Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

31
MUCEGAIURI SI MICOTOXINE Dr. Biol. Cristina Tabuc Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Biologie si Nutritie Animala Balotesti

Transcript of Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

Page 1: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MUCEGAIURI SI MICOTOXINE

Dr. Biol. Cristina Tabuc

Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Biologie si Nutritie Animala

Balotesti

Page 2: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

CIUPERCI MICROSCOPICEDefinitie

Ciupercile microscopice (micromicete sau mucegaiuri) reprezinta un grup heterogen de microorganisme saprofite, uneori parazite, caracterizate prin:

Natura chimica a peretelui celular, bogat in chitina; Reproducere prin spori sexuati si asexuati; Prezenta glicogenului ca substanta de rezerva; Absenta clorofilei sau a altor pigmenti asimilatori.

Ciupercile microscopice sunt opganisme eucariote, talofite, heterotrofe:

Aparatul vegetativ este un tal constituit din filamente cu crestere apicala in toate directiile, cu aceeasi viteza ce formeaza o retea tridimensionala numita miceliu Lipsite de pigmenti asimilitatori ciupercile microscopice sunt organisme heterotrofe dependente de o sursa de carbon organic; Ciupercile microscopice pot contamina cele mai diverse medii: apa, aer, sol, cereale, produse de origine animala (lapte, carne), piele, hartie, ziduri, pietre, tesaturi, materie organica in descompunere.

Page 3: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

CIUPERCI MICROSCOPICEIdentificare

Ciupercile microscopice, cu aspect filamentos sau levuriform, pot deveni vizibile numai dupa dezvoltarea miceliului; Ciupercile microscopice sunt cunoscute sub denumirea curenta de mucegaiuri si se prezinta ca o aglomerare de filamente miceliene si corpuri de fructificare capabile sa colonizeze cele mai diverse substraturi; Caracteristica majora a mucegaiurilor o reprezinta modul de reproducere: produc un numar foarte mare de spori care sa le asigure contaminarea si perpetuarea speciei, spori care se formeaza prin reproducere sexuata sau asexuata si care reprezinta principalul criteriu de identificare si clasificare.

Identificarea mucegaiurilor se bazeaza pe: Caractere culturale: includ factorii extrinseci de care depinde dezvoltarea mucegaiului:umiditate, pH, prezenta oxigenului si dioxidului de carbon, temparatura si lumina Caractere morfologice: macroscopice legate de caracteristicile coloniilor: aspect, relief, consistenta, marime, culoare, structuri de fructificatie; micoscopice legate de structura talului, modul de formare si aspectul sporilor si conidiilor, prezenta stucturilor de protectie a sporilor, prezenta sau absenta clamidosporilor; Caractere genetice - tehnicile de biologie moleclara contribuie la identificarea speciilor de mucegauri, dar nu pot inlocui in totalitate examenul morfologic care ramane baza identificarii

Page 4: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

CIUPERCI MICROSCOPICEClasificare

ChytridiomycotinaChytridiomycotina

ZygomycotinaZygomycotina

OomycotinaOomycotina

AscomycotinaAscomycotina

BasidiomycotinaBasidiomycotina

DeuteromycotinaDeuteromycotina

FungusFungus

Hoog si Guarro (1995)

Page 5: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MUCEGAIURIClasificare

MUCEGAIURI

Mucegaiuri utile

Industria agro-alimentara Industria produselor biotehnologice Industria farmaceutica

Mucegaiuri daunatoare

Alergii Micoze Micotoxicoze

Page 6: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MUCEGAIURIClasificareMucegaiuri utile Industria alimentara pentru imbogatirea proprietatilor organoleptice ale produselor alimentare: branzeturi si produse din carne crud-uscate, sosuri din soia

Penicillium camenberti Penicillium jenseni Aspergillus oryzae Penicillium roqueforti Aspergillus sojae

Penicillium caseicolum Rhizopus oryzaeGeotrichum candidum Rhizopus stoloniferOidium lactis Mucor silvaticusOospora lactis Mucor hiemalis

Page 7: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MUCEGAIURIClasificareMucegaiuri utile In industria produselor biotehnologice:

Aspergillus niger Aspergillus oryzae

acid citric α-amilaza acid gluconic β-glucanazaα-amilaza lipazaβ-glucanazacatalazaglucozo- oxidazalipaza pectinaza poligalacturonaza

Page 8: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MUCEGAIURIClasificareMucegaiuri utile In industria farmaceutica: obtinerea de substante cu rol antibiotic

Penicillium chrysogenumPenicillium griseofulvumPenicillium notatumPenicillium jensenii (P. nalgiovense)

Page 9: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MUCEGAIURIClasificareMucegaiuri daunatoare Aterarea calitatii nutritionale a produselor agroalimentare Cereale - cele mai expuse atacului mucegaiurilor (pierderi de 5-10% anual din productia mondiala)

Aspergillus flavus

Aspergillus flavus

Fusarium graminearum

Penicillium sp. Aspergillus carbonarius

Page 10: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MUCEGAIURIClasificareMucegaiuri daunatoare Alergii la om si animale - gravitate diferita in functie de rezistenta organismului, puterea patogena a fungului si durata de expunere

Micoze la om si animale: mucegaiurile sunt patogene oportuniste care necesita anumite conditii locale sau generale favorabile

Aspergillus fumigatus – aspergiloza pulmonara aviara si umana (80-90%) Aspergillus flavus - aspergiloze pulmonare sau generalizate Aspergillus niger - otite, sinuzite, infectii cutanate Aspergillus sydowi - endocardite umane Aspergillus terreus - aspergiloze pulmonare si cerebrale, frecvent izolat din prelevate de piele si fanere, principalul agent al onicomicozei

Micotoxicoze la om si animale - intoxicatii produse de substante toxice produse de unele specii de mucegaiuri

Page 11: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINECaracteristici generale

Micotoxinele sunt metaboliti secundari toxici produsi de mucegaiuri Au apărut în decursul procesului evoluţiei filogenetice a miceţilor ca un mijloc de apărare al acestora Flora micotoxigenă este estimată în prezent la 200 000 - 300 000 specii Micotoxinele sunt produse în principal de cinci genuri de ciuperci: Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Claviceps, Alternaria Micotoxine cunoscute: 200 molecule diferite - 30 contaminanti frecventi ai cerealelor Molecule cu structura chimica complexa, foarte stabila, nu pot fi degradate prin tratamente termice sau chimice Prima atestare documentara in secolul al XVII-lea “focul de Saint André” - halucinatii datorate painii de secara contaminata cu Claviceps (cornul secarei) Se considera ca nu exista nicio regiune pe glob in care sa nu existe contaminare cu micotoxine Cerealele - cele mai expuse infestarii cu mucegaiuri si contaminarii cu micotoxine - pierderi anuale de 55 milioane tone

Page 12: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEEfecteEfectul toxic al micotoxinelor se manifestă la toate nivelurile de organizare a materiei vii. Micotoxinele contaminează absolut tot de la organismul unicelular până la organismele pluricelulare superior organizate, inclusiv omul.

Nivelul de organizare al materiei vii Efecte

molecular:

- interacţiunea cu macromolecule - despărţirea catenelor de ADN- complexe ADN-toxină şi blocarea transcripţiei

- interferenţa cu reacţiile enzimatice - inhibarea carbonil piruvat kinazei- inhibarea carboxilazelor- inhibarea peptidil transferazei- inhibarea ADN-polimerazei

subcelular:

- interacţiuni cu organitele celulare - decuplarea fosforilării oxidative

celular:

- interacţiune cu metabolismul celular - interferenţe cu metabolismul glucidelor, lipidelor, proteinelor, vitaminelor- inhibarea sintezei acizilor nucleici

întregul organism:

- alterarea morfofuncţională a ţesuturilor şi organelor - semne patologice clinice

- hepatotoxicitate- nefrotoxicitate- neurotoxicitate

Page 13: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEPrincipalele familii de micotoxine

Toxina Speciile producătoare

Substrat contaminat

Toxicitate

Aflatoxine Aspergillus flavus,

A. parasiticus,

A. nomius

cereale, arahide,

fructe deshidratate

hepatotoxicitate, cancerogenitate

(grupa I - CIRC)

Ochratoxine A. ochraceus,

Penicillium verrucosum

cereale, cafea, struguri (vin), produse

din carne

Nefrotoxicitate

(grupa II - CIRC)

Trichotecene Fusarium culmorum,

F. graminearum,

F. poae

cereale Tulburări digestive şi

hematologice

Zearalenona F. graminearum,

F. culmorum

cereale Oestogenism

Tulburări de reproducţie

Fumonisine F. verticillioides,

F. proliferatum

porumb şi

produse derivate

Variabilă în funţie de specie

Suspectată de cancer esofagian

(grupa II - CIRC)

Page 14: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEAflatoxine

1960 - „Turkey X disease” marchează începutul cercetărilor privind izolarea şi caracterizarea structurii aflatoxinelor Aspergillus flavus, A. parasiticus, A. nomius, Penicillium, Mucor, Rhizopus In prezent 13 molecule diferite

AB1 AB2 AG1 AG2

AM1

AFB1 - toxicitatea cea mai puternica Toxicitatea scade AFB1>AFG2>AFB2>AFG1 AFB1 - cel mai puternic agent cancerigen natural cunoscut - responsabila de aparitia hepatocarcinoamelor AFB1 clasa I de risc - CIRC Se transmit in carne, oua, lapte (AFM1)

Page 15: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

Contamineaza - cereale - porumb, grau, orz, ovaz, secara, orez - produse pe baza de cereale - oleaginoase – soia - alune si derivate - arahide, unt de arahide, fistic) - legume - cartofi, linte, ardei iute - fructe uscate – smochine, stafide - bere

MICOTOXINEAflatoxine

Prezente in general in alimente provenite din regiunile calde (America de Sud, Africa, AsiaTemperatura optima de producere 25 - 40°C

Aspergillus flavus Aspergillus parasiticus

Page 16: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEAflatoxine

Efectul toxic se manifesta diferit ca intensitate in functie de specie, varsta, sex, stare fiziologica, durata de expunereOrganul cheie: ficatSensibilitate: porc > pasari > rumegatoare

Intoxicaţia acută degenerescenţă hepatică, hemoragii moartea rapida a animalului

Intoxicaţia cronică ciroză cancer hepatic – hepatocarcinoameAlte efecte respiratorii - congestia plamanilor

renale - glomerulonefrite gastro-intestinale - hemoragii nervoase - hemoragii imunitoxicitate - scade IgG si IgA, IL1 si IL2, hipoplazie timica genotoxicitate - rezultate controversate teratogenitate - dezvoltare intarziata, microcefalie, anoftalmie

Page 17: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEOchratoxina

Familia ochratoxinelor cuprine 10 molecule diferiteReprezentant principal Ochratoxina A inclusa in clasa II B de risc - CIRCTemperatura optima de sinteza: 5 - 37°C A. ochraceus 4 - 30°C Penicillium sp.

Penicullium verrucosumPenicillium viridicatum

Aspergillus ochraceus

Ochratoxina A (OTA)

Page 18: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEOchratoxina

Contamineaza - cereale - porumb, orz- struguri - cafea- produse din carne- bere, vin

Page 19: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

Efectul toxic se manifesta diferit ca intensitate in functie de specie, varsta, sex, stare fiziologica, durata de expunereOrganul cheie: rinichiSensibilitate: porc > pasari > rumegatoare

Intoxicaţia acută - hipertrofie renala, oligourie, tubulonecroza - moartea rapida a animalului

Alte efecte imunitoxicitate - limfopenie, regresia timusului - diminuarea raspunsului imun

teratogenitate - dezvoltare intarziata - anomalii ale viscerelor si scheletului - mortalitate fetala crescuta

MICOTOXINEOchratoxina

Page 20: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINETrichorheceneCaracteristici generale

Trichotecenele constituie o mare familie de micotoxine produse de specii ale genurilor Fusarium, Myrothecium, Trichoderma, Trichothecium, Stachybotrys.

Genul Fusarium este considerat genul cel mai important din punct de vedere al producerii trichotecenelor, cu cea mai largă distribuţie geografică şi cu cei mai numeroşi reprezentanţi producători de trichotecene.

Fusarium tricinctum, F. sporotrichoides, F. poae, F. equiseti produc prin excelenţă trichotecene din grupul A

Fusarium graminearum, F. nivale, F. culmorum care produc numai trichotecene din grupul B

Trichoderma sp. şi Trichothecium sp. produc trichotecene din grupul C

Myrothecium sp. şi Stachybotrys sp. produc trichotecene din grupul D.

Page 21: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINETrichorhecene din grupul ACaracteristici generale

Trichotecenele din grupul A prezintă în poziţia C8 un atom de hidrogen

Grupul A include 25 molecule diferite

Reprezentanţi principali toxina T-2 toxina HT-2

diacetoxiscirpenol (DAS) Structura de baza

Contamineaza - cereale - in principal porumb- contaminare in camp pe planta vie

Toxina T-2 - cea mai mare toxicitate din grupul A

Page 22: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINETrichorhecene din grupul AEfecte

Toxicitate variabilă în funcţie de specie, varsta, sex, starea fiziologica, etc.Se distribuie în întreg organismul fără a avea un organ ţintăSensibilitate: porc > pasari > rumegatoare

Efecte toxice - gastroenterite şi vomismente - refuzul hranei cu pierderi în greutate - necroze dermice (toxina T2, HT2 şi DAS)

Alte efecte - degenerescenţa şi necroza celulelor mucoasei gastrice (T2)- inflamaţii congestive până la necroza jejunului şi colonului, iar la

nivelul caecum-ului mucoasă hemoragică (DAS)- degenerescenţă şi necroză celulară la nivelul plăcilor Peyer,

pulpei albe splenice, centrelor germinative ale ganglionilor limfatici mezenterici

- congestie mai mult sau mai puţin edematoase a meningelor- sindromul neuro-muscular caracterizat prin alterari la nivelul

musculaturii scheletice sau a terminaţiilor nervoase 

Page 23: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINETrichorhecene din grupul BCaracteristici generale

Trichotecenele din grupul B prezintă în poziţia C8 o grupare cetonă

Grupul B include 9 molecule diferite

Reprezentanţi principali - nivalenol (NIV)- deoxinivalenol (DON)

Contamineaza - cereale - in principal porumb- contaminare in camp pe planta vie

Deoxinivalenol - cea mai raspandita micotoxina

Page 24: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINETrichorhecene din grupul BEfecte

Toxicitate variabilă în funcţie de specie, varsta, sex, starea fiziologica, etc.Se distribuie în întreg organismul fără a avea un organ ţintăSensibilitate: porc > pasari > rumegatoare

Efecte toxice - gastroenterite şi vomismente (DON = Vomitoxina) - refuzul hranei cu pierderi în greutate - hemoragii digestive (NIV)

Alte efecte - necroza acinilor şi insulelor pancreatice - sindromul neuro-muscular caracterizat prin

alterari la nivelul musculaturii scheletice sau a terminaţiilor nervoase - sindromul nervos debutează rapid printr-o apatie marcată care evoluează spre o letargie profundă însoţită de tremurături în cazul intoxicaţiei cu DON.

Page 25: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

Trichotecene din grupul C Prezinta o a doua grupare epoxid in pozitia C7-8 Nu sunt niciodată întâlnite în produse alimentare Reprezentant principal crotocina

Trichotecene din grupul D Prezinta intre C4 şi C15 un macrociclu constituit din molecule complexe (uneori mevalonat), unite între ele prin legături ester - esteri macrociclici Sunt caracterizate de cea mai mare toxicitate din familia trichotecenelor Reprezentanţii principali roridina

verrucarinasatratoxinele

MICOTOXINETrichorhecene din grupurile C si D

Page 26: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINETrichorhecene din grupul DEfecte

Satratoxine produse de Stachybotrys

Efecte toxice

Necroze cutanate si hemoragice la un numar mare de specii Cel mai des intalnita la cai Forma subacuta rara - mortalitate - hemoragii multiple Forma cronica - necroze cutanate la nivelul fetei

Page 27: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEFumonizineCaracteristici generale

Cel mai nou grup de micotoxine caracterizat la sfarsitul anilor 80 Producatori principali - speciile genului Fusarium

Fusarium verticillioides (moniliforme) - porumb, sorg, ovazF. proliferatum

F. nygamai sorg, mei F. oxysporum

F. polyphialidicum Alti producatori - Alternaria alternata In prezent familia fumonizinelor nmara 15 olecule diferite Cele mai importante fumonizine FB1, FB2, FB3

Formula de baza a fumonizinelor

Page 28: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEFumonizineEfecte

Toxicitatea fumonizinelor - semne clinice diferite in functie de specie Cai - Leucoencafalomalacia ecvina

- anomalii histopatologice ale ficatului si rinichilor Porci - edem pulmonar

- alterari morfofiziologice la nivelul pancreasului, inimii, raichilor, esofagului Pasari - refuzul hranei, pierderi in greutate

- tulburari gastro-intestinale - alterari morfofunctionale ale ficatului

Imunotoxicitate - diminueaza proliferarea limfocitelor si sinteza unor imunoglobuline

FB1 - inclusa in clasa IIB de risc - IARC

Page 29: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEZearalenonaCaracteristici generale

Zearalenona (ZEA) sau toxina F-2 este produsa de specii de Fusarium

Principalii producatori - F. graminearum- F. semitectum- F. equiseti- F. crookwellense - F. culmorum - F. tricinctum- F. oxysporum- F. sporotrichoïdes - F. laterium

Tempeatura optima de sinteza - 10 - 15°C

F. oxysporum

F. culmorum

Zearalenona (ZEA)

Page 30: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MICOTOXINEZearalenonaEfecte Contaminarea cerealelor cu ZEA - fenomen mondial ZEA - porumb, orz, grau, sorg, ovaz, orez, soia

- nuci, tutun Asociata adesea cu DON, NIV, FUMO Toxicitate - hiperoestreogenism Sensibilitate: porc > pasari > rumegatoare Semne clinice - edeme vaginale

- atrofia ovarelor- hipertrofie mamara- pseudogestatie- scaderea nivelului de testosteron- scaderea cantitatii si calitatii spermei- sterilitate

Teratogenitate minora - dezvoltare si osificare intarziata a scheletului - malformatii ale scheletului membrelor

Page 31: Mucegaiuri Si Micotoxine (1)

MULTUMESC PENTRU ATENTIE