دفاع بیوتروریسم

آفلاتوکسین ها  گروه بزرگ و گوناگونی از مایکوتوکسین ها هستند که بوسیله طیف گسترده ای از قارچ ها بخصوص اعضای گروه فلاووی، ساکنین طبیعی خاک با پراکندگی بسیار گسترده هستند، تولید می شوند. بر اساس اطلاعات موجود، این دسته از سموم قارچی در آلوده سازی 20 درصد محصولات  کشاورزی جهان نقش دارند. با توجه به اهمیت آفلاتوکسین ها در میان سموم قارچی، ضرورت ارائه اطلاعات جامع و جدید در خصوص این دسته از سموم بیش از هر زمان دیگر احساس می گردید، لذا در ادامه  مطالب وبلاگ بیوتروریسم با هدف ارائه  جدیدترین اطلاعات در خصوص آفلاتوکسین ها با تاکید بر جنبه های میکروبیولوژی و بیوتروریستی آن نوشته شده است.

آفلاتوکسین ها گروهی از متابولیت های ثانویه (مایکوتوکسین)  هستند که به طور عمده توسط  گونه هایی از قارچ اسپرژیلوس ساخته می شوند. مسیر اصلی ورود این مایکوتوکسین  به انسان و حیوان زنجیره ای از محصولات کشاورزی مانند دانه های غلات و دانه های روغنی و یا از محصولات مشتق شده از این مواد است. تقریبا 25% از محصولات جهان تحت تاثیر مایکوتوکسین ها به طور سالانه در حال نابودی هستند. لذا مایکوتوکسین ها موجب زیان های اقتصادی قابل توجهی در سراسر دنیا می شوند. آنها همچنین به صنعت دام پروری و کشاورزی آسیب جدی می زنند. آنها همچنین تهدیدی برای سلامت انسان هستند. رابطه مواد غذایی الوده به آفلاتوکسین و افزایش بروز سرطان کبد در جمعیت های مختلف در جنوب شرق اسیا و افریقا همواره مطرح است. در میان آفلاتوکسین ها 18 نوع مختلف مانند     afb1,afb2a,afm1,afm2,afq,afp,afg1,afg2,afb2,و... شناسایی شده اند. Afb1 اغلب آفلاتوکسین های قوی تر و بسیار سمی تری اند, جهش زا, سرطان زا و باعث خطر جدی اقتصادی نیز هستند. afg1,afb2,afb1,afg2 معمولا از محصولات کشاورزی بدست می آیند و  afm1,afm2 در شیر آلوده  وجود دارند. شکل گیری آفلاتوکسین یک مشکل جدی است که به طور عمده تحت شرایط  نامطلوب نگهداری دانه های غلات و دانه های روغنی وجود میآید.

تخریب های  آفلاتوکسین در سه دسته ی اصلی فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی بارز می شوند. روشهای فیزیکی عمدتا  گرما، تابش، جذب و استخراج با حلال است، در حالی که تیمارهای شیمیایی شامل Ammoniation   ,اسید و باز,کلر و اکسیداسیون است. روش سم زدایی فیزیکی و شیمیایی باعث محدودیت هایی مانند از دست دادن ارزش غذایی، اثرات بهداشت نا مطلوب هزینه های بالا می باشد. از جمله روش های بیولوژیکی، میکروارگانیسم های سودمند هستند. مانند باکتری ها و قارچ ها که باعث تخریب آفلاتوکسین در محیط های الوده می شوند. روش های بیولوژیکی برای سم زدایی آفلاتوکسین ارائه شده اند که بطور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اما هنوز روش علمی قابل قبولی تلقی نشده است.

تجزیه بیولوژیکی آفلاتوکسین با استفاده از میکروارگانیسم ها یکی از استراتژی های شناخته شده برای مدیریت مواد غذایی و خوراکی است.(5) سرطانزایی آفلاتوکسین عوارض ناشی از مصرف آفلاتوکسین‌ها به دو صورت ظاهر می‌شود: الف) پدیده‌های سریع وابسته به خاصیت سمیت ب) پدیده کند مربوط به خاصیت سرطانزایی ممانعت از بروز بیماری‌های نوع اول لزوماً وقوع اثرات ناشی از مصرف طویل‌المدت توکسین را جلوگیری نمی‌کند. اثرات جهش‌زایی آفلاتوکسین B1 موجب انحرافات کروموزم‌ها، شکسته شدن کروموزم‌ها، شکسته شدن کروماتیدها و شکسته شدن DNA در سلول‌های گیاهی و حیوانی می‌شود. اطلاعات حاصل از تست Ames مشخص کرده است که آفلاتوکسین B1 نسبت به سایر آفلاتوکسین‌ها دارای بیشترین فعالیت جهش‌زایی می‌باشد. ارتباط قابل توجهی بین جهش‌زایی بودن و سمیت انواع آفلاتوکسین‌ها وجود دارد.(7)

مطالعات زیادی بر روی اثرات بیوشیمیایی افلاتوکسین در حال انجام است تا مکانیزم و راه‌های مختلف اثرات آن را  در هر سطح در موجود زنده مشخص نماید. آفلاتوکسین می‌تواند به عنوان یک بازدارنده بیوسنتز مواد عمل کند، به طوری که دوزهای بالای آن باعث بازدارندگی کلی شده و دوزهای کمتر آن به تدریج بر سیستم‌های مختلف اثر می‌کند. همچنین اثر مستمر آفلاتوکسین بر روی سلول‌های کبدی را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی نمود، به طوری که هر مرحله نتیجه مرحله قبلی باشد.

1.       عمل متقابل با DNA و ممانعت از عمل پلیمرازهایی که مسئول سنتز DNA و RNA هستند.

2.       جلوگیری از سنتز

3.       DNA جلوگیری از سنتز RNA و بازداشتن RNA پیامبر( mRNA )

4.       تغییر دادن مورفولوژی یا شکل هسته

5.       کاهش در بیوسنتز پروتئین(7)

اثر متقابل با DNA آفلاتوکسین می‌تواند به DNA متصل شود و در ساختمان مولکولی آن تغییر ایجاد کند. آفلاتوکسین B1 که از لحاظ بیولوژیکی فعال‌ترین نوع آفلاتوکسین است قویتر از آفلاتوکسین‌های G1 و G2 وارد واکنش می‌شود.

جلوگیری از سنتز DNA ممانعت از بیوسنتز اسیدنوکلئیک می‌تواند به علت غیرفعال کردن سیستم‌های سازنده آنزیم باشد، و یا ممکن است به این خاطر باشد که مولکولی‌های DNA ایی که در سلول‌های صدمه دیده وجود دارند دیگر نمی‌توانند مدل خوبی برای همانندسازی باشند. این ضعف همانندسازی DNA تحت‌تأثیر آفلاتوکسین، با عمل کتینومایسین قابل مقایسه است. کتینومایسین به درون زنجیر مارپیچی دوگانه DNA نفوذ کرده و در جایگاهی که حاوی گوانین است جای می‌گیرد.

کاهش سنتز RNA آفلاتوکسین‌ها به وسیله عمل متقابل و وکنش با DNA می‌توانند از نسخه‌برداری DNA توسط RNA پلیمراز ممانعت کرده و بدین صورت از بیوسنتز RNA  نیز جلوگیری نمایند.

فعالیت RNA سیتوپلاسمی به کل متوقف می‌شود در حالیکه این حالت در مورد RNA  هسته‌ای خفیف‌تر است. فعالیت RNA هسته‌ای در مراحل اولیه کاهش پیدا می‌کند و بعد از 15 دقیقه تماس با آفلاتوکسین، بیوسنتز، به میزان 95-90% متوقف می‌شود.

ممانعت از سنتز چربی‌ها در بررسی آزمایشگاهی و بافتی مشخص شده که آفلاتوکسین B1  مانع از سنتز لیپیدها می‌گردد، و از ورود پارافسفات به داخل فسفولیپیدهای جگر و استات به داخل چربی‌های جگر ممانعت می‌کند. آفلاتوکسین B1 همچنین مانع از ورود استات به داخل تری‌گلسیریدها، اسیدهای چرب، کلسترول و استرکلسترول جگر می‌شود.