مایکونوکسین ها در خوراک دام (بخش اول)

اتحادیه دامداران استان البرز

سید هادی حسینی (دکتری تخصصی تغذیه نشخوارکنندگان)

جعفر رمضانخانی (کارشناس ارشد تغذیه دام)

مایکوتوکسین­ها در خوراک دام (بخش اول)

مقدمه

بهداشت و کنترل آلودگی­های خوراک دام و طیور یکی از اصول مهم در جهت پیشگیری و مهار بیماری­ها می­باشد.

زیرا اقلام غذایی مورد استفاده در خوراک مورد هجوم قارچ­ها قرار می­گیرند و می­توانند به صورت مستقیم در حیوان ایجاد بیماری نمایند و یا باعث ایجاد زمینه مناسب برای بروز بیماری­های دیگر در حیوان گردند.

همچنین می­تواند با ایجاد آلودگی در چرخه تولید غذای انسان، باعث ایجاد بیماری در انسان گردند. واژه مایکوتوکسین از کلمات یونانی MyKHE به معنای قارچ و ToEIKoN به معنای نیزه سمی مشتق شده است.

(Van Eymond, 1989) مایکوتوکسین­ها متابولیت­های ثانویه­ای با وزن مولکولی پایین هستند که توسط کپک­ها و قارچ­ها­ تولید شده که می­توانند محصولات غذایی را در مراحل مختلف تولید و برداشت در مزرعه و یا در طی مراحل مختلف حمل و نقل و نگهداری آلوده کنند (هوویگ و همکاران، 2001).

بر اساس آمار ارائه شده در سال 2004 توسط موسسه تحقیقات بین المللی محصولات کشاورزی گرمسیری و نیمه گرمسیری، سالانه بيش از 25 درصد از كل غلات توليدي جهان در معرض آلودگي قارچي قرار دارند و طبق گزارش سازمان جهانی سلامت در سال 2002، مایکوتوکسین­ها به ویژه آفلاتوکسین یکی از عوامل موثر در بروز بیماریهای ناشی از غذا گزارش شده ­اند.

آفلاتوکسین­ها گروهی از مایکوتوکسین­ها هستند که به طور فراوان توسط قارچ آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس پارازیتیکوس تولید می­شوند (دیاز و همکاران، 2002). آسپرژیلوس جزء قارچ­های سمی انباری است و در شرایط با رطوبت و درجه حرارت بالا تکثیر پیدا می­کند، بنابراین آلودگی به آفلاتوکسین عمدتا در گیاهان مناطق مرطوب و گرمسیری مشاهده می­شود (آلودگی ذرت به آفلاتوکسین یک مشکل مهم در مناطق مرطوب محسوب می­شود). از میان آفلاتوکسین­ها گونه(AFB₁)  B₁، سمی­ترین و بارزترین گونه می­باشدکه به راحتی می­تواند انواع مختلف محصولات و مواد غذایی مورد استفاده در تغذیه دام و طیور را در غلظت­های هشداری آلوده کرده و باعث خسارات اقتصادی زیادی در اقسا نقاط دنیا شود.

میزان حساسیت حیوانات به سم آفلاتوکسین

اثرات سمی ناشی از آفلاتوکسین به دو عامل میزان سم و مدت زمان مصرف بستگی دارد و برهمین مبنا دو شکل کاملاً مشخص از مسمومیت تحت عنوان آفلاتوکسیکوزیس حاد و آفلاتوکسیکوزیس مزمن تشخیص داده می­شوند. مسمومیت حاد به صورت مسمومیت کبدی حاد با نشانه­های بالینی شامل ضعف، بی اشتهایی، زردی و تلفات بالا و ایجاد جراحات بافتی در کبد و همچنین کاهش شدید میزان پروتئین کل سرم مشخص می­گردد. بر اساس مطالعات به عمل آمده در میان انواع مختلف آفلاتوکسین، آفلاتوکسین­های نوع B₁ از بالاترین میزان سمیت برخوردار بوده، در حالیکه میزان سمیت انواع G₁، B₂ و G₂ به ترتیب 50، 20 و10 درصد سمیت آفلاتوکسین B₁ می­باشد(Lesson et al., 2005) .

علاوه بر تاثیر مقدار سم و حساسیت گونه­ای بر روی شدت مسمومیت با آفلاتوکسین، عوامل دیگری از قبیل سن، جنس و فصل نیز شدت مسمومیت را تحت تاثیر قرار می­دهند (Lesson et al., 2005).

توکسین­های تولید شده توسط قارچ­های خانواده آسپرژیلوس

قارچ­های آسپرژیلوس برای رشد و تولید سم قارچی به حداقل دمای 10-12 درجه سانتی­گراد و فعالیت آبی (aw) بین 75/0 تا 83/0 نیاز دارند. شرایط بهینه برای رشد قارچ­های آسپرژیلوس و تولید سم قارچی دمای 25 درجه سانتی­گراد و فعالیت آبی 95/0 است.

مهمترین سموم قارچی تولید شده توسط آسپرژیلوس­ها شامل آفلاتوکسین­ها و اکراتوکسین­ها هستند که در ادامه به آن پرداخته می­شود.

چگونگی رشد و نمو قارچ­ها در خوراک

حمله قارچ­ها و تولید سم در غذا ممکن است در طول مدت پیش از برداشت محصول و یا پس از آن در سطح مزرعه، در طول مدت ذخیره، حمل و نقل، در جریان فرآوری مواد خوراکی و همچنین در ظروف خوراک­دهی صورت پذیرد که سبب کاهش ارزش غذایی مواد خوراکی می­گردد و در اثر صدمه به ترکیبات نیتروژنی لیپیدی موجود در خوراک، می­تواند مقدار پروتئین، انرژی و ویتامین­های خوراک را کاهش دهد.

دمای بالا (قارچ در دمای کمتر از 7.5 درجه سانتی­گراد و بیشتر از 49 درجه سانتی­گراد قادر به رشد نمی­باشد)، رطوبت (در اجزای جیره نباید بیش از 14.5 درصد باشد) و باران­های غیر فصلی، برخی از عواملی هستند که در مناطق استوایی باعث رشد قارچ­ها و تولید سم در خوراک می­شوند. افزایش میزان رطوبت از 8 به 12 درصد در غلات ممکن است منجر به تقویت رشد و نمو قارچی شود.

سموم قارچی از جمله آفلاتوکسین­ها اغلب در اجزای خوراک دام ترشح می­شوند، اما در ذرت آسیاب شده و کنجاله پنبه­دانه بیشتر رایج است. محدوده دمایی تولید آفلاتوکسین توسط کپک­های آسپرژیلوس فلاووس و پارازیتیکوس بین 12 تا 41 درجه سانتی­گراد و اپتیمم آن 25 تا 32 درجه گزارش شده است (لیلهوج 1983).

سنتز آفلاتوکسین در مواد غذایی در دمای 27 درجه سانتی­گراد، رطوبت هوای بالاتر از 62 درصد و رطوبت مواد غذایی بالای 14 درصد افزایش می­یابد (رویز و یانونگ 2002). تنش آبی، تنش دمایی، صدمه دیدن گیاهان توسط حشرات، واریته گیاهان خاص، تغذیه ضعیف گیاهان، تراکم بالای کشت و علف­های هرز از عوامل مهم دیگر در رشد کپک­ها و تولید آفلاتوکسین می­باشند.

آفلاتوکسین­ها

در بین مایکوتوکسین­ها، آفلاتوکسین شناخته­تر از دیگر مایکوتوکسین­ها می­باشد و اغلب مطالعات بر روی آفلاتوکسین­ها انجام شده است.

آفلاتوکسین متابولیت ثانویه­ای است که از کپک­های آسپرژیلوس فلاووس، آسپرژیلوس پارازیتیکوس و آسپرژیلوس نومیوس تولید می­شود. کلمه “Aflatoxin” از حرف A  از اول Apergillus و fla از سه حرف کلمه Flavus  گرفته شده است (رستوم، 1997؛ ووگان، 1993). آفلاتوکسین­ها مشتمل بر 20 متابولیت ثانویه قارچی هستند. 4 نوع عمده از آفلاتوکسین­ها در خوراک دام و غذای انسان­ها شامل آفلاتوکسین G₂، G₁، B₂ و B₁ هستند و آفلاتوکسین­های M₁ و M₂ که متابولیت هیدروکسیلاته آفلاتوکسین­های B₁ و B₂ هستند نیز در شیر حیوانات تغذیه شده با خوراک آلوده به آفلاتوکسین یافت می­شوند. آفلاتوکسین M₄ نیز متابولیتی از خانواده آفلاتوکسین M₂ است که نسبت به آفلاتوکسین B₁ و M₁  سمیت بیشتری دارد (اویسی و همکاران 2006). آفلاتوکسین­ها دارای اثرات سرطان­زایی، جهش­زایی و ناقص الخلقه ­زایی هستند. مرکز بین المللی پژوهش سرطان، آفلاتوکسین B₁  را گروه اول ترکیبات سرطان­زا در انسان معرفی کرده است (عواملی که سرطان­زایی آن­ها ثابت شده است). آفلاتوکسین  M₁نسبت به آفلاتوکسین   B₁ سمیت کمتری دارد و گروه دوم ترکیبات سرطان­زا برای انسان معرفی شده است (عواملی که ممکن است برای انسان سرطان­زا باشند، جسر و سینگ، 1993).

در انسان و حیوان آفلاتوکسین B₁ باعث صدمه به DNA و سرطان کبد می­شود همچنین آفلاتوکسین B₁ موتاژن- تراتوژن بوده و زمینه­ساز بیماری یرقان است. 60 تا 80 درصد از آفلاتوکسین تولیدی توسط کپک در غذاها آفلاتوکسینB₁  می­باشد. به طور کلی آفلاتوکسین  B₂،G₁  و G₂ در غیاب آفلاتوکسین B₁ تولید نمی­شوند (ویدنبرنر 2001).

متابولیسم آفلاتوکسین B₁ در بدن

آفلاتوکسین B₁ در دستگاه گوارش حتی در مقدار کم و در مجاورت غذا به راحتی قابل جذب است و می­تواند باعث مسمومیت در انسان شود. بیشترین مقدار آفلاتوکسین در کبد تجمع می­یابد (مینتزالف و همکاران 1974). عمل تجزیه آفلاتوکسین B₁، در کبد و توسط آنزیم­های میکروزومال با روش­های مختلفی مانند هیدروکسیلاسیون، هیدراسیون، دمتیلازسیون و اپوکسیداسیون انجام می­شود.

 فقط آفلاتوکسین  M₁ است که از شیر دفع می­شود و خورده شدن آن توسط انسان باعث مسمومیت می­شود (پورچاس 1967). آفلاتوکسین­ها در حالت خشک و کریستاله تا نقطه ذوب، به حرارت بسیار مقاوم هستند. هر چند در حضور رطوبت و درجه حرارت بالا، آفلاتوکسین در یک دوره زمانی تخریب می­شود.

چنین تخریبی در مواد خوراکی، دانه­های روغنی و در تنقلات بو داده یا محلول­های آبی با  7pH= صورت می­گیرد.

اکراتوکسین­ها

این دسته از توکسین­ها به وسیله آسپرژیلوس اکراسئوس، پنی سیلیوم ویردیکاتوم و پنی سیلیوم سیکلوپیوم تولید می­شوند. اکراتوکسین­ها شامل هفت نوع سم هستند که اکراتوکسین A سمی­ترین آنهاست. اکراتوکسین A به صورت آلودگی طبیعی در غلات (عمدتاً ذرت، جو ، گندم، یولاف ، چاودار و برنج) و محصولات فرعی غلات (کاه، آرد و کنجاله) یافت می­شود (باتاگلیا و همکاران،1996؛ قوانین ایمنی خوراک اتحادیه اروپا، 2006).

به طور کلی تولید این سم معمولا بعد از برداشت غلات در شرایطی که به خوبی خشک نشده باشند رخ می­دهد (دنلی و پرز، 2010). عوامل تاثیرگذار بر تولید اکراتوکسین شامل عوامل محیطی مانند دما و فعالیت آبی و همچنین نوع و یکپارچگی دانه است (مدهیاستا و همکاران، 1990). مقدار اکراتوکسین در خوراک دام در کشورهای گوناگون متقاوت است. بیشترین غلظت این سم در اروپای شمالی و شمال آمریکا گزارش شده است (گزارش سازمان بهداشت جهانی، 2002). روزا و همکاران (2009) گزارش کردند که غلظت اکراتوکسین در ذرت مورد استفاده در خوراک دام بین 42 تا 224 پی پی بی بود. عمده اثرات ایجاد شده به وسیله اکراتوکسین شامل آسیب­های کلیوی است.

این سموم توانایی ایجاد ناهنجاری­های کبدی ناشی از تجمع گلیکوژن در کبد و بافت­ها را دارند. عمده­ترین بافت­هایی که تحت تأثیر این سم قرار می­گیرند شامل کبد و کلیه­ها هستند. اکراتوکسین­ها همچنین عموماً سرکوب کننده سیستم ایمنی هستند (شارما، 1993). اکراتوکسین A می­تواند بر کیفیت اسپرماتوزوئیدها اثر منفی بگذارد.

این مایکوتوکسین­ها توانایی تغییر پایداری غشای اسپرم در خلال فرآیند تولید اسپرم را دارند و علت این امر تأثیر بر مهار سنتز پروتئین­ها است (سولتی و همکاران، 1999). همچنین اکراتوکسین­ها توانایی کاهش حجم تولید اسپرم در هر انزال و کاهش تحرک و زنده مانی اسپرم ها را دارند (بیر و همکاران، 2003).

قارچ­های عمده تولیدکننده تریکوتسن­­ها شامل فوزاریم­ها هستند. حدود 40 نوع از مشتقات تریکوتسن وجود دارد. به هرحال مهمترین آلودگی­های طبیعی این دسته شامل سم T₂، دی­استوکسی­اسکرپنول (DAS)، وومی­توکسین یا دی­اکسی­نیوالنول (DON) و نیوالنون هستند (عبدالحمید و همکاران، 1992؛ ماراساس، 1995). سموم تریکوتسن به طور طبیعی در غلات شامل ذرت، جو، سورگوم، چاودار، گندم برنج، یولاف، ارزن و محصولات برپایه غلات یافت می­شوند. مهمترین اثرات تریکوتسن­ها بر دستگاه گوارش بوده اما این سموم بر قابلیت هضم، سیستم عصبی، گردش خون و نیز پوست اثر دارند. از خصوصیات وومی­توکسین می­توان به ایجاد حالت تهوع و استفراغ در برخی گونه­های دامی اشاره کرد. به طور کلی اثرات سمی این دسته را بسته به نوع دام می­توان به صورت زیر خلاصه کرد (اسمالی و استرانگ، 1974؛ بمبورگ، 1976؛ ساتو و یونئو، 1977؛ یونئو، 1977؛ میروچا، 1979 و بتینا، 1989) :

1) حالت تهوع، ضربان قلب نامنظم و اسهال

2) خونریزی معده و مخاط روده

3) خون ریزی، تورم و نکروزه شدن بافت های پوست

4) تخریب بافت­های خونی

5) کاهش گلبول­های سفید خون و پلاکت­ها

6) خون­ریزی مننژ (مغزی)

7) تغییرات در عملکرد سیستم عصبی مرکزی

8) پس زدن خوراک

9) نکروزه شدن بافت دهانی

10) آسیب های پاتولوژیکی در بافت­های مغز استخوان، گره­های لنفاوی و سلول­های روده­ای

سموم تریکوتسن توانایی زیادی برای سرکوب سیستم ایمنی دارند (شرما، 1993). این سموم به دو گروه ماکروسیکلیکال و غیرماکروسیکلیکال تقسیم می­شوند. تحقیقات اندکی بر روی گروه ماکروسیکلیکال (روریدین­ها، وروکارین­ها، ساتراتوکسین­ها و…) در حیوانات انجام شده است. از سوی دیگر مطالعات زیادی در مورد تریکوتسن ­های غیرماکروسیکلیکال انجام شده است. تریکوتسن­های غیرماکروسیکلیکال به دو گروه A و B تقسیم می­شوند. گروه A برای طيور سمیت بیشتری دارند. برخی از اعضای گروه A شامل T₂ توکسین، دی­استوکسی­اسکرپنول (DAS)، تری­استوکسی­اسکرپنول (TAS)، اسکرپنتریول (STO) و سم HT-₂ هستند. مایکوتوکسین­های گروه B شامل فوزارنون ایکس، وومی­توکسین یا دی­اکسی­نیوالنون (DON) و نیوالنون (NIV) است. عمده­ترین اثر سمی تریکوتسن­ها در سطح سلول ایجاد می­شود. این سموم از طريق اختلال در سنتز DNA و RNA از سنتز پروتئین جلوگیری می­کنند. این سموم همچنین از تقسیم سلولی در غشای دستگاه گوارش، پوست، سلول­های لنفاوی و اریتروسیت­ها ممانعت می­کنند (لیسون، 1995). تماس با سموم تریکوتسن (به ويژه سم T₂ و دی­استوکسی­اسکرپنول) سبب ایجاد نکروز وسیع در پوست و مخاط دهان می­شود. این تماس همچنین می­تواند سبب ایجاد مشکلات حاد در دستگاه گوارش، تخریب مغز استخوان و سرکوب سیستم ایمنی شود. علاوه بر این، امکان خون­ریزی در معده، مخاط روده و تخریب سلول­های خونی وجود دارد. ساییدگی و زخم­های دهانی از ويژگی­های بارز مسمویت با مایکوتوکسین­ها به ويژه سم T₂ و دی­استوکسی­اسکرپنول هستند. بدیهی است که هرچه حیوان مدت طولانی­تری در معرض سم باشد، زخم­ها تشدید می­شوند (لیسون، 1995). دو نوع فرضیه برای بیان علت زخم­های دهانی ناشی از سم  فرم آلفای T₂ و زخم­های تولیدی از سم دی­استوکسی­اسکرپنول وجود دارد. اولین فرضیه بیان می­کند که خوراک آلوده به علت رطوبت بالای ناحیه دهانی به این قسمت می­چسبد. از آنجایی که این سموم دارای خاصیت قلیایی هستند سبب تحریک ایجاد زخم در این نواحی می­شوند. فرضیه دوم اینگونه بیان می­شود که پس از جذب سم در دستگاه گوارش، سم توسط غدد بزاقی جذب شده و با توجه به خاصیت قلیایی سبب تولید زخم می­شود (آدمویر و همیلتون، 1991a).

ادامه در بخش دوم مقاله…