Mikotoxinok hatása a halak termelésére és egészségi állapotára Mézes Miklós SZIE MKK ÁTAI Takarmányozástani Tanszék
A penészgombák hatása a takarmányokra a tárolás során: (a) Mikotoxin termelés, (b) Hőmérséklet emelkedés (akár 55 oC-ra), (c) Víztartalom emelkedés (akár 5-10%-kal) (d) Dohosodás Penészek növekedésének kedvező nedvesség tartalom 20% és 70-90% relatív páratartalom (65% RH leállítja a penészek növekedését) Penészek növekedésének hatására – enzim termelésük révén - csökken a takarmányok táplálóanyag tartalma: - zsír (energia) tartalom; - aminosav tartalom - vitamin tartalom - a zsírok keton avasodása következik be - nem enzimatikus barnulás következik be
Mikotoxinok előfordulása a takarmányokban Mikotoxin
Penészgomba
Takarmány alapanyag
Aflatoxin
Aspergillus flavus Aspergillus parasiticus
Kukorica, szója Kukorica melléktermékek
Ochratoxin A
Aspergillus ochraceus Penicillium verrucosum
Búza, árpa, zab, kukorica
Trichotecének (DON, T-2)
Fusarium graminearum Fusarium culmorum
Kukorica, búza, árpa Kukorica melléktermékek
Zearalenon
Fusarium graminearum
Kukorica, búza, árpa Kukorica melléktermékek
Fumonizin
Fusarium verticollioides Fusarium proliferatum
Kukorica Kukorica melléktermékek
Ciklopiazonsav
Penicillium cyclopium Penicillium griseofulvum Aspergillus versicolor
Kukorica
Szterigmatocisztin
Aspergillus flavus Aspergillus parasiticus
Búza, kukorica
Aflatoxin B1 Az AFB1 szubkrónikus, illetve krónikus toxikus hatása elsősorban májkárosodásban, illetve karcinogenitásban nyilvánul meg. A szivárványos pisztráng mutat extrém érzékenységet az aflatoxinok karcinogén hatása iránt. AFB1 27,3 µg/kg takarmány 15 hónap: 13% hepatocelluláris karcinoma + 23% hiperplasztikus gócok a májban. Az aflatoxikózis tünetei halakban (lárvakorban sokkal súlyosabb): - csökkent mértékű növekedés - fakó színű kopoltyúlemezek - elhúzódó véralvadás - anémia - betegségekkel szembeni fokozott érzékenység Az immunszupresszív hatás nagydózisú E-vitaminnal (200 mg/kg takarmány csökkenthető.
AFB1 DNS károsító hatása Az AFB1 DNS károsító hatásának felmérése Comet assay-vel (csóvahosszúság x DNS fragmentek száma a csóvában) Idő
AFB1 (mg/kg ttm.)
Teljes vér
Máj
Vese
Teljes vér
Szivárványos pisztráng
4 óra
24 óra
Máj
Vese
Harcsa
0
2,67
2,86
2,00
1,02
1,05
2,56
0,5
6,88*
4,62
4,75*
0,95
0,89
2,50
0
2,41
2,90
2,56
0,82
0,94
0,92
0,5
4,67
6,88*
3,59
0,92
0,85
1,05
Aflatoxin B1
Az AFB1 a máj mikroszómális enzimjei által aflatoxikol-lá redukálódhat. Az aflatoxikol ugyanakkor dehidrogenáz enzimek segítségével visszaalakulhat AFB1-é. A folyamatot pisztrángban (Salmo gairdneri) írták le. Az aflatoxicol az AFB1-hez hasonlóan karcinogén: 20 µg/kg takarmány AFB1 (8 hónap): 56% májtumor 29 µg/kg takarmány aflatoxikol ( 8 hónap): 26% májtumor
Normál pisztráng máj szövettani képe
Hepatocelluláris prekarcinogén hatások pisztráng májban 20 µg/kg AFB1 tartalmú takarmány etetése 6 hónapon keresztül A májsejtek hipertrófiája és extrém magkárosodás , valamint a máj szerkezetének károsodása figyelhető meg
Hepatocelluláris prekarcinogén hatások pisztráng májban 29 µg/kg aflatoxikol tartalmú takarmány etetése 6 hónapon keresztül A májsejtek hipertrófiásak, de súlyos károsodás még nem figyelhető meg
Hepatocelluláris karcinoma pisztrángnál 29 µg/kg aflatoxikol tartalmú takarmány etetése 12 hónapon keresztül Hatások: extrém basophilia, megnövekedett sejtmagvak és mitózisra utaló jelek
Aflatoxin B1 Tilapia (Oreochromis niloticus × O. aureus) 85-1641 μg AFB1/kg takarmány - 20 hetes etetés Kifejezett hatások (pl. növekvő elhullás, csökkent növekedés, tumorképződés) csak >245 μg AFB1/kg takarmány szennyezettségnél > 638 μg/kg takarmány : vérplazma fehérje és albumin tartalma máj citokróm P450 1A aktivitás májban vakuolás elfajulás, gyulladás Tartásmód hatása: - átfolyásos rendszerben: ≤ 30 µg/liter – nincs mérhető hatás - Ketreces tartásban: 5 µg/liter – elhullás mértéke nő A húsban még extrém szennyezettségnél (1641 µg/kg takarmány; 20 hét) sem akkumulálódik. Csatornaharcsa (Ictalurus punctatus): Lényegesen kevésbé érzékeny – 10 mg/kg takarmány; 10 hét is csak mérsékelt súlygyarapodás csökkenést és májkárosodást idézett elő 3 nappal a szennyezett takarmány felvételét követően a húsban csak minimális mennyiségben volt kimutatható (95% csökkenés)
Ochratoxin A (OTA) Az ochratoxin A maximális szérum koncentrációja halakban a szennyezett takarmány felvételét követően nagyon alacsony (a szabad – nem fehérjéhez kötött - arány >40%), emiatt az OTA biológiai hozzáférhetősége is alacsony. Csatornaharcsa 1-8 mg OTA/kg takarmány: - testsúlygyarapodás szignifikáns és dózisfüggő csökkenése 1 mg/kg dózis – 8 hetes etetést követően 2 mg/kg dózis - 2 hetes etetést követően 4 és 8 mg/kg dózisnál a takarmányértékesítés romlik, csökken a túlélési arány 8 mg/kg dózisnál csökken a hematokrit érték, valamint súlyos májés vesekárosodás tapasztalható 3 nappal a szennyezett takarmány etetését követően a húsban csak minimális mennyiségben volt kimutatható (csökkenés 99%) Az OTA kedvezőtlen hatásait 500 mg/kg C-vitamin csökkentette.
Ciklopiazonsav (CPA) Neurotoxin (leginkább aflatoxinnal együtt fordul elő) Csatornaharcsa: 100 µg CPA/kg takarmány – növekedés csökken 10 mg CPA /kg takarmány – gyomor-bélcsatorna nekrózisa (a mirigyek is)
Trichotecénvázas mikotoxinok
Halakban (relatíve) kevéssé toxikusak, amelynek feltehető oka, hogy a halak bélflóráját alkotó mikroorganizmusok olyan enzimeket (is) termelnek, amelyek alkalmasak a trichothecénvázas mikotoxinok kevéssé toxikus vegyületekké történő átalakítására (pl. de-epoxidáció).
Deoxinivalenol (DON) Halaknál a DON krónikus toxikózis hatására kialakuló tünetek: - anorexia, - csökkent súlygyarapodás, - neuroendokrin zavarok - immun-szuppresszió Szivárványos pisztráng: 1-12,9 mg/kg takarmány dózisfüggően csökkentette a takarmányfelvételt (különösen érzékeny a DON jelenlétére a takarmányban – 20 mg DON /kg takarmány dózisnál 100%) és a súlygyarapodást. Harcsa: ≤ 10 mg/kg takarmány dózisig nincs hatása, 15 mg/kg takarmány csökkentette a termelési mutatókat, de az elhullás mértéke nem változott
T-2 toxin Szivárványos pisztráng (6 mg/kg ttm. takarmány dózis letális): Lárva (1 g testsúly) – (1,0, 2,5, 5, 10 és 15 mg/kg takarmány; 16 hét) >2,5 mg/kg takarmány hatására csökkent a növekedési intenzitás, takarmány visszautasítás jelentkezett, csökkent a takarmány értékesítés, csökkent a hematokrit érték és a hemoglobin tartalom, valamint dózis függő mértékben ödéma alakult ki. Kifejlett egyedeknél 15 mg/kg takarmány dózisnál a tünetek: - csökkent takarmányfelvétel - csökkent súlygyarapodás - alacsonyabb hematokrit és vér hemoglobin érték - vérzéses bélgyulladás Májtumor (neopláziás elváltozás) 0,2 vagy 0,4 mg/kg takarmány hatására még 12 hónap alatt sem alakult ki 7-8 hónapos pisztrángoknál.
T-2 toxin Csatornaharcsa: Növekedés intenzitás (SGR), takarmány értékesítés dózisfüggő mértékben csökken (0,63, 1,25, 2,5, 5 mg/kg T-2 toxin; 8 hét) - csökkent hematokrit érték - patológiás elváltozások a gyomorban, a fejen és a vesében 1,25, 2,5 és 5 mg T-2 toxin/kg takarmány dózisnál - fokozott érzékenység Edwardsiella ictaluri [Gram negatív baktérium, az enterális szeptikémia kórokozója] fertőzésre
Zearalenon (ZEA) Aktív metabolitjai α- és β-zearalenol Ösztrogén-szerű aktivitással rendelkezik, azaz kötődik az ösztrogén receptorokhoz, valamint indukálja a vitellogenin és az ikrahéj zona radiata fehérjék génexpresszióját/szintézisét. A ZEA és az α-zearalenol ösztrogén-szerű hatása kb. 50% a 17-β ösztradiolhoz viszonyítva, míg a β-zearalenol hatása elhanyagolható mértékű.
In vitro kompetitív receptor binding assay szivárványos pisztrángban α-zearalenol 1/150, zearalenon 1/300, β-zearalenol 1/750 kötési kapacitást mutatott a 17-β-ösztradiolhoz viszonyítva
A vitellogenezis és a zonagenezis in vivo indukciója ivaréretlen lazacban (Salmo salar) ZEA, α-zearalenol és β-zearalenol (1 és 10 mg/kg), valamint 17-β –ösztradiol (5 mg/kg) i.p. injektálás. A kezelést követő 7 nap múlva mérték a vitellogenin (Vtg) és az ikrahéj zona radiata (Zr-p) fehérjék mennyiségét.
ZEA (10 mg/kg ttm.) i.p. injektálás hatására expresszálódó mRNS-ek fiatal szivárványos pisztráng májában és ovariumában acty (β-centractin) – citoszkeleton stuktur fehérje; bccip - DNS repair, sejtciklus; enoa (α-enolase) – glükolitikus enzim; proc (protein C) – véralvadás ; frih – ferritin nehéz lánc
Zearalenon illetve benzo[a]pirén (10 mg/kg ttm.) és 17-β ösztradiol, valamint ezek kombinációinak egyszeri i.p. injektálást követő hatása (24. óra) ivaréretlen nőstény szivárványos pisztráng májában az ösztrogén receptorok és a vitellogenin (felső), valamint az aril-hidrokarbon receptorok és a citokróm P1A (alsó) génpexressziójára
Fumonizin B1 (FB1) Az FB1 halak számára toxikus, de jelentős fajok, és korcsoportok közötti eltérést mutat Csatornaharcsa (Ictalurus punctatus) Nagy dózisokat (120-150 mg/kg takarmány, 14 hét) is jól tolerál; A súlygyarapodás már 20 mg/kg dózistól csökken – jelentős mértékű takarmány felvétel csökkenés; 40 mg/kg takarmány dózistől idegrendszeri károsodások mutathatók ki: az idegrostokban vakuolumok, lymphocisztiocisztikus elváltozások az agyban; Az elhullás 240 mg/kg takarmány dózisig nem nő szignifikánsan. A szennyezett takarmány etetését követően még 21 nap múlva is jelentős mennyiségben jelen van a húsban (csökkenés 50%) Nílusi tilapia (Oreochromis niloticus) 150 mg/kg takarmány jelentősen csökkentette a testsúly gyarapodást; A hematokrit érték is jelentősen csökken. Ponty (Cyprinus carpio) Jelentősen érzékenyebb - 10 mg/kg takarmány toxikus Csökkenő súlygyarapodás Exokrin és az endokrin pankreasz elfajulás
Szterigmatocisztin Ponty: Fokozatosan csökkenő növekedési intenzitás Izom fehérje tartalma csökken; szárazanyag és zsírtartalma nő AST/ALT aktivitás nő Elhullás mértéke nő LD50 (ponty) becsült értéke: 211 μg/kg takarmány Harcsa: 250 μg/kg takarmány; három hónap Testsúly csökkenés Izom fehérje tartalma csökken, zsírtartalma nő Növekvő mértékű elhullás 12.8 μg/kg testtömeg; 4 hét Klasztogén (kromoszóma törések) hatású a vesében + növekvő számú kismagvas vörösvérsejt
