“Application of modern molecular techniques to investigate the mode of action of highly prevalent Fusarium avenaceum –mycotoxins enniatin B and moniliformin."
Tiivistelmä:
Punahome Fusarium spp. infektiot viljelyskasveissa ja erityisesti viljakasveissa, aiheuttavat maailmanlaajuisesti suuria taloudellisia tappioita pilaamalla satoa. Fusarium punahome paitsi vahingoittaa itse isäntäkasvia, tuottaa lisäksi sekundaarisia aineenvaihduntatuotteita, mykotoksiineja. Yli 300 erilaista mykotoksiinia on pystytty eristämään, joista osalla on hyvinkin haitallisia tai jopa kuolemaa aiheuttavia vaikutuksia ihmisille ja eläimille. Euroopan yhteisö onkin vuonna 2006 asettanut kaikkein haitallisimmille mykotoksiineille lainsäädännön puittein raja-arvot, korkeimmalle sallitulle päiväsaannille (EU asetus 2005/856/EC). Silti lainsäädännön ulkopuolelle jää ryhmä varsin yleisesti viljakasveissa esiintyviä, vähemmän tunnettuja mykotoksiineja, joiden terveysvaikutuksista ei vielä tiedetä kovinkaan paljon, kuten enniatiini (ENN), moniliformiini (MON) ja beaverisiini (BEA). Nämä mykotoksiinit eivät ole aiheuttaneet suuria tautiepidemioita ihmisillä tai eläimillä, mutta niiden on osoitettu aiheuttavan oireilua ja jopa kuoleman koe-eläimillä tai olevan myrkyllisiä in vitro.
Fusarium lajin tuottamat mykotoksiinit ovat usein rakenteeltaan polysyklisiä ja biologisesti aktiivisia. Ne voidaankin jakaa kolmeen eri pääryhmään: trikoteseenit, fumonisinit ja zearalenone ja lisäksi sekalaiseen ryhmään muita vähemmän tunnettuja mykotoksiineja, joihin MON, ENN ja BEA kuuluu. ENN:n ja MON:n toksisuutta ja vaikutusmekanismia ei vielä täysin tunneta. ENN on syklinen depsipeptidi, jonka on arveltu vaikuttavan ionoforin tavoin, muodostamalla ioni-kanavan solukalvoon ja vaikuttamalla täten solun ionitasapainoon. Moniliformiini on hydrosyklo-buteenidioni, jonka rakenne muistuttaa solun energiantuotannossa keskeisen molekyylin, pyruvaatin, rakennetta ja onkin arveltu että MON korvaisi pyruvaatin sitruunahappokierrossa ja pysäyttäisi näin energiantuotannon.
Pohjois Euroopassa yleinen Fusarium kanta F. avenaceum, tuottaa pääasiassa ENN:ia, BEA:a ja MON:ia, Varsinkin Suomesta ja Norjasta on raportoitu toistuvia matalia MON ja ENN pitoisuuksia viljasta. Suomessa vuonna 2001-2002 kerätyistä viljanäytteistä, jopa 100 prosentista löytyi ENN:a ja 74 prosentista näytteistä puolestaan löytyi MON:ia (Jestoi, M., 2005). MON:n ja ENN:n yleisyydestä huolimatta ei kovinkaan montaa in vivo tutkimusta näiden kahden mykotoksiinin akuutin toksisuuden tai matalan, toistuvan annoksen terveysvaikutusten selvittämiseksi ole tehty.
Vuonna 2008 käynnistettiin Suomen Akatemian rahoittama ja professori Kimmo Peltosen (Elintarviketurvallisuusvirasto, EVIRA) koordinoima Akatox-projekti. Projektin tavoitteena on selvittää Fusarium mykotoksiinien MON:n ja ENN:n akuuttia- ja subkroonista toksisuutta in vivo, OECD:n ohjeistuksen mukaisesti, sekä tutkia in vitro toksisuutta ja vaikutusmekanismia solutasolla molekyylibiologisin menetelmin sekä geenisekspressiotutkimusten avulla. Lisäksi kartoitetaan toksiinien metaboliareittejä ja aineenvaihduntatuotteita koe-eläinten virtsa- ja uloste näytteistä, massaspektrometrisin mittauksin ja in silico tietokonemallennuksen avulla.
Tulokset:
Moniliformiinilla tehdyissä in vivo kokeissa MON:in todettiin aiheuttavan akuuttia toksisuutta rotissa, LD 50 arvon ollessa samaa tasoa kuin kaikkein myrkyllisimmillä Fusarium mykotoksiineilla, T-2 ja HT-2:lla. Toksiset vaikutukset kohdistuivat patologisten tutkimusten mukaan pääasiassa sydänlihakseen. Massaspektrometristen virtsa-analyysien perusteella voitiin todeta että moniliformiini erittyy nopeasti virtsaan. Aineenvaihduntatuotteiden osalta tutkimukset ovat kesken. Pitkäaikaisvaikutuksia on tutkittu OECD:n ohjeistuksen mukaisesti subakuutilla toksisuuskokeella, jonka tuloksia ei ole vielä julkaistu. Enniatiini ei osoittautunut kovinkaan toksiseksi oraalia akuuttia toksisuutta tutkittaessa. In vitro tutkimusten ja geeniekspressiotutkimusten tuloksia ollaan parhaillaan käsittelemässä ja julkaisemassa vuoden 2014 aikana.
Asiasanat:
fusarium, mykotoksiinit, moniliformiini, enniatiini
Hankkeen vastuullinen johtaja:
Peltonen, Kimmo, professori, Evira, kemian ja toksikologian tutkimusyksikkö.
Yhteistyötahot:
Evira;
Turun yliopisto: biokemian- ja elintarvikekemian laitos;
Helsingin yliopisto: orgaanisen kemian laboratorio;
Helsingin yliopisto: farmaseuttisen kemian osasto;
Helsingin yliopisto: kliinisen hevos- ja pieneläinlääketieteen osasto (farmakologia ja toksikologia);
Itä-Suomen yliopisto: farmasian laitoksen (vierasainemetabolia, Kuopio);
National Veterinary Institute, Oslo, Norja
Hankkeen vaihe:
Päättynyt
Aloitusvuosi:
2008
Lopetusvuosi:
2015
Julkaisut:
Jonsson, M., Jestoi,M.,Nathanail, A.V., Kokkonen, U-M.,Anttila, M:, Koivisto, P.,Karhunen, P., Peltonen, K.
Application of OECD Guideline 423 in assessing the acute oral toxicity of moniliformin. Food and Chemical Toxicology 53 (2013) 27-32.
Hankkeen rahoitukseen osallistuu:
Suomen Akatemia (121724)
Eviran projektikoodi:
8701