مروری بر تبدیل افلاتوکسین B1 به M1 و ترشح آن در شیر گاو

چکیده

شیر یک غذای طبیعی کامل برای انسان و حیوانات محسوب می‌شود. با این حال، آلودگی خوراک دام با افلاتوکسین B1  (AFB1) می‌تواند منجر به تبدیل آن به افلاتوکسین M1  (AFM1) شود و این متابولیت سمی وارد شیر شده و در نتیجه سلامت انسان را به خطر می‌اندازد. در نتیجۀ پایش AFM1 در شیر خام در سراسر جهان، آشکار شده است که غلظت زیاد AFM1 در شیر خام در بسیاری از کشورها وجود دارد. بنابراین، بروز AFM1 در شیر گاوهای شیرده را نباید دست کم گرفت. به منظور بهینه‌سازی بیشتر راهبردهای مداخله‌ای، درک بهتر متابولیسم AFB1 و تبدیل زیستی آن به AFM1 و مسیرهای ترشح ویژه در گاوهای شیرده ضروری است. در این مقاله، متابولیسم AFB1 و تبدیل زیستی آن به AFM1 در گاوهای شیرده بررسی شده است. علاوه بر این، داده‌های اخیر شواهدی را ارایه می‌دهند مبنی بر اینکه در بافت پستانی گاوهای شیرده، افلاتوکسین‌ها موجب افزایش فعالیت یک پروتئین متصل‌شونده به ATP (ABCG2) را افزایش می‌شوند. این پروتئین انتقال‌دهنده زنو‌بیوتیک‌ها (نظیر مایکوتوکسین‌ها) به درون شیر است. پژوهش‌های بیشتر باید بر شناسایی و درک عواملی متمرکز شوند که بر بیان ABCG2 در غدۀ پستانی گاو تأثیر می‌گذارند.

کلمات کلیدی: افلاتوکسین B1، تبدیل زیستی، آفلاتوکسین M1، گاو شیرده، ایمنی شیر.

۱. مقدمه

شیر یکی از باارزش‌ترین غذاها به ویژه در مراحل اولیۀ زندگی است که فواید تغذیه‌ای و سلامتی را به نوزادان انسان و حیوانات منتقل می‌کند. بنابراین، سالم بودن شیر و ایمنی آن از اهمیت زیادی برخوردار است و موضوع بررسی برنامه‌های کیفی متعددی است. از جملۀ آلاینده‌های احتمالی شیر و محصولات لبنی مایکوتوکسین‌ها هستند که ممکن است خوراک دام‌ها را آلوده و به شیر راه پیدا کنند. یکی از مهم‌ترین آلاینده‌های نامطلوب شیر، افلاتوکسین M1 (AFM1)، که متابولیت حاصل از متابولیسم افلاتوکسین‌های طبیعی موجود در خوراک می‌باشد.

افلاتوکسین‌ها از خطرناک‌ترین نوع مایکوتوکسین‌ها هستند که بر سلامت انسان و حیوانات تأثیر منفی می‌گذارد. کنسلر و همکاران (2011) نشان دادند حتی سطوح پایین افلاتوکسین در رژیم غذایی ممکن است خطری برای سلامت انسان باشد. نزدیک به 5/4 میلیارد نفر در سراسر جهان در معرض خطر قرار گرفتن بیش از حد در معرض افلاتوکسین هستند که 6/4 تا 2/28 درصد از کل موارد ابتلا به سرطان کبد ناشی از آن است (ابرار و همکاران، 2013). افلاتوکسین B1، افلاتوکسین B2، افلاتوکسین G1 و افلاتوکسین G2  انواع اصلی افلاتوکسین از نظر ایمنی مواد غذایی هستند. جدول 1 نشان می‌دهد که این متابولیت‌های ثانویۀ توسط کدام گونه از قارچ‌ها تولید می‌شوند. در این میان، آسپرژیلوس(A.)  فلاووس وA.  پاراسیتیکوس شایع‌ترین و بدنام‌ترین آن‌ها هستند. وقوع آلودگی با افلاتوکسین در خوراک بیشتر در ذرت، ارزن، کنجالۀ بادام زمینی، برنج/سبوس، سورگوم، کنجالۀ سویا، کاه/سیلاژ، گندم/سبوس و سایر خوراک‌ها رخ می‌دهد (جدول 1).

جدول 1. انواع عمدۀ آفلاتوکسین‌ها، ارگانیسم‌های عامل و خوراک‌های حساس

دسته	ارگانیسم‌ عامل	خوراک‌ حساس
آفلاتوکسین B1، آفلاتوکسین B2 آفلاتوکسین G1 و آفلاتوکسین G2	Aspergillus (A.) arachidicola, A. bombycis, A. flavus, A. minisclerotigenes, A. nomius, A. novoparasiticus, A. parasiticus, A. parvisclerotigenus, A. pseudocaelatus, A. pseudonomius, A. pseudotamarii, A. togoensis, A. transmontanensis, A. mottae, A. sergii, A. ocharaceroseseus, A. rambelii, A. astellatus, A. olivicola and A. venezuelensis	ذرت، ارزن، کنجالۀ بادام زمینی، برنج/سبوس، سورگوم، کنجالۀ سویا، کاه/سیلاژ، گندم/سبوس و سایر خوراک‌ها

در میان آفلاتوکسین‌ها، AFB1 قوی‌ترین سرطان‌زای کبد است و از این رو، توسط سازمان بین‌المللی پژوهش‌های سرطان (IARC) به عنوان عامل کلاس 1A با شواهد اپیدمیولوژیک تأییدشده به ‌عنوان عامل سرطان‌های کبدی انسان طبقه‌بندی شده است.  AFM1، هیدروکسی متابولیت افلاتوکسین های خوراکی است که در تمام گونه‌های حیوانی بررسی شده از جمله گاوهای شیرده، از طریق شیر دفع می‌شود. به دلیل اثرات سمی، AFM1 حتی در غلظت‌های کم نیز به سرطان‌زایی، جهش‌زایی، سمیت ژنی، آسیب زایی به جنین داخل رحم و سرکوب سیستم ایمنی منجر می‌شود. پژوهش‌های قبلی نشان می‌دهد AFB1 پس از مصرف از طریق خوراک آلوده توسط گاوهای شیرده، تا حدی متابولیزه و در کبد به AFM1 تبدیل می‌شود و سپس AFM1 از راه شیر دفع می‌شود. به دلیل پایداری حرارتی، AFM1 نمی‌تواند توسط روش‌های معمول عمل‌آوری مواد خوراکی تخریب و یا از بین برود.  بنابراین، باقی‌ماندۀ AFM1 در شیر و سایر محصولات لبنی به عنوان یک نگرانی اساسی برای سلامت عمومی در نظر گرفته می‌شود.

در این بررسی، هدف ما ارایه وضعیت فعلی آلودگی AFB1 در خوراک و یک دید جهانی از بروز آلودگی AFM1 در شیر خام در یک دهه گذشته (2009-2019) بوده است. در نهایت، ما تلاش کردیم تا با توصیف تخریب در شکمبه، تبدیل زیستی AFB1 در کبد، سنتز AFM1 در کبد و غدد پستانی و دفع آن در شیر، بینشی جامع از سرنوشت AFB1 پس از مصرف آن توسط گاوهای شیرده ارایه دهیم.

 

۲. وقوع آلودگی AFB1 در خوراک و راه‌حل‌های پیشگیری و سم‌زدایی آن‌

در مطالعۀ پیمایشی که برای ارزیابی وقوع آلودگی AFB1 در خوراک در سراسر جهان انجام شد، در مجموع 1291 نمونه در آسیا و اقیانوسیه و 114 نمونه در اروپا و مدیترانه جمع‌آوری شدند. در میان این نمونه‌ها، 206 نمونه از 1291 (6/%15) از نظر AFB1 مثبت بودند و بیشترین مقادیر AFB1 در شمال آسیا، آسیای جنوب شرقی، آسیای جنوبی و اقیانوسیه به ترتیب 457، 347، 275 و 381 میلی‌گرم بر کیلوگرم بود. در اروپا، 32 نمونه از 114 نمونه (1/28%) از نظر AFB1 مثبت بودند و حداکثر مقدار در اروپای شمالی، اروپای مرکزی و مدیترانه به ترتیب 60، 311 و 656 میلی‌گرم بر کیلوگرم به‌ترتیب گزارش شد. پس از آن، یک مطالعۀ پیمایشی 8ساله شامل 10172 نمونه خوراک از سراسر جهان از نظر آلودگی با افلاتوکسین‌ها (مجموع AFB1، B2، G1 و G2) تجزیه‌و‌تحلیل شدند. نتایج این نشان داد 27 درصد از نمونه‌ها از نظر افلاتوکسین مثبت بودند. در مجموع، 18 درصد از نمونه‌ها از حد مجاز 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم برای استفاده در محصولات لبنی فراتر بودند. أر آزمایشی دیگر، 742 نمونه ماده خوراک از مناطق مختلف چین جمع‌آوری شد. در این میان، بیش از 3/83 درصد از نمونه‌ها در غلظت‌های مختلف AFB1 از 5/0 تا 6/67 میلی‌گرم بر کیلوگرم آلوده بودند. به طور کلی، می‌توان نتیجه گرفت که وقوع آلودگی با AFB1 در خوراک‌ها نباید دست کم گرفته شود. راه‌حل پیشگیری شامل به حداقل رساندن آلودگی در چرخۀ رشد از طریق استفاده از شیوه‌های کشاورزی خوب و کاهش سرعت توسعه AFB1 با استانداردسازی برداشت، خشک کردن پس از برداشت، ذخیره‌سازی و فرآوری و طول عمر خوراک است. راه‌حل کنترل زیستی نیز برای کاهش آلودگی AFB1 در خوراک توصیه شده است. تعدادی از گونه‌های قارچی توانایی بالقوه‌ای برای تجزیۀ AFB1 نشان داده‌اند، مانند Peniophora sp.، Pleurotus ostreatus و Rhizopus oligosporus. مکمل سازی با سویه‌های غیرسمی A. flavus و A. parasiticus به طور رقابتی سویه‌های سم‌زا را حذف می‌کند. علاوه بر این، استفاده از باکتری‌های اسید لاکتیک و ساکارومایسس سرویزیه در انبار، رشد کپک را مهار می‌کند و در نهایت، آلودگی AFB1 را کاهش می‌دهد.

۳. خطر آلودگی AFM1 در شیر خام

به دلیل آلودگی گستردۀ AFB1 در خوراک، وقوع AFM1 در شیر گاوهای شیرده به طور مرتب پایش شده است تا داده‌هایی در رابطه با خطرات بالقوۀ سلامت انسان مرتبط با مصرف دوزهای پایین AFM1 در شیر در دوره‌های طولانی ارایه شود. در روش‌های ارزیابی ریسک، دستگاه‌های نظارتی در مناطق مختلف دنیا حداکثر مقدار AFM1 در شیر مصرفی را پیشنهاد کرده‌اند. بر اساس داده‌های سم‌شناسی و اپیدمیولوژیک موجود، کمیتۀ مشترکFAO/WHO  (JECFA) حداکثر سطح AFM1 را 500 نانوگرم در لیتر در شیر تعیین کرده است. در مقابل، اتحادیۀ اروپا (EU) حداکثر مقدار مجاز AFM1 را 50 نانوگرم در هر لیتر شیر تعیین کرده است. این محدودیت‌ها توسط بسیاری از کشورها به رسمیت شناخته شده‌اند و برنامه‌های نظارتی برای تجزیه‌وتحلیل نمونه‌های شیر از بازارهای محلی اجرا شده‌اند.

در تهیه این مقاله، مقاله‌های منتشرشده در بین سال‌های 2009 تا 2019 در گوگل اسکولار[1]  جست‌وجو گردید و برای این منظور از کلیدواژه‌های “AFM1” و «شیر خام» استفاده شد. تعداد 81 مقاله که غلظت AFM1 را در شیر خام گزارش ‌کردند، استخراج شد. نتایج نشان داد خطر غلظت زیاد AFM1 در شیر خام از کشورهای مختلف در سراسر جهان گزارش شده است. در بسیاری از این مطالعه‌ها، مقدار AFM1 از حد مجاز 500 نانوگرم در لیتر (22 مرجع) فراتر بود (جدول 2). گفتنی است خطر آلودگی AFM1 در شیر خام در سراسر جهان نشان‌دهندۀ روند کاهشی در سال‌های اخیر بوده است (جدول 2) که نشان می‌دهد ایمنی شیر خام با توجه به AFM1 به طور مداوم در حال بهبود است. با این حال، سطوح بسیار بالای AFM1 در چندین کشور، از جمله 4980 نانوگرم در لیتر در اتیوپی، 3800 نانوگرم در لیتر در هند، بیش از 2610 نانوگرم در لیتر در پاکستان، 2520 تا 6900 نانوگرم در لیتر در سودان و 2007 نانوگرم در لیتر در تانزانیا کماکان یافت می‌شود. چنین سطوح بالای AFM1 شیر می‌تواند خطرات جدی را برای سلامتی انسان در نتیجه مصرف شیر ایجاد کند.

در این مقاله، ما به دنبال ارایه بینشی یکپارچه دربارۀ تخریب AFB1 در شکمبه، تبدیل زیستی AFB1 در کبد و ترشح AFM1 در شیر بوده‌ایم. درک جامع این فرآیند و راهبردهای تنظیمی ویژه همراه با روش‌های پیشگیری و سم‌زدایی ممکن است خطر آلودگی AFM1 در محصولا لبنی را کاهش دهد.

 

جدول 2. خطر زیاد آلودگی با افلاتوکسینM1  در شیر خام در سراسر جهان در دهه گذشته (2009-2019)

کشور	منطقه	سال	تعداد کل نمونه	تعداد نمونۀ مثبت	تعداد بیشتر از حد EU	تعداد بیشتر از حد JECFA	بیشترین مقدار، نانوگرم بر لیتر	مرجع
برزیل	جنوبی	2012	7	2 (6/28 %)	2 (6/28 %)	2 (6/28 %)	835<	اسکاگلیونی و همکاران (2014)
کرواسی	شرقی	2013	3,736	3,736 (100 %)	1,039 (9/27 %)	NA	0/1,135	بیلانزیچ و همکاران (2014)
کرواسی	غربی، شرقی و سایر مناطق	2013-2014	3,543	3,543 (100 %)	117 (4/3 %)	NA	4/764	بیلانزیچ و همکاران (2014)
اتیوپی	آدیس آبابای بزرگ	2014-2015	110	110 (100 %)	101 (9/91 %)	19 (3/17 %)	4,980	گیزاچو و همکاران (2016)
هند	کارناتاکا و تامیلنادو	2011	45	29 (5/64 %)	22 (9/48 %)	6 (4/13 %)	3,800	سیداپا و همکاران (2012)
کنیا	چهار مرکز شهری	2006-2007	5242	386 (7/73 %)2	88 (8/16 %)2	NA	780	کانگته و لانگا (2009)
پاکستان	پنجاب	2010-2011	107	76 (1/71 %)	44 (2/41 %)	NA	4/845	اقبال و عاصی (2013)
پاکستان	پنجاب	2011	107	63 (9/58 %)	38 (6/35 %)	13 (2/12 %)	980	اقبال و عاصی (2013)
پاکستان	پنجاب	2012-2013	485	468 (5/96 %)	NA	423 (3/87 %)	2610<	اسلم و همکاران (2016)
پاکستان	پنجاب	NA	150	137 (4/91 %)	108 (0/72 %)	10 (7/6 %)	554	احمد و همکاران (2019)
صربستان	باکا، سرم و بنات	2013	8	8 (100 %)	6 (0/75 %)	3 (5/37 %)	1,440	اسکربیچ و همکاران (2014)
صربستان	ویوودینا	2013	40	38 (0/95 %)	30 (0/75 %)	5 (5/12 %)	900	کوس و همکاران (2014)
صربستان	NA	2013-1014	678	NA	382 (3/56 %)	167 (6/24 %)	1,000<	توماسویچ و همکاران (2015)
صربستان	NA	2015	1,408	984 (9/69 %)	424 (2/30 %)	NA	1,260	میلیسیویچ و همکاران (2017)
صربستان	NA	2016	3,646	3,094 (9/84 %)	1,133 (1/31 %)	NA	1,100	میلیسیویچ و همکاران (2017)
صربستان	NA	2015-2018	20,235	16,346 (8/80 %)	5165 (6/25 %)	NA	1,260	میلیسیویچ و همکاران (2017)
آفریقای جنوبی	NA	NA	79	78 (8/98 %)2	52 (9/65 %)2	6 (6/7 %)2	1,540	داتون و همکاران (2012)
سودان	خارطوم	NA	35	35 (100 %)	35 (100 %)	NA	2,520	الزوپیر و الحسین (2010)
	خارطوم	2009	44	42 (5/95 %)	NA	35 (6/79 %)	6,900	علی و همکاران (2014)
سوریه	شمال، جنوب و شرق	2005-2006	74	70 (6/94 %)	41 (5/55 %)	15 (3/20 %)	690	غانم و عرفی (2009)
تانزانیا	سینگیدا	2014	37	31 (8/83 %)	31 (8/83 %)	5 (6/13 %)	2,007	محمد و همکاران (2016)
ترکیه	آدانا	2012	176	53 (2/30 %)	30 (1/17 %)	5 (9/2 %)	1,101	گلگه (2014)

EU = اتحادیۀ اروپا، JECFA = کمیتۀ مشترک FAO/WHO. NA = در دسترس نیست.

• داده‌های داخل پرانتز نشان‌دهندۀ درصدهای کل نمونه است.
• داده ها بر اساس مرجع محاسبه شد.

۴. تبدیل زیستی و سیمای متابولیکی AFB1 در گاوهای شیرده

۱.۴ تخریب AFB1 در شکمبه

نشخوارکنندگان دارای یک میکروبیوم متنوع و پیچیده در شکمبه هستند که خوراک‌ مصرفی را هضم و تخمیر می‌کند. نقش میکروبیوم شکمبه در متابولیسم AFB1 و تخریب آنزیمی میکروبی موجب تبدیل AFB1 به سایر متابولیت‌های می‌شود. اگرچه منابع علمی نشان داده که نشخوارکنندگان در مقایسه با حیوانات غیرنشخوارکننده نسبت به افلاتوکسیکوزیس (اثرات نامطلوب بر سلامت حیوانات) مقاوم‌تر هستند، توانایی نشخوارکنندگان برای غیرفعال کردن AFB1 محدود است. یک مطالعه آزمایشگاهی نشان داد ظرفیت تخریب AFB1 توسط مایع شکمبه پس از اضافه کردن 1 میکرو‌گرم AFB1 در هر میلی‌لیتر مایع شکمبه، کمتر از 10 درصد بود. مطالعه‌ای دیگر تنها تخریب محدود AFB1 (55/4 تا 51/8 درصد) توسط میکروب‌های شکمبه را نشان داد. در آزمایش برون تنی دیگر، کل باقی‌مانده AFB1 در فاز مایع و جامد شکمبه 76 درصد برای گاوهای شیرده و 78 درصد برای گاوهای خشک گزارش شد. گالو و مازورو  (2010) دریافتند بازیابی AFB1 در مدل تک‌معده‌ای گوارشی 5/89 درصد و در مدل نشخوارکنندگان از گاوهای فیستول‌دار 2/65 درصد بود. با این حال، تا آنجا که می‌دانیم، هیچ میکروب خاصی در شکمبه که بتواند AFB1 را تغییر دهد، شناسایی نشده است. شناسایی و تعیین کمیت میکروب‌های شکمبه که می‌توانند AFB1 را تغییر دهند، به درک بهتر ظرفیت میکروبیوم شکمبه برای تبدیل AFB1 کمک می‌کند.

در نهایت، بخشی از AFB1 توسط برخی از میکروب‌های شکمبه تغییر ماهیت می‌یابد و افلاتوکسیکول را تشکیل دهد. باقی‌مانده AFB1 که از تخریب توسط شکمبه فرار می‌کند، به دلیل خواص چربی‌دوست و وزن مولکولی پایین، به‌سرعت در روده کوچک جذب می‌شود و به دنبال آن، تبدیل زیستی آن در کبد منجر به تولید اپوکسیدهای واکنش دهنده و  AFM1 می شود. این ترکیبات هپاتوتوکسین‌های قوی و هستند که در نهایت از راه شیر دفع می‌شوند. بنابراین، به پژوهش‌های مداوم به منظور توسعۀ راهبردهای مؤثر برای کاهش آلودگی خوراک با افلاتوکسین‌ها و تبدیل زیستی آنها در کبد نیاز است.

۲.۴ تبدیل زیستی AFB1 در کبد

محل اصلی تبدیل زیستی AFB1 کبد است. بررسی هیستوپاتولوژیک مسمومیت کبدی نشان دهنده جمع شدن خون، نکروز سلولی کبد، فیبروز، تغییرات شدید چربی، هایپرپلازی مجرای صفراوی و مگالوسیتوز کبدی (سلول‌های بزرگ‌شده) است. یافته‌های معمول در بررسی‌های پس از مرگ یا در بیوپسی‌های کبدی حیواناتی که در معرض AFB1 قرار گرفته‌اند، عمدتاً مگالوسیتوز، به‌ویژه در اطراف ورید باب کبدی را نشان می‌دهد. سیتوپلاسم هپاتوسیت نیز به‌خوبی واکوئله شده بود و بسیاری از واکوئل‌ها حاوی قطرات چربی بودند که نشان‌دهندۀ انحطاط کبد چرب بود. بیشتر این تغییرات پاتولوژیک با فعال‌سازی زیستی AFB1 به اپوکسیدهای واکنش دهنده و سایتوتوکسیک مرتبط هستند.

۴.۲.۱ واکنش‌های تبدیل زیستی و مسیرهای AFB1

متابولیسم کلی و مسیرهای تبدیل زیستی AFB1 در شکل 1 به طور خلاصه آورده شده‌اند. پس از مصرف AFB1 توسط گاوهای شیرده، بخشی از AFB1 توسط برخی از میکروب‌های شکمبه به افلاتوکسیوکل تبدیل می‌شود. این در حالی است که AFB1 باقی‌مانده به روده می‌رسد و به‌سرعت جذب ‌شده و از طریق ورید باب به کبد منتقل می‌شود. در کبد،AFB1  در معرض احیا، اپوکسیداسیون، هیدروکسیلاسیون و دی‌متیلاسیون قرار می‌گیرد، به طوری که هر مسیر تبدیل به متابولیت‌های مختلف تبدیل می‌شود: در مسیر احیا به افلاتوکسیکول (بسیار سمی)، در مسیر اپوکسیداسیون به اپوکسیدAFB1-8،9- (بسیار سمی، جهش‌زا و سرطان‌زا)، در مسیر هیدروکسیلاسیون به AFM1 (بسیار سمی و در شیر دفع می‌شود) و افلاتوکسین Q1 (AFQ1، کمتر سمی)، و در مسیر دی‌متیلاسیون به افلاتوکسین P1 (AFP1، کمتر سمی) تبدیل می‌شود. تشکیل افلاتوکسیکول توسط نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات ردوکتاز (NADPH) کاتالیز می‌شود؛ در حالی که سایر واکنش‌ها عمدتاً توسط سیستم آنزیمی سیتوکروم P450 انجام می‌گیرد.  مدفوع و ادرار راه‌های اصلی دفع متابولیت های حاصل مانند AFQ1 و AFP1 هستند.

۴.۲.۲ تجزیه‌ و تحلیل سمیت متابولیت‌های AFB1

افلاتوکسیکول می‌تواند دوباره به AFB1 تبدیل شود و در نتیجه به عنوان مخزن AFB1 در طولانی مدت در کبد عمل می‌کند. سپس، AFB1 متابولیزه می‌شود و AFB1-8,9-epoxide را تشکیل می‌دهد که ممکن است باعث جهش DNA و مرگ سلولی شود. بنابراین تشکیل افلاتوکسیکول را نمی‌توان به عنوان یک مرحلۀ غیرفعال‌سازی در نظر گرفت چون این متابولیت بسیار سمی است و باتاثیر بر DNA موجب سرطان‌زایی کبد می‌شود. علاوه بر این، افلاتوکسیکول ممکن است نقشی مهم در سمیت AFB1 در حین رشد و نمو جنین داشته باشد زیرا تنها متابولیتی است که از AFB1 توسط خود جفت تشکیل می‌شود.

شکل 1. مسیرهای متابولیسم و ​​تبدیل زیستی AFB1 در گاوهای شیرده. AFB1 = آفلاتوکسین B1؛ AFBO = AFB1-8؛ 9-اپوکسید (بسیار سمی، جهش‌زا و سرطان‌زا)؛ AFB-GSH = افزایش آفلاتوکسین گلوتاتیون؛ AFL = آفلاتوکسیکل؛ AFM1 = آفلاتوکسین M1 (بسیار سمی و در شیر دفع می‌شود)؛ AFP1 = آفلاتوکسین P1؛ AFQ1 = آفلاتوکسین Q1. جعبۀ خط‌چین = مسیرهای سم‌زدایی در گاوهای شیرده. پیکان خط‌چین = مسیر متابولیک به اعتبارسنجی بیشتر نیاز دارد.

مسیر اصلی متابولیسم AFB1 تشکیل اگزو و اندو اپوکسید[1] است که عمدتاً توسط آنزیم های سیتوکروم P450 (CYP 450) کاتالیز می‌شوند. اگزو اپوکسید AFB1-8,9-epoxide بسیار واکنش‌پذیر است و می‌تواند به صورت کووالانسی با DNA یا پروتئین‌ها ترکیب و AFB1-N7-guanine و دیگر ترکیبات پروتئینی تغییریافته را بوجود آورد که به جهش‌های انتقالی G به T در ژن p53 سرکوبگر تومور منجر می‌شود و در نهایت فرآیند سرطان کبد را آغاز می‌کند. اندو اپوکسیدها به‌سرعت به پروتئین‌های سلولی و متعاقباً ترکیبات اتصال یافته با آلبومین تبدیل می‌شوند و معمولاً از این ترکیبات به عنوان نشانگر زیستی قرار گرفتن در معرض AFB1 استفاده می‌شوند. اپوکسیدهای AFB1 ممکن است به صورت خودبه‌خود یا آنزیمی به اشکال دای هایدرودایال خود تبدیل شوند که آن‌ها نیز ممکن است به یون فنولات دی آلدهیدی تبدیل و به پروتئین‌ها متصل شوند. اگر ترکیبات باند شده با AFB1 به‌موقع از بین نروند، ممکن است تغییرات کبدی ایجاد شوند و سنتز پروتئین به‌شدت مختل شود. هایپرآمینواسیدمی مهار سنتز پروتئین در کبد را پس از قرار گرفتن در معرض AFB1 تأیید نموده است. به طور هم‌زمان، پراکسیداسیون لیپیدی و آسیب اکسیداتیو به DNA نیز ممکن است در گاوهای شیرده رخ دهند که به این معنا است که AFB1 باعث افزایش غلظت MDA در خون و کاهش غلظت SOD می‌شود.

AFM1 متابولیت اصلی هیدروکسیله است که در کبد تولید می‌شود. پژوهش‌های اولیه توسط کویلمن[2] و همکاران (2000) نشان داد AFM1 برجسته‌ترین متابولیت است که در 2 تا 8 ساعت اول در سلول‌های کبدی گاو شکل می‌گیرد. در این فرآیند، کونژوگۀ[3] AFB1-گلوتاتیون در مقادیر کم پس از 24 ساعت انکوباسیون تشخیص داده شد. این یافته‌ها ظرفیتی بسیار محدود را در کبد گاوهای شیرده برای غیرفعال کردن AFB1 با کونژوگاسیون پیشنهاد می‌کند. در ابتدا، AFM1 به عنوان سرطان‌زای انسانی گروه 2B توسط IARC طبقه‌بندی شد؛ اما بعداً به عنوان سرطان‌زای انسانی گروه 1 طبقه‌بندی گردید.  AFM1در شیر ممکن است نقشی مهم در ایجاد بیماری در موارد مشاهده‌شده افلاتوکسیکوز داشته باشد، زیرا همان‌طور که در مطالعه‌های مختلف با سلول‌های کبدی نشان داده شده است، AFM1 سایتوتوکسیک است. علاوه بر این، یک همبستگی منفی قوی بین سطوح AFM1 و وزن هنگام تولد در انسان وجود دارد، که این یافته بر اثرات مضر آن تأکید می‌کند.  AFM1همچنین ممکن است جهش‌های ژنی، آسیب DNA، ناهنجاری‌های کروموزومی و تبدیل سلولی را در سلول‌های پستانداران در شرایط برون تنی بوجود آورد. توانایی اتصال AFM1 با DNA تایید شده است.

در تمام گونه‌های حیوانی تحت بررسی، مسیر اصلی سم‌زدایی برای AFB1-8،9-اپوکسید، ترکیب آن با گلوتاتیون سلولی است که توسط گلوتاتیون-S-ترانسفراز کاتالیز می‌شود. در نتیجه، گلوتاتیون از DNA و پروتئین‌ها بدین شکل محافظت می‌کند. ترکیب AFB1-گلوتاتیون که یک مولکول نوکلئوفیل محلول است، در نهایت در صفرا و ادرار دفع می‌شود. سایر متابولیت‌های هیدروکسیله نیز سمیت کمتری نسبت به AFB1 دارا هستند. مطالعه‌های سم‌شناسی نشان دادند پتانسیل اتصال AFQ1 با DNA کمتر از اپوکسیدAFB1-8,9- بود. هیچ تغییر جالب توجهی در زنده ماندن یا تراتوژنیسیته[4] پس از قرار گرفتن در معرض AFP1 گزارش نشد که نشان‌دهندۀ نقش AFP1 به عنوان یک مسیر سم‌زدایی است.

۵. ترشح AFM1 در بافت پستانی گاوهای شیرده

AFM1 عمدتاً در کبد تشکیل می‌شود و سپس همراه با جریان خون به غدۀ پستانی می‌رسد و از آنجا به شیر ترشح می‌شود. با این حال، مطالعات آزمایشگاهی تبدیل زیستی AFB1 به AFM1 در سلول‌های اپیتلیال پستان گاو را تایید نموده است. با این حال، حدود 1 درصد از AFB1 در سلول‌های اپیتلیال پستان گاو به AFM1 تبدیل می‌شود. اگرچه ظرفیت تبدیل زیستی AFB1 توسط سلول‌های اپیتلیال پستان گاو فقط حدود  آن چیزی است که در سلول‌های کبدی گاو است و پس از مصرف خوراکی پاک‌سازی AFB1 از کبد تقریباً به طور کامل انجام می‌شود، این مسیر تبدیل زیستی یک راه از بین بردن AFM1 در محسوب می‌شود، به ویژه پس از مواجه با سطوح بالای افلاتوکسین در خوراک.

هنگامی که AFM1 از طریق گردش خون به غدۀ پستانی می‌رسد، ممکن است از طریق انتشار غیرفعال به شیر دفع شود؛ با این حال، انتقال فعال مکانیسم اصلی است که توسط انتقال‌دهنده‌هایی از خانوادۀ ABC که در سلول‌های اپیتلیال غدۀ پستانی بیان می‌شوند، انجام می‌گیرد. این سلول‌ها پروتئین انتقال‌دهندۀ مقاوم به سرطان سینه (BCRP)[5] از جمله ABCG2 را در طول شیردهی بیان و تنظیم می‌کنند. نشان داده شده است که هر دو AFB1 و AFM1 به طرزی جالب توجه فعالیت پروتئین عملکردی ABCG2 را در پستان گاو در مدل‌های آزمایشگاهی، حتی در کمترین غلظت آزمایش‌شده (15/0 نانومول در لیتر) افزایش می‌دهند. پروتئین حامل، ABCG2، به عنوان پروتئین مقاوم به سرطان پستان شناخته می‌شود. پروتئین های انتقال‌دهنده‌ BCRP در سمت لومینال پستان مستقر هستند. در روده، این پروتئین‌ها بسیاری از زنو‌بیوتیک‌ها را به لومن روده پمپ نموده و از جذب آنها جلوگیری می‌کنند. در غدۀ پستانی، ABCG2 دوباره عمدتاً در سمت مجرای لایۀ سلول‌های اپیتلیال بیان می‌شود و در نتیجه، دفع داروها و سموم را تسهیل می‌کند. در گاوهای شیرده، BCRP/ABCG2 دارای فعالیت‌های دوگانه و متضاد است. این انتقال‌دهنده با حمایت از حمل‌ونقل اجزای ضروری شیر به فضای مجرای غدۀ پستانی به طور مطلوب بر تولید و ترکیب شیر تأثیر می‌گذارد و در عین حال، خطر آلودگی نامطلوب شیر با باقی‌ماندۀ داروها و سموم را افزایش می‌دهد. بنابراین، در شیر تولیدشده توسط گاوهای پرمحصول، خطر آلودگی AFM1 افزایش می‌یابد که به طور بالقوه موجب می‌شود نوزادان تغذیه‌شده با شیر خشک به طور نامطلوب در معرض آن قرار گیرند. با این حال، آلودگی محصولات لبنی نه فقط برای نوزادان انسان، بلکه برای گوساله‌های شیرده نیز خطرناک است که هر دو عملکرد کبدی نابالغ دارند و بنابراین، ظرفیت سم‌زدایی و دفع AFM1 محدود است. نارسایی کبد نه تنها از رشد و بلوغ گوساله‌های جوان جلوگیری می‌کند، بلکه بر بهره‌وری تلیسه‌های بالغ و گاوهای شیرده نیز موثر است.

۶. نتیجه‌گیری و نگرانی‌های آینده

آلودگی خوراک انسان و دام با افلاتوکسین‌ها یک نگرانی جهانی است. در دامپروری، توجهی ویژه‌ به باقی‌مانده‌های AFM1 در شیر و محصولات لبنی داده می‌شود که خطری بزرگی را برای قرار گرفتن در معرض برای نوزادان انسان ایجاد می‌کند، زیرا در بسیاری از کشورها شیر و شیرخشک‌های تهیه شده از شیر توسط این گروه سنی مصرف می‌شود. خطر زیاد AFM1 در فرآورده‌های لبنی به‌خوبی مستند شده است (جدول 2).

مطالعه‌های مختلف در دهه‌های اخیر به کاهش فراهمی زیستی AFB1 و در نتیجه، کاهش سطح AFM1 در گاوهای معطوف شده‌اند. این راهبردها نه فقط برای کیفیت فرآورده‌های ​​لبنی در نظر گرفته‌شده برای مصرف انسان، بلکه برای گوساله‌های تازه متولدشده و شیرده نیز حاثز اهمیت هستند. به بیان دیگر، باید از در معرض قرار گرفتن AFM1 در اوایل زندگی محافظت نمود، زیرا سمیت کبدی ناشی از AFM1 ممکن است رشد و بهره‌وری آن‌ها را در مراحل بعدی زندگی مختل کند. با این حال، راهبردهای کنونی که عمدتاً بر پیشگیری از جذب AFB1 متمرکز شده‌اند، فقط تا حدی در جلوگیری از تشکیل و دفع AFM1 در شیر لبنی موفق بوده‌اند؛ بنابراین، رویکردهای جایگزین که تجربه‌های قبلی را با مطالعه‌های مبتنی بر مکانیسم با استفاده از ترکیبات طبیعی ترکیب می‌کنند، مطمئناً ضروری هستند. مهم‌ترین مکانیسم افزایش مسیرهای سم‌زدایی کبدی AFB1 در گاوهای شیرده و/یا جلوگیری از دفع AFM1 در شیر با مسدود کردن پروتئین‌های اصلی انتقال‌دهنده است.

منابع

Min, L., Fink-Gremmels, J., Li, D., Tong, X., Tang, J., Nan, X., … & Wang, G. (2021). An overview of aflatoxin B1 biotransformation and aflatoxin M1 secretion in lactating dairy cows. Animal Nutrition, 7(1), 42-48