Структура афлатоксинов

Изучение источников, структуры и физико-химических свойств афлатоксинов, смертельно опасных микотоксинов, относящихся к классу поликетидов. Анализ их влияния на живой организм, взаимодействия с макромолекулами клетки, нуклеиновыми кислотами и белками.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский (Приволжский) федеральный Университет»

БИОЛОГО-ПОЧВЕННЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА БИОХИМИИ

РЕФЕРАТ

АФЛАТОКСИНЫ

Студент IV курса Э.Л. Перес Хусаенова

Казань - 2011

Структура, источники, физико-химические свойства

Афлатоксин (aflatoxin) -- смертельно опасный микотоксин, относящийся к классу поликетидов. Производящие токсин, главным образом, грибы нескольких видов рода Aspergillus (главным образом A. flavus и A. parasiticus) -- растут на зёрнах, семенах и плодах растений с высоким содержанием масла (например, на семенах арахиса, кукурузе) и других субстратах. Оптимальными условиями, обеспечивающими развитие этих плесневых грибов, являются немного повышенная температура (около 30 °С) вкупе с повышенной влажностью (около 85%).

В процессе исследований грибов рода Aspergillus выделен ряд афлатоксинов, подобных по химической структуре органических соединений (замещены кумарины). Установлено, что они чувствительны к действию окислительных реагентов. Афлатоксины хорошо растворяются в умеренно полярных органических растворителях (ацетон, хлороформ, дихлорметан, диметилсульфоксид, этанол, изопропанол и др.), но не растворимы в эфире. В чистом виде они довольно устойчивы при нагревании на воздухе (температура плавления 268-269° С), однако легко разрушаются под действием света, а также при растворении в высокополярных растворителях. В бензоле и хлороформе афлатоксины сохраняются в темноте в течение нескольких лет.

Идентифицированы четыре основных вида афлатоксинов (В1, В2, G1 и G2), однако в целом группа этих веществ охватывает по крайней мере 16 соединений, которые отличаются некоторыми свойствами и уровнем токсичности. В клетках гриба A. flavus синтезируются афлатоксины В1 (рисунок 1) и В2, гриб A. parasiticus синтезирует, кроме них, еще и афлатоксины G1 (рисунок 2) и G2.

Группа I: афлатоксин В1: R=H, молекулярная масса - 312; афлатоксин В2: R=H, положение 8 и 9 гидрированы, молекулярная масса - 314.



Рисунок 1 - Структура афлотоксина В1.

Группа II: афлатоксин G1, молекулярная масса - 328; афлатоксин G2: положения 9 и 10 гидрированы, молекулярная масса - 330.

Рисунок 2 - Структура афлотоксина G1.

Распределение в организме

Афлатоксины избирательно поражают печень и ингибируют синтез белка. Уже через несколько часов после введения афлатоксинов отмечаются структурные нарушения в гепатоцитах: дегрануляция шероховатого и пролиферация гладкого эндоплазматического ретикулума; появление множества миелино-подобных фигур и вторичных лизосом. При остром отравлении афлатоксином В₁ очаги некроза развиваются в миокарде, почках, селезенке. Однако основной "мишенью" воздействия является печень, где наблюдаются обширные коагуляционные и жировые некрозы гепатоцитов, жировая и белковая дистрофия в менее поврежденных клетках. В настоящее время афлатоксины считаются наиболее сильными гепатотропными ядами с выраженными канцерогенными свойствами.

Потребление пищевых продуктов, содержащих 1,7 мг/кг афлатоксина, за короткий период времени может привести к необратимым повреждениям в печени, а 75 мг/кг - к смерти.

Картина отравления

Отравление наступает при употреблении в пищу загрязненных афлатоксинами продуктов или кормов (часто немного или заметно подпорченных при их неправильном хранении). Основные симптомы острого отравления: вялость, отсутствие аппетита, нарушение координации движений, судороги, парезы, нарушение функций желудочно-кишечного тракта, потеря массы тела, отставание в развитии. Специфическими симптомами острого афлатоксикоза являются коагулопатия и множественные геморрагии, отеки, водянки и в некоторых случаях развитие желтухи. У животных (индюшата, утята, телята, свиньи) острые алиментарные токсикозы, вызванные афлатоксинами, характеризуются быстрым развитием симптоматики общего отравления, высокой летальностью и значительными изменениями печени. Пораженная афлатоксином пища ассоциируется с синдромом Рейа или оспой, которая поражает детей. Симптомы - рвота, конвульсии и кома. Смертность может достигать 80%. Некоторые исследователи связывают гепатит B с афлатоксином, предположительно изменяющим генетическую структуру ДНК, в результате чего вирус гепатита поражает клетку. Для афлатоксинов доказаны мутагенная активность, цитотоксическое действие, влияние на нервную систему, иммуннотоксичность, влияние на репродуктивную функцию, тератогенная активность. Токсические свойства афлатоксинов усиливаются при питании с недостаточным количеством белка, полиненасыщенных жирных кислот, витамина А и этилового спирта.

Метаболизм и механизм действия

химический афлатоксин нуклеиновый поликетид

Влияние афлатоксинов на живой организм заключается в их взаимодействии с макромолекулами клетки - нуклеиновыми кислотами и белками. Они могут практически действовать на все процессы обмена веществ в клетке, а также на структурные и функциональные свойства ее органелл.

В печени афлатоксин B1 и другие токсины этой группы необратимо связываются с молекулами белков и ДНК, образуя аддукты (например, афлатоксин В1-лизин в молекуле альбумина). Разрушение белков и азотистых оснований ДНК в гепатоцитах приводит к токсическому действию афлатоксинов на печень. В гепатоцитах афлатоксин В1 превращается в более токсичные и канцерогенные метаболиты с участием цитохром Р450-монооксигеназы (CYP1A2, CYP 2A6, CYP2B6 и CYP3A4), происходит реакция эпоксидирования двойной связи терминального фуранового кольца, в результате чего образуется электрофильный метаболит, способный алкилировать нуклеиновые кислоты. Эпоксидная форма афлатоксина связывается с остатками гуанина в молекулах ДНК, с образованием гуанил-N7-аддуктов, которые индуцируют мутации. Полагают, что одна из мутаций (G > T трансверсия) в 249-м кодоне гена белка р53 инициирует образование гепатокарциномы.

В цитозоле афлатоксины взаимодействуют с растворимыми белками, ингибируя активность ферментов. Афлатоксины оказывают прямое воздействие на лизосомы, что приводит к повреждению их мембран и освобождению активных гидролаз. Афлатоксины нарушают проницаемость плазматических мембран. Все это приводит к так называемому метаболическому хаосу и гибели клетки.

Литература

1. Райс, Р. Х. Ароматические амины / Райс, Р. Х., Гуляева, Л. Ф. // Биологические эффекты токсических соединений [Электронный ресурс]. - 2003. - Режим доступа: http://toxicology.narod.ru/book18.html - Дата доступа: 26.11.2011.

2. Большая техническая энциклопедия, Афлатоксин [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ai08.org/ - Дата доступа: 26.11.2011.

3. Орлов, Б. Н. Ядовитые микромицеты / Орлов, Б. Н., Гелашвили, Д. Б., Ибрагимов, А. К. // Ядовитые животные и растения СССР [Электронный ресурс]. - 1990. - Режим доступа: http://plantlife.ru/books/item/f00/s00/z0000023/st013.shtml - Дата доступа: 26.11.2011.

4. Папазян, Т. Микотоксины и здоровье человека / Папазян, Т. // Миктоксины: экономический риск и контроль [Электронный ресурс]. - 1990. - Режим доступа: http://www.zzr.ru/archives/2002/08/article7.htm - Дата доступа: 26.11.2011.

Размещено на Allbest.ru

...