Grzyby pleśniowe i mikotoksyny: działanie na organizm człowieka

Podczas wojny w Wietnamie 1975-81 wykorzystano mikotoksyny fuzaryjne – trichoteceny jako broń biologiczną. Stały się one przyczyną śmierci ok. 6300 osób. Toksyny rozpylano w postaci pyłów i aerozoli z pocisków żołnierskich. Bombardowania nazwano „żółtym deszczem w dżungli Laos”. W irackim programie biologicznym, według danych z 1997 r., gromadzono aflatoksyny i wykorzystywano je jako broń biologiczną. Toksyny aplikowano wziewnie w wysokiej dawce, która powodowała śmierć w ciągu 12 godzin. W Polsce także notuje się występowanie mikotoksyn, głównie w skażonych produktach spożywczych.

Gatunki należące do klasy Ascomycetes – workowców, wśród nich grzyby drożdżopodobne i pleśniowe, spełniają ważną rolę w przemyśle spożywczym, wykorzystywane są do produkcji, m.in. serów, pieczywa, alkoholi, preparatów enzymatycznych, szczególnie kwasu cytrynowego. Szczepy te wytwarzają specyficzne enzymy proteolityczne, pektynolityczne, amylolityczne i lipolityczne, które poprzez rozkład składników odżywczych nadają żywności charakterystyczny smak i właściwości organoleptyczne. Grzyby pleśniowe odgrywają znaczącą rolę także w przemyśle farmaceutycznym poprzez wytwarzanie substancji przeciwbakteryjnych. Aleksander Fleming ze szczepów Penicillium notatum i Penicillium chrysogeum wyizolował pierwszy antybiotyk – penicylinę. Jednakże niektóre gatunki grzybów zarówno drożdżopodobnych, jak i pleśniowych negatywnie wpływają na środowisko, przyczyniając się do procesu rozkładu, głównie żywności, wytwarzając enzymy, które powodują obniżenie wartości odżywczych i organoleptycznych produktów spożywczych. Żywność może być także skażona toksynami grzybów pleśniowych, co jest często przyczyną m.in. zatruć pokarmowych u ludzi. Mikotoksyny najczęściej zanieczyszczają produkty pochodzenia roślinnego, zboża, przetwory zbożowe, warzywa, orzechy. Grzyby pleśniowe są wszechobecne w środowisku i cechuje je łatwa rozsiewalność, stąd kontakt organizmów żywych z ich toksynami jest powszechny poprzez inhalację, skórę oraz spożycie skażonej żywności. Zarodniki grzybów znajdują się przede wszystkim w powietrzu, wchodząc w skład bioareozolu. Zarodniki dostające się drogą wziewną do organizmu mogą być źródłem toksyn. Publikacje naukowe donoszą, że w każdym zarodniku może występować nawet kilka różnych mikotoksyn. Kontakt z zarodnikami zwiększa także moda na aktywny tryb życia, który wiąże się z korzystaniem z publicznych urządzeń sanitarnych, sportowych, basenów. Stosowanie systemów nawilżających powietrze również sprzyja rozprzestrzenianiu się zarodników grzybów w przewodach wentylacyjnych. Klimatyzacja pomieszczeń prowadzi do wzrostu stężenia zarodników grzybów pleśniowych należących do rodzaju Fusarium, Aspergillus i Penicillium.

Mikotoksyny to wtórne produkty przemiany materii grzybów pleśniowych, toksyczne dla człowieka, roślin i zwierząt. Termin „mikotoksyny” pochodzi od słów: greckiego „mycos” – grzyb oraz łacińskiego „toxicum” – trucizna. Toksyny te można podzielić na endotoksyny, które są magazynowane wewnątrz grzybni oraz na egzotoksyny, które szybko dyfundują z grzybni do otaczającego środowiska: powietrza, gleby, produktów spożywczych. Toksyny te są niewrażliwe na wiele procesów technologicznych (gotowanie, smażenie, pieczenie, destylacja, fermentacja), dlatego mogą przetrwać w produktach otrzymanych z zanieczyszczonych surowców. Schorzenia wywoływane przez mikotoksyny nazywane są mikotoksykozami.

Jednym z największych zagrożeń dla człowieka są grzyby wzrastające w budynkach. Zarodniki, konidia i strzępki grzybni unoszące się w powietrzu pochodzą od pasożytniczych i saprofitycznych grzybów rosnących na żywych lub obumarłych częściach roślin, ale też z gleby, nawozów, rynien dachowych, tapet, skóry oraz innych substancji organicznych. Źródłem zarodników grzybów mogą być również materiały znajdujące się wewnątrz budynku, np. owocniki grzybów rozkładających drewno, grzyby pleśniowe rosnące na skondensowanej warstwie pary wodnej na ścianach i oknach, na resztkach żywności, na materiałach organicznych, w pyle lub kurzu zawartym w szczelinach podłóg, ścian i sufitów, a także w nawilżaczach. Szacuje się, że około 30% problemów zdrowotnych związanych z jakością powietrza wewnętrznego wiąże się z narażeniem na grzyby pleśniowe. Wytwarzane przez grzyby zarodniki, skażając powietrze, przedostają się do układu oddechowego oraz osiadają na powierzchni skóry. Grzyby pleśniowe są przyczyną wielu groźnych zachorowań, takich jak: zespół SBS (sick-building syndrom), dermatozy skórne i głębokie, alergie, schorzenia układu oddechowego, mikotoksydozy, zatrucia związkami lotnymi wytwarzanymi przez grzyby, choroby nowotworowe. Niebezpieczeństwa zdrowotne związane z obecnością w powietrzu grzybów pleśniowych wynikają również z ich zdolności do tworzenia mikotoksyn i związków lotnych. W zatruciach ludzi dużą rolę odgrywają toksyny T2, dezoksyniwalenil, fumonizyna, zearalenon, aflatoksyny, ochratoksyny oraz wiele innych związków wytwarzanych przez różne gatunki grzybów. Zarodniki grzybów Aspergillus i Penicillinum, przechowywane w odpowiednich warunkach, mogą wyczekiwać odpowiedniego momentu do rozwoju nawet ponad 12 lat. Miejscami szczególnie narażonymi na zagrzybienie są powierzchnie zawilgoconych ścian, stropów i podłóg, naroża pomieszczeń, w których występuje zmniejszona cyrkulacja powietrza (przy podwyższonej wilgotności względnej powietrza oraz skraplającej się na powierzchniach ścian parze wodnej). Pleśnie rozwijają się również na przedmiotach stanowiących wyposażenie wnętrz. Rozwojowi grzybów często towarzyszy obecność roztoczy oraz charakterystyczny, nieprzyjemny zapach. Czasami grzyb po prostu widać – występuje on pod postacią widocznych plam (o kolorze zielonkawymi, brunatnym, a nawet czarnym). W ostatnich latach pojawił się zupełnie nowy problem: kolonie mikroorganizmów mogą również rozwijać się wewnątrz instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych budynków, a z tych instalacji, razem z przepływającym powietrzem, mogą przemieszczać się do wszystkich pomieszczeń. Szczególne znaczenie ma gatunek Stachybotrys chartarum produkujący toksyny – trichoteceny oraz rodzaje Penicillium i Aspergillus wytwarzające, np.: ochratoksynę A o właściwościach neurotoksycznych i karcenogennych, a także rodzaje Alternaria, Fusarium, Cladosporium, Mucom. Srachybotrys chartarum rośnie na materiałach z wysoką zawartością celulozy i niskim poziomem azotu takich jak: papier, drewno, płótno, kurz, płyta pilśniowa, ściany gipsowe – pokrywając je zielonooliwkową pleśnią. Grzyby należące do rodzaju Alternaria często rozwijają się w domach ocieplanych watą szklaną. Pod tapetami i wykładzinami wzrastają grzyby należące do rodzaju Penicillium i Aspergillus. W badaniach budynków mieszkalnych na terenach popowodziowych wykryto wysoką aktywność grzybów pleśniowych wytwarzających mikotoksyny. W tych środowiskach najliczniej wykrywano grzyby należące do rodzajów: Penicillium, Cladosporium, Acremonium i Aspergillus.

Świadomość problemu wciąż nie jest jednak na tyle duża, żeby zapobiegać powstawaniu ognisk zapalnych oraz skutecznie je likwidować. Statystyki podają, ze około 10 % mieszkań i domów jest w mniejszym lub większym stopniu zagrzybionych. Walkę z niechcianym domownikiem podejmują jednak tylko nieliczni. Likwidacja miejsc kondensacji wilgoci jest trudna ale nie niemożliwa. Aby ocenić, w jakim stopniu dane środowisko (budynek czy poszczególne pomieszczenia) jest zainfekowane grzybami, trzeba określić poziom zanieczyszczenia aerozolem grzybowym. Za niedopuszczalną uważa się w fachowej literaturze obecność w powietrzu takich grzybów jak Stachybotrys i Aspergillus. Zanieczyszczenie jednym gatunkiem grzyba nie powinno przekraczać stężenia 50 CFU/m3 (komórek na metr sześcienny), a w przypadku zanieczyszczenia kilkoma gatunkami grzyba całkowite stężenie nie może być większe niż 150-300 CFU/m3.

Drugim z największych zagrożeń mikotoksynami dla człowieka jest zakażona żywność. Według niektórych badań, mikotoksyny mogą być wytwarzane bezpośrednio w ustroju człowieka po spożyciu żywności zakażonej grzybami pleśniowymi. Najbardziej niebezpieczne w żywności są: aflatoksyna, ochratoksyna A, patulina, fumonizyny, zearalenon i dioksyniwalenol (trichoteceny). Grzyby mikrosporowe mogą także wytwarzać mikotoksyny w organizmach roślinnych. Najczęściej izolowane są ze zbóż, z warzyw (kukurydza, fasola), z orzechów i innych nasion oleistych, a także z nasion roślin strączkowych, owoców i przypraw. Jednym z głównych źródeł mikotoksyn jest pasza dla zwierząt. Temat ten jest szczególnie ważny, ponieważ toksyny pozostają w produktach spożywczych otrzymanych z organizmów zakażonych zwierząt. Takie produkty, jak: mięso i jego przetwory, mleko i jego przetwory, jaja mogą stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia człowieka.

Człowiek narażony na działanie mikotoksyn ma początkowo łagodne objawy kliniczne przypominające alergię: zmęczenie, bóle głowy, nieżyt nosa, zapalenie spojówek, zatok, krtani i skóry. Oddziaływania mikotoksyn mogą przejść w przewlekły lub ostry charakter, zależy to od dawki i czasu narażenia na kontakt z toksynami. Oprócz zaburzeń w metabolizmie białek, tłuszczów i węglowodanów mogą prowadzić do zaburzeń w syntezie kwasów nukleinowych, co wywołać może uszkodzenie nerek i wątroby a także rozwój choroby nowotworowej.

1. Aflatoksyny. Zgodnie z „Wykazem Czynników Rakotwórczych Dla Ludzi” stworzonym przez Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii w Warszawie do rakotwórczych mikotoksyn należą: aflatoksyny B1, B2, G1, G2. W doświadczeniach obserwowano występowanie nowotworów wątroby już po podaniu niewielkiej dawki 0,01 mg aflatoksyny dziennie. W organizmie człowieka aflatoksyna wiąże DNA i hamuje polimerazę RNA, wskutek czego zostaje przerwana synteza RNA i m-RNA, a więc cały proces syntezy białek. Aflatoksyna jest jednym z głównych czynników powodujących nowotwory wątroby u człowieka. U osób spożywających „spleśniałe” orzeszki ziemne obserwuje się podwyższone parametry biochemiczne ze strony wątroby.

2. Ochratoksyna A jest rakotwórcza i neurotoksyczna, może mieć działanie mutagenne, teratogenne i immunosupresyjne.

3. Patulina wykazuje działanie neurotoksyczne, teratogenne i immunosupresyjne.

4. Ustalono, że niskie dawki zearalenonu (toksyna F-2) mogą wpływać na cykl przemian hormonów płciowych w organizmie. Z badań prof. Gajeckiego i wsp. prowadzonych na terenie Wojewódzkiego Szpitala w Olsztynie wynika, że u 25% kobiet ze zmianami nowotworowymi dróg rodnych wykryto we krwi bardzo wysokie stężenia zearalenonu.

5. Fumonizyny mogą wykazywać działanie hepatoksyczne, neurotoksyczne i nefrotoksyczne.

6. Deoksyniwalenon (DON) w organizmie człowieka może wywołać zapalenie nabłonka jelita cienkiego i w nastepstwie biegunkę. Stwierdzono, że podanie dużych dawek DON powoduje wymioty, brak apetytu, utratę masy ciała i biegunkę, nekrozę niektórych tkanek, jak np. ścianki żołądkowo-jelitowej, szpiku kostnego lub tkanki chłonnej. Działają na poziomie komórkowym, wpływają na powstawanie zaburzeń w procesie mitozy i rozdziału chromosomów, mogą także indukować proces samobójczej śmierci prawidłowych komórek.

7. Trichoteceny mogą powodować raka wątroby.

8. Satratoksyny wywołują alergie, zespół zmęczenia, objawy neurotoksyczne, infekcje dróg oddechowych oraz zaburzenia odporności.

Z prac badawczych wynika także, że ta mikotoksyny mogą prowadzić do hiperestrogenizmu i do apoptozy komórek zakażonego organizmu.  W przypadku pacjentów z obniżoną odpornością immunologiczną, żywność zakażona grzybami i/lub ich toksynami stanowi szczególne źródło patogenów, a nawet stwarza niebezpieczeństwo zakażeń układowych. Obecnie temat mikotoksyn, choć jeszcze nie do końca poznany, jest bardzo ważnym zagadnieniem dotyczącym głównie bezpieczeństwa żywności.