Chương V Ngộ độc thuốc thú y
2.2. Cơ chế chính của sự hình thành độc tố nấm mốc
Chuyển hoá sơ cấp là các phản ứng tạo thành các chất cần thiết, đảm bảo cho sự sống và phát triển tế bào. Còn chuyển hoá thứ cấp là các phản ứng, các quá trình tạo thành các chất mà vai trò sinh lý của chúng chưa được rõ, chưa thật cần thiết cho sự tồn tại của chính tế bào đó. Sự chuyển hoá thứ cấp phụ thuộc khá chặt chẽ vào mỗi loài, chủng nấm mốc nhất định và thường xảy ra ở cuối giai đoạn phát triển của tế bào nấm mốc (giai đoạn cuối của tổng hợp protein trong tế bào). Các độc tố nấm mốc được tổng hợp từ nhiều đường chuyển hoá khác nhau. Ví dụ: dẫn chất của polyaceto acid gồm có Aflatoxin và một số độc tố khác, khi kết hợp với acid amin có ochratoxin.., còn trichothecen là dẫn chất của các terpen. Dẫn chất của polyaceto acid là các độc tố thường gặp trong lương thực, thực phẩm và có độc lực rất cao.
2.3. Một số độc tố nấm mốc gây bệnh ở vật nuôi (Mycotoxin) và bệnh độc tố nấm mốc (Mycotoxicosis)
a. Stachybotrytoxin và Stachybotrytoxicosis
* Stachybotrytoxin
Là độc tố do nấm Stachybotrys alternans (nấm muội than, nụ đen) sản sinh. Có 7 loại stachybotrytoxin: loại A, B, C, D, F, G, H.
Stachybotrytoxin A tan ít trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ, tan trong nhưng lại tủa trong ether petrol. Đây là steroit, có công thức hoá học C25H34O6, phân tử lượng 430,3, gây phản ứng mạnh trên da thỏ nên đã sử dụng nghiệm pháp này để chẩn đoán bệnh.
Stachybotrytoxin B có màu vàng nâu, ít độc hơn, ít tan trong dung môi hữu cơ, công thức là C26H38O6, trọng lượng phân tử 446,3. Độc tố H thuộc nhóm sesquiterpen.
Các độc tố này tồn tại lâu và khá bền vững trng thiên nhiên (trong thức ăn đến 30 năm), chịu nhiệt tốt, không bị dịch tiêu hoá phá huỷ, có phản ứng màu với resorsin. Tia X và UV cho bức xạ huỳnh quang.
* Stachybotrytoxicosis
Độc tố nấm muội than gây chảy nước mắt, viêm kết mạc, vào đường hô hấp gây ho, ở đường tiêu hoá gây viêm ruột nhẹ (rõ ở ngựa), bò nhẹ hơn. Gây viêm rất rõ xung quanh miệng lợn con. Khi chúng bú sữa, làm viêm quanh núm vú lợn mẹ.
Sau khi hấp thu vào máu, độc tố được đưa đi khắp cơ thể, phá hoại các tế bào đang phân chia, nhất là ở tuỷ xương và niêm mạc, gây xuất huyết, tàn phá tuỷ xương như tác động của tia X và tia phóng xạ.
Stachybotrytoxin làm giảm khả năng tạo kháng thể ở chuột. Nó làm giảm hemaglutinin, cản trở thymus và túi fabricius. Do đó, sức đề kháng của cơ thể bị giảm, con vật rất dễ mẫn cảm với các bệnh truyền nhiễm kế phát.
Kết quả xét nghiệm các chỉ tiêu huyết học cho thấy, hệ thống miễn dịch bị suy thoái, số lượng bạch cầu giảm từ 6000 - 8000/mm3 còn 1000 - 2000/mm3. Số lượng tiểu cầu giảm rõ, từ 300 - 400 nghìn/mm3 còn 100 - 200 nghìn/mm3, làm xuất huyết càng trầm trọng.
Do ảnh hưởng của độc tố, các vi khuẩn đặc biệt là bacterium pyosepticum phát triển mạnh, gây độc trực tiếp. ở Việt nam, đã có trường hợp ngỗng nhập nội bị nhiễm độc tố này và kế phát bệnh tụ huyết trùng.
Nếu dịch tiêu hoá có pH kiềm thì sự hấp thu độc tố giảm, vì vậy bò bị nhiễm độc thường nhẹ hơn ngựa, lợn.
Để chẩn đoán bệnh ngộ độc nấm muội than cần phân lập tìm nấm trên thạch saboro có mantoza. Quan sát trên kính hiển vi, nấm có hình bầu dục. Thực hiện các nghiệm pháp thử sinh học:
nghiệm pháp da thỏ, nghiệm pháp thử trên tích gà, nghiệm pháp thử trên Paramecium caudatum.
Khi phát hiện bệnh cần loại bỏ tất cả rơm rạ, đồ vật bị nhiễm nấm, không cho tiếp xúc với súc vật. điều trị triệu chứng, nâng cao sức đề kháng. Dùng liệu pháp kháng sinh để phòng bệnh kế phát.
b. Ochratoxin và Ochratoxicosis
* Ochratoxin
- Nguồn gốc: Ochratoxin là các độc tố được sản sinh bởi các chủng nấm Penicillium:
P. cyclopium, P. viridicatum, P. commune, P. variabile, P. purpurescens, P. palitans và các chủng nấm Aspergillus: A. ochraceus, A. sulfureus, A. melleus, A. sclerotiorum, A. alliaceus, A. ostianus, A. petrakil.
- Tính chất lý hoá: Nhóm gồm 7 độc tố. Ochratoxin A là sản phẩm của chủng nấm Aspergillus ochraceus. Độc tố có dạng tinh thể không màu, dưới ánh sáng của tia UV, bắt màu xanh huỳnh quang. ở dạng muối dễ tan trong nước, dạng axit tan trong các dung môi hữu cơ có phân cực (chloroform, methanol).
R R1 R2
Ochratoxin A H Cl H
Ochratoxin B H H H
Ochratoxin C C2H5 Cl H
(Ochratoxin A ethyl ester)
Ochratoxin A methyl ester CH3 Cl H
Ochratoxin B ethyl ester C2H5 H H
Ochratoxin B methyl ester CH3 H H
4-Hydroxyochratoxin A H Cl OH
Các Ochratoxin rất ưa ẩm độ, thường có trong cơ chất với độ ẩm > 16%. Độc tố được sản sinh nhiều nhất ở nhiệt độ từ 20 - 250C, nhưng quá trình này có thể bắt đầu từ nhiệt độ thấp hơn nhiều, khoảng - 20C.
- Hấp thu, chuyển hoá, thải trừ: Ochratoxin A được hấp thu chủ yếu trong dạ dày.
Trong ruột phát hiện thấy Ochratoxin, sản phẩm của phản ứng thuỷ phân của hệ vi sinh vật đường ruột. Sau khi hấp thu vào cơ thể, độc tố được phân bố nhiều nhất trong thận, sau đó là gan, cơ và các tổ chức mỡ. Ngoài ra, Ochratoxin A cũng được gắn với albumin huyết thanh.
Ochratoxin xuất hiện trong nước tiểu và phân chuột được tiêm Ochratoxin A vào xoang bụng. Bằng phương pháp đánh dấu phóng xạ đã xác định độc tố được thải chủ yếu qua nước tiểu, thải ít qua phân.
ở lợn, hàm lượng độc tố tồn dư trong thận nhiều nhất, ít hơn một chút trong gan, rồi đến cơ và tổ chức mỡ. ở gà, cũng quan sát thấy sự tồn dư tương tự, không tìm thấy độc tố trong trứng.
* Ochratoxicosis
Cơ quan tác dụng đích của độc tố Ochratoxin là thận. Có hiện tượng thoái hoá, viêm xơ tế bào ống thận. Xét nghiệm các chỉ tiêu huyết học thấy hàm lượng glycogen gan giảm nhưng lại tăng trong tim. Hoạt tính men gan (phosphorylase) tăng. Ochratoxin không gây biến dị, ung thư ở người và động vật.
- Ochratoxicosis ở súc vật nhai lại: Dạ cỏ là nơi Ochratoxin được thuỷ phân thành Ochratoxin alpha, một chất ít độc hơn nhiều. Vì vậy, trâu bò đã trưởng thành ít mẫn cảm với độc tố hơn so với bê nghé (chức năng dạ cỏ chưa hình thành đầy đủ). Ochratoxin tiêm tĩnh mạch, hàm lượng độc tố tìm thấy trong nước tiểu nhiều hơn 20 - 30 lần nếu cho uống cùng liều độc tố.
- Ochratoxicosis ở lợn:Triệu chứng chủ yếu nhiễm độc Ochratoxin mãn tính là bệnh về thận. Nếu ngộ độc cấp tính, ngoài những tổn thương ở thận còn thấy hiện tượng phù quanh thận, được biểu hiện bằng các triệu chứng như: tích nước dưới da, mất điều hoà, đầu ngật về phía sau, giảm trương lực cơ bụng và tỷ lệ chết từ 40 - 90%. Xét nghiệm vi thể cho thấy, thoái hoá tế bào dẫn đến teo biểu mô ống thận, có hiện tượng xơ hoá vỏ thận và hyaliniza một số cầu thận.
- Ochratoxicosis ở gia cầm: Tổn thương chủ yếu khi gia cầm bị ngộ độc Ochratoxin được tìm thấy ở gan và thận. Gà con bị nhiễm độc bị viêm ruột cata, mất nước, gầy rộc đi đẫn đến giảm tăng trọng. Số lượng các thành phần máu hữu hình và hàm lượng hemoglobin đều giảm. Protein tổng số và lipid giảm. Độ thanh thải thận cũng giảm. ở gà đẻ, sản lượng trứng giảm, trọng lượng cơ thể cũng bị giảm và tăng tiêu tốn thức ăn.
c. Trichothecene và Trichothecene toxicosis
* Trichothecene
- Nguồn gốc: Hiện nay, đã phát hiện hơn 60 độc tố trichothecene từ môi trường nuôi cấy các chủng nấm trichothecene.
- Tính chất lý hoá: Các độc tố trichothecene tan trong các dung môi hữu cơ như acetone, chloroform, acetonitrile, ethanol và methanol, không tan trong nước và petrol.
* Trichothecene toxicosis
Tất cả các trichothecene toxin đều gây độc trên da, đặc trưng bởi những nốt đỏ ở da bị thương và phản ứng viêm ở các tổ chức bị nhiễm độc. Liều tối thiểu có tác dụng dao động từ 5 g (T-2 toxin, verucarin) đến 40 g (deoxynivalenol).
Nôn là một triệu chứng điển hình của trichothecene toxicosis ở người và động vật.
Liều độc tố tối thiểu (mg/kg, tiêm dưới da) gây nôn như sau: T - 2 toxin - 0,1 (mèo), diacetoxyscirpenol - 0,2 (ngỗng) và 2,4 (người i.v.), nivalenol - 1,0 (ngỗng), deoxynivalenol - 13,5 (ngỗng), 0,05 (lợn i.p.) và 0,1 (chó i.v.).
- Trichothecene toxicosis ở súc vật nhai lại
Hầu hết các trichothecene đều kích thích, làm tấy đỏ da. Viêm mũi, mồm thường kèm theo các vết loét và tiết nhiều nước bọt. Nếu độc tố vào đường tiêu hoá cũng gây viêm, loét.
Một vụ ngộ độc xảy ra ở New Zealand do trâu bò ăn phải ngô nhiễm nấm Fusarium culmorum. Súc vật bị bệnh thường bỏ ăn, ỉa chảy, mất điều hoà và giảm sản lượng sữa.
Triệu chứng nặng hơn là xuất huyết lan tràn dưới da, cơ và niêm mạc. Nguyên nhân có thể do độc tố ức chế quá trình tổng hợp vitamin K của vi sinh vật dạ cỏ. Có trường hợp con vật không chịu ăn, có lẽ do vị đắng của trichothecin.
T-2 toxin đặc biệt độc với bê, gây ngừng nhu động dạ cỏ.
- Trichothecene toxicosis ở lợn
Hai biểu hiện đặc trưng của nhiễm độc trichothecene ở lợn là không chịu ăn và hội chứng nôn, dẫn đến chậm lớn, giảm tăng trọng. Nguyên nhân có thể do một chất chuyển hoá trong ngô nhiễm nấm F. roseum.
- Trichothecene toxicosis ở gia cầm - T-2 toxin gây rối loạn thần kinh Hình 6.1: Cấu trúc hoá học của một số độc tố trichothecene
Gà con 1 ngày tuổi ăn thức ăn chứa 4 - 16 mg/kg T-2 toxin sẽ thấy những biểu hiện như rũ cánh, yếu chân, lảo đảo. Ngỗng nhiễm độc tố, đầu, cánh run, lông xù, chậm chạp và chuyển động khó khăn.
Trichothecene do nấm Stachybotrys alternan sản sinh là nguyên nhân gây bệnh stachybotrytoxicosis ở lợn và gia cầm.
d. Zearalenon và tác hại của zearalenon đối với vật nuôi
* Zearalenon
- Nguồn gốc: Zearalenon là độc tố do một số chủng nấm Fusaria tổng hợp
- Tính chất lý hoá: Độc tố này không tan trong nước tan trong nước kiềm và các dung môi hữu cơ như benzen, chloroform, methylene chloride, ethyl acetate, acetonitrile và cồn.
Hình 6.2: Cấu trúc hoá học chính của một số độc tố Zearalenone
R1 R2 R3 R4
Zearalenone H2 H2 =O H
Alpha-and beta-zearalenol H2 H2 OH H
6’,8’-Dihydroxyzearalene OH H2 OH H
8’-Hydroxyzearalenone OH H2 =O H
7’-Dehydrozearalenone H H =O H
5-Formylzearalenone H2 H2 =O CHO
* Tác hại của zearalenon ở vật nuôi
- Trâu bò: dịch chiết của nấm F. graminearum làm giảm khả năng sinh sản ở trâu bò được thụ tinh nhân tạo. Zearalenone gây sưng, phù các cơ quan sinh sản.
- Lợn: Zearalenone thường gây hội chứng rối loạn sinh sản ở lợn. Triệu chứng thể hiện là viêm âm hộ, âm đạo, tiếp theo là viêm tử cung, sưng phù cổ, sừng tử cung
e. Aflatoxin và Aflatoxicosis
*Aflatoxin
- Nguồn gốc:Aflatoxin là nhóm độc tố do nấm Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus sản sinh ra trong những điều kiện nhiệt độ, ẩm độ thích hợp.
- Cấu trúc hoá học
Hình 6.3: Cấu trúc hoá học của Aflatoxin
Trong cấu trúc hoá học của Aflatoxins có một khung hoá học giống các dẫn chất của coumarin (dimethoxy - 5 - 7 coumarin, dimethoxy - 5 - 7 - cyclopenten coumarin và Sterigmatocystin).
Vì vậy, người ta coi Sterigmatocystin là tiền thân của Aflatoxin. Đến nay, đã phát hiện được 12 loại Aflatoxin. Các Aflatoxin được gọi tên là B1, B2, G1, G2 dựa vào màu huỳnh quang của chúng:
B (blue) - vết huỳnh quang màu xanh da trời; G (green) - vết huỳnh quang màu lục.
Aflatoxin B2 và G2 có cấu trúc gần giống như Aflatoxin B1 và G1, chỉ khác ở chỗ nối đôi cách trong nhân hydrofuran tận cùng của B1 và G1 bị khử.
Aflatoxin M1, M2 (M = milk) là sản phẩm oxy hoá của Aflatoxin B1 và B2, được thải qua sữa và có khả năng gây ra ở vịt con những rối loạn tương tự những rối loạn do Aflatoxin.
Khi phân tích nước tiểu của khỉ ăn Aflatoxin B, Dalezios, Wogan và Weinreb, 1971 đã phát hiện được Aflatoxin P1, dẫn xuất phenolic của Aflatoxin B1. Đây là một sản phẩm trao đổi chất, là kết qủa sự khử metyl của Aflatoxin B1.
- Chuyển hoá, trao đổi chất và bài tiết
Sự chuyển hoá và đào thải Aflatoxin trong cơ thể động vật ăn phải chúng là một vấn đề rất quan trọng. Sự hiểu biêt về vấn đề này sẽ giúp cho chúng ta có biện pháp phòng, chống, góp phần bảo vệ sức khoẻ người và gia súc.
Theo thông báo của Allcroft và Carnaghan (1962 - 1963) trong sữa của bò ăn bột khô lạc có Aflatoxin B1, chứa một chất độc gây chết vịt tương tự như Aflatoxin B1. Chất này chỉ có trong phần casein kết tủa.
Aflatoxin B1 đi qua sữa chuyển hoá thành Aflatoxin M có độ độc tương tự Aflatoxin B1. Khi cho chuột uống và tiêm vào phúc mạc Aflatoxin B1 cũng phát hiện trong gan chuột có cả Aflatoxin B1 và Aflatoxin M1.
Sự chuyển hoá Aflatoxin B1 ở các động vật không có vú chủ yếu là sự hydroxyl hoá, song cũng thấy mất nhóm metyl, tạo ra những sản phẩm như Aflatoxin P1 ít độc hơn nhiều.
Thí nghiệm của Wogan và cộng sự, 1967 ở chuột đực Fischer tiêm vào màng bụng Aflatoxin B1 được đánh dấu bằng C14 trên gốc methoxy bên (I) hoặc trên một carbon của nhân vòng (II), 24 giờ sau khi tiêm cho thấy tỷ số bài tiết ra C14 nhiều nhất như sau:
Mẫu I II
Nước tiểu Phân Ruột Gan
26,10 14,10 11,80 5,90
14,80 69,80 3,30 7,70
ở trường hợp I, sự chuyển hoá thoái biến Aflatoxin B1 là mất nhóm metyl, phần bị mất metyl sẽ hoàn toàn bị oxy hoá thành CO2. Trong trường hợp II, rất ít carbon gắn trong các vòng bị chuyển hoá thành CO2. Tốc độ bài xuất Aflatoxin B1 đánh dấu bằng 14C ở carbon trong các vòng qua đường ruột là quan trọng nhất (xuất phát chủ yếu từ sự bài xuất qua mật, thứ nhì là qua đường nước tiểu). Sản phẩm chuyển hoá Aflatoxin M1 có thể được khử hoạt bằng liên hợp với taurocholic và glucuronic acids dẫn đến thải trừ qua mật hoặc nước tiểu.
Hai dạng chuyển hoá khác như Aflatoxin P1 và Q1 cũng được khử hoạt theo hướng này.
Sự chuyển hoá Aflatoxin B1 ở trong gan thành Aflatoxicol, Aflatoxicol H1 và Aflatoxin Q1 khác với sự chuyển hoá sinh học được xúc tác bởi các enzymes microsome gan là có sự tham gia của NADH - dependent dehydrogenase bào tương. Sự hình thành Aflatoxicol có thể bị ức chế bởi 17 - Ketosteroid hormon.
Hình 6.4: Sự chuyển hoá của Aflatoxin B1 trong cơ thể
Homogenate gan ở một số loài chim và gậm nhấm kích thích mạnh quá trình chuyển hoá Aflatoxin B1, và G1 thành các Hemiacetals - Aflatoxin G2a và Aflatoxin B2a. Các chất chuyển hoá này gắn chặt với protein và gây ra nhiễm độc cấp tính.
Sự hình thành các epoxides của Aflatoxin B1 và G1 là dạng hoạt hoá quan trọng hơn. Khi độc tố mẹ được ủ với microsome gan, một chất chuyển hoá được hình thành và tồn tại tạm thời, có hoạt tính mạnh, gắn đồng hoá trị với DNA và sản sinh đột biến ở hệ vi khuẩn thử nghiệm. thể kết luận: Các epoxides của Aflatoxin B1 là đột biến vi khuẩn và là nhân tố chính gây ung thư.
Gà đựợc nuôi gà bằng thức ăn nhiễm Aflatoxin trong thịt và gan có thể phát hiện Aflatoxin tích trữ đến ngày thứ 8 kể từ sau khi ngừng cho Aflatoxin.
Tóm lại, Aflatoxin đào thải phần lớn dưới dạng các sản phẩm của sự hydroxyl hoá (Aflatoxin U, M), sản phẩm của sự khử metyl (Aflatoxin P1) ở dạng tự do hoặc dạng liên kết.
Đường đào thải chủ yếu qua phân, nước tiểu, có thể có trong gan, sữa, thận...
* Aflatoxicosis
- Cơ chế tác dụng về mặt hoá sinh học của Aflatoxin
Bản thân nhân dihydrofurofuran trong cấu trúc hoá học của Aflatoxin B1 không gây ung thư. Khả năng sinh ung thư phụ thuộc vào sự cùng tồn tại của nhân trên dihydrofurofuran và phần d - lacton chưa no. Có thể có một sự epoxi hoá phân tử, do có nối đôi ở phần tận cùng difuran trong công thức các Aflatoxin B1, G1 và M1. Nối đôi này không có ở các Aflatoxin B2 và G2, do vậy hoạt tính của chúng kém đi. Cũng có người cho rằng Aflatoxin B1 chỉ là một chất tiền sinh ung thư và được chuyển thành một hợp chất sinh ung thư có lẽ nhờ các enzym.
Cliford và Rees 1967 đã sơ đồ hoá các giai đoạn kế tiếp nhau của tác động hoá sinh học của Aflatoxins ở tầm các tế bào gan, mà mỗi giai đoạn là kết quả của giai đoạn trước.
- Tác động qua lại với ADN và ức chế các polymeraza chịu trách nhiệm tổng hợp ADN và ARN:
Tác động qua lại với ADN chủ yếu xảy ra ở vòng purin. ADN chuỗi đơn cũng có thể phản ứng với Aflatoxin, khả năng này có thể giải thích sự ức chế quá trình tổng hợp ADN và ARN.
- Đình chỉ sự tổng hợp ADN:
ADN mất khả năng nhân đôi bởi các Aflatoxin là do sự có mặt của các chức quinon và amin cho phép phân tử có thể xen vào vòng xoắn kép của ADN ở vị trí mang guanin. Không có gì thay đổi ở chỗ adenin và thymin.
Vai trò của các Aflatoxin làm mất hoạt tính các hệ enzymes, kèm theo việc đình chỉ tổng hợp ADN được nhiều tác giả nhấn mạnh.
- Tiêu giảm sự tổng hợp ARN và ức chế ARN truyền tin: Các Aflatoxin tác động lên sự tổng hợp ARN bằng cách ngăn cản sao chép ADN bởi ARN polymenaza, ức chế hoàn toàn hoạt động của ARN chất tế bào, ARN của nhân cũng bị rối loạn.
- Biến đổi hình thái của hạt nhân
Sự biến đổi hình thái của hạt nhân có liên quan đến sự ức chế các hoạt tính enzyme, thể hiện bằng một sự “tách hạt nhân”.
- Tiêu giảm sự tổng hợp protein