Фузариограминеаротоксикоз - токсинобразующие микроскопические грибы

Fusarium graminearum Schwab.— фузарий злаковый
Фузариограминеаротоксикоз (Fusariograminearotoxicosis) и другие фузариотоксикозы
Фузариотоксикозы, которые возникают при употреблении зерна хлебных злаков, пораженных F. graminearum, и известные под названием «пьяного хлеба», относятся к числу наиболее ранних алиментарных токсикозов человека. Изучением грибов, вызывающих это заболевание на Дальнем Востоке, в прошлом веке занимались такие выдающиеся отечественные микологи как М. С. Воронин, А. А. Ячевский, а также Н. А. Наумов, М. С. Дунин, Н. А. Пальчевский, О. Габрилович и др. Это заболевание из года в год отмечалось в Уссурийском крае, реже в Северной и в Центре европейской части России, в некоторые годы в Швеции, Германии, Франции и Италии. Анализируя данные этих исследований, следует отметить, что в точном установлении этиологического значения отдельных видов грибов в заболевании людей «пьяным хлебом» значительным препятствием оставалась в то время неразработанность систематики рода Fusarium. Поэтому F. roseum, названный возбудителем заболевания, оказался впоследствии сборным видом, включающим F. graminearum, F. sambucinum и некоторые др. По данным Гарбилович (1906), наиболее токсичными для лягушек были спиртовые вытяжки из зерна, пораженного именно F. roseum. Токсическое вещество было отнесено к азотсодержащим глюкозидам. Другие авторы считали, что причиной токсического действия является холин или его эфиры, образуемые в результате разложения под влиянием грибов имеющегося в зерне лецитина. Отсутствие в то время комплексных исследований микологов, медиков и химиков также было одной из причин того, что этиология «пьяного хлеба» осталась не выясненной.
В 30—40-х годах XX в. в СССР фузариозы зерна хлебных злаков, вызываемые F. graminearum и другими видами, изучались Абрамовым (1939) и другими учеными. Обильное поражение грибом злаков наступает в годы повышенной влажности воздуха и температуры. Однако при наличии значительного поражения зерна в некоторые годы, например на Северном Кавказе и в Западной Сибири, заболевания «пьяным хлебом» не наблюдалось. Следует отметить, что примерно до 40-х годов отечественные и зарубежные авторы изучали проблему фузариозного зерна в фитопатологическом отношении и изменение его качества под воздействием фузариев. Исследовались активность гидролитических ферментов, снижение содержания белков, крахмала и других составных частей зерна. При этом во многих случаях эксперименты проводились с естественно пораженным зерном, что делало трудновоспроизводимыми результаты опытов, получаемые разными авторами.
Заболевание проявляется в виде слабости, как чувство тяжести конечностей, скованности походки, отмечаются резкие головные боли и головокружение. Через полчаса — час после употребления продуктов из пораженного F. graminearum зерна появляются рвота, боли в животе, понос.
Чувствительны к «пьяному хлебу» животные — лошади, крупный рогатый скот, свиньи, собаки (Пидопличко, 1953- Саркисов, 1954).
Американские исследователи в последние годы опубликовали ряд работ по изучению токсичности отдельных видов фузариев. Из экстрактов культур Fusarium graminearum (Gibberella zeae) выделено вещество с выраженной утеротрофической активностью. Стоб и др. (Stob и др., 1962) при обследовании в 1957—1958 гг. семи раздельных стад свиней, страдающих вульварной гипертрофией, эверсией влагалища у самок, увеличением молочных желез, отмечали связь указанных заболеваний с питанием животных заплесневелой кукурузой. При исследовании грибной флоры образцов корма преобладающими оказались Penicillium sp., Cladosporium sp., Mucor sp., Gibberella zeae. Зараженное грибами стерильное зерно кукурузы скармливалось молодым самкам свиней. Через четыре дня после начала кормления наблюдались вульвар и увеличение молочных желез только у животных, которые получали зерно, зараженное фузариями. При кормлении в течение 6—5 дней кастрированных мышей таким зерном отмечено значительное увеличение веса матки (в среднем 93,4 мг по сравнению с 22,6 мг у контрольных животных). При подкожном введении спиртового экстракта из зараженного F. graminearum зерна кукурузы в дозе 0,1 мл ежедневно у кастрированных самок мышей уже на третий день опыта вес матки достигал 60,7 мг по сравнению с 20,6 мг у контрольных животных. Отдельные изоляты гриба дают в различной степени выраженный утеротрофический эффект. При культивировании на природных и синтетических средах также проявлялось указанное действие метаболитов гриба. Проведена частичная очистка действующего начала на колонке силиката магния с последующей элюцией с градиентом растворителей с повышающейся полярностью. После удаления смеси растворителей получены белые кристаллы с температурой плавления 161—163° С. В метаноле вещество проявляет четкую зеленовато-голубую флуоресценцию в ультрафиолетовых лучах, спектр составляет 237, 275, 315 ммк (в метаноле). В предварительных опытах установлено, что препарат повышает уровень роста и коэффициент использования пищи у овец.
Христенсен и др. (Christensen и др., 1965) наблюдали сходное заболевание в США в 1963—1964 гг. у молодняка свиней. Образцы пораженного корма вызывали аналогичное заболевание у морских свинок, кроликов белой виргинской породы, которое проявлялось через 5—7 дней после начала опыта. Авторами также установлена связь возникновения заболевания с употреблением заплесневелой кукурузы. В соответствии с подобранными оптимальными условиями выделенные культуры фузариев, хранящиеся при 5° С в почве, для получения токсического метаболита выращивались на стерилизованном кукурузном зерне (45% влажности) в течение трех недель при 25°   С и последующих двух недель при 12° С. Испытание токсичности зараженной грибами кукурузы проводилось на кроликах 20-дневного возраста, которых через определенные промежутки времени убивали- матку взвешивали и фиксировали для дальнейших патологоанатомических исследований. Преобладающими на образцах корма были виды Fusarium, большинство изолятов которых отнесено авторами к F. culmorum, F. graminearum, а также к Papulospora sp. Из 40 исследованных изолятов Fusarium у 12 проявлялся эстрогенный эффект (табл. 41).
Вещества, обладающие эстрогенным действием, растворимы в различных растворителях, из которых наиболее пригодным был метиленхлорид. Экстракты из кукурузы, зараженной изолятом Fusarium 5, при введении перорально кроликам вызывали аналогичный утеротрофический эффект. При очистке на колонке силикагеля и последующей элюции хлороформом получено свободное от пигмента вещество, которое вторично очищалось на колонке силикагеля и элюировалось хлороформом с 1%-ным метанолом, последний экстракт разделялся хроматографически на тонком слое силикагеля. Пятна были четко видны в ультрафиолетовых лучах после опрыскивания хроматограмм 50 %-ным раствором H2S04 в метаноле. При использовании растворителя (петролейный эфир + метанол) выявлены два пятна, имеющие Rf 0,5 (F-1) и 0,12 (F-2)- при применении растворителя хлороформ + метанол обнаружено одно пятно с Rf 0,7.

Таблица 41

Увеличение веса матки кроликов при скармливании зараженной токсичными грибами кукурузы

Соединение, имеющее Rf 0,5, оказалось идентичным эргостерол у по спектру поглощения в ультрафиолетовых лучах. Введение соединения с Rf 0,12 кроликам через 6 дней вызывало увеличение веса матки более чем вдвое по сравнению с контролем (53 мг у контрольных животных и 128 мг у подопытных). Приведены некоторые характерные реакции вещества F-2. Вещество, аналогичное фракции F-2, обнаружено в сене, употребление которого вызывало увеличение бесплодия при искусственном обсеменении крупного рогатого скота (Mirocha и др., 1968).
Отмечена токсичность других видов фузария, выделенных из грубых кормов, зерно-фуража и продуктов его переработки, которые вызывали токсикозы лошадей, свиней и птицы (F. avenaceum, F. culmorum, F. oxysporum и др.).
Наличие вещества, вызывающего рвоту, обнаружено при росте на зерне, среде Ричарда и мясном бульоне ряда видов фузарияч выделенных из заплесневелого зерна ячменя в США (Prentice, Dickson A., Dickson J., 1959). Образование рвотного вещества отмечено при росте на зерне F. moniliforme, F. oxysporum v. lycopersici, F. graminearum, F. avenaceum, F. sporotrichiella, F. culmorum, F. equiseti- при росте на среде Ричарда вещество, вызывающее рвоту у голубей, образовывалось F. moniliforme, F. роае и F. culmorum, а при культивировании на мясном бульоне — только F. nivale. При внутривенном введении голубям эфирных экстрактов из концентрированной культуральной жидкости наблюдался токсический эффект.
Саркисов и др. (1961) при изучении фузариотоксикоза крупного и мелкого рогатого скота исследовали микофлору 33 образцов остатков зерновых культур с полей и стерни, 20образцов соломы и сена и 50 образцов почвы, взятых с пастбищ, при выпасе на которых отмечены отравления животных. Stachybotrys alternans из кормов не выделялся, но преобладающими грибами на образцах были виды фузария. В образцах соломы и сена F. sporotrichiella составлял 25— 53% выделенных культур, фузарии секции Gibbosum — до 27—36%- в образцах стерни и других остатков урожая преобладал F. avenaceит V. herbarum- F. sporotrichiella выделялся из 60% образцов.
В опытах по скармливанию животным корма, зараженного F. avenaceum v. herbarum, воспроизведен симптомокомплекс, аналогичный наблюдаемому при фузариотоксикозе. Квашнина (1961) при изучении токсичности многочисленных культур фузариев, выделенных из грубых кормов, стерни и других несобранных остатков урожая, установила также токсические свойства F. sambucinum для крупного и мелкого рогатого скота.
Брайэн и др. (Brian и др., 1961) установили, что выделенные ими фитотоксические метаболиты из культуральной жидкости F. equiseti (С о г d a) S а с с. (F. gibbosum В i 1 a i), главным образом, диацетоксисцирпенол С19Н2607, тетрациклическое соединение, обладают высокой токсичностью для белых крыс. Одноразовая доза диацетоксисцирпенола при внутрибрюшинном введении самкам крыс, составляющая ЛД50, была равна 0,75 мг/кг, при пероральном — 7,3 мг/кг. При этом наблюдалось не только общетоксическое, но и дермонекротическое действие, а также воспаление конъюнктивы и поражение роговой оболочки глаз- указанные изменения проявлялись через 5—6 ч после введения препарата. Другой метаболит гриба Е. equiseti, названный авторами сцирпентриолом, значительно менее токсичен для растений, но достаточно токсичен для самок крыс (ЛД50 составляет 0,81 мг/кг при одноразовом внутрибрюшинном введении). На основании полученных данных авторы предполагают, что описанные ими токсические метаболиты могут иметь некоторое значение в токсикозах животных, вызываемых скармливанием зерна, пораженного этим видом фузариума.
Из культуры F. nivale, поражающей крыс, выделен комплекс токсических метаболитов — ниваленолов, проявляющих общетоксическое и специфическое токсическое действия. Выделены фракции в кристаллическом виде. Показано, что ретикулоциты крыс могут быть использованы в качестве модели при изучении токсичности ниваленолов. На этой модели установлено ингибирующее действие токсина на биосинтез белка (Ueno, Hosoya, Morita, Tatsuno, 1968).