آفلاتوکسین Aflatoxin
اثر آفلاتوکسین B1 بر رشد سلولهای اپی تلیال بافت پستانی و سیستم تولیدمثلی گاوهای شیری
تهیه و تنظیم: واحد تحقیق و توسعه شرکت دانش بنیان ویوان
مقدمه
آفلاتوکسین ها ترکیبات ثانویه قارچی هستند که به وسیله قارچ‌های آسپرژیلوس (عمدتا گونه های آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس پارازیتیکوس) و در طی رشد قارچ بر روی مواد خوراکی تولید می‌شوند. امروزه اثرات سرطان‌زایی، جهش‌زا بودن و تضعیف سیستم ایمنی انسانها و حیوانات توسط آفلاتوکسین ها اثبات شده است. مرکز بین‌المللی تحقیقات سرطان (IARC) از بین ۱۸ نوع آفلاتوکسین شناخته شده انواع، B1، B2، G1 و G2 را در گروه A ترکیبات سرطان‌زا قرار داده است. در بین آفلاتوکسین ها بیشترین سمیّت و اثر سرطان‌زایی در آفلاتوکسین نوع B1 گزارش‌شده است. این آفلاتوکسین معمولاً از طریق مصرف ذرت و سایر غلات و محصولات جانبی آنها به بدن دام و طیور منتقل میشود. آفلاتوکسین B1 در بدن گاوهای شیری به نوع M1 تبدیل می شود و وارد شیر می شود که برای سلامتی انسان و حیوانات بسیار مضر است. این نوع آفلاتوکسین با حرارت و پاستوریزه کردن شیر از بین نمی رود و بیماریزایی آن نیز تغییر زیادی نمی کند. پس از ورود سم آفلاتوکسین به بدن، اثرات زیان‌بار آن بر ارگان‌های متفاوتی همچون غدد جنسی آغاز میشود. اثرات سرطان‌زای آفلاتوکسین ها از دهه ها قبل بررسی شده است اما اثرات ضد باروری و تولیدمثلی آفلاتوکسین ها، کمتر مورد توجه قرار گرفته است.
مسمومیت با آفلاتوکسین ها در حیوانات با نام آفلاتوکسیکوزیس شناخته میشود. این بیماری عمدتا به دو صورت حاد و مزمن بروز می کند. بیماری آفلاتوکسیکوزیس در گاوهای شیری دارای علائم ظاهری همچون بی اشتهایی، افسردگی، کاهش شدید تولید شیر، کاهش وزن، حساسیت به نور، سقط جنین است. در موارد مسمومیت شدید با آفلاتوکسین ها خطر مرگ حیوان وجود دارد. علائم کالبد گشایی آفلاتوکسیکوزیس حاد شامل نکروز سلولهای کبدی، خونریزی دستگاه گوارش، خونریزی اپیکارد است. در شکل مزمن بیماری علائمی همچون تکثیر غیر طبیعی سلولهای اطراف مجاری صفراوی، تجمع چربی در سلولهای کبدی، کارسینوما وجهش در سلول های کبد ایجاد می شود. البته تشخیص آفلاتوکسیکوزیس به دلیل شباهت علائم ظاهری با برخی بیماری های عفونی و وجود اثرات سینرژیستی بین مایکوتوکسین ها دشوار است. در یک پژوهش بر روی گاوهای شیری، سلولهای بافت اپی تلیال پستانی که در معرض سمآفلاتوکسینB1 بودند دچار سمیّت سلولی شدند که میزان آن وابسته به غلظت AFB1 بود و بیشترین سمیّت سلولی در سلول‌هایی مشاهده شد که حاوی ۳۵ میکرولیتر AFB1 بودند. مطالعات نشان داده اند که افزایش سطح آفلاتوکسین B1 در بافت های پستانی گاو، منجر به افزایش نکروزه شدن و کاهش قابلیت زنده مانی سلولهای بافت اپی تلیال پستانی در گاوها میشود. همچنین آفلاتوکسین ها می‌توانند منجر به قطعه‌قطعه شدنDNA ، ایجاد جهش ژنتیکی و ناهنجاری‌های کروموزومی شوند.
اثر آفلاتوکسین B1 بر سیستم تولید مثلی و بافت های پستانی :
به‌طورکلی AFB1 برای تمام فولیکول‌های تخمدانی سمی بوده و منجر به تأثیرات آتروژنیک و تحلیل فولیکول ها و کاهش باروری میشود. همچنین افزایش ورود آفلاتوکسین ها به بدن منجر به افزایش تخریب سیستم فولیکولی تخمدان میشود. در اثر فرایند تحلیل فولیکولی ایجادشده به‌وسیله AFB1 ، مخزن فولیکولی تخمدان کاهش می‌یابد این شرایط می‌تواند باعث ناباروری و نازایی شود. اثر سمیت آفلاتوکسین ها فقط بر سیستم تولید مثلی گاوهای ماده نمی‌باشد بلکه می‌توانند منجر به مواردی همچون کاهش تحرک اسپرم‌ها، افزایش ناهنجاری‌ها و کاهش قدرت باروری در گاوهای نر نیز اشاره کرد. تحقیقات نشان داده است که آفلاتوکسین سبب اختلال در روند اسپرماتوژنز و ناهنجاری در اسپرماتوسیت ها می شود.
آفلاتوکسین B1 موجب نکروزه شدن سلول و مرگ سلولی شود. به نظر می‌رسد با افزایش سطح آفلاتوکسین ها موتاسیون سلولی و همچنین نرخ نکروزه شدن افزایش می‌یابد.
ازآنجایی‌که ارزیابی‌های سم شناسی بر روی حیوانات هزینه بر است و سطح دقت آنها بسیار متغییر می باشد، لذا آزمایشات کشت سلولی به‌عنوان جایگزینی برای آزمایشات درون تنی شناخته شده است. بافت سلولی تک لایه‌ای نمی‌تواند شرایط کشت بافت را در آزمایشات برون تنی فراهم کند اما شرایط کشت سه‌بعدی تقریباً به لحاظ شرایط بیوشیمیایی و بیومکانیکی مشابه شرایط بافت های بدن می‌باشد. بنابراین آزمون سم‌شناسی بر پایه‌ی شرایط سه‌بعدی محدودیت‌های کار با حیوانات و یا کشت سلولی تک لایه‌ای را حذف می‌کند و اطلاعات بیشتری را در رابطه با اثرات درازمدت سموم بر بافت‌ها، به دست می‌دهد. در یک آزمایش اثر آفلاتوکسین B1 بر سلولهای بافت اپی تلیال پستانی بررسی شد. آزمایش با کشت سلولی و آغشته کردن سلول ها با غلظت های مختلف آفلاتوکسین B1 صورت گرفت و تیمارهای آزمایشی به صورت زیر بود:
- گروه کنترل سلولهای اپی تلیال پستانی فاقد AFB1
- سلولهای اپی تلیال پستانی آغشته به ۱۵ میکرو لیتر AFB1
- سلولهای اپی تلیال پستانی آغشته به ۲۵ میکرو لیتر AFB1
- سلولهای اپی تلیال پستانی آغشته به ۳۵ میکرو لیتر AFB1
ارزیابی سلولی بعد از ۸ ساعت اعمال آفلاتوکسینB1 بر سلول‌ها صورت گرفت که بر اساس روش ارزیابی MTT survival (سیستم ارزیابی کالری متری که از طریق آن فعالیت متابولیکی سلول ارزیابی میشود) پتانسیل سمیّت سلولی AFB1 در سلولهای بافت اپی تلیال پستانی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی نشان داد نکروزه شدن سلول‌ها با افزایش سطح AFB1، افزایش پیدا کرده است. در گروه شاهد هیچ اثری از نکروزه شدن سلولی مشاهده نشد درحالی‌که در تیماری که حاوی ۱۵ میکرو لیتر آفلاتوکسینB1 بود نکروزه شدن در سلولهای واقع در مرکز توده سلولی مشاهده شد. اما در تیماری که حاوی ۲۵ میکرو لیتر AFB1 بود نکروزه شدن سلولی قابل‌توجه‌تر بود به‌طوری‌که در حدود نیمی از توده سلولی را شامل می‌شد. بیشترین سطح نکروزه شدن در تیماری مشاهده شد که بیشترین سطح AFB1 وجود داشت (۳۵ میکرو لیتر).
بر اساس روش ارزیابی MTT، مشخص شد قابلیت زنده مانی سلول (cell viability) در سلولهای اپی تلیال بافت پستانی بعد از ۲۴ و ۴۸ ساعت قرار گرفتن در معرض آفلاتوکسین، کاهش پیدا می‌کند. بنابراین AFB1 می‌تواند منجر به جلوگیری از تقسیم سلولی در لایه اپی تلیال بافت پستانی شود.
اثر آفلاتوکسین B1 بر سیستم تولید مثلی موش های آزمایشگاهی:
در آزمایش دیگری اثر سم AFB1 بر سیستم تولیدمثلی موش‌های ماده مورد ارزیابی قرار گرفت. در این آزمایش از ۴ تیمار استفاده شد (کنترل، گروه۱، گروه۲، گروه۳) که گروه کنترل فاقد آفلاتوکسین بود و به ترتیب به موش هایی که در تیمارهای ۱ تا ۳ قرار داشتند یک محلول آبی حاوی آفلاتوکسین با مقدار ۸/۰، ۶/۱و ۲/۳ ppm در ۱ سی سی آب مقطر تزریق شد که تغییرات ایجاد شده در ظاهر بافت تخمدانی (Histo-morphological) به صورت زیر بود.
در گروه کنترل بافت اپی تلیوم سطح تخمدان شامل سلولهای سنگفرشی ساده و به‌ندرت سلولهای مکعبی بود. جایگاه PMFs در بافت سست قشر تخمدان به‌صورت جداگانه و یا خوشه‌ای قرار داشت. گروه‌های متفاوتی از فولیکول‌های سالم در حال رشد مانند فولیکول‌های PrFs، SFs، TFs و GFs در قشر تخمدان مشاهده شد و در اکثر تخمدان‌ها جسم زرد در مراحل مختلف مشاهده شد.
در تیمارهای ۱ تا ۳ تغییراتی همچون تجمع خون زیاد و التهاب در بافت تخمدانی، افزایش تحلیل و مرگ فولیکولی، افزایش جمعیت PrFs همراه با فولیکول‌های ثانویه، افزایش پر یاختگی (Hyperthecosis) و ادم بافت بینابینی تخمدان‌ها مشاهده شد و این علائم با افزایش سطح آفلاتوکسین افزایش می یافت.
در این آزمایش مشخص شد بین گروه کنترل و تیمارهایی که AFB1 دریافت کردند تفاوت معنی‌داری در جمعیت PMFs های سالم وجود دارد. در تمام تیمارهایی که AFB1 دریافت کردند کاهش معنی‌دار جمعیت PMFs های سالم در سمت راست و چپ تخمدان مشاهده شد. این روند در فولیکول‌های اولیه، ثانویه و ثالثیه نیز مشاهده شد. در تیمارهای ۱ تا ۳ جمعیت فولیکول‌های تحلیل رونده در سمت چپ و راست تخمدان‌ها به‌طور معنی‌داری افزایش یافت. نتایج آزمایش نشان داد با افزایش دز AFB1 بخصوص در تیمار سوم، جمعیت درحال تحلیل SFs به‌طور معنی‌داری در سمت راست تخمدان‌ها افزایش یافت. در رابطه با این نوع فولیکول‌ها تفاوت معنی‌داری بین تیمارهای اول و دوم و همچنین گروه کنترل در سمت چپ تخمدان‌ها وجود نداشت اما تیمار سوم در این ناحیه تفاوت معنی‌داری را به لحاظ جمعیت درحال تحلیل SFs نشان داد.
الگوی رفتار طبیعی فولیکول‌های تخمدانی بین گروه کنترل و تیمارهای آزمایشی مورد ارزیابی قرار گرفت. فاصله عددی در فولیکول‌های طبیعی در سمت راست تخمدان‌ها نسبتاً یکسان بود و کاهش پیش‌رونده در جمعیت فولیکول‌ها به‌وضوح با افزایش سطح AFB1 مشاهده شد. بیشترین تغییرات در تیمار سوم که شامل بیشترین سطح AFB1 بود مشاهده شد.
اثر آفلاتوکسین M1 بر سلامتی :
آفلاتوکسین M1، فرم ۴هیدروکسیله ترکیب آفلاتوکسین B1 می‌باشد که با دامنه ضریب انتقال ۳/۰ تا ۳/۶ درصد غلظت آفلاتوکسین B1 موجود در خوراک، در شیر گاو و دیگر نشخوارکنندگان ترشح می شود و نکته قابل‌توجه آن است که این ترکیب سمی به‌وسیله فرایند پاستوریزه شدن شیر از بین نمی رود. اثر سمیّت و سرطان‌زایی AFM1 کمتر از AFB1 است ولی مصرف دراز مدت آنها سبب بروز سرطان کبد، جهش های ژنتیکی و نقص های جنین و مشکلات کلیوی می شود. به دلیل آنکه سلامتی محصولات لبنی اهمیت بسیار زیادی دارد و برخی شیرها در تولید شیرخشک برای نوزادان مصرف می شود، لذا باید عاری از هرگونه ترکیبات سمی همچون AFM1 باشند.
نتیجه‌گیری:
حیوانات مزرعه و مخصوصا گاوهای شیری دائما در معرض مسمومیت و اثرات منفی ناشی از مصرف خوراک های آلوده به آفلاتوکسین ها هستند و این سموم در طی یک زنجیره از طریق شیر و گوشت به بدن انسان منتقل می شود. ازآنجایی‌که آفلاتوکسین ها در انسان نیز اثرات زیانباری از قبیل ایجاد سرطان، مشکلات تولیدمثلی و … ایجاد میکنند، وجود این عوامل مضر در تغذیه انسان نیز با حساسیت ویژه‌ای روبرو است. وجود آفلاتوکسین در خوراک گاوهای شیری موجب افزایش استرس اکسیداتیو، کاهش سطح ایمنی و افزایش بروز ورم پستان و در نتیجه مرگ سلولهای پستانی و افزایش سلولهای سوماتیک شیر می شود. همانطور که بیان شد تاکنون ۱۸ نوع آفلاتوکسین شناسایی‌شده است که مهم‌ترین و رایج‌ترین آن نوع B1 می‌باشد و بیشترین گزارشات و داده‌های مربوط به سمیت شناسی در ارتباط با AFB1 می‌باشد. افزایش سطح آفلاتوکسین B1 منجر به افزایش نکروزه شدن و کاهش قابلیت زیست سلولهای بافت اپیتلیال پستانی و در نتیجه افزایش سلولهای سواتیک در شیر می شود. بعلاوه AFB1 می‌تواند از طریق سیستم هضم و جذب به درون سلولهای اپی تلیال پستانی منتقل‌شده و منجر به آلوده شدن شیر به آفلاتوکسین شود. لذا از طریق نوشیدن شیرهای آلوده به آفلاتوکسین، انتقال این سموم به بدن انسان به‌آسانی اتفاق می‌افتد. همچنین آفلاتوکسین ها از طریق کاهش تولید شیر، کاهش قدرت باروری گاوهای شیری و افزایش تیتر آفلاتوکسین M1 شیر که گاهی شیر را غیر قابل مصرف می کند، باعث ایجاد ضررهای اقتصادی هنگفتی به گاوداری ها می شود، لذا باید جهت کنترل آفلاتوکسین ها در گاوهای شیری اقدامات جدی انجام شود. بررسی های انجام شده در بخش تحقیق و توسعه شرکت دانش بنیان ویوان نشان داده است مصرف توکسین بایندر چندجزیی مگنوتوکس، علاوه بر کاهش میزان آفلاتوکسین شیر، کاهش قابل توجه شمار سلولهای سوماتیک در شیر را در پی دارد. شیر تولیدی در گاوداری هایی که از توکسین بایندر مگنوتوکس استفاده می کنند دارای سطح آفلاتوکسین M1 حدود ۲۰ppt می باشد که در صنایع تولید شیر خشک برای نوزادان قابل استفاده است.
