真菌毒性学

マイコトキシン学は、真菌が産生するマイコトキシンと呼ばれる毒素の分析と研究に焦点を当てた真菌学の一分野です。^[1]食品業界では、マイコトキシンのレベルを可能な限り低く抑える対策、特に熱安定性の対策を講じることが重要です。これらの化合物は、特定の発達または環境シグナルに反応して開始される二次代謝の結果です。これには、栄養素の低下や利用可能な栄養素をめぐる競争など、環境からの生物学的ストレスが含まれます。この二次経路では、真菌は、代謝プロセスの効率を高めてより少ない食物からより多くのエネルギーを得たり、他の微生物を攻撃してその残骸を食料源として利用したりするなど、ある程度の利点を得るために、さまざまな化合物を生成します。

マイコトキシンは菌類によって作られ、低濃度でも脊椎動物や他の動物群に有毒である。高濃度でのみ有毒なエタノールなどの低分子量菌類代謝物は、マイコトキシンとはみなされない。キノコ毒は、人間や他の動物に病気や死を引き起こす可能性のある菌類代謝物であり、マイコトキシコロジーの議論から恣意的に除外されている。カビはマイコトキシンを作り、キノコや他のマクロな菌類はキノコ毒を作る。マイコトキシンとキノコ毒の区別は、生成菌類の大きさだけでなく、人間の意図にも基づいている。マイコトキシンへの曝露は、ほとんどの場合、偶発的である。対照的に、菌類学に精通した殺人者の犠牲者を除いて、キノコ毒は通常、無害で食用可能な種と誤認されたものを採取、調理、食べたアマチュアのキノコハンターによって摂取される。^[2]

マイコトキシンの定義は難しく、分類も非常に困難です。マイコトキシンは多様な化学構造、生合成の起源、無数の生物学的効果を持ち、多数の異なる菌類を生み出します。分類は一般的に分類者の訓練を反映し、設定されたシステムには固執しません。マイコトキシンは、影響を及ぼす臓器に応じて医師によって分類されることがよくあります。マイコトキシンは、腎毒、肝毒、免疫毒、神経毒などに分類できます。細胞生物学者が作成した一般的なグループは、催奇形性物質、変異原性物質、アレルゲン、発がん性物質です。有機化学者は、それらを化学構造 (ラクトン、クマリンなど) で分類しようとしました。生化学者は、それらを生合成の起源 (ポリケチド、アミノ酸由来など) に従って分類します。医師は、それらが引き起こす病気（聖アントニウスの火、スタキボトリオトキシコーシスなど）によって、また菌学者は、それらを産生する菌（アスペルギルス毒素、ペニシリウム毒素など）によって、毒素を分類している。これらの分類はどれも完全に満足のいくものではない。例えば、アフラトキシンは、肝毒性、変異原性、発がん性、ジフラン含有、ポリケチド由来のアスペルギルス毒素である。ゼアラレノンは、強力なエストロゲン活性を持つフザリウム代謝物である。そのため、（おそらく誤って）マイコトキシンと呼ばれることに加えて、植物エストロゲン、マイコエストロゲン、成長促進剤とも呼ばれている。^[3]

シトリニン: シトリニンは、第二次世界大戦前にペニシリウム・シトリナムから初めて単離されました。 ^[4]その後、ペニシリウム属の12種以上とアスペルギルス属のいくつかの種（アスペルギルス・テレウスやアスペルギルス・ニベウスなど）で同定されました。これには、ペニシリウム・カマンバーティ（チーズの製造に使用）やアスペルギルス・オリゼ（酒、味噌、醤油の製造に使用）の特定の株が含まれます。 ^[5]最近では、シトリニンは、赤色顔料の製造に使用される産業種であるモナスカス・ルバーやモナスカス・プルプレウスからも単離されました。 ^[6]

アフラトキシン：アフラトキシンは、カビに汚染されたピーナッツミールの摂取により10 万羽以上の七面鳥のひなが死亡したこと（七面鳥 X 病）が原因であると判明した後に、単離され、特徴付けられました。 ^{[7] [8]} 4 つの主要なアフラトキシンは、紫外線（青または緑）下での蛍光と薄層クロマトグラフィー中の相対的なクロマトグラフィー移動度に基づいて、B1、B2、G1、および G2 と呼ばれています。アフラトキシン B1 は、最も強力な天然発がん物質として知られており^[9]、通常、毒素産生株によって生成される主要なアフラトキシンです。また、最もよく研​​究されており、発表された論文の大部分では、アフラトキシンという用語はアフラトキシン B1 を意味すると解釈できます。ただし、12 種類を超える他のアフラトキシン（例：P1、Q1、B2a、および G2a）が、特に主要な代謝産物の哺乳類生体内変換産物として説明されています。 ^[10] 1969年に出版された古典的な書籍「アフラトキシン：科学的背景、管理、および影響」は、アフラトキシン研究の歴史、化学、毒物学、農業への影響を検討する上で今でも貴重な資料です。

フモニシン：フモニシンは1988年に初めて記述され、特徴付けられました。 ^[11]このファミリーの中で最も豊富に生産されているのはフモニシンB1です。これらは、アミノ酸アラニンが酢酸由来の前駆体に縮合することによって合成されると考えられています。 ^[12]フモニシンは、Fusarium v​​erticillioides（旧Fusarium moniliforme = Gibberella fujikuroi）、Fusarium proliferatum、Fusarium nygamai、およびAlternaria alternata f. sp. lycopersiciなど、多くのFusarium種によって生産されます。 ^{[13] [14]}これらの菌類は分類学的に難しく、命名法が複雑で急速に変化しており、多くの非菌類学者（一部の菌類学者も）を困惑させています。 ^{[15] [16]}経済的に重要な主要種はFusarium v​​erticillioidesで、トウモロコシの栄養組織と生殖組織の両方で内生菌として成長し、植物に病気の症状を引き起こすことはほとんどありません。しかし、気象条件、虫害、適切な真菌と植物の遺伝子型が存在する場合、苗枯れ、茎腐れ、穂腐れを引き起こす可能性があります。 ^[17] Fusarium v​​erticillioidesは、事実上すべてのトウモロコシサンプルに存在します。 ^[18]ほとんどの株は毒素を生成しないため、真菌が存在するからといって、必ずしもフモニシンも存在するわけではありません。 ^[19]植物毒性はありますが、フモニシンB1は植物の病原性には必要ありません。 ^{[20] [21]}

オクラトキシン: オクラトキシン A は、1965 年に新しいマイコトキシンを特定するために特別に設計された真菌代謝物の大規模なスクリーニング中に、Aspergillus ochraceus の代謝物として発見されました。 ^[22]その後まもなく、米国で市販のトウモロコシサンプルから分離され^[23]、強力な腎毒素として認識されました。オクラトキシンファミリーのメンバーは、Aspergillus alliaceus、Aspergillus auricomus、Aspergillus carbonarius、Aspergillus glaucus、Aspergillus melleus、および Aspergillus niger を含む多くの異なる種の Aspergillus の代謝物として発見されています。 ^{[24] [25] [26]} Aspergillus niger は人間の消費用の酵素やクエン酸の製造に広く使用されているため、産業用株が非生産者であることを確認することが重要です。 ^{[27] [28]}初期の報告では複数のペニシリウム属菌が関与していると示唆されていたが、現在では大麦によく見られる汚染物質であるペニシリウム・ヴェルコサムが、この属で唯一確認されているオクラトキシン産生菌であると考えられている。 ^{[29] [30]}それにもかかわらず、多くのマイコトキシンのレビューでは誤った種のリストが繰り返し記載されている。

パツリン：パツリン、4-ヒドロキシ-4H-フロ[3,2c]ピラン-2(6H)-オンは、多くの異なるカビによって生産されますが、1940年代にペニシリウム・パトゥルム（後にペニシリウム・ウルティカエ、現在のペニシリウム・グリセオフルブムと呼ばれる）から抗菌活性成分として初めて単離されました。同じ代謝物は他の種からも単離され、クラバシン、クラビフォルミン、エクスパンシン、マイコインC、ペニシジンと名付けられました。 ^[31]初期の多くの研究は、その抗生物質活性を利用することに向けられました。例えば、風邪の治療のための鼻と喉のスプレーとして、また真菌性皮膚感染症の治療のための軟膏としてテストされました^[32]。しかし、1950年代から1960年代にかけて、抗菌、抗ウイルス、抗原虫作用に加えて、パツリンは植物と動物の両方に有毒であることが明らかになり、抗生物質としての臨床使用が妨げられました。1960年代に、パツリンはマイコトキシンとして再分類されました。

トリコテセン: トリコテセンは、フザリウム、ミロテシウム、フォモプシス、スタキボトリス、トリコデルマ、トリコテシウムなど、多くの菌類の属によって生成される60種類以上のセスキテルペノイド代謝物のファミリーを構成します。 ^{[33] [34] [35]}トリコテセンという用語は、ファミリーで最初に特定されたメンバーの1つであるトリコテシンに由来しています。すべてのトリコテセンには、共通の12,13-エポキシトリコテン骨格と、さまざまな側鎖置換を伴うオレフィン結合が含まれています。これらは食品や飼料の汚染物質としてよく見られ、これらのマイコトキシンを摂取すると消化管出血や嘔吐を引き起こす可能性があり、直接接触すると皮膚炎を引き起こします。 ^{[36] [37] [38]}

ゼアラレノン：ゼアラレノン（6-[10-ヒドロキシ-6-オキソ-トランス-1-ウンデセニル]-B-レゾルシル酸ラクトン）は、Fusarium graminearum（終生菌 Gibberella zeae）の二次代謝産物で、G. zeae、レゾルシル酸ラクトン、-ene（C-1′ から C-2 への二重結合の存在のため）、および -one（C-6′ ケトンのため）の組み合わせから、ゼアラレノンという慣用名が付けられました。 ^[39]ほぼ同時に、2番目のグループが同じ化合物を単離、結晶化し、代謝特性を研究し、F-2 と名付けました。 ^{[40] [41]}初期の文献の多くでは、ゼアラレノンと F-2 は同義語として使用されています。類似体のファミリーは、それぞれゼアラレノンと F-2 毒素として知られています。おそらく、これらの真菌マクロライドに関する最初の研究がアフラトキシンの発見と同時期に行われたため、ゼアラレノンに関する章はマイコトキシンに関するモノグラフの定番となっている（例えば、Mirocha and Christensen ^[42]および Betina ^[43]を参照）。しかし、毒素という言葉はほぼ間違いなく誤称である。なぜなら、ゼアラレノンは生物学的に強力ではあるものの、ほとんど毒性がなく、むしろ、ヒトの卵巣で生成される主要ホルモンである 17β-エストラジオールによく似ているため、哺乳類の標的細胞のエストロゲン受容体に結合することができるからである^{[ 44]。}ゼアラレノンは、非ステロイド性エストロゲンまたはマイコエストロゲンとして分類するのが適切である。時には、植物エストロゲンと呼ばれる。ゼアラレノンとその類似体の構造活性相関については、Hurd ^[45]および Shier ^{[46]を参照。}

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