مایکوتوکسین ها و نقش آنها در شیوع بیماری های باکتریایی و ویروسی
مایکوتوکسین‌ها و نقش آنها در شیوع بیماری‌های باکتریایی و ویروسی
شایع‌ترین نوع قارچ در گیاهان مزرعه، فوزاریوم است. قارچ فوزاریوم در شرایط استرس‌زا منجر به تولید مایکوتوکسین‌های مضر مانند تریکوتسن‌ها خصوصا دی‌اکسی‌نیوالنول (DON) و سموم T-2 / HT-2)، زیرالنون و فومونیسین (FUM) می‌شود.
نشان داده شد که ۸۶٪ و ۶۲٪ مواد خوراکی به ترتیب با دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین آلوده هستند (پایگاه داده Olmix-Labocea). این داده‌ها مطابق با آخرین مطالعاتی است که در مقیاس وسیع منتشر شده است و نشان دهنده شیوع بالای آلودگی همزمان چند نوع سموم فوزاریومی است.
اثرات مضر دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین بر سلامت و عملکرد در تحقیقات مختلف نشان داده شده است. دی‌اکسی‌نیوالنول یک مهار کننده قوی سنتز پروتئین و تقسیم میتوز است و با فعال کردن پروتئین کینازهای فعال کننده میتوزی می‌تواند آپوپتوز را القا کند. قرار گرفتن در معرض حاد با مقادیر زیاد دی‌اکسی‌نیوالنول باعث اسهال، استفراغ، لکوسیتوز و خونریزی دستگاه گوارش می شود.
نحوه تاثیر فومونیسین
فومونیسین‌ها بیشتر با مهار اسفنگانین N- استیل ترانسفراز عمل می‌کنند و متابولیسم سرامید و اسفنگولیپید را مختل می‌کنند. مسمومیت حاد فومونیسین با آسیب به عملکرد دستگاه تنفس، قلب، عروق و کبد مشخص می‌شود. به خاطر سمیت حاد مایکوتوکسین‌ها، کمیسیون اروپا حداکثر سطح مایکوتوکسین‌ها را تعیین کرده است. با این وجود، مطالعات اخیر حاکی از آن است که خسارت دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین حتی در سطوح پایین‌تر از توصیه‌های اتحادیه اروپا ممکن است رخ دهد. مطالعات مختلفی تأثیر فردی و هم افزایی دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین را بر سلامت روده و نیز نقش آنها در شیوع بیماری‌های باکتریایی و ویروسی، بدون علائم حاد مایکوتوکسیکوز را نشان داده‌اند.
اپیتلیوم روده یک لایه سلولی با دو عملکرد است: فیلتر انتخابی برای جذب مواد مغذی، آب و الکترولیتها و همچنین سد اصلی در برابر عوامل بیماریزا و سموم.
تحقیقات نشان داده است که دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین‌ها بر عملکرد جذب و بازدارندگی روده تأثیر گذار است.
نقش مایکوتوکسین ها در کلونیزاسیون روده
جذب مواد مغذی در روده متناسب با سطح تماس با اپیتلیال است. در حضور دی‌اکسی‌نیوالنول، سنتز پروتئین مهار می‌شود، در حالی که کاهش متابولیسم لیپیدها در حضور فومونیسین‌ها مشاهده می‌شود. هر دو منجر به کاهش تکثیر و بقای سلولهای اپیتلیال شده و سطح جذب را کاهش می‌دهند. دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین هر دو باعث آسیب به روده مانند کاهش ارتفاع ویلی، جراحات و ادم شده و به طور قابل توجهی جذب مواد مغذی را مختل می‌کند. در نتیجه، غلظت پروتئین روده‌ای در حضور فوزاریوتوکسین‌ها به نفع رشد عامل بیماریزا افزایش می‌یابد.
اسوالد و همکاران (۲۰۰۳) نشان دادند سطح ۸-۵ میلی‌گرم در کیلوگرم فومونیسین B1 در خوراک، کلونیزاسیون اشریشیاکلی در روده خوک‌ها را افزایش می‌دهد. بنابراین، مصرف فومونیسین B1 ممکن است باعث تغییر اسفنگولیپید در دستگاه گوارش شده و گیرنده‌های باکتریایی سطح سلولهای اپیتلیال روده را تغییر دهند. این تغییرات می‌تواند کلونیزاسیون باکتری‌های بیماریزا در دستگاه گوارش را افزایش دهد. واندنبروک و همکاران (۲۰۱۱)، تهاجم سالمونلا تیفی موریوم در لوپ‌های ایلئال خوک را بررسی کردند و نتیجه گرفتند که تهاجم سالمونلا تیفی موریوم در حضور دی‌اکسی‌نیوالنول بیشتر بود.
نقش مایکوتوکسین‌ها در کارایی سد روده‌ای
اکنون به خوبی مشخص شده است که دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین در سطوح پایین، با تغییر عملکرد اتصال محکم بین سلولی، عملکرد سد روده را تغییر می‌دهند و به صورت کاهش مقاومت الکتریکی بین سلولهای اپیتلیال (TEER) در روده دیده می‌شود.
کاهش تکثیر و بقای سلولهای اپیتلیال ناشی از تغذیه جیره‌های آلوده به دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین بر عملکرد سد روده‌ای نیز اثر می‌گذارد. علاوه بر این، تعداد سلولهای گابلت که وظیفه سنتز و ترشحات موسین (ماده اصلی تشکیل دهنده لایه مخاطی محافظ) را دارند، وقتی حیوانات در معرض دی‌اکسی‌نیوالنول قرار می‌گیرد بطور قابل توجهی کاهش می‌یابد. افزایش قابل توجهی در جابجایی باکتری‌ها از سلولهای اپیتلیال روده در حضور دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین‌ها نشان داده شده است (شکل ۱).
نقش مایکوتوکسین در سیستم ایمنی
۷۰ درصد از بافت‌های ایمنی حیوانات در روده قرار دارند. ایمنی ذاتی و اکتسابی تحت تاثیر جیره‌های آلوده به دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین قرار می‌گیرد.
غلظت کم تا متوسط سموم بیان سیتوکین‌ها، شیمیوکین‌ها و ژن‌ها را مختل می‌کند. دی‌اکسی‌نیوالنول پاسخ‌های التهابی مانند اینترلوکین-۱، تومور نکروز فاکتور-آلفا و اینترلوکین-۸ را تحریک کرده و بر تنظیم لنفوسیت‌های (ایمنی اکتسابی) تأثیر می‌گذارد.
وندنبروک و همکاران (۲۰۱۱) نشان دادند که التهاب روده‌ای ناشی از سالمونلا تیفی‌موریوم در حضور دی‌اکسی‌نیوالنول افزایش می‌یابد. Savard و همکاران اثر منفی دی‌اکسی‌نیوالنول در پاسخ ایمنی هومورال اختصاصی- PRRSV در خوک را نشان دادند. فومونیسین‌ها در صورت بروز عفونت بر استفاده از سیتوکین‌های التهابی (IL1β ، IL-6 ، IL-12 ، TNF-β و به خصوص IL-8) در روده تأثیر گذاشته، بنابراین باعث افزایش حساسیت به اشریشیاکلی و سایر عوامل بیماریزا می‌شوند. فومونیسین همچنین سلولهای ارائه دهنده آنتی ژن روده (APC)، مهمترین مولکول کلاس II کمپلکس سازگاری- بافتی و ظرفیت تحریک کننده لنفوسیت‌های T را مختل می‌کند و منجر به طولانی شدن عفونت‌های روده می‌شود.
علاوه بر افزایش خطر عفونت‌های روده‌ای و سیستمیک، مایکوتوکسین‌ها پاسخ سیستم ایمنی هنگام واکسن را تغییر می‌دهند. یک مطالعه نشان داد که خوراک آلوده دی‌اکسی‌نیوالنول به طور قابل توجهی پاسخ آنتی‌بادی تولید شده به دنبال واکسیناسیون را کاهش می‌دهد. علاوه بر افزایش حدت پاتوژن و کاهش اثر واکسن، مایکوتوکسین‌ها هم چنین بر اثربخشی دارو نیز تأثیر می‌گذارند. در حقیقت، برخی یافته‌های اخیر حاکی از آن است که مصرف همزمان داروها و خوراک آلوده به فومونیسین ممکن است تاثیر داروهای گوارشی، مانند انروفلوکساسین (آنتی‌بیوتیک وسیع الطیف با تاثیر بر اشرشیاکلی، پاستورلا مولتوسیدا و مایکوپلاسما گالی سپتیکوم) را تغییر دهد.
نتیجه گیری
دی‌اکسی‌نیوالنول و فومونیسین با مطلوب کردن شرایط کلونیزاسیون، افزایش عبور عوامل بیماریزا از روده و تأثیر بر سیستم ایمنی بدن، منجر به حساسیت بیشتر در برابر عفونت‌ها می‌شوند. این امر تأثیر زیادی بر عملکرد و سودآوری فارم خواهد داشت زیرا باعث کاهش سطح، کیفیت و افزایش هزینه تولید خواهد شد. هر استراتژی که با هدف کاهش تأثیر مایکوتوکسین‌ها بر سلامت روده و کاهش اثرات کمپلکس فوزاریوتوکسین‌ها انجام شود تأثیر مثبت بر عملکرد و سودآوری خواهد داشت. نظارت دقیق مواد اولیه مورد استفاده در تولید خوراک و استفاده از توکسین بایندر وسیع الطیف از مهم ترین استراتژی‌ها هستند.
Source:
Bondy G.S., Pestka J.J. Immunomodulation by fungal toxins. J. Toxicol. Environ. Health B Crit. Rev. ۲۰۰۰;۳:۱۰۹–۱۴۳٫
Dimitroulia E., Pitiriga V.C., Piperaki E.T., Spanakis N.E., Tsakris A. Inflammatory bowel disease exacerbation associated with Epstein-Barr virus infection. Dis. Colon Rectum. ۲۰۱۳;۵۶:۳۲۲–۳۲۷٫
Erkan L., Uzun O., Findik S., Katar D., Sanic A., Atici A.G. Role of bacteria in acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Int. J. Chronic Obstr. Pulm. Dis. ۲۰۰۸;۳:۴۶۳–۴۶۷٫
Galeziok M., Roberts I., Passalacqua J.A. Bordetella bronchiseptica pneumonia in a man with acquired immunodeficiency syndrome: A case report. J. Med. Case Rep. ۲۰۰۹;۳:۷۶٫
Gradel K.O., Nielsen H.L., Schonheyder H.C., Ejlertsen T., Kristensen B., Nielsen H. Increased short- and long-term risk of inflammatory bowel disease after Salmonella or Campylobacter gastroenteritis. Gastroenterology. ۲۰۰۹;۱۳۷:۴۹۵–۵۰۱٫
Halloy D.J., Gustin P.G., Bouhet S., Oswald I.P. Oral exposure to culture material extract containing fumonisins predisposes swine to the development of pneumonitis caused by Pasteurellamultocida. Toxicology. ۲۰۰۵;۲۱۳:۳۴–۴۴٫
Kubena L.F., Bailey R.H., Byrd J.A., Young C.R., Corrier D.E., Stanker L.H., Rottinghaust G.E. Cecal volatile fatty acids and broiler chick susceptibility to Salmonella typhimurium colonization as affected by aflatoxins and T-2 toxin. Poult. Sci. ۲۰۰۱;۸۰:۴۱۱–۴۱۷٫
Maes D., Segales J., Meyns T., Sibila M., Pieters M., Haesebrouck F. Control of Mycoplasma hyopneumoniae infections in pigs. Vet. Microbiol. ۲۰۰۸;۱۲۶:۲۹۷–۳۰۹٫
Moon Y., Yang H., Lee S.H. Modulation of early growth response gene 1 and interleukin-8 expression by ribotoxin deoxynivalenol (vomitoxin) via ERK1/2 in human epithelial intestine 407 cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. ۲۰۰۷;۳۶۲:۲۵۶–۲۶۲٫
Posa R., Donko T., Bogner P., Kovacs M., Repa I., Magyar T. Interaction of Bordetella bronchiseptica, Pasteurella multocida, and fumonisin B1 in the porcine respiratory tract as studied by computed tomography. Can. J. Vet. Res. ۲۰۱۱;۷۵:۱۷۶–۱۸۲٫
Vandenbroucke V., Croubels S., Martel A., Verbrugghe E., Goossens J., van Deun K., Boyen F., Thompson A., Shearer N., de Backer P., et al. The mycotoxin deoxynivalenol potentiates intestinal inflammation by Salmonella typhimurium in porcine ileal loops. PLoS ONE. ۲۰۱۱;۶
Verbrugghe E., Vandenbroucke V., Dhaenens M., Shearer N., Goossens J., de Saeger S., Eeckhout M., D’Herde K., Thompson A., Deforce D., et al. T-2 toxin induced Salmonella Typhimurium intoxication results in decreased Salmonella numbers in the cecum contents of pigs, despite marked effects on Salmonella-host cell interactions. Vet. Res. ۲۰۱۲;۴۳:۲۲٫
