マイコトキシン

マイコトキシン（ギリシャ語のμύκης mykes「菌類」とτοξικός toxikos「有毒」に由来）^{[1] [2]}は、菌類によって生成される有毒な二次代謝産物であり^{[3] [4]}、人間や他の動物に病気や死を引き起こす可能性があります。^{[5] [6]}「マイコトキシン」という用語は通常、作物に容易に定着する菌類によって生成される有毒な化学生成物を指します。^[7]

ヒトや動物の病気を引き起こすマイコトキシンの例としては、アフラトキシン、シトリニン、フモニシン、オクラトキシンA、パツリン、トリコテセン、ゼアラレノン、エルゴタミンなどの麦角アルカロイドなどが挙げられる。^[5]

1つのカビ種が多くの異なるマイコトキシンを生成する場合もあれば、複数の種が同じマイコトキシンを生成する場合もあります。^[8]

ほとんどの菌類は好気性（酸素を利用する）で、胞子が小さいため、ほとんどどこにでもごく少量で見つかります。湿度と温度が十分であればどこでも有機物を消費します。条件が整うと、菌類はコロニーに増殖し、マイコトキシンのレベルが高くなります。マイコトキシンが生成される理由はまだわかっていませんが、それらは菌類の成長や発達に必要ではありません。^[9]マイコトキシンは受容宿主を弱めるため、真菌のさらなる増殖のための環境を改善する可能性があります。毒素の生成は周囲の内因性および外因性の環境に依存し、これらの物質の毒性は感染した生物とその感受性、代謝、防御機構によって大きく異なります。^[10]

アフラトキシンは、 A. flavusやA. parasiticusなどのAspergillus属真菌によって生成されるマイコトキシンの一種です。^{[11] [12] [13] [14] [15]}アフラトキシンという総称は、B ₁、B ₂、G ₁、G ₂という4つの異なるタイプのマイコトキシンを指します。^[16]最も毒性が強いアフラトキシンB _{1は強力な}発がん性物質であり、多くの動物種において肝臓がんなどの健康への悪影響と直接相関しています。 ^{[11]アフラトキシンは、}綿、ピーナッツ、スパイス、ピスタチオ、トウモロコシなど、熱帯および亜熱帯で生産される商品に大きく関連しています。^{[11] [16]} USDAによると、「これらはおそらく世界で最もよく知られ、最も集中的に研究されているマイコトキシンです。」^[17]

オクラトキシンは、二次代謝産物の形態 A、B、C の 3 つがあるマイコトキシンです。いずれもペニシリウム属とアスペルギルス属の菌によって産生されます。3 つの形態の違いは、オクラトキシン B (OTB) がオクラトキシン A (OTA) の非塩素化形態であり、オクラトキシン C (OTC) がオクラトキシン A のエチルエステル形態であることです。 ^[18] アスペルギルス・オクラセウスは、ビールやワインなどの飲料を含む幅広い商品の汚染物質として発見されています。アスペルギルス・カーボナリウスはブドウの果実に見られる主な種で、ジュース製造の過程で毒素を放出します。^{[19] OTA は発がん性物質および腎毒性物質として分類されており、人間の尿路の腫瘍との関連が指摘されていますが、}交絡因子によって人間での研究は限られています。^{[18] [19]}

シトリニンはペニシリウム・シトリナムから初めて単離された毒素であるが、ペニシリウムの12種以上とアスペルギルスのいくつかの種で同定されている。これらの種のいくつかは、チーズ（ペニシリウム・カマンバーティ）、酒、味噌、醤油（アスペルギルス・オリザエ）などの人間の食品の製造に使用されている。シトリニンは日本で黄化米病と関連しており、検査されたすべての動物種で腎毒素として作用する。 ^[20]多くの人間の食品（小麦、米、トウモロコシ、大麦、オート麦、ライ麦、紅麹色素で着色した食品）と関連しているが、人間の健康に対するその完全な意義は不明である。シトリニンはオクラトキシンAと相乗的に作用して、マウスの腎臓でのRNA合成を抑制することもできる。^[21]

麦角アルカロイドは、様々なイネ科植物に共通する病原菌である麦角菌核中のアルカロイドの有毒混合物として生成される化合物である。感染した穀物（通常は汚染された小麦粉から作られたパン）からの麦角菌核の摂取は、歴史的に聖アントニオの火として知られるヒトの病気である麦角中毒を引き起こす。麦角中毒には、四肢への血液供給に影響を与える壊疽性と中枢神経系に影響を与えるけいれん性の2つの形態がある。現代の穀物洗浄方法により、ヒトの病気としての麦角中毒は大幅に減少したが、依然として重要な獣医学的問題である。麦角アルカロイドは医薬品として使用されている。^[21]

パツリンは、P. expansum、Aspergillus、Penicillium、およびPaecilomycesの菌類によって生成される毒素です。P . expansumは、特に腐ったリンゴやイチジクなど、さまざまなカビの生えた果物や野菜に関連しています。 ^{[22] [23]}発酵プロセスによって破壊されるため、サイダーなどのリンゴ飲料には含まれていません。パツリンに発がん性があるとは示されていませんが、動物の免疫系に損傷を与えることが報告されています。 ^[22] 2004年、欧州共同体は食品中のパツリンの濃度に制限を設けました。現在、すべての果汁濃度で50μg/kg、直接消費される固形リンゴ製品で25μg/kg、リンゴジュースを含む子供用リンゴ製品で10μg/kgとなっています。^{[22] [23]}

フザリウム毒素は50種を超えるフザリウムによって産生され、小麦やトウモロコシなどの穀物に感染した歴史がある。^{[24] [25]}それらには、馬の神経系に影響を及ぼし、げっ歯類に癌を引き起こす可能性があるフモニシン、動物や人間に慢性的かつ致命的な毒性効果と最も強く関連しているトリコテセン、動物や人間に致命的な毒性効果とは相関していないゼアラレノンなど、さまざまなマイコトキシンが含まれる。その他の主要なフザリウム毒素には、ボーベリシンなどのエニアチン、ブテノリド、エキセチン、フザリンなどがある。^[26]

様々な野生キノコには、明らかに菌類の代謝産物であり、人間にとって注目すべき健康問題を引き起こすさまざまな毒物が含まれているにもかかわらず、それらはむしろ恣意的に真菌毒性学の議論から除外されています。そのような場合、区別は生成する菌類の大きさと人間の意図に基づいています。^[21]マイコトキシンへの曝露はほとんどの場合偶発的ですが、キノコの場合、キノコ中毒を引き起こす不適切な識別と摂取は一般的です。マイコトキシンを含むキノコを誤って摂取すると、幻覚を引き起こす可能性があります。シクロペプチドを生成するAmanita phalloidesは、その毒性がよく知られており、キノコによる死亡者の約90％の原因となっています。^[27]キノコに含まれるその他の主要なマイコトキシングループには、オレラニン、モノメチルヒドラジン、ジスルフィラム様、幻覚性インドール、ムスカリン、イソキサゾール、および胃腸（GI）特異的刺激物があります。^[28]この記事の大部分は、キノコやマクロ菌類の毒以外の微小菌類に含まれるマイコトキシンについて書かれています。^[21]

建物もマイコトキシンの発生源であり、カビのある場所に住んでいる人や働いている人は、健康に悪影響が出る可能性が高くなります。建物で生育するカビは、一次、二次、三次コロニー形成者の3つのグループに分けられます。各グループは、特定の水分活性要件で生育する能力によって分類されます。屋内のカビによるマイコトキシン産生を特定することは、(i)派生物として隠されている可能性がある、(ii)十分に文書化されていない、(iii)建築材料に対して異なる代謝産物を生成する可能性が高いなど、多くの変数により困難になっています。屋内環境中のマイコトキシンは、アルテルナリア、アスペルギルス（複数の形態）、ペニシリウム、およびスタキボトリスによって産生されます。^[29] スタキボトリス・チャータラムは、屋内環境で生育する他のカビよりも多くのマイコトキシンを含み、アレルギーや呼吸器の炎症に関連しています。^[30]石膏ボードのある建物や天井タイルにおけるS. chartarumの蔓延は非常に一般的であり、最近ではより認識される問題となっている。石膏ボードが繰り返し湿気にさらされると、 S. chartarumはセルロース面で容易に増殖する。^[31]このことから、住宅やその他の建物内の湿度管理と換気の重要性が強調される。マイコトキシンによる健康への悪影響は、濃度、曝露期間、および被験者の感受性の関数である。通常の家庭、オフィス、または学校で経験される濃度は、居住者に健康反応を引き起こすには低すぎることが多い。

1990年代、数百万ドル規模の有毒カビの和解に続いて、マイコトキシンに対する国民の懸念が高まった。この訴訟は、オハイオ州クリーブランドの疾病予防管理センター（CDC）による研究で、スタキボトリス胞子のマイコトキシンと乳児の肺出血との関連性が報告された後に起こった。しかし、2000年にCDCは、データの内外レビューに基づき、方法に欠陥があるため関連性は証明されていないと結論付けた。スタキボトリス胞子は動物実験で肺出血を引き起こすことが示されたが、非常に高濃度の場合のみであった。^[32]

ミシガン州立大学の統合毒性学センターによる研究では、湿気の多い建物に関連する病気 (DBRI) の原因が調査されました。スタキボトリスがDBRI の重要な要因である可能性があることがわかりました。これまでの動物モデルでは、スタキボトリスへの気道曝露により、上気道および下気道でアレルギー感作、炎症、細胞毒性が引き起こされる可能性があることが示されています。トリコテセンの毒性は、これらの有害作用の多くの根本的な原因であると思われます。最近の研究結果では、低用量 (通常は高用量の研究) でもこれらの症状が引き起こされる可能性があることが示されています。^[30]

一部の毒物学者は、人体に害を及ぼさないと予想される（70年間の生涯にわたって継続的に曝露された）空気中のマイコトキシンの濃度を表すために、毒性懸念のない濃度（CoNTC）の指標を使用しています。これまでにいくつかの研究から得られたデータでは、建物の屋内環境での空気中のマイコトキシンへの一般的な曝露はCoNTCを下回っていますが、農業環境ではCoNTCを超えるレベルが発生する可能性があります。^[33]

マイコトキシンは、作物の真菌感染の結果として、人間が直接摂取したり、家畜の飼料として使用されたりすることで、食物連鎖の中に現れる可能性があります。

2004年、ケニアではアフラトキシンに汚染されたトウモロコシを食べた後に125人が死亡し、約200人が治療を必要とした。^[34] 死亡は主に、殺菌剤処理を施さず、保管前に適切に乾燥もされなかった自家栽培のトウモロコシに関連していた。当時の食糧不足のため、農家は畑からの盗難を防ぐために通常より早めにトウモロコシを収穫していたため、穀物が完全に成熟しておらず、感染しやすくなっていた可能性がある。

スパイスは、マイコトキシン産生菌の増殖やマイコトキシン産生の影響を受けやすい基質です。^[35]赤唐辛子、黒コショウ、乾燥ショウガが最も汚染されたスパイスであることがわかりました。^[35]

マイコトキシン産生菌の増殖を防いだり、汚染された食品から毒素を除去したりするための物理的な方法には、温度と湿度の制御、放射線照射、光線力学的処理などがある。^{[36]マイコトキシンは、抗真菌剤や抗マイコトキシン剤、抗真菌植物}代謝物を使用して化学的、生物学的に除去することもできる。^[36]

ブラストミセス・デルマティティディスやパラコクシディオイデス・ブラジリエンシスなどの二形性真菌は、風土病性全身性真菌症の原因物質として知られている。^[37]

2005年後半から2006年初頭にかけて北米でアフラトキシンを含むドッグフードの流行が発生し、 ^[38] 2011年後半にも再び発生しました。^[39]

家畜飼料、特にサイレージに含まれるマイコトキシンは、家畜のパフォーマンスを低下させ、場合によっては死に至らしめる可能性があります。^{[40] [4]いくつかのマイコトキシンは、}乳牛が摂取すると乳量を減少させます。^[40]

薬用植物のマイコトキシン汚染は、人体への悪影響につながる可能性があるため、特別な危険性があります。^{[41] [42]}薬用植物や生薬にマイコトキシンが自然に含まれていることが、スペイン、中国、ドイツ、インド、トルコ、中東などさまざまな国で多数報告されています。^{[43 ] [44] 2015年に行われた植物由来の栄養補助食品の分析では、ミルクシスル}を原料としたサプリメントに最も高いマイコトキシン濃度が見られ、最大37 mg/kgでした。^[45]

動物や人間に見られる健康影響には、死亡、特定可能な疾患や健康問題、毒素に特異性のない免疫系の弱体化、アレルゲンや刺激物としての影響などがある。マイコトキシンは他の菌類や細菌などの微生物に有害であり、ペニシリンはその一例である。^[46]貯蔵された動物飼料中のマイコトキシンが、鶏のまれな表現型の性転換を引き起こし、外見や行動が雄になる原因であると示唆されている。^{[47] [48]マイコトキシンの健康への影響は「非常に深刻」で、「変異原性、}発がん性、遺伝毒性」の3つの形態に分類できる。^[49]

マイコトキシン症は、マイコトキシンへの曝露に関連する中毒を指す用語です。マイコトキシンは、摂取、皮膚接触、^[50]吸入、血流やリンパ系への侵入を通じて、急性および慢性の健康被害を引き起こす可能性があります。マイコトキシンは、タンパク質合成を阻害し、マクロファージ系を損傷し、肺の粒子除去を阻害し、細菌エンドトキシンに対する感受性を高めます。^{[31]マイコトキシン症の検査は、}免疫親和性カラムを使用して行うことができます。^[51]

マイコトキシン症の症状は、マイコトキシンの種類、濃度、曝露期間、および曝露を受けた個人の年齢、健康状態、性別によって異なります。^[21]遺伝、食事、他の毒素との相互作用など、他のいくつかの要因に関連する相乗効果については、十分に研究されていません。したがって、ビタミン欠乏、カロリー不足、過度のアルコール摂取、感染症の状態はすべて、マイコトキシンと複合的な影響を及ぼす可能性があります。^[21]

マイコトキシンは分解や消化に非常に抵抗力があるため、肉や乳製品などの食物連鎖の中に残ります。調理や冷凍などの温度処理でも、一部のマイコトキシンは破壊されません。^[52]

飼料・食品業界では、マイコトキシンを効果的に吸着するために、モンモリロナイトやベントナイト粘土などのマイコトキシン結合剤を添加することが一般的になっています。 ^[53]マイコトキシンの悪影響を逆転させるために、結合添加剤の機能性を評価するために以下の基準が使用されます。

• 科学的データによって検証された有効成分の効能
• 有効包含率が低い
• 広いpH範囲にわたる安定性
• 高濃度のマイコトキシンを吸収する高い能力
• 低濃度のマイコトキシンを吸収する高い親和性
• マイコトキシンと吸着剤の化学的相互作用の確認
• 全ての主要なマイコトキシンについて実証済みの生体内データ
• 無毒で環境に優しい成分

すべてのマイコトキシンがそのような物質に結合できるわけではないため、マイコトキシン制御の最新のアプローチはマイコトキシンの不活性化です。酵素（エステラーゼ、デエポキシダーゼ）、酵母（トリコスポロン・マイコトキシンボランス）、または細菌株（バイオミン社が開発したユーバクテリウムBBSH 797 ）によって、収穫前の汚染中にマイコトキシンを減らすことができます。その他の除去方法には、物理​​的分離、洗浄、粉砕、ニクスタマリゼーション、熱処理、放射線、溶媒による抽出、化学薬品または生物薬品の使用などがあります。放射線照射法は、カビの増殖と毒素生成に対する効果的な治療法であることが証明されています。^[53]

多くの国際機関は、マイコトキシンの規制限度の普遍的な標準化を目指しています。現在、100 か国以上が飼料産業におけるマイコトキシンに関する規制を定めており、そのうち 13 種類のマイコトキシンまたはマイコトキシンのグループが懸念されています。^{[54]規制対象のマイコトキシンを評価するプロセスには、抽出、カラム洗浄、 [55]}、分離技術など、さまざまな実験室内試験が含まれます。 ^[56]公式の規制と管理方法のほとんどは、国際機関による高性能液体技術 ( HPLCなど) に基づいています。 ^[56]これらの毒素に関する規制は、貿易協定を結んでいる他の国と一致することが暗示されています。マイコトキシンの分析法の性能分析の基準の多くは、欧州標準化委員会(CEN) によって設定されています。^[56]ただし、科学的リスク評価は文化や政治の影響を受けることが多く、それがマイコトキシンの貿易規制に影響を与えることに留意する必要があります。^[57]

食品由来のマイコトキシンは、20世紀を通じて世界中で広く研究されました。ヨーロッパでは、食品や動物飼料に許容されるさまざまなマイコトキシンの法定基準が、さまざまな欧州指令やEC規制によって設定されています。米国食品医薬品局（FDA）は、1985年以来、食品および飼料産業におけるマイコトキシンの濃度の制限を規制し、施行してきました。FDAは、さまざまなコンプライアンスプログラムを通じてこれらの産業を監視し、マイコトキシンが実用的なレベルに保たれていることを保証しています。これらのコンプライアンスプログラムでは、ピーナッツとピーナッツ製品、木の実、トウモロコシとトウモロコシ製品、綿実、牛乳などの食品をサンプルとして採取しています。米国で発生する一部のマイコトキシンについては、まだ十分な監視データが不足しています^[58]

• カビの増殖、評価、修復

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