A mikotoxinok és a bendőműködés

A mikotoxinokról általában

Az elmúlt évek időjárási viszonyainak következtében évről évre egyre inkább nő a takarmánynövények mikotoxin-szennyezettsége, amely főként a növekedési, illetve a betakarítási fázist érinti (Hussein és Brasel, 2001). A penészgombák között előfordulnak olyanok, melyek toxinjaikkal már a szántóföldön szennyezik a növényeket (szántóföldi penészek), illetve olyanok, amelyek elsősorban a raktározás közben termelnek toxinokat (raktári penészek). A szántóföldi penészek csoportjába tartoznak például a Fusarium-fajok, míg a raktári penészek fontosabb képviselői az Aspergillus- és a Penicillium-fajok (Kovács, 2004). A globális felmelegedés következtében azonban ezek jelenlétével ma már a termőterületen is számolni kell, hazánkban különösen a kukorica esetében.

A hideg, csapadékos időjárás késlelteti a gabonafélék, leginkább a kukorica érését, és ezzel növeli a penész-, illetve mikotoxin-fenyegetettséget. A Fusarium-toxinok ugyanakkor már a kora tavaszi időszakban is megjelennek, majd ezt követően az időjárástól függően a betakarításkor, sőt előfordulhatnak még a nem megfelelő tárolás során is. A forró, nyirkos viszonyok azonban az aflatoxinok elterjedésének kedveznek. Ezen felül még számos tényező növeli a penészgombák elszaporodását, és ennek következtében a mikotoxin-szennyezettséget a takarmányban. Ilyen lehet például a késői betakarítás, amely növeli az érettségi állapotot és csökkenti a nedvességtartalmat, vagy ide sorolhatjuk a sáros talajt a termőterületen, amely szintén növelheti a penészgomba fertőzöttséget és emiatt a mikotoxinok képződését (Hussein és Brasel, 2001; Adams et al., 2016).

Az ajánlott nedvességtartalom fölé eső értékek vagy a rossz tárolási körülmények szintén okozhatnak penészesedéssel kapcsolatos problémákat. Jelenlegi ismereteink szerint, más tényezők mellett, számos esetben a mikotoxinok állhatnak az eddig tisztázatlan termelési és egészségügyi problémák hátterében (Hussein és Brasel, 2001; Adams et al. 2016).

A mikotoxinok jelen lehetnek a takarmányban még akkor is, ha azok szemmel láthatóan nem, vagy csak kis mennyiségű penészt tartalmaznak. A mikotoxinok általában komolyabb problémákat okoznak a monogasztrikus állatokban, míg a kérődzők egy bizonyos szennyezettségi szintig rezisztensek maradnak velük szemben. A penészgombákkal szennyezett takarmányok általában kevésbé ízletesek, emellett csökkentik a takarmánnyal bevitt energia- és szárazanyag-tartalmat, a szükséges táplálóanyagok mennyiségét, azok hasznosulását, illetve a termelékenységet.

Emiatt jelentősen csökkentik a tejtermelést vagy a testtömeg-gyarapodást, valamint károsítják egyes szervek működését és gyengítik az immunrendszert is. Ez utóbbi miatt az állat fogékonyabb lesz a fertőző betegségek iránt. A mikotoxin-mérgezést azonban rendkívül nehéz diagnosztizálni, mert a tünetek számos esetben nagyon hasonlóak más anyagforgalmi vagy fertőző eredetű betegségek tüneteihez (Fink-Gremmels, 2008; Adams et al. 2016). Emiatt, valamint azért, hogy a termelés ne váljon gazdaságtalanná, elengedhetetlen a mikotoxinok elleni hatékony védekezés.

Hazánk agrárgazdaságában leginkább a fonalas gombák családjába tartozó Aspergillus-, Penicillium- és Fusarium-fajok felelősek a mikotoxin termeléséért. A Fusarium-fajok fontosabb toxinjai a zearalenon (F-2 toxin, ZEA), a trichotecénvázasok [T-2 toxin, nivalenol (NIV), deoxinivalenol (DON), diacetoxiszcirpenol (DAS),] és a fumonizinek (FB1 – FB6). Az Aspergillus- és a Penicillium-fajok jelentősebb mikotoxinjai pedig az aflatoxinok és az ochratoxin-A (OTA) (Kovács, 2004).

A mikotoxinok több szempontból is veszélyesek, mind az állat-, mind a humánegészségügyi szempontokat figyelembe véve. Amennyiben az állat mikotoxin-terhelésnek van kitéve, úgy könnyebben megfertőzödik, megnő a gyógykezelések költsége, termelése viszont csökken, emiatt csökken a termelés gazdasági haszna is, részben amiatt is, mert a mikotoxinokat tartalmazó, valamint a mikotoxin-terhelés miatt valamely kórokozóval fertőzött állati termék fogyasztása egyaránt káros hatással lehet a fogyasztókra is, emiatt azok nem kerülhetnek közfogyasztásra.

Fontos azonban figyelembe venni azt is, hogy a kérődzők kevésbé érzékenyek a mikotoxin-terhelésre, mint a monogasztrikus állatok. Ez a megállapítás azon alapul, hogy a bendőmikrobák egy bizonyos mennyiségig képesek átalakítani a mikotoxinokat, olyan módon, hogy azt követően azok már kevésbé, vagy akár egyáltalán ne rendelkezzenek mérgező hatással. Ez azonban nem minden esetben állja meg a helyét, mert a mikotoxinok toxicitása nagyban függ az állat korától, fajtájától, nemétől, a mikotoxin-terhelés mértékétől, valamint az immunrendszer állapotától is (Dien Heidler és Schatzmayr, 2003).

Kérődző állatok esetében a bendőnek kettős szerepe van. Az egyik a mikotoxinok elleni hatásos védőrendszer kiépítése, másrészről pedig számos olyan mikroorganizmust találhatunk a bendőben, amelyek képesek a mikotoxinok enzimatikus bontására (Rafai, 2016).

Mikotoxin-biotranszformáció a bendőben

A bendőben a mikrobák szaporodásához megfelelő anaerob környezet és hőmérséklet van, emellett elegendő tápanyag is folyamatosan rendelkezésükre áll, így elegendő mennyiségben vannak jelen ahhoz, hogy egy bizonyos ideig fenn tudják tartani az egészséges állapotot még mikotoxin-mérgezés esetén is.

A bendőben élő mikroorganizmusok közüli a leghatékonyabb mikotoxin-bontók a bendőprotozoák. A kérődzők egészségét és termelését potenciálisan veszélyeztető mikotoxinok közül a leginkább jelentősek az aflatoxinok, az ochratoxin A és a ZEA, illetve a trichotecénvázas mikotoxinok közül a T-2 toxin, a DON és a DAS (Rafai, 2016). A mikotoxinok biológiai lebontásával kapcsolatban, napjainkban egyre több tanulmány jelenik meg. A kutatások eredményei azt mutatják, hogy a mikotoxin-molekulák mikrobiális eredetű enzimekkel történő biotranszformációja – azaz lebontása – a detoxifikáció hatékony és biztonságos módja (Schatzmayr et al., 2006).

Az USA Food and Drug Administration (FDA), valamint az Európai Unió által meghatározott, a mikotoxinokra vonatkozó, azok káros hatásainak kialakulását megelőző szabályozási határértékek is azt tükrözik, hogy a kérődzők kevésbé érzékenyek a mikotoxinok iránt. Az így meghatározott határértékek maximumánál a kérődzőknek magasabb a toleranciájuk a mikotoxinokkal szemben, mint például a sertéseknek, a baromfi-fajoknak, vagy más monogasztrikus állatfajnak. Így például az aflatoxin maximálisan még elfogadható mennyisége kifejlett sertések esetében 200 ppb, míg ez az érték kifejlett vágómarháknál akár 300 ppb is lehet, a fiatal állatok esetében azonban ez az érték, állatfajtól függetlenül, 20 ppb (Michael, 2006).

Kurmanov (1977) írta le elsőként, hogy a kérődzők általában rezisztensebbek a mikotoxin-mérgezésekkel szemben, mint a monogasztrikus állatok. A kérődzők bendőjében azóta számos mikotoxinokat lebontó baktériumot azonosítottak, amelyek képesek lebontani számos egyéb növényi toxint is. Így például az elsők között mutatták ki bendőben az ochratoxin A (Hult et al., 1976) és az aflatoxin B1 (Alcroft et al., 1968) bontását. A különböző potenciálisan előforduló egyéb mikotoxinok lebontását is vizsgálták kérődzőkben (Kiessling et al., 1984), és megállapították, hogy a bendőmikrobák kisebb-nagyobb mértékben képesek a ZEA-t, a T-2 toxint, a diacetoxiszcirpenolt és a legnagyobb mértékben DON-t metabolizálni.

Aflatoxin

 Az Aspergillus flavus és az Aspergillus parasiticus penészek által termelt aflatoxin az egyik legelterjedtebb és toxikus hatásai miatt a legjelentősebbnek tartott mikotoxin (Deiner et al., 1987; Kurtzman et al., 1987). Aflatoxin-szennyeződés sokáig csak trópusi és szubtrópusi időjárási viszonyok között fordult elő, mivel az Aspergillus penészek meleg, párás körülmények mellett termelik a legtöbb mikotoxint. A globális felmelegedés hatására azonban már hazánkban is kimutatták jelenlétét a termőterületen (Dobolyi et al., 2013). Aflatoxinnal elsősorban a kukorica, a földimogyoró, a gyapotmag, a köles, a cirok és az egyéb takarmánygabonák lehetnek szennyezettek (Phillips, 1999).

Az aflatoxinok kémiailag eltérőek, amely befolyásolja toxicitásukat is. Az aflatoxin B1, G1 és M1 a dihidrofuránok közé tartoznak és rendkívül toxikusak, míg a B2, G2 és M2 a tetrahidrofurano-furánok közé tartoznak és kevésbé toxikusak (Mézes, 2016). Ezek közül a legnagyobb koncentrációban az aflatoxin B1 (AFB1) fordul elő. Az AFB1-gyel szennyezett takarmány elfogyasztása után bekerül a bendőbe és ott a mikrobiális lebomlás során részben aflatoxikollá, részben aflatoxin M1-é alakul. Az át nem alakult frakció a vékonybélből felszívódik, zsíroldékony karaktere miatt elsősorban passzív diffúzióval, majd a májban a xenobiotikum transzformáló enzimrendszer segítségével is metabolizálódhat (Moss, 1996; Kuilman et al., 2000).

A folyamat eredményeként, más metabolitok mellett, aflatoxin M1 is képződik, amely a takarmányfelvételt követően már 3-4 óra múlva megjelenik előbb a bélsárban, majd a vizeletben, végül 20-22 óra múlva a tejben is (Koppány, 2012). Upadhaya et al. (2009) arról számoltak be, hogy az aflatoxin B1 átalakulásának hatékonysága a bendőben függ a szarvasmarha fajtától, valamint az etetett takarmány típusától is. A szálas takarmányösszetevők arányának, illetve a keményítő- és fehérjekoncentráció mértékének változtatása módosítja a bendőmikrobák transzformációs képességét (Xiao et al., 1991; Muller et al., 2001; Yang, 2010).

Ochratoxin A (OTA)

Az ochratoxint az Aspergillus ochracerus és a Penicillium verrucosum penészgombák termelik, amelyek a gabonaféléket, a kávébabot, a szőlőt és más gyümölcsöket szennyezhetik, emiatt átkerülhet például a sörbe és a borba is (Halasz et al., 2009).

Az ochratoxikózis kérődzőkben viszonylag ritkán fordul elő, mert a bendő mikroorganizmusai hatékonyan hidrolizálják az OTA amid kötéseit, így átalakítva azt nem toxikus OTA-α vegyületté (Sreemannarayana et al., 1988). A bendőben már a takarmányfelvételt követően 15 perc múlva 50%-os OTA-csökkenés figyelhető meg (Rafai, 2016). Számos tanulmány foglalkozott az OTA biológiai detoxifikálásával, amelyek azt bizonyították, hogy a bendőmikrobák (pl. a Butyriovibrio fibrisolvens) jelentős OTA-bontó kapacitással rendelkeznek (Schatzmayr et al., 2002; Yang, 2010). Bizonyos esetekben azonban a mikotoxin-szennyezettség mértéke már olyan nagy, amelynek detoxifikálásához a bendő méregtelenítő kapacitása nem nyújt elegendő védelmet, így ilyen esetekben kérődzőknél is mérgezések alakulhatnak ki (Ribelin et al., 1978).

DON és T-2 toxin

A DON és a T-2 toxin a trichotecén vázas mikotoxinok közé tartoznak. Hazánkban búzában, kukoricában, rozsban, árpában, pillangósokban, valamint az ezek felhasználásával készített keveréktakarmányokban egyaránt előfordulhatnak. Amennyiben a kérődzők bendőjében egészséges pH uralkodik (>5,6), akkor jelentős mértékben és gyorsan (24 óra alatt 50%) deepoxidálódik a DON, és kisebb mértékben a T-2 toxin (Mézes, 2016). Ezek a mikotoxinok a takarmány visszautasítását, a testtömeg-gyarapodás csökkenését, hányást, hasmenést, illetve esetleg bőrproblémákat, vérzéseket, sőt súlyosabb esetekben akár elhullást is okozhatnak (Yiannikouris és Jouany, 2002).

Az aflatoxinokhoz hasonlóan immunszupresszív tulajdonságokkal is rendelkeznek, mert gátolják a fehérjeszintézist. Az immunrendszeren belül hatnak a makrofágok és a limfociták számára és azok aktivitására is. A DON és a T-2 toxin ugyanakkor csak minimális mértékben ürül a tejjel, a húsban sem akkumulálódik, így élelmiszerbiztonsági kockázata csekély (Mézes, 2016).

Zearalenon (F-2 toxin; ZEA)

A ZEA egy fitoösztrogén hatású vegyület (Diekman és Green, 1992), amely leginkább reprodukciós zavarokat idéz elő az állatokban, így többek között, tehenekben is (hiperösztrogenizmus). A kérődzők bendőjében a ZEA is metabolizálódik a protozoák által, és a hidroxiláció során részben α-zearalenonná alakul, amely viszont négyszer toxikusabb a kiindulási vegyületnél, míg a másik metabolit (β-zearalenon) toxicitása a kiindulási vegyület toxicitásának körülbelül fele (Mézes, 2016). A tejben is megjelenhetnek a ZEA és származékai, de csak igen nagy takarmányszennyezettség esetén, így humánegészségügyi kockázata ennek is csekély (Rafai, 2016).

*

Mindent összevetve láthatjuk, hogy a bendő a legtöbb mikotoxin esetében képes azokat detoxifikálni, de csak abban az esetben, ha az állat egészséges és bendőműködése is megfelelő. Sajnos azonban még ilyenkor is megvan a valószínűsége annak, hogy kérődzőkben is termeléscsökkenést vagy egészségügyi problémákat idézzenek elő. Ennek elkerülése érdekében minden esetben ügyelni kell arra, hogy az állatok ne legyenek kitéve az elkerülhetetlennél nagyobb mértékű stresszhatásoknak, betegségeknek, illetve, hogy a mikotoxinok takarmányokban lévő mennyisége ne haladja meg a javasolt maximum értékeket.

A mikotoxinok ugyanis a bendő protozoák számára is toxikusak, emiatt azok számának csökkentésével rontják a bendő detoxifikáló képességét. Kérődzők esetében, a tejtermelés révén, számolni kell továbbá humánegészségügyi szempontokkal is, mert a mikotoxinok, vagy azok metabolitjai, a tejben is megjelenhetnek.