Размещено на http://www.allbest.ru/

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

Экологический факультет

Кафедра экологического мониторинга и прогнозирования

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

на тему «Оценка иммунологических аспектов и экологической опасности микотоксинов, содержащихся в сырье и комбинированных кормах для животных»

Разработчик

Е. Д. Мазыгула

Руководитель

М. Д. Харламова

Москва 2013

Оглавление

Введение

Глава 1. Эколого-физиологические особенности и иммунологические аспекты воздействия микотоксинов на животных и человека

1.1 Эколого-физиологические особенности и иммунологические аспекты воздействия микотоксинов на человека

1.2 Эколого-физиологические особенности и иммунологические аспекты воздействия микотоксинов на животных

Введение

Микотоксины являются вторичными метаболитами конкретных штаммов плесени (родов Fusarium, Aspergillus, Myrothecium, Stachybotrys, Trichothecium, Penicillium). Около 25% зерновых культур в мире ежегодно подвергаются загрязнению микотоксинами. При этом микотоксины являются потенциально токсичными веществами, которые могут негативно сказываться на здоровье организма. Токсическое воздействие микотоксинов зависит от их химической структуры, концентрации, способа воздействия, вида организма и состояния здоровья организма, негативные воздействия при этом варьируются от легких недомоганий (снижение аппетита) до летального исхода. Наиболее часто микотоксикозы наблюдаются у животных, но микотоксины по трофическим цепям могут попадать и в организм человека.

Цель работы: Анализ эколого-физиологических особенностей действия микотоксинов на сельскохозяйственных животных и человека, выявление причин их образования и оценка воздействия

Задачи работы:

1. Изучить эколого-физиологические особенности воздействия микотоксинов на животных и человека

2. Ознакомиться с нормативными документами, определяющими предельно допустимые уровни содержания микотоксинов в сырье и кормах для животных и продуктов питания

3. Ознакомиться и проанализировать методики по выполнению контроля кормов для животных и пищевых продуктов человека на содержание микотоксинов

4. Проанализировать данные по содержанию микотоксинов в пробах сырья и комбикормов для сельскохозяйственных животных

Структура работы: Работа состоит из введения, 3-ех глав, выводов, приложения и списка литература. Общий объем работы составляет 76 страницы

Глава 1. Эколого-физиологические особенности и иммунологические аспекты воздействия микотоксинов на животных и человека

1.1 Эколого-физиологические особенности и иммунологические аспекты воздействия микотоксинов на человека

Афлатоксины

Острые афлатоксикозы

Два заболевания неопределенной этиологии были связаны с потреблением продуктов, зараженных афлатоксином: квашиоркор и синдром Рейе. Вспышки заболевания квашиоркором были географически связаны с возникновением и распространением афлатоксина в продуктах питания. Афлатоксины были обнаружены в тканях печени у детей, больных квашиоркором, что подтвердило взаимосвязь этого микотоксина с болезнью неизвестной этиологии. К симптомам афлатоксин-спровцированного квашиоркора относятся: гипоальбунемия, жировая дистрофия печени и имунносупрессия.

Этиология синдрома Рейе, однако, является более проблематичной. Это заболевание, которое включает острую энцефалопатию с жировой дистрофией внутренних органов, связывают с афлатоксином, так как этот микотоксин был обнаружен у пациентов, больных синдромом Рейе в Таиланде, Новой Зеландии, бывшей Чехословакии и США [2][4]. Но причинно-следственная связь синдрома Рейе с афлатоксинами не до конца доказана.

Хронические афлатоксикозы

Хронический афлатоксикоз у людей обычно подразумевает связь этого микотоксина с гепатоцеллюлярной карциномой. Несколько эпидемиологических исследований в странах или местностях с высокой степенью заболеваемости раком печени рассматривали значение афлатоксинов и других пищевых факторов с эти заболеванием (Henry и соавторы, 1999г.). Большинство исследований, которые произошли в основном до 1980 г., стремились определить уровень афлатоксина В1 в продуктах питания и соотнести их с возникновением гепатоцеллюлярной карциномы. К ним относятся исследования Shank (1972 г.) в Таиланде, Linsell и коллег (1973 г.) в Кении, Rensburg с соавторами (1974 г.) в Мозамбике и других ученых. Некоторые исследования включали измерения афлатоксина М1 (метаболит афлатоксина В1) в моче (Campbell и соатворы, 1970 г.). После ученый Essigmann в 1977 г. установил, что афлатоксин В1 может образовывать ДНК аддукт. Этот продукт обнаружили в моче пациентов с высоким риском рака печени, живущих в районах, которые, вероятно, были подвержены воздействию афлатоксина. Также Sabbioni совместно с соавторами в 1987 г. обнаружил, что афлатоксин В1 связывается с белками и образует аддукт лизин, который может быть найден в течение длительного времени (период полураспада = 20 дней) в сыворотке крови у людей, которые употребляли афлатоксин В1. В результате многочисленных исследований с использованием биомаркеров, которые проводили такие ученые как Ross и Qian в Шанхае, было выявлено, что афлатоксин В1 взаимодействует как фактор риска для рака печени.[19]

Охратоксины

Охратоксин является метаболитом в основном таких грибов, как Aspergillus ochraceous или Penicillium verrucosum. Этот микотоксин достаточно распространен в продуктах питания человека, особенно в ячмене и зернах кофе. Помимо своих нефротоксичных эффектов, охратоксин также может повлиять и на печень. Основные почечные заболевания у свиней, свиная нефропатия, достаточно часто наблюдаются в некоторых европейских странах, особенно в Дании, и связано это с потреблением ячменя, загрязненного охратоксином[8]. Большинство негативных эффектов от воздействия охратоксина был обнаружены в ходе экспериментов над свиньями. В результате интоксикации были обнаружены следующие симптомы: боли в области почек, чрезмерная жажда, депрессия, непрерывное мочеиспускания, снижение аппетита. Нарушенная функция почек, которая гистологически характеризуется в виде трубчатой дегенерации атрофии с интерстициальным фиброзом и часто гиалинизацией клубочков, приводит к глюкозурии и протеинурии с очевидными выбросами в моче [8]. В 1956 году было первый раз описано заболевание неизвестной этиологии почек у человека, известного как балканская эндемичная нефропатия [22]. После того, как было обнаружено, что охратоксин может являться причиной нефропатии и после эпидемиологических свидетельств о наличии охратоксина в пище больных, в Балканских странах охратоксин стал главным подозреваемым в этиологии этого заболевания. Кроме того, поскольку было выяснено, что охратоксин вызывает рак у крыс и мышей, а у пациентов с Балканской эндемичной нефропатией часть наблюдались опухоли в почках, взаимосвязь этого микотоксина с этим заболеванием стала наиболее очевидной. Эпидемиологические данные свидетельствуют о том, что приблизительно половина населения Европы подвергалась воздействию охратоксина. В то время как большинство исследований устанавливают причинно-следственную связь между Балканской эндемичной нефропатии и охратоксином, данные не являются окончательными и необходимо дальнейшее проведение экспериментов для обоснования причины этого нефротоксичного заболевания.

У сельхоз работниц, работающих в амбарах из-за воздействия пыли от загрязненного Aspergillus ochraceus и его метаболитом охратоксином А, была обнаружена острая почечная недостаточность. Морские свинки и кролики экспериментально пропускались через слой воздуха с пылью от пшеницы, загрязненной охратоксином, и у них также была обнаружена почечная недостаточность недостаточности (DiPaolo и другие, 1993г.). Интересно, что высокое содержание охратоксина (? 1500 мкг/кг)[14] было обнаружено в образцах пыли, полученных от отопительных труб в домах, где у жителей (людей и животных) были выявлены признаки повторяющихся проблем со здоровьем (Richard и соавторы, 1999г.). Также охратоксин был найден в пыли, собранной из коровников Норвегии (Скаут и соавторы, 2001 г.).

Исследования на животных, проведенные Marquardt и Frolich в 1992 году, показали, что охратоксин всасывается в желудочно-кишечном тракте и в проксимальных дистальных канальцах. Он входит в энтергопеатическое кровообращение и может выделяться и поглощаться. Также охратоксин может связываться с альбумином в крови и, следовательно, может сохраняться в тканях животных в течение длительного периода времени. Кишечная микрофлора может преобразовывать охратоксин в охратоксин альфа, нетоксичные метаболиты которого могут быть измерены в мочи и кале, при этом небольшое количество исходного соединения также обычно присутствует.

Трихотеценовые токсины

Трихотецены - крупнейшее семейство из известных микотоксинов, химически называется сесквитерпеноиды. Грибы вида Fusarium являются главным продуцентом трихотеценов, при этом виды других родов, например, Trichothecium, Trichoderma, Myrothecium, Stachybotrys, также являются важным производителем этих соединений. Трихотецены являются мощными ингибиторами протеин киназы. Основной механизм их токсичности был выявлен в результате экспериментальных исследованиях на животных, что показало широкий спектр производящих эффектов[14].

Алейкия алиментарно-токсическая

В России в первой половине ХХ века, в частности в Оренбургской области в 1944 г., наблюдалось заболевание, известное как алейкия алиментарно-токсическая. К симптомам этого заболевания относятся: общая атрофия костного мозга, агранулоцитоз, некротическая ангина, сепсис, геморрагический диатез, - смертность при этом достигала 80% [11]. Клинические стадии этого заболевания с прогрессией тяжести признаков и симптомов у пациентов были тщательно описаны и изучены. Пациенты испытывали рвоту, диарею, абдоминальные боли и жжение в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта. Начальная стадия заболевания может наступить вскоре после потребление загрязненной пищи. Позже, появляются точечные кровоизлияния на коже, часто сопровождающиеся кровоизлияниями в ротовой полости, с последующим развитием некротических повреждений и расширением лимфатических узлов. Иоффе в 1986 году отметил, что для лечения жертв от алиментарно-токсической алейкии применяют переливание крови, введение нуклеиновых кислот и препаратов кальция, антибиотики, витамины C и K и улучшение рациона. Это заболевание было вызвано потреблением перезимовавшего зерна или его продуктов. Причиной возникновения алейкии были Fusarium poae и Fusarium sporotrichioides и их метаболиты: Т-2 токсин, неосоланиол, НТ-2 ткосин и Т-2 тетраол. Вследствие отсутствия доказательств взаимосвязи трихотеценов и вспышки данного заболевания, эти микотоксины остаются гипотетически связанными с алейкией. Однако большинство признаков алиментарно-токсической алейкии были обнаружены экспериментально у животных, получавших Т-2 токсин, выделенный из перезимовавшего зерна.

Стахиботриотоксикоз

Хотя эта болезни в течение некоторого времени считалась микотоксикозом животных, особенно лошадей и крупного рогатого скота, которые потребляли сено, загрязненное Stachybotrys altemans, в последнее время, участие токсинов (в первую очередь трихотеценов) этого рода грибов стали считать причиной болезни людей, живущих в зданиях, в которых присутствует Stachybotrys (Dearborn и соавторы, 1990 г.). Этот целлюлолитический гриб может расти на влажной целлюлозной продукции в зданиях. Потребление лошадьми и крупным рогатым скотом загрязненного сена вызывает острую форму заболевания, характеризующуюся неврологическими признаками, такими как термор, нарушение координации, ухудшение или потеря зрения, или, что свойственно хронической форме, кожный некроз, лейкопения и кровотечения. Люди, занимающиеся обработкой сена при кожном воздействии страдают дерматитом, а при ингаляционном - воспалением носа, лихорадкой, болью в груди и лейкопенией. У лиц живущих или работающих в зданиях, загрязненных Stachybotrys, развились легочные раздражения, головные боли, усталость, недомогание и диарея [3].

Гломерулонефрит

Наиболее частым трихотеценом в зерне и других продуктов является дезоксиниваленол - метаболит патогенных грибов Fusarium graminearum и F. culmorum. Было выявлено, что ДОН косвенно связан с нефропатией у мышей [17]. Ученые обнаружили, что ДОН увеличивает уровень иммуноглобулина А (IgA) в сыворотке крови мышей, в результате чего мезангильные накопления этого иммуноглобулина и болезни похожи на человеческий гломерулонефрит . Участие ДОНа в образовании этой болезни является спекулятивным. Тем не менее, вспышка интоксикации у людей, которые потребляли хлеб, сделанный из пшеницы, поврежденной плесенью, в долине Кашмира, Индия, определяет ДОН как этиологический агент (Bhat и соавторы, 1989 г.). Симптомы болезни включали тошноту, желудочно-кишечные расстройства или боли, рвоту и раздражение в горле. У некоторых пациентов наблюдалось наличие крови в стуле и сыпь[14]. В итоге было высказано предположение о том, что Дон являлся причиной спорадических заболеваний (Ueno, 1984 г.).

Иммунологические аспекты

Основным негативным эффектом воздействиям микотоксинов является иммуноподавление. Этот характер воздействия известен у таких микотоксинов как афлатоксин, определенные трихотеценовые микотоксины, охратоксин и глиотоксин. Иммуносупрессию у микотоксинов изучали в основном экспериментальным путем у животных. Было выяснено, что иммуноподавление сопряжено с конкретным классом иммуноглобулина, или антител, если количество потребляемых микотоксинов достаточно высоко. Микотоксины могут вызывать различные иммунные изменения, связанные, в том числе, с аплазией тимуса, ингибированием фагоцитоза, задержкой кожной гиперчувствительности, пролиферацией лейкоцитов и их миграцией. Участие микотоксинов в конкретных инфекционных заболеваниях зависит от агента заболевания, дозы токсина и состояния организма.

Основное воздействие афлатоксинов на иммунитет заключается в снижение клеточно-опосредованного иммунитета. Было выяснено, что афлатоксины влияют на образование цитокинов. Афлатоксины не влияют на производство антител, однако, они оказывают важное влияние на уровень неспецифических гуморальных факторов, таких как комплемент, интерферон и компоненты сыворотки крови. Была продемонстрирована повышенная восприимчивость домашней птицы к дрожжевым инфекциям, таким как пастереллез и сальмонеллез. У куриных эмбрионов наблюдалось снижение иммунного ответа при воздействии афлатоксина В1.

Основное воздействие трихотеценов заключается в уменьшении сывороточных белков, снижении фагоцитоза и гиперчувствительности замедленного типа. Трихотецены могут снизить ответ лимфоцитов на митогены. Тем не менее, в некоторых случаях, низкие уровни некоторых токсинов, особенно Т-2 токсина, привели к увеличению пролиферации лейкоцитов при проведении эксперимента in vivo. При этом, Т-2 токсин привел к снижению устойчивости к различным организмам, однако, при внутрибрюшинном введении этого же токсина мышам за несколько дней до прививки с листерияеми, были обнаружена повышенная устойчивость к заболеванию[14]. Этого не происходит в случае, если токсин был введен после заражения организма бактериями.

Особенное влияние охратоксина заключается в снижении активности природных клеток-киллеров. Также охратоксин ингибирует синтез белков и, вероятно, вносит вклад в снижение гуморальных факторов, особенно в отношении иммуноглобулинов.

1.2 Эколого-физиологические особенности и иммунологические аспекты воздействия микотоксинов на животных

Микотоксины вызывают болезни и летальный исход у домашних животных, которых кормят заплесневелым кормом. Эти острые отравления могут иметь губительные последствия, и их трудно диагностировать и лечить, т.к. подозреваемый корм мог потребляться до того, как он мог быть проверен. Из-за большого числа структурно связанных микотоксинов различных грибов, трудно точно определить какой токсин (токсины) отвечает за конкретный случай вспышки заболевания, даже если предполагается микотоксикоз. Индикация некоторых микотоксинов может быть получена из исследования ЛД50 (разовая доза вещества, вызывающая гибель половины исследуемой группы). Тем не менее, ЛД50 имеет ограниченное значение для оценки токсичности соединения или его потенциального риска. Для более практического назначения используются сообщения о случаях интоксикации, вызванных потреблением загрязненного микотоксинами корма. Принимая во внимание то, что трудно доказать, что конкретная вспышка заболевания была вызвана микотоксинами, ряд докладов достаточно хорошо документирован.

К воздействиям грибковых токсинов на животных относится гораздо больше, нежели очевидный эффект причинения смерти. Экономические последствия снижения производительности, снижения веса, снижение эффективности кормления, уменьшение количества мяса и яиц, увеличение заболеваемости из-за подавления иммунной системы, повреждения жизненно важных органов тела, препятствие воспроизводству, все эти последствия во много раз обширней, чем непосредственные заболевания и смерти. Таким образом, содержание микотоксинов в кормах и продуктах питания человека может являться потенциальной угрозой возникновения рака. Другим негативным фактором является влияние скрытых эффектов, вызванное этими микотоксинами. В связи с этими последствиями вызвано всеобщее беспокойство повышения риска для здоровья от содержания микотоксинов в продуктах питания и кормах.

Большинство данных о токсичности микотоксинов получено из экспериментальных исследований проводимых над здоровыми животными, которым вводился чистый микотоксин. В этом разделе токсичность будет рассмотрена системно, а акцент сделан на теле организма (организмов), пострадавших от микотоксинов. В частности, уделено особое внимание последствиям влияния основных микотоксинов на продуктивность, печень, почки, кроветворение, иммунную систему, воспроизводство, врожденные дефекты, нейроэндокринную систему и угрозу рака.

Диагностирование микотоксикозов животных основано на экспериментальных исследованиях конкретного токсина на конкретное животное. Однако, диагностирование микотоксикозов естественного происхождения очень сложный процесс, так как множество факторов, такие как порода, пол, состояние окружающей среды, рацион, другие заболевшие животные, влияют на процесс интоксикации. Диагностирование зависит от получения образца продовольствия или корма, который может являться причиной интоксикации, от сбора данных о животном по отношению к болезни, а также от проведения тщательного анализа посмертных данных, если результатом болезни является смерть. Поэтому наиболее точное диагностирование достигается тогда, когда токсин, являющийся причиной наблюдаемой болезни, находится в образце корма, также являющимся причиной интоксикации.

Афлатоксины

Афлатоксины являются мощными токсинами для печени. Их действие на животных зависят от дозы, продолжительности воздействия, вида, породы, рациона или состояния питания. Эти токсины могут быть смертельными при употреблении в больших дозах. Сублетальные дозы приводят к хронической токсичности, а хроническое воздействие низких концентрация может привести к раку [20] (Wogan и Newberne, 1967 г.), в первую очередь печени, у некоторых видов (Busby и Wogan , 1984 г)[23]. Как правило, молодые животные более чувствительны, чем взрослые особи к токсическому воздействию афлатоксинов. Общественное здравоохранение установило афлатоксины как наиболее серьезную проблему из-за их широкого распространения в несколько наиболее часто используемых продуктах питания, например, арахис, орехи, молоко, зерно, сухофрукты, и из-за того, что они потенциально могут оказывать канцерогенный эффект на человека.

В ранних исследованиях, посвященных афлатоксинам, одним из экспериментальных животных была форель. Она оказалась весьма чувствительна к воздействию афлатоксина и ЛД50 была рассчитана так, что бы быть эквивалентной от 0, 5 до 1 мг/кг кристаллического B1 и G1 афлатоксинов в тех же пропорциях[14]. В восьмидесяти случаях на миллиард у форели, питающейся афлатоксином, развивается гепатома. Радужная форель на ранних стадиях развития весьма чувствительная к изменением в печени. В результате погружения мальков и икры в раствор афлатоксина В1, концентрацией 0,5 ppm, на пол часа, от 30 до 40% случаев спустя 9 месяцев у рыб развивается гепатоцеллюлярная карцинома [20]. Согласно обзору, посвященному токсичности микотоксинов для рыбы, написанному Li и соавторами в 1991 г., также встречается эпизоотия афлатоксикоза рыб. Также, скорее всего, причиной рака печени является эпизоотическая форель, которая была выращена в инкубаторах в Калифорнии с 1939 по 1942 гг. В качестве возбудителя этого заболевания считают афлатоксин, найденный в корме, содержащим хлопок.

Форель кормили афлатоксинами до развития рака печени [20]. Действие токсичности афлатоксина была обнаружена у молочных поросят, у выращиваемых отделочных свиней и в заводческих хлевах. Клинические и патологические признаки включают снижение скорости набора веса, снижение эффективности усвояемости корма, токсический гепатит, нефроз и системные кровоизлияния (Hoerr и D'Andrea, 1983 г., Miller и др., 1981 г.). Последствия воздействия афлатоксинов у свиней различаются в зависимости от возраста, рациона, концентрации и продолжительности воздействия. Свиньи оказались устойчивы к наличию афлатоксинов в рационе до 300 ppm при кормлении от отъема от груди до продажи [13].

Был тщательно описан острый афлатоксикоз у крупного рогатого скота. Клинические признаки этого заболевания включают в себя снижение аппетита, резкое сокращение производства молока, потерю веса и повреждение печени (Bodine и Mertens, 1983 г.). Однако хроническое воздействие естественного уровня афлатоксина на молочный и мясной скот может иметь еще большее экономическое влияние за счет снижения эффективности кормления, имунносупрессии и низкой репродуктивности (Bodine и Mertens, 1983 г.). Афлатоксины влияют на функционирование рубца в пробирке и в естественных условиях за счет уменьшения пищеварительного расщепления целлюлозы, образование летучих жирных кислот, протеолиза (Dvorak и др., 1977 г., Fehr и Delage , 1970 г.). Cook и его коллеги (1986 г.) обнаружили снижение подвижности рубца у бычков при данной разовой дозе афлатоксинов.

Хроническое воздействие афлатоксином, содержащимся в кукурузе (при концентрации 120 ppm), на молочное стадо привело к серьезным проблемам со здоровьем [7]. Кроме того эффективность случки через 5 месяцев после заражения снизилась на 2%, а после того, как зараженную афлатоксином кукурузу исключили из рациона животных, производство молока увеличилось на 28%. Другие проблемы включают в себя рождение маленьких и нездоровых телят, диарею, острый мастит, расстройства дыхательных путей, выпадение прямой кишки, выпадение волос, снижение аппетита.

Другой особенностью воздействия афлатоксина в молочном животноводстве является превращение афлатоксина B1 в гидроксилированный метаболит афлатоксина М1, который выделяется с молоком. При кормлении коров голштинской породы кормом, зараженным афлатоксином В1, в течении 7 дней в их молоке будет содержаться афлатоксин М1, хотя афлатоксин М1 можно обнаружить в молоке только через 4 дня после прекращения действия афлатоксина [1].Количество выделяемого афлатоксина М1 в процентах от потребляемого афлатоксина В1 в среднем равняется от 1 до 2% (van Egmond, 1989 г.), но значение выше 6 % было зарегистрировано в день потребления афлатоксина В1 (Veldman и соавторы, 1992 г.).

Афлатоксикозы стали причиной серьезных экономических потерь для птицеводства, повлияв на утят, бойлеров, несушек, индеек и перепелов. К клиническим признакам данного отравления относятся анорексия, снижение массы тела, снижение яйценоскости, кровоизлияния, токсикация эмбрионов и повышенная восприимчивость к экологическим и микробным стрессорам (Edds и Bortel, 1983г.).

При кормлении кур пищевым афлатоксином концентрацией 1,5 ppm, у них происходят гистопатологические изменения, в том числе ожирение печени, некроз и гиперплазия желчных протоков (Carnaghan и соавторы, 1966 г.). При кормлении кур половиной этой дозы, клинический ответ включает в себя гипопротеинемия, снижения гемоглобина и снижение уровня триглицеридов, фосфолипидов и холестерина (Brown и Abrams, 1965 г., Tung и другие, 1972 г.). У цыплят-бройлеров афлатоксины могут снижать деятельность ряда ферментов, важных для переваривания крахмала, белков, липидов и нуклеиновых кислот. Снижение деятельности амилазы поджелудочной железы, трипсина, липазы, рибонуклеиновой кислоты (РНК), РНКазы и ДНКазы могли бы способствовать расстройству всасывания питательноых веществ, связанного с афлатоксикозами.

Hamilton в 1971 г. сообщал о снижении производства яиц до 5% от нормального уровня у кур-несушек, которым давали естественно контаминированную кукурузу с уровнем афлатоксинов, почти равным ЛД50[9]. При потреблении загрязненного афлатоксином (до 10 ppm) корма, в течение 4 недель снижается размер яиц и яйценоскость (Huff и соавторы, 1975 г.). Общий вес желтка и пропорция желтка от общего веса яйца снизились, что сопровождается уплотнением плазменных каротиноидов, по сравнению с бомльшим желтком (Huff и соавторы, 1975 г.).

Трихотецины

Основные признаки трихтоценовой интоксикации у животных включают потерю веса, снижения усвояемости корма, отказ от корма, рвота, кровавый понос, острый дерматит, кровотечения, снижение яйценоскости, выкидыши и смерть. Гистологические повреждения состоят из некрозов и кровотечений в пролиферирующие (растущие) ткани слизистой оболочки кишечника, костного мозга, селезенки, семенниках и яичниках. Трихотецины подавляют выработку белка и синтеза ДНК, многие их токсические эффекты связаны с этим механизмом[14]. Так как, Т-2 токсин был одним из первых обнаруженных трихтоцен, его воздействие на животных описали достаточно рано.

Дезоксиниваленол, распространенный в зерновых культурах Северной Америке и Европы, один из видов трихотецинов, создает существенные проблемы для здоровья животных (показно Miller и его соатворами, 2001 г.). Хотя ДОН может привести к летальному исходу при попадании в организм в больших количествах, от умеренного до низкого уровня употребления токсин может привести к снижению производительности и измененной функции иммунной системы (Pier и соавторы, 1980). Животные с однокамерным желудком, особенно свиньи, обладают наибольшей чувствительностью к ДОНу, а куры, индейки и жвачные животные, по всей видимости, имеют более высокую толерантность (Prelusky и соавторы, 1994 г.)

При наблюдении за свиньями, которых кормили естественно контаминированным ДОНом (? 2 ppm) кормом, основными клиническими эффектами является потеря аппетита и уменьшение веса [5]. При кормлении растущих свиней кормом, загрязненным ДОНом концентрацией 1,3 ppm, аппетит значительно уменьшается. Полный отказ от корма наблюдается при концентрации ДОНа в корме 12 ppm, а при концентрации 20 ppm наблюдается[5]. Наиболее распространенными признаками острого воздействия ДОНа являются абдоминальное расстройство, повышенное слюноотделение, недомогание; однако, рвота наблюдалась при достаточно высокой концентрации . Обширные поражение при этом виде отравления не были задокументированы, так как прием токсинов свиньями тщательно регулировался. Хотя у свиней, которых кормили ДОНом, были изменены параметры крови, эти эффекты нельзя легко отделить от состояния питание, т.е. потеря веса в результате значительно сократилась из-за потребления корма. Тем не менее, изменение состояния желудка и сывороточного белка указывают на специфическое воздействие токсинов Фузариума или ДОНа [18].

Степень воздействия ДОНа у свиней зависит от возраста, пола, а также источника загрязнения (Trenholm и другие, 1984 г.; Foster и др. 1986 г.; Prelusky и др. 1994 г.). Первоначальные исследования показали, что негативные эффекты могут наблюдаться при добавлении чистого ДОНа до уровня концентрации в 5 ppm (Trenholm и другие, 1984 г.). Однако, ситуация с естественно загрязненным кормом является более сложной. Так как, Fusarium производят многие метаболиты, кроме ДОН (Miller, 1995 г.), микотоксикозы могут быть вызваны несколькими токсинами. Неопознанные или связанные токсины, сопряженные микотоксины, или токсичные вещества другого происхождения могут внести существенный вклад в клинический ответ у животного (Foster и другие, 1986 г.; Prelusky и др., 1994 г.).

Птицы гораздо менее чувствительны к ДОНу, чем свиньи. При концентрации выше, чем 8 ppm , не были выявлены нарушения производительности (Hamilton и соавторы, 1985, 1986 гг.). Быстрорастущие бройлеры, как правило, более подвержены потере аппетита, чем куры-несушки (Huff и соавторы, 1986 г.). У цыплят-бройлеров, которым с первого дня давали ДОН, семидневная преоральная ЛД50 составляет примерно 140 мг/кг массы тела (МТ). Основными клиническими признаками интоксикации, в этом случае, являются обширные кровоизлияния, отложения уратов, нервная интоксикация и раздражение верхних отделов ЖКТ (Huff и другие, 1981 г.),

Жвачные животные относительно нечувствительны к ДОН, так как микроорганизмы в рубце способны усваивать (детоксицировать) этот токсин (Кинг и соавторы, 1984 г.). При кормлении молочных коров загрязненным кормом с концентрацией ДОНа 6,4 ppm в течение 6 дней (Trenholm и соавторы, 1985 г.) или при концентрации 66 ppm в течение 5 дней (кот и соавторы, 1986 г.), не было обнаружено никаких признаков нарушения работы организма или его болезни. Основываясь на результаты эпидемиологических исследований производства молока и ДОН-загрязненных кормов, Уитлоу и соавторы в 1994 году предложили провести исследования на присутствие других микотоксинов в ДОН-загрязненных кормах[14].

Охратоксин А

Охратоксин - нефротический микотоксин, производится несколькими видами Аспергилл и Пеницилл, в первую очередь поражает почки у животных, подвергшихся естественным уровням воздействия (Krogh, 1977 г.). При воздействии охратоксина на свиней происходят следующие изменения почек: нарушения функции проксимальных канальцев, изменение выделения мочи и повышенная экскреция (выделение) глюкозы с мочой (Krogh, 1976 г.). Наблюдается экстраренальные (внепочечные) эффекты у животных, которые принимали корм, заряженный охратоксином от 5 до 10 ppm[14]. Эти эффекты включают в себя: энтерит, некроз лимфоидной ткани, жировые изменения печени (Szczech и соавторы, 1973 г.).

У индеек и кур во время полевых вспышек охратоксикоза снижается производительность. Симптомы охратоксикоза включают замедление роста, снижение усвояемости корма, нефропатию и смерть. Среди пострадавших птиц наблюдается явная повышенная подверженность воздухоносного мешка, вызванная кишечной палочкой (Hamilton и соавторы, 1982 г.). Из-за воздействия охратоксина индейки отказываются от корма, у кур этого не наблюдалось (Burditt и соавторы, 1984 г.).

Охратоксин также оказывает негативное воздействие на яйценоскость кур-несушек. После эксперимента, в котором в течении 12 недель кур кормили кормом, загрязненным охратоксином с концентрации от 0,25 до 2 ppm, обнаружили дозозависимое снижение производства яиц. При воздействии охратоксина более высокой концентрации снижается качество яичной скорлупы и увеличивается процент яиц с пятном крови и мяса.

Циклопьязониковая кислота

Биологические изменения при воздействии циклопьязониковой кислоты (ЦПК) у крыс, собак, свиней, овец, кур-несушек и кур были тщательно описаны Brydenом в 1991 году. К клиническим признакам отравления относятся анорексия, диарея, гипертермия, обезвоживание, потеря веса, атаксия, неподвижность и спазм разгибательных мышц при смерти. Гистологическое исследование тканей ЦПК-облученных животных показало наличие гиперемия желудочно-кишечного тракта, кровоизлияния и координационные язвы. Также был найден широко распространенный очаговый некроз большинства тканей, включая печень, селезенку, почки, поджелудочную железу и миокард. Cullen и его коллеги в 1988 г. обнаружили дегенерацию мышечных волокон скелетных мышц, характеризующуюся отеком или фрагментацией миофибрилл у цыплят-бройлеров при воздействии ЦПК[14].

Циклопьязониковая кислота обладает способностью хелатных катионов металлов из-за структуры тетрамовой части кислоты (Gallagher и соавторы, 1978 г.). Комплексообразование катионов, таких как кальций, магний и железо может быть важным механизмом ЦПК токсичности. На примере кур-несушек было показано, что воздействие ЦПК препятствует образованию нормальной яичной скорлупы. Так куры, которых кормили кормом, содержащим ЦПК, вынашивали яйца с тонкой или явно треснувшей скорлупой (Bryden, 1991 г.). Примерно 50% дозы ЦПК введенных перорально или внутрибрюшинно распространяется на скелетные мышцы крыс и кур в течение трех часов [15]. Другие исследования показали, что остатки ЦПК могут передаваться в молоко или яйца (Dorner и соавторы, 1994 г.). Циклопьязониковая кислота также была обнаружена в кукурузе, арахисе, сыре и в пшене (Richard и соавторы, 1989 г.).

Иммунологические аспекты

Иммунная система является ключевым объектом нескольких важных микотоксинов (Bondy и Pestka, 2000г.). Один из видов негативного воздействия осуществляется за счет подавления микотоксином одной или нескольких функций иммунной системы, в конечном результате снижается устойчивость к инфекционным агентам. Таким образом, действие микотоксинов способствуют инфекционным заболеваниям у скота, которые могут привести к отказу от корма и снижению производительности. Увеличение случаев инфекционных заболеваний в продовольственном животноводстве может привести к передачи патогенов, таких как Salmonella и Listeria, от животных человеку. Ветеринары давно обнаружили иммуносупрессию у продовольственных животных, которых кормили зерном, зараженным микотоксинами (Richard и соавторы, 1978 г.). Хотя первичным в развитии этой болезни может быть микотоксин, такие случаи могут быть замаскированы как другие инфекционные болезни. Таким образом, трудно, или даже невозможно, выполнить описательную или аналитическую эпидемиологическую оценку роли микотоксинов в состоянии здоровья сельскохозяйственных животных и людей. Только если обнаруживают острые проявления микотоксикозов, есть шанс на проведение такой оценки.

Существенные экспериментальные доказательства того, что микотоксины могут быть иммунотоксичными, были обнаружены Pestka и Bondy в 1994 г.; Pierом в 1981 г.; Richard в 1991 г. Трудность проведения иммунологических исследований в области микотоксининдуцированности означает, что иммунные изменения были рассмотрены в первую очередь у экспериментальных животных. Несколько микотоксинов грибов группы Fusarium и Aspergillus-Penicillium имеют заметные иммунотоксические эффекты.

Афлатоксины

Хотя афлатоксины в первую очередь известны как гепатотоксичные и гепатоканцерогенные вещества, также они, возможно, были причиной вспышек инфекционных заболеваний среди домашних животных. Сальмонеллез, бактериальная инфекция, кандидоз и молочница были связаны со вспышкой болезни X у индеек, вызванного афлатоксинами в 1960 г. (Siller и Ostler, 1961 г.). Также прошла вспышка сальмонеллеза свиней в юго-восточной части Соединенных Штатов после попадания афлатоксинов высоких концентраций в региональные урожаи кукурузы в 1977 году (Miller и соавторы, 1978 г.). Обширные экспериментальные данные показывают, что афлатоксины могут сильно снизить сопротивление некоторых видов животных к бактериальным, грибковым и паразитарным инфекциям (Pier, 1981 г., 1986 г.; Пирс и другие, 1980 г; Richard, 1991 г.; Richard и др., 1978 г.).

Интерпретация результатов исследований афлатоксинов и их воздействия на иммунитет требует детального рассмотрения, потому что некоторые ученые использовали смеси афлатоксинов, в то время как другие использовали очищенный афлатоксин В1. Различия в этой области были продемонстрированы по показаниям афлатоксина В1 и его метаболитов (Bodine и соавторы, 1984 г.). В целом, данные, полученные при изучении экспериментальных моделей, поддерживают утверждение, что афлатоксин В1 в частности подавляет клеточный иммунный ответ. Афлатоксин-индуцированный иммунный модулятор был обсужден в ряде обзоров (Pestka и Bondy, 1994г.; Pier, 1986 г.; Pier и другие, 1985г., 1986 г.; Richard и др., 1978 г.).

Так как, афлатоксин является экономической угрозой для птицеводства, его влияние на иммунитет птиц было тщательно изучено. Клеточные реакции являются особенно чувствительными и сопровождаются снижением веса тимуса и снижением количества периферических Т-лимфоцитов у кур, которых кормили афлатоксином В1. Реакция отторжения трансплантата у кур, которым давали 300 ppm афлаткосина В1, подавляется [12]. Отложенная реакция гиперчувствительности к динитрофторбензолу уменьшается у цыплят-бройлеров, которым давали корм с концентрацией афлатоксина В1 1 ppm [6].

Фагоцитарная функция макрофагов и ретикулоэндотелиальной системы последовательно тормозится из-за воздействия афлатоксина В1. Также, из-за воздействия афлатоксина В1 (0,3 - 1 ppm), у птенцов снижается процент нитросинего тетразолия-позитивных клеток в тканях селезенки, что свидетельствует о понижении функции макрофагов [6]. Преоральный прием афлатоксина В1 (0,35 - 0,7 мг/кг массы тела) у крыс снижает количество макрофагов и угнетает их функцию (Raisuddin-Singh и соавторы, 1990 г.). Очистка от циркулирующего коллоидного углерода снизилась у цыплят, которым давали афлатоксин В1 (0,3 мг/кг корма), также, предположительно снизилось фагоцитарное состояние ретикулоэндотелиальной системы (Kadian и соавторы, 1988 г.). При проведении экспериментов in vitro, данные также свидетельствуют о подавлении фагоцитарной активности in vivo у кур и крыс. При проведении экспериментов in vitro было выявлено, что при воздействии афлатоксинов у перитонеальных макрофагов крыс подавляется фагоцитоз, внутриклеточная гибель Candida albicans и спонтанное производство супероксида аниона (O2-). Активация афлатоксина В1 с помощью смешанной функции оксидаз по-видимому необходима для макрофагальной токсичности[14].

Афлатоксины нарушают функционирование более чем одного вида клеток мононуклеарной фагоцитарной системы. По-видимому, это снижение активности связано с воздействием на фагоциты. Но воздействие на термостабильные вещества, которые необходимы для фагоцитарной активности, оказывается более существенным (Richard и соавторы, 1978 г.). Комплемент, составляющая сыворотки, производимой в печени, играет важную роль в ряде иммунных реакций. Ухудшение этой деятельности означает снижение неотъемлемой части иммунологического потенциала хозяина. Активность сывороточного комплемента снижается у свиней, которым давали корм, содержащий 500 ppm афлатоксина В1, однако, при кормлении свиней кормом с 300 ppm афлатоксином и при кормлении кроликов кормом с 95 ppm афлатоксинов, комплементарная активность остается нетронутой [16]. Также обнаружено снижение гемолитической активности комплемента у морских свинок (Richard и соавторы, 1978 г.; Thurston и др. 1980 г.) и у других видов (Pier, 1986 г.).

Модулирующие эффекты афлатоксина В1 на гуморальный иммунитет не так очевидны, как влияние на клеточный иммунитет, в частности при межвидовом сравнении. У свиней, которых кормили кормом с 500 ppm афлатоксином В1 и также в котором содержались бактерии Erysipelothrix rhusiopathiae, нет никакой существенной разницы в титре антител по сравнению с данными свиней, которых кормили чистым кормом (Panangala и соавторы, 1986 г.). При кормлении свиней кормом с содержанием 500 ppm афлатоксина, и также содержащим бактерии Erysipelothrix rhusiopathiae, не наблюдается никакой существенной разницы в титре антител, по сравнению с данными по свиньям, которых кормили чистым кормом (Panangala и соавторы, 1986 г.). Также при преоральном введении морским свинкам афлатоксина (0,045 мг/кг массы тела) их способность к выработке антител к Brucella Abortus не изменяется (Pier и соавторы, 1989 г.). У кроликов, которым давали афлатоксин (примерно 24 ppm), антитело-образующий ответ на эритроциты барана и уровень Т-клеточно-зависимого антигена не изменились по сравнению с животным, у которых в рационе не было афлатоксина В1 (Singh и соавторы, 1987г).

В итоге, афлатоксин В1 подавляет в большей степени клеточный иммунитет, чем гуморальный. Также афлатоксин В1 ингибирует некоторые аспекты врожденного иммунитета, особенно фагоцитарные реакции. Ясно, что афлатоксин в диапазоне низких концентраций может обладать иммуномодулирующим эффектом.

Трихтоцеины

Трихтоцены могут также сильно подавлять иммунитет, как и афлатоксины. Способность трихтоценовых микотоксинов ингибировать синтез белка, видимо способствует их потенциалу модулирования иммунной функции. Острое воздействие трихтоцена приводит к серьезным повреждениям активно делящихся клеток в тканях, таких как костный мозг, лимфатические узлы, селезенка, вилочковая железа и слизистая оболочка кишечника. Основные воздействия на функции иммункомпетентных клеток, общую сопротивляемость и иммуноглобулины при преоральном, или другом, способе воздействия низких доз трихтоценовых микотоксинов, были широко рассмотрены такими учеными, как: Pestka и Bondy, 1994 г; Richard 1991 г.; Rotter и соавторы, 1996.; Thurston и соавт. 1986 г.; Vidal, 1990 г.). При повторном воздействии трихтоцен на экспериментальных животных была замечена повешенная восприимчивость к грибкам Candida, к Cryptococcus, Listeria (Corrier и Ziprin, 1986, 1986 гг.; Fromentin и соавт., 1981 г.; Pestka и др., 1987 г.;. Tryphonas и соавт., 1986 г.), к Salmonella (Boonchuvit и др., 1975 г.; Tai и Pestka, 1988, 1990 гг.; Vidal и Mavet, 1989 г.), к микобактериям (Канаи и Кондо, 1984 г.), и к вирусу простого герпеса 1-го типа (Friend и др., 1983 г.). Взаимодействие трихтоцен с инфекционными агентами возникает тогда, когда механизмы сопротивления, по всей видимости, зависят от клеточного иммунитета (Corrier и Ziprin, 1986 г.; Tai и Pestka, 1988 г.). Пример этого механизма был продемонстрирован Niyo и другими учеными в 1988 г., которые обнаружили сокращение фагоцитоза альвеолярных макрофагов и увеличение тяжести аспергиллеза у кроликов, получавших Т-2 токсин[14]. Снижение общей сопротивляемости при воздействии трихтоцен, возможно, связано с подавлением нескольких клеточных функций. В качестве подтверждения были изучены следующие показатели: время отторжения аллотрансплантата, миграции нейтрофилов, фагоцитоза макрофагов и гиперчувствительность замедленного.

Corrier и соавторы в 1986 г. установили, что краткосрочная предварительная внутрибрюшинная прививка от Т-2 токсина может иметь иммуностимулирующий характер и, фактически, увеличить устойчивость к бактериям Listeria, а после заражение Т-2 токсином, лечение заметно иммуносупрессивно. Аналогичная повышенная устойчивость к патогенам мастита была отмечена Cooray и Jonsson (1990 г.) при предварительной прививке от Т-2 токсина, проведенной с помощью кишечного зонда, у мышей.

Трихтоцены могут как подавлять, так и стимулировать производство иммуноглобулина. Повторное воздействие трихтоценов ухудшает ответ мышиных антител на воздействие эритроцитов барана (Pestka и др., 1987 г.)Добавление в рацион ДОНа вызывает повешение выработки сывороточного иммуноглобулина А (IgA) с одновременным снижением IgM и IgG у мышей (Forsell и соавт., 1986 г.). IgA является поливидовым и вступает в реакцию с бактериальными и собственными антителами (Rasooly и Pestka, 1992 г.). Одновременно с повышением в сыворотке IgA появляются иммунопатологические эффекты, такие как повышение полимерного IgA и IgA иммунных комплексов, накопление почечного мезангиального IgA и гематурия. Эти эффекты являются постоянными (Dong и Pestka, 1993 г.) и во многом аналогичны с обычным человеческим гломерулонефритом и IgA нефропатией (Dong и соавт., 1991 г.). IgA нефропатия больше характерна для мужчин, чем для женщин. Грин с соавторами в 1995 г. установил, что у мышей самцов склонность к ДОН-индуцированной IgA нефропатии, с точки зрения пороговой дозы токсина и начала, и величины ответа, также выше, чем у мышей самок. Еще одна общая черта человеческой болезни и мышиной модели заключается в участии поливидовом «естественном» IgA, который может быть связан с формированием иммунного комплекса и с последующим гломерулонефритом (Rasooly и Pestka, 1992, 1994 гг.).

Эффект подавления иммунной функции за счет воздействия трихтоценов можно объяснить их способностью ингибировать синтез белка, однако их иммуностимулирующее действие, при малых дозах, весьма спорно. Запуск действия цитокинов использованием трихтоценов и других ингибиторов синтеза белка был продемонстрирован с следующими учеными: Azcona-Olivera и соавторы, 1995 г.; Dong и др, 1994 г.; Efrat и др., 1984 г.; Holt и др., 1988 г.; Miller и Atkinson, 1986, 1987 гг. Предлагаемые механизмы этих эффектов включают вмешательство в синтез короткоживущих белков, которые ограничивают транскрипцию или полураспад интерлейкин информационного РНК (иРНК); аналогичные мезанизмы могут быть предложены на уровне трансляции. Нарушение регуляции производства IgA видимо вызвано макрофагами и Т-клетками поликлональных дифференциации В-клеток к секреции IgA на уровне патч Пейера (Bondy и Pestka, 1991 г.; Pestka и др., 1990 г.; Warner и др., 1994 г.; Yan и др., 1997, 1998 гг.).

Охратоксин А

Охратоксин в качестве иммуномодулятра был рассмотрен Thurston совместно с другими учеными в 1986 году. Общие показатели иммуносупрессии после приема охратоксина включают лимфоцитопению и истощение лимфоидных клеток, в частности в тимусе, бурсе Фабрициуса и патчах Пейера (селезеночных лимфоидных узелках). Иммуносупрессия такого рода была изучена в основном у домашней птицы. Было доказано, что этот микотоксин оказывает влияние на иммуноглобулины и фагоцитирующие клетки (Burns и Dwivedi, 1986 г.). Влияние охратоксина А на ответ клеточного иммунитета очевидно зависит от вида птиц, так у бройлеров это влияние больше, чем у перепелов или индеек (Burns и Dwivedi, 1986 г.). Воздухоносный мешок, при наличии Escherichia coli, заметно увеличивался у индеек и бройлеров, у которых была начальная стадия охратоксикоза (Hamilton и соавторы, 1982 г.). Интересно, что антибактериальная терапия, проведенная для лечения воздухоносного мешка, была неэффективна у птиц, у которых в рационе присутствовал охратоксин. Как только охратоксин был исключен из рациона, терапия начала действовать[14]. Это явление может быть важно с экономической точки зрения, так как присутствие охратоксина влияет на эффективность используемых лекарств.

Хотя некоторые исследования показывают, что внутрибрюшинное введение охратоксина подавляет иммунный ответ на введение эритроцитов барана и бактерий Brucella Abortus, не было выявлено сокращения ответа Т-независимых или Т-зависимых антигенов, когда охратоксин вводили в рацион (Campbell и др., 1983 г; Richard и соавт., 1975 г.). Фенилаланин был показан для ослабления охратоксин А-индуцированной иммуносупресии у мышей и для снижения смертности у цыплят-бройлеров, которых кормили кормом, загрязненным охратоксином А. Пищевые факторы могут объяснить некоторые расхождения в исследованиях иммунотоксичности охратоксина А, в которых использовались различные пути введения токсина. У морских свинок на систему комплемента не влияет прием охратоксина концентрацией 0,45 мг/мл (Richard и соатворы, 1975 г.). Однако у кур, которых кормили охратоксином концентрацией 2 ppm[14], значительно снизилась комплементарная активность. Возможно видовые различия, или другие экспериментальные факторы, ответственны за эти различия.

Фумонизины

Фумонизин В1 является этиологическим агентом лейкоэнцефаломаляция (фатальный нейротоксический синдром, характеризующегося обширным некрозом белого вещества мозга) лошадей, отека легких у свиней и гепатотоксичен и канцерогенен для. Haschek совместно с другими учеными в 1992 году отметил, что при дозированном внутривенном введении фумонизина в течение периода от нескольких дней (в общей сложности от 4,6 до 7,9 мг/кг), или при кормлении от 48 до 166 ppm токсином у свиней выявляется мембранный материал в легочные макрофаги[10]. Фумонизины В1 и В2 были цитотоксичны для лимфоцитов индейки при 50% цитотоксической дозе в диапазоне от 0,3 до 2 мкг/мл (Dombrink-Kurtzman и соавторы, 1992, 1994 гг.). При обработке куриных перитонеальных макрофагов фумонизином В1 в концентрации от10 до 100 мкг, происходят морфологические изменения, небольшое, но существеннок снижение жизнеспособности клеток и снижение фагоцитарного потенциала. При этом, на выработку противоопухолевого фактора в клеточной линии макрофагов, действие фумонизина не влияет.