- Schimmelpilze:
- Definition
- Bedeutung
- Nachweis
- Stachybotrys
- Scopulariopsis
- Kartoffel
Mykotoxine sind sekundäre Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen. Sie sind weitgehend hitzestabil und werden bei Nahrungsmittelverarbeitung und Zubereitung in der Regel nicht zerstört.
Neben den Antibiotica sind die Mycotoxine die zweite grosse Gruppe von Wirkstoffen aus Mikroorganismen. Derzeitig sind 400 Mycotoxine bekannt, die sich mindestens 25 chemischen Strukturtypen zuordnen lassen. Sie werden in etwa von 350 Schimmelpilzarten in mehr als 10.000 Stämmen produziert. Durch die Neigung der Mycotoxin-bildenden Schimmelpilze (Microfungi), sich aggressiv auf Nahrungsmitteln auszubreiten, können sie epidemieartig auftretende Mycotoxikosen verursachen. Nach Isolierung , Strukturbestimmung und Festlegung der biologischen Wirkungen gelang es, die Biosynthese der Mycotoxine weitgehend aufzuklären. Danach lassen sich die Mycotoxine auf nur drei Gruppen von biogenetischen Schlüsselbausteinen zurückführen:
Mycotoxine sind zumeist unpolar (d.h. gut in Fett und Öl löslich), chemisch recht beständig, werden in hohen Konzentrationen gebildet und enthalten – im Gegensatz zu den Antibiotica — keine Zucker!
Mycotoxine rufen eine enorme Vielfalt toxisch-pharmakologischer Wirkungen hervor, z.B. Leberdegenerationen, Hämorrhagie, Carcinomentstehung. Kumulationsneigung im Säugetierorganismus und lange Inkubationszeiten erschweren die Erkennung der Mycotoxikosen und machen schon geringste Konzentrationen in der Nahrung zum Risiko. Deshalb ist es sehr wichtig, dass festgelegte Grenzwerte der einzelnen Mycotoxine in der Nahrung nicht überschritten werden.
Symptome einer akuten Mykotoxin-Vergiftung sind beispielsweise die Schädigung von Leber und Nieren, des zentralen Nervensystems, der Haut und Schleimhäute. Auch das Immunsystem und der Hormonhaushalt können erheblich gestört werden. Ohne sichtbare Ursachen können nach Intoxikation Zittern, Krämpfe auch mit Todesfolge auftreten. Toxinmengen die keine Krankheitssymptome auslösen, können aber bei anhaltender Subdosierung Krebs erzeugen, Erbschäden bewirken oder zu Missbildung bei Embryonen führen (Kabelitz 2004). In China wird die Anzahl der durch Mykotoxine verursachten Todesfälle, vor allem infolge von Krebserkrankungen, auf 10% der Gesamtmortalität geschätzt.
(Weitere Informationen im Umweltlexikon)
Von den mehr als 400 identifizierten Mykotoxinen (Weidenbörner 2001) ist
eine relativ geringe Zahl von 20 Verbindungen als relevant für die Gesundheit der Bevölkerung
anzusehen (Geisen 1998). Den alimentären Sektor betreffend sind Aflatoxine, Ochratoxin A (OTA),
Fumonisine, Trichothecene und Zearalenon die wichtigsten Verbindungen (Pitt 2000).
Aflatoxin B1 wirkt dabei als das
wirkungsvollste Leberkarzinogen mit der stärksten bekannten karzinogenen Wirkung beim Menschen (Riley 1998).
Nur wenige Schimmelpilzgattungen vereinen die Hauptproduzenten relevanter Mykotoxine. In erster Linie sind die Gattungen Fusarium, Penicillium und Aspergillus zu nennen. Fumonisine, Zearalenone und Trichothecene werden von diversen Arten der Gattung Fusarium gebildet. In Fusarium zählt man mehr als 90 Arten. Am wirtschaftlich bedeutsamsten sind in der Nahrungs- und Futtermittelproduktion F. graminearum, F. culmorum und Vertreter aus den Sektionen Gibbosum und Sporotrichiella (Schmidt 2003).
Die Gattung Aspergillus umfasst derzeit 180 Arten mit den Aflatoxin bildenden A. bombycis, A. pseudotamaris, A. nominus, A. parasiticus und A. flavus. In der Gattung Penicillium führt man derzeit 225 Arten, wobei P. verrucosum als wichtigster Ochratoxin A-Produzent bekannt ist.
Die EU hat sehr anspruchsvolle Bestimmungen und Richtlinien etabliert, in denen Grenzwerte für die Aflatoxine B1, B2, G1 und G2 in Getreide, Nüssen, Nussproduktion, getrockneten Früchten sowie für Aflatoxin M1 in Milch und Ochratoxin A in Getreide enthalten sind (Gilbert & Anklam 2002). Die Grenzwerte betragen z.B. 2 µg/kg Aflatoxin B1 und 4 µg/kg Gesamt-Aflatoxine. Demgegenüber darf ein Bürger Indiens oder Israels Nahrungsmittel mit 60 µg/kg, ein US-Bürger solche mit 20 µg/kg Aflatoxin verzehren (Kabelitz 2004). Es ist davon auszugehen, dass die Liste der Mykotoxine in Zukunft noch erweitert wird. Während Aflatoxine in Europa als "importierte Toxine" gelten, da die entsprechenden Aspergillus-Arten Temperaturen zwischen 25°C und 40°C zur Toxinbildung benötigen, wird z.B. Ochratoxin A sowohl von Aspergillus- als auch von Penicillium-Arten bei gemäßigten Temperaturen synthetisiert.
Die am längsten bekannte Mycotoxikose ist der Ergotismus. Sie wird durch den auf Getreideähren, vorrangig Roggen, auftretenden
Fadenpilz (schlauchpilz=Ascomycet) Claviceps purpurea 
3 keimende Mutterkörner (Sclerotien),
Ausbildung von Fruchtständen, die jeweils in den
einzelnen Köpfchen unzählige Perithecien mit langen
fädigen Askosporen entwickeln.
Foto: Harry Regin
in http://www.pilzfotopage.de verursacht, der die als sog. Mutterkorn bekannten, schwarzen Sklerotien 
Mutterkorn an Gerstenähre,
Foto: Harry Regin
in http://www.pilzfotopage.de an infizierten Getreideähren ausbildet.
Diese gerieten durch Unwissen in das Brotgetreide und verursachten epidemieartig auftretende Massenvergiftungen, die in Europa seit dem Mittelalter bekannt sind (Barger 1931).
siehe auch unter dem Kapitel Pilze - Ergotismus
Fusarien und seine Verwandten, als auch Stachybotrys gedeihen gut bei Temperaturen unter 10°C. Feuchte und kühle Witterung lassen Maiskolben, Getreideähren bzw. Stroh durch diese Schimmelpilze verderben. Bei Verzehr verdorbener Feldfrüchte wird z.B. bei Warmblütern die Krankheit ATA (alimentäre toxische Aleukie, Faulfieber) durch Trichothecene (T–2–Toxin) induziert. Die Aufklärung der ATA als Mycotoxikose ergab sich bei der Untersuchung eines ausgedehnten Ausbruchs im Jahre 1944 im südlichen Ural, im Gebiet Ohrenburg, in einem Bereich von 500 km Länge und 300 km Breite (Joffé 1978). Das Nahrungsgetreide war dort mit toxigenen Fusarienarten infiziert, die Mycotoxine vom Typ des "T–2–Toxins" 10 (Bamburg et. al 1968) bilden. An der ATA starben seinerzeit mehr als 2000 Menschen.
ATA ist gekennzeichnet durch fortschreitende Schädigung des hämatopoietischen Systems, das die Bildung der roten und weißen Blutkörperchen bewirkt. Die Krankheit beginnt mit Hautzerstörungen, Hämorrhagie, Entzündungen und Sepsis. Im Endstadium zeigen sich Schrumpfung des Knochenmarks und starke Abnahme der Leucocyten und Erythrocyten. Die Mortalität beträgt bei dieser Mykotoxikose 60%.
zur Geschichte des Faulfiebers und die historische Bedeutung der Einführung der Kartoffel!
Joffe, A.Z. 1978. Fusarium poae and F. sporotrichioides as principal causal agents of alimentary toxic aleukia. In "Mycotoxic Fungi, Mycotoxins, Mycotoxicoses: an Encyclopaedic Handbook. Vol. 3", eds. T.D. Wyllie and L.G. Morehouse. New York: Marcel Dekker. pp. 21-86.
Die reichhaltigen Niederschläge im Sommer 2007 waren sehr förderlich für den Schimmelpilzbefall an Getreideähren. Wenn nicht Fungizide gegen solch ein Befall vorbeugend appliziert worden sind, war die Qualität nach später Einholung der Ernte stark gemindert.
Neben Alternaria- und Cladosporium-Arten wurde auffallend häufig Fusarium tricinctum (Corda) Sacc. 1886 von Weizenkörnern isoliert.
Fusarium tricinctum ist wegen seiner toxischen Metabolite berüchtigt. Nachgewiesen wurden Diacetoxyscirpenol, T-2-Toxin, HT-2-Toxin, Neosolaniol, östrogene Metabolite wie Zearalenon (= F-2, RAL). Letzteres verursacht nach Aufnahme über das Futter bei Schweinen ein Östrogen-Syndrom
| Diacetoxyscirpenol | 4b,15-diacetoxy-12,13-epoxy-D9-trochothecen-3a-ol |
| T-2-Toxin | 4b,15diacetoxy-8a-(3-methylbutyryoxy)-12,13-epoxy-D9-trochothecen-3a-ol |
| HT-2-Toxin | 3a, 4b-dihydroxy-15-acetoxy-8a(3-methylbutyryloxy)-12,13-epoxy-D9-trichothecen |
| Neosolaniol | 4-acetamido-4-hydroxy-2-butenoic acid-g-lactone |
| Zearalanon | 6-(10-hydroxy-6-oxo-trans-1-undecyl)-b-resorcylic acid lactone |
Nach Ergotismus und ATA als dritte gefährlichste Mykotoxikose erkannte Epidimie ist die Aflatoxikose
Den Mykotoxinen in Gebäuden wird erst seit relativ kurzer Zeit Bedeutung beigemessen. Mittlerweile weiss man, dass diese großen Anteil an gesundheitlichen Beeinträchtigungen von Gebäudenutzern in problembehafteten Gebäuden haben.
In Indoorbereichen unterscheidet sich die Mykotoxinbildung von denen auf Futter- und Nahrungsmitteln. Durch angestrengte rezente Forschungen wurde bereits viel Licht in das Dunkel von Gebäude abhängigen Krankheiten gebracht. Große Bedeutung besitzen die Trichothecene, die zumeist von Fusarien bei niedrigen Temperaturen im Freien gebildet werden. Fusarien haben in den Indoorbereichen geringe Bedeutung. Hier gibt es wenige Arten verschiedener Gattungen, die hochpotente Gifte unter relativ nährstoffarmen Bedingungen bilden können, wie z.B. Stachybotrys chartarum.
Thematik: "Schimmelpilze in Gebäuden"
Trichothecene wurden erstmals von Freeman und Morrison (1948) aus dem Schimmelpilz Trichothecium roseum isoliert und benannten danach diese wichtige Stoffgruppe. Sie ist eine der bedeutendsten Mykotoxingruppen zu der mehr als 50 Toxine gehören.
Die Trichothecene (TR) werden folgendermaßen gruppiert.
Sterigmatocystin (ST) ist das bedeutendste toxische Metabolit von Aspergillus versicolor. Derzeit wird es als Sekundärmetabolit in 7 weiteren Aspergillus spp. nachgewiesen.
Dieses Toxin ist sehr gesundheitsschädlich. In Tierversuchen wurde die Toxizität mit LD50 30-120 mg/kg
bewertet. Außerdem ist ST stark Krebs erregend. Chemisch gesehen ist ST eine Vorstufe von Aflatoxin B1 (AFB1),
d.h. ST steht in der Biosynthesekette zwei Enzymschritte vor AFB1.
Die karzinogene Wirkung des ST entfaltet sich in der Leber durch Umwandlung in das AFB1.
Im ersten Schritt erfolgt die Oxidation mittels Cytochrom P450 Mono-Oxidase zum 8,9-Epoxid , was letztendlich
mit Guanin zum starken Kanzerogen AFB1 reagiert (176, 243).
Im Tierversuch mit Hähnchen erwies sich ST als starker Inhibitor der trachealen Flimmerhärchen. Diese Cilia sind sehr wichtig für die Reinigung der oberen Luftwege. Mit deren Hemmung erhöht sich das Risiko einer Infektion der oberen Luftwege.
Fortsetzung in Arbeit!
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