Zelluläre Detoxifikation von Fusarium-Mykotoxinen

Die Kontamination von Getreide und deren Produkten mit verschiedenen Fusarium-Spezies ist ein weltweites Problem. Einige der sekundären Fusarium-Stoffwechselprodukte können bei Tier und Mensch hämatologische, biochemische und immunologische Reaktionen auslösen. Bis jetzt sind keine Berichte über eine akute oder chronische Intoxikation von Tieren mit den Cyclohexadepsipeptiden Beauvericin und Enniatinen bekannt, während Moniliformin an einigen Tierarten akut toxisch wirkt und auch als ein auslösendes Agens bei der Keshan Erkrankung gilt. In vitro besitzen Beauvericin und die Enniatine eine zytotoxische, antibiotische, hypolipidämische und ionophore Wirkung. Die ionophore Wirkungskomponente führt zu einem Ungleichgewicht an intrazellulären Ionen und daraus resultiert eine verminderte Kontraktilität, Verkürzung des Aktionspotentials und Depolarisation der Membranruhepotentials. Die Cyclohexadepsipeptide zeigen ähnliche Effekte, was die Kanalbildung, Zellhomöostase sowie Wirkung auf isolierte Herz- und Skelettmuskelpräparate des Meerschweinchens betrifft, unterscheiden sich aber bezüglich Ionenselektivität, Kinetik des Einzelkanalstromes, Potentialabhängigkeit und Wirkungseintritt. Moniliformin, das zyto- bzw. gentoxisch wirkt, wird in Getreideproben meist gemeinsam mit den Cyclohexadepsipetiden nachgewiesen und daher ist eine Interaktion nicht auszuschließen. Moniliformin beeinflusst vor allem den kardialen Metabolismus und damit das Herzgewebe, zeigt aber keine signifikanten Wirkungen auf Einzelkanalströme. Unspezifische und interindividuelle Symptome einer Mykotoxikose lassen auf eine unterschiedliche Empfindlichkeit von Individuen/Zellen schließen. In ersten Versuchen konnten wir zeigen, dass die Wirkung der Cyclohexadepsipeptide auf die Zellhomöostase durch Zugabe von ATP aufgehoben werden konnte, d.h. die Zytotoxizität kann durch ATP-konsumierende Prozesse wie Ionenpumpen oder ABC-Transporter reguliert werden. Prinzipiell kann einer oder beide Mechanismen daran beteiligt sein. Ziel ist es daher, die Rolle der ABC-Transporter bei der Elimination der Fusarium-Mykotoxine zu untersuchen. Von besonderem Interesse ist dabei i) welche ABC-Transporter an der Toxinelimination beteiligt sind, ii) die Rolle der ABC-Transporter beim Schutz des Menschen vor unerwünschten Mykotoxin-Wirkungen, iii) ob eine Mischung aus bestimmten Mykotoxinen die Zelltoxizität verstärkt oder abschwächt, und iv) ob solche Mykotoxine bzw. deren Derivate als Inhibitoren der MDR dienen können. Die Ergebnisse sollen zu einer besseren Risikoabschätzung der untersuchten sekundären Metabolite in Nahrungs- und Futtermitteln beitragen.

Die Kontamination von Getreide und deren Produkten mit verschiedenen Fusarium-Spezies ist ein weltweites Problem. Einige der sekundären Fusarium-Stoffwechselprodukte können bei Tier und Mensch hämatologische, biochemische und immunologische Reaktionen auslösen. Bis jetzt sind keine Berichte über eine akute oder chronische Intoxikation von Tieren mit den Cyclohexadepsipeptiden Beauvericin und Enniatinen bekannt, während Moniliformin an einigen Tierarten akut toxisch wirkt und auch als ein auslösendes Agens bei der Keshan Erkrankung gilt. In vitro besitzen Beauvericin und die Enniatine eine zytotoxische, antibiotische, hypolipidämische und ionophore Wirkung. Die ionophore Wirkungskomponente führt zu einem Ungleichgewicht an intrazellulären Ionen und daraus resultiert eine verminderte Kontraktilität, Verkürzung des Aktionspotentials und Depolarisation der Membranruhepotentials. Die Cyclohexadepsipeptide zeigen ähnliche Effekte, was die Kanalbildung, Zellhomöostase sowie Wirkung auf isolierte Herz- und Skelettmuskelpräparate des Meerschweinchens betrifft, unterscheiden sich aber bezüglich Ionenselektivität, Kinetik des Einzelkanalstromes, Potentialabhängigkeit und Wirkungseintritt. Moniliformin, das zyto- bzw. gentoxisch wirkt, wird in Getreideproben meist gemeinsam mit den Cyclohexadepsipetiden nachgewiesen und daher ist eine Interaktion nicht auszuschließen. Moniliformin beeinflusst vor allem den kardialen Metabolismus und damit das Herzgewebe, zeigt aber keine signifikanten Wirkungen auf Einzelkanalströme. Unspezifische und interindividuelle Symptome einer Mykotoxikose lassen auf eine unterschiedliche Empfindlichkeit von Individuen/Zellen schließen. In ersten Versuchen konnten wir zeigen, dass die Wirkung der Cyclohexadepsipeptide auf die Zellhomöostase durch Zugabe von ATP aufgehoben werden konnte, d.h. die Zytotoxizität kann durch ATP-konsumierende Prozesse wie Ionenpumpen oder ABC-Transporter reguliert werden. Prinzipiell kann einer oder beide Mechanismen daran beteiligt sein. Ziel ist es daher, die Rolle der ABC-Transporter bei der Elimination der Fusarium-Mykotoxine zu untersuchen. Von besonderem Interesse ist dabei i) welche ABC-Transporter an der Toxinelimination beteiligt sind, ii) die Rolle der ABC-Transporter beim Schutz des Menschen vor unerwünschten Mykotoxin-Wirkungen, iii) ob eine Mischung aus bestimmten Mykotoxinen die Zelltoxizität verstärkt oder abschwächt, und iv) ob solche Mykotoxine bzw. deren Derivate als Inhibitoren der MDR dienen können. Die Ergebnisse sollen zu einer besseren Risikoabschätzung der untersuchten sekundären Metabolite in Nahrungs- und Futtermitteln beitragen.