Fumonisin là nhóm hợp chất diester của acid tricarxylic với các rượu bậc cao khác nhau. Fumonisin chứa nhóm amin bậc nhất, tan trong nước và bền vững với nhiệt. Trong số các fumonisin, chỉ fumonisin B1, B2 và B3 được phát hiện với hàm lượng đáng kể cả trong điều kiện tự nhiên và điều kiện phòng thí nghiệm.
Hình 2.15: Cấu trúc hoá học phân tử Fumonisin
2.3.4.2. Độc tính
Fumonisin B1 là độc tố có độc tính mạnh nhất trong số các fumonisin. Fumonisin B1 có thể gây các triệu chứng nhũng não, suy gan, gây mù, gây các triệu chứng bất bình thường cho tới tử vong ở ngựa (ELEM), ung thư gan ở chuột, bệnh gan ở gà, suy tim cấp ở khỉ..
Chỉ ở liều lượng 10 mg/kg thức ăn trong vòng 40-50 ngày, fumonisin đã có thể gây hội chứng ELEM. Fumonisin B1 có liên quan tới bệnh ung thư thực quản ở gà. Mới đây, Cơ quan Nguyên cứu Quốc tế về ung thư đã xếp fumonisin B1 vào nhóm 2B, nhóm các hợp chất gây ung thư cho người. Nguyên cứu ảnh hưởng của các fumonisin tới người, người ta thấy có sự liên quan của bệnh ung thư thực quản và việc sử dụng các lương thực nhiễm các fumonisin.
Độc tính của fumonisin B1 liên quan mật thiết tới các hiệu ứng lên sự trao đổi chất các sphingolipid, bao gồm quá trình tổng hợp mới, tích luỹ các sphingolipid tự do, quá trình thải loại các sphingoid tự do, tăng hàm lượng các sản phẩm lipid và sphingosin. Các hiệu ứng dẫn tới hàng loạt các phản ứng sinh hoá gây ra các sự nhiễm độc khác nhau.
Các nhà khoa học Mỹ đã tiến hành thí nghiệm cho chuột ăn thức ăn nhiễm fumonisin và phát hiện rằng các cơ quan đích của độc tố này là gan và thận.
2.3.4.3. Cơ chế hoạt động của Fumonisin
Cấu trúc của fumonisin gần giống với cấu trúc của sphingosine, điều này cho phép giả định là fumonisin có thể ảnh hưởng tới trao đổi chất của sphingosin trong cơ
thể. Sphingosin là các tiền chất của mọi sphingolipid, bao gồm sphingomyelin, ceramid và gangliosid.
Cơ chế hoạt động của fumonisin không dựa trên hoạt tính biến dưỡng và cũng không có bằng chứng nó và các sản phẩm thủy phân của nó bị biến dưỡng bởi enzyme phase I và II. Fumonisin có một nhóm amino đầu tiên ở vị trí C2 ức chế ceramide synthase, kết quả là ngăn cản sự sinh tổng hợp de novo của ceramide và biến dưỡng sphingolipid.
Kết quả của sự ức chế ceramide synthase là sự tích lũy của sphinganine (Sa) và ở mức độ thấp hơn là sphingosine (So) trong mô, huyết thanh và nước tiểu. Sự tích lũy sphingoid base và cùng với sự tăng tỷ lệ Sa:So trong mô dẫn đến sự biểu hiện của fumonisin ở động vật có vú, chim và cá.
Độc tính của fumonisin B1 liên quan mật thiết tới các hiệu ứng lên sự trao đổi chất các sphingolipid, bao gồm các quá trình sinh tổng hợp mới, tích lũy các sphingolipid tự do, quá trình thải loại các sphingolipid phức tạp, tăng cường phân giải các sphingoid tự do, tăng hàm lượng các lipid và sphingosin. Các hiệu ứng này dẫn đến hàng loạt các phản ưng sinh hóa gây ra các sự nhiễm độc khác nhau.
Hình 2.16: Tóm tắt sơ đồ biến dưỡng sphingolipid thể hiện sự ức chế của enzyme ceramide synthase (X) bởi fumonisin
Các fumonisin có tính đặc hiệu tới sự tổng hợp các sphingosine, thể hiện ở sự ức chế serin. Không phát hiện các hiệu ứng tương tự của fumonisin đến sự tổng hợp các phosphatidylserin, phosphatidylcholin và các acid béo.
Vị trí hoạt động của fumonisin là sphingosine và sphingosine N. transacetylase trong phản ứng kết hợp của thiolase với sphingosin và sphingosin để tạo thành dihydroceramid và ceramid.
Do sự ức chế của fumonisin, số lượng tế bào gan giảm xuống 25% sau 24 giờ và 50% sau 4 ngày, các hoạt động của fumonisin nhạy cảm với tế bào gan hơn so với tế bào thận.
Sự nhiễm fumonisin lâu dài ở nồng độ cao có thể gây ra các ảnh hưởng ở mức tế bào hoàn toàn khác với sự ảnh hưởng của sphingolipid.
Do các tế bào não rất giàu sphingolipid nên các tổn thương thần kinh có thể do sự nhiễm độc fumonisin B1 gây nên. Hoạt tính gây ung thư của fumonisin B1cũng có thể do cơ chế ức chế tổng hợp sphingolipid gây nên vì các độc tố này kìm hãm các hoạt động của sphingosin thể hiện vai trò của tác nhân chống khối u nội bào.