras, вызывая гепатоцеллюлярную карциному^[12].

Всё вышеперечисленные нарушения приводят к так называемому метаболическому хаосу и гибели клетки.

Токсикология

Афлатоксин B₁ — СДЯВ, обладающее сильнейшим гепатотоксическим и гепатоканцерогенным действием. Среди афлатоксинов наиболее токсичный для человека и животных. Помимо этого обладает и ярко выраженной мутагенной активностью^[3], тератогенностью^[4] и иммунносупрессивным действием^[5].

Токсичность афлатоксина B₁ для некоторых животных представлена в таблице.

Наименование животного	LD50 в мг/кг
Мыши	9 (перорально)
Крысы	7,2-17,8 (перорально)
Кролики	0,4 (перорально)
Морские свинки	2 (перорально)
Лошади	2 (перорально)
Обезьяны (павианы)	2 (перорально)

Афлатоксин B₁ способен вызывать у человека острые и хронические микотоксикозы, названные афлатоксикозами. Возникновению афлатоксикозов способствует отсутствие надлежащего санитарно-эпидемиологического контроля за продуктами питания, особенно в странах с жарким и влажным климатом (страны тропической Африки, Юго-восточной Азии и Индия), где среди местного населения наблюдаются высокие показатели цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы.

Острый афлатоксикоз

Этиология острого афлатоксикоза связана с однократным приёмом пищевых продуктов с высоким содержанием афлатоксина B₁ (от 100 мкг/кг и более). При этом у пострадавших наблюдается следующая клиническая картина: рвота, конвульсии или судороги, кома, отёк головного мозга, острая печёночная недостаточность, при этом в крови наблюдается высвобождение аммиака. Особенно опасны острые афлатоксикозы у детей, так как среди них наблюдается довольно высокая летальность.

Хронический афлатоксикоз

Этиология данного афлатоксикоза связана с многократным и долговременным приёмом пищевых продуктов с низким показателями содержания афлатоксина B₁ (намного ниже летальных доз порядка 35-45 мкг/кг). В отличие от острого афлатоксикоза, при хроническом наблюдаются почти 100 % возникновения цирроза печени и злокачественных опухолей.

Контроль риска и регуляция

Одним из важных доказательств реальной опасности афлатоксинов (включая и афлатоксин B₁) для здоровья человека явилось установление корреляции между частотой и уровнем загрязнения пищевых продуктов афлатоксинами и частотой первичной карциномы печени среди населения.

Методы определения

Наиболее эффективным методом определения афлатоксина B₁ в пищевых продуктах, сырье и комбикормах является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) с использованием флюоресцентного детектора^[13].

Безопасность пищевых продуктов

Нормативные документы

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), человек при благоприятной гигиенической ситуации потребляет с суточным рационом до 0,19 мкг/кг афлатоксина B₁.

В России и странах таможенного союза согласно техническому регламенту таможенного союза № 015/2011 о безопасности зерна и № 021/2011 о безопасности пищевой продукции содержание афлатоксина B₁ в пищевых злаках (зерновые культуры), масличных и бобовых культурах, а также продуктах из этих культур (растительные масла, маргарины итд.), орехах, чае, кофе, в мучных и сахаристых кондитерских изделий, восточных сладостях, жевательной резинки (для изделий, содержащих орехи); шоколаде и изделий из него, какао-бобах и какао-продуктах не должно превышать 0,005 мг/кг. В ферментных молокосвёртывающих препаратах грибного происхождения, продуктах для детей, беременных и кормящих женщин наличие афлатоксина B₁ не допускается.