Wikipedia

Fumonisin B1

kemisk förening

Fumonisin B1 är en kemisk förening med summaformeln C34H59NO15 och är den vanligaste medlemmen i en familj av toxiner, kända som fumonisiner, som produceras av flera arter av Fusariummögel, såsom Fusarium verticillioides,[1] som huvudsakligen förekommer i majs, vete och andra spannmål. Fumonisin B1-kontamination av majs har rapporterats över hela världen i mg/kg-nivåer. Människans exponering sker i nivåer av mikrogram till milligram per dag och är störst i regioner där majsprodukter är basvara i kosten.

Fumonicin B1
Strukturformel
Systematiskt namn(2S,2′S)-2,2′-[(5S,6R,7R,9R,11S,16R,18S,19S) -19-Amino-11,16,18-trihydroxy-5,9-dimetylicosan-6,7-diyl]bis[oxy(2-oxoetan-2,1-diyl)]dibutanediosyra
Övriga namnMacrofusine
Kemisk formelC34H59NO15
Molmassa721,838 g/mol
UtseendeVitt till färglöst pulver
CAS-nummer116355-83-0
SMILESO=C(O)CC(C(=O)O)CC(=O)OC(C(C)CCCC)C(OC(=O)CC(C(=O)O)CC (=O)O)CC(C)CC(O)CCCCC(O)CC(O)C(N)C
SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Fumonisin B1 är hepatotoxiskt och neurotoxiskt hos alla testade djurarter. Den tidigaste histologiska förändringen som uppträder i antingen levern eller njuren hos fumonisinbehandlade djur är ökad apoptos följt av regenerativ cellproliferation. Även om den akuta toxiciteten för fumonisin är låg, är det den kända orsaken till två sjukdomar som uppträder hos husdjur med snabbt debut: leukoencefalomalaci hos häst och lungödemsyndrom hos svin. Båda dessa sjukdomar medför störd sfingolipidmetabolism och kardiovaskulär dysfunktion.

Historik redigera

 
Figur 1: Fusarium öronröta, orsakad av svamparna Fusarium verticillioides och F. proliferatum, kan vanligtvis vara en vanligare öronröta av majs. Källa: http://www.extension.umn.edu/cropenews/2007/07MNCN42.html

År 1970 förknippades ett utbrott av leukoencefalomalaci hos hästar i Sydafrika med förorening av majs med svampen Fusarium verticillioides.[2] Det är en av de mest utbredda fröburna svamparna som är kända för majs.[3]

År 1984 visades det att svampen var hepatokarcinogen hos råttor.[3] Den kemiska naturen hos metaboliterna som orsakade detta hade fortfarande inte upptäckts 1984. Efter upptäckten av svampens cancerogenicitet var isolering och kemisk karakterisering av mykotoxiner och cancerframkallande ämnen som produceras av F. verticillioides brådskande. Det var dock inte förrän 1988 som cancerframkallningens kemiska natur blev utredd. Fumonisin B1 och fumonisin B2 isolerades från kulturer av F. verticillioides inom programmet för mykotoxiner och experimentell karcinogenes.[4] Strukturerna har belysts i samarbete med Council for Scientific and Industrial Research.[5] Flera isomerer av fumonisin B1 har påvisats i fast riskultur.[6] Nu (2008) är mer än 100 olika fumonisiner kända, de viktigaste är fumonisin B1, B2 och B3.[7][8]

Toxikokinetik redigera

När det gäller toxikokinetik finns inga mänskliga data tillgängliga, men forskning på djur har gjorts.

Adsorption redigera

FB1 intas oralt via mat. Totalt sett absorberas FB1 dåligt, mindre än 6 procent.[9] Absorptionen av oralt administrerat fumonisin B1 (10 mg/kg kroppsvikt) till råttor är låg (3,5 procent av dosen) men snabb (Tmax = 1,02 timmar).[10] FB1 tränger inte nämnvärt igenom människans hud och har därför ingen signifikant systemisk hälsorisk efter hudexponering.[11]

Spridning redigera

Efter absorption verkar en del vara kvar i lever och njurar. För råttor som fick foder som innehöll fumonisiner under flera veckor var koncentrationerna av fumonisinerna i njurarna ungefär 10 gånger högre än i levern.[12]

Plasmafördelningen av den absorberade dosen överensstämde med en öppen modell med två avdelningar och koncentrationstidsresultaten för vävnad (lever, njure) överensstämde med en öppen modell med en avdelning.[10]

Utsöndring redigera

Eliminationshalveringstid hos råttor är 3,15 timmar för plasma, 4,07 timmar för lever och 7,07 timmar för njurar.[10] Men FB1 utsöndras snabbt mestadels i sin ursprungliga form. Små mängder utsöndras i urinen medan det mesta utsöndras i avföring.[9]

Toxikodynamik redigera

På grund av deras likhet kan fumonisiner hämma sfingosin-sfinganin-transferaser och ceramidsyntaser och är därför kompetitiva hämmare av sfingolipidbiosyntes och metabolism.

 
Figur 2: Sfingolipidmetabolism som visar hämningen av ceramidsyntas (x) av fumonisiner och de ändrade koncentrationerna av andra föreningar orsakade av denna hämning.[13]

Figur 2 visar sfingolipidmetabolismen (schematisk) och hämningen orsakad av fumonisiner. Fumonisin B1 hämmar enzymet ceramidsyntas (sfingosin-N-acyltransferas), som acylerar sfingoida baser. Detta blockerar bildningen av ceramid via två vägar. Det hämmar bildningen via de novo sfinganin och fettacyl-CoA och via sfingosin som produceras genom nedbrytning av ceramid av ceramidas. Hämningen resulterar i ökade koncentrationer av sfinganin, sfingosin och deras 1-fosfatmetaboliter och i minskade koncentrationer av komplexa sfingolipider. Ansamlingen av sfinganin och sfingosin är en primär orsak till toxiciteten av fumonisin B1.[14] Sfinganin och sfingosin är cytotoxiska och har tillväxthämmande effekter. Dessa sfingoida baser inducerar också apoptos. Ökad apoptos verkar spela en viktig roll i de toxiska effekterna inklusive tumörinduktion.[9] Det bör dock nämnas att den minskade koncentrationen av ceramid och den ökade koncentrationen av sfingosin-1-fosfat (som ett resultat av FB1-intag) orsakar en hämning av apoptos och främjar mitos och regenerering.[14] Balansen mellan den intracellulära koncentrationen av föreningar som hämmar apoptos och de som inducerar apoptos kommer att avgöra cellsvaret.[15] Dessutom verkar de minskade koncentrationerna av komplexa sfingolipider spela en roll i det onormala beteendet och förändrade morfologin hos de drabbade cellerna.[12]

Verkningsmekanism redigera

 
Figur 3: Föreslagen verkningsmekanism för ceramidsyntasinhibering av FB1; FB1 härmar regioner av sfingoidbasen och fettacyl-CoA-substraten. (Merrill et al., 2001)

Den föreslagna verkningsmekanismen visas i figur 3. Fumonisin B1 upptar utrymmet och elektrostatiska interaktioner mellan både sfinganin (eller sfingosin) och fettacyl-CoA i ceramidsyntas. Den del av FB1 som har strukturell likhet med sfingoida baser (aminopentoldelen) kan interagera med sfinganinbindningsstället, medan de negativt laddade trikarbyllsyragrupperna kan interagera med fettacyl-CoA-bindningsstället.[9]

Eftersom FB1 också upptar fettacyl-CoA-utrymmet, acyleras det inte, eftersom acyl-CoA är nödvändigt för acyleringen, FB1 hämmar endast ceramidsyntas. Men när trikarbillsyragrupperna avlägsnas från FB1 genom hydrolys, fungerar den resulterande produkten (aminopentol, AP1) inte bara som en hämmare, utan också som ett substrat för ceramidsyntas. Aminopentol acyleras av ceramidsyntas för att bilda N-palmitoyl-AP1.[14] Detta stöder förslaget att aminopentoldelen av FB1 upptar utrymmet för sfinganin i enzymet. N-palmitoyl-AP1 är en ännu mer potent hämmare av ceramidsyntas och kan därför spela en roll i toxiciteten av nixtamaliserade fumonisiner.[14]

Avgiftning redigera

Hämningen av ceramidsyntas av FB1 tros vara reversibel, eftersom bindningen bildas av icke-kovalenta interaktioner. Faktorer som troligen kommer att inducera denna reversibilitet är minskning av cellulär FB1-koncentration och ökning av cellulära koncentrationer av substraten för ceramidsyntas.[14] Dessutom kommer hastigheten för avlägsnande av det ackumulerade sfinganinet och sfingosinet att påverka avgiftningen. Informationen om metabolism och biotransformation av FB1 är mycket sparsam. Emellertid sker metabolism med största sannolikhet i tarmen eftersom delvis hydrolyserad och helt hydrolyserad FB1 återfanns i avföring men inte i galla från vervetapor.[9] Biotillgängligheten av FB1 kan minskas genom att behandla fumonisinkontaminerad majs med glukomannaner extraherade från cellväggen i jästen Saccharomyces cerevisiae. Dessa polysackarider kan binda vissa mykotoxiner och har en bindningskapacitet på 67 procent för fumonisiner.[16]

Se även redigera

Referenser redigera

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Fumonicine B1, 11 januari 2024.
  1. ^ Fumonisin B1 Arkiverad 11 februari 2009 hämtat från the Wayback Machine. Arkiverad February 11, 2009 product specification by Fermentek
  2. ^ Toxigenic Fusarium Species. Identity and Mycotoxicology.. Pennsylvania State University Press. 1984. 
  3. ^ [a b] Marasas WF. (May 2001). ”Discovery and occurrence of the fumonisins: A historical perspective”. Environ Health Perspect 109 suppl 2 (Suppl 2): sid. 239–43. doi:10.1289/ehp.01109s2239. PMID 11359691. 
  4. ^ ”Fumonisins – novel mycotoxins with cancer promoting activity produced by Fusarium moniliforme”. Appl Environ Microbiol 54 (7): sid. 1806–1811. 1988. doi:10.1128/aem.54.7.1806-1811.1988. PMID 2901247. Bibcode: 1988ApEnM..54.1806G. 
  5. ^ ”Structure eludicidation of the fumonisins, mycotoxins from Fusarium moniliforme”. J Chem Soc Chem Commun (11): sid. 743–745. 1988. doi:10.1039/c39880000743. 
  6. ^ Tibor Bartok; Laszlo Tolgyesi; Andras Szekeres; Monika Varga; Richard Bartha; Arpad Szecsi; Mihaly Bartok; Akos Mesterhazy (2010). ”Detection and characterization of twenty-eight isomers of fumonisin B1 (FB1) mycotoxin in a solid rice culture infected with Fusarium verticillioides by reversed-phase high-performance liquid chromatography/electrospray ionization time-of-flight and ion trap mass spectrometry”. Rapid Communications in Mass Spectrometry 24 (1): sid. 35–42. doi:10.1002/rcm.4353. PMID 19960490. Bibcode: 2010RCMS...24...35B. 
  7. ^ H Stockmann-Juvalla; K Savolainen (2008). ”A review of the toxic effects and mechanisms of action of fumonisin B1”. Human & Experimental Toxicology 27 (11): sid. 799–809. doi:10.1177/0960327108099525. PMID 19244287. 
  8. ^ Tibor Bartok; Arpad Szecsi; Andras Szekeres; Akos Mesterhazy; Mihaly Bartok (2006). ”Detection of new fumonisin mycotoxins and fumonisin-like compounds by reversed-phase high-performance liquid chromatography/electrospray ionization ion trap mass spectrometry”. Rapid Communications in Mass Spectrometry 20 (16): sid. 2447–62. doi:10.1002/rcm.2607. PMID 16871522. Bibcode: 2006RCMS...20.2447B. 
  9. ^ [a b c d e] European commission (2000). ”Fumonisin B1”. Opinion of the Scientific Committee on Food on Fusarium Toxins (27). 
  10. ^ [a b c] MR Martinez-Larranaga (December 1999). ”Toxicokinetics and oral bioavailability of fumonisin B1”. Veterinary and Human Toxicology 41 (6): sid. 357–62. PMID 10592940. 
  11. ^ Boonen, Jente; Malysheva, Svetlana V.; Taevernier, Lien; Diana Di Mavungu, José; De Saeger, Sarah; De Spiegeleer, Bart (2012). ”Human skin penetration of selected model mycotoxins”. Toxicology 301 (1–3): sid. 21–32. doi:10.1016/j.tox.2012.06.012. PMID 22749975. 
  12. ^ [a b] Riley, R.T.; Voss, K.A. (2006). ”Differential sensitivity of rat kidney and liver to fumonisin toxicity: organ-specific differences in toxin accumulation and sphingoid base metabolism”. Toxicol. Sci. 92 (1): sid. 335–345. doi:10.1093/toxsci/kfj198. PMID 16613836. 
  13. ^ Voss et al., 2007.
  14. ^ [a b c d e] Merrill Jr.; A.H.; Sullards, M.C.; Wang, E.; Voss, K.A.; Riley, R.T. (2001). ”Sphingolipid metabolism: roles in signal transduction and disruption by fumonisins”. Environmental Health Perspectives 109 (Suppl 2): sid. 283–289. doi:10.2307/3435020. PMID 11359697. 
  15. ^ ”Sphingolipid perturbations as mechanisms for fumonisin carcinogenesis”. Environmental Health Perspectives 109 (Suppl 2): sid. 301–308. 2001. doi:10.2307/3435022. PMID 11359699. 
  16. ^ Yiannikouris A.; Jouany J. (2002). ”Mycotoxins in feeds and their fate in animals: a review”. Animal Research 51 (2): sid. 81–99. doi:10.1051/animres:2002012. http://prodinra.inra.fr/ft/862D2742-9D92-4193-B704-6C0728211E89. 

Externa länkar redigera

Hämtad från ”https://sv.wikipedia.org/w/index.php?title=Fumonisin_B1&oldid=54421462”