Кіріспе
Цитринин – тағамда жиі кездесетін микотоксин. Бұл саңырауқұлақтардың өндіретін екіншілік метаболиті, ол ұзақ сақталған тағамды ластайды және бүйрек, бауыр және жасушаларға зақым келтіру сияқты түрлі уытты әсерлерге алып келуі мүмкін. Цитринин көбінесе сақталған астықтарда кездеседі, бірақ кейде жемістер мен басқа да өсімдік өнімдерінде де табылуы мүмкін.
Тарих
Цитринин 1930 жылдары Х. Рейстрик пен А.К. Хетрингтон ашқан көптеген микотоксиндердің бірі болды. 1941 жылы Х. Рейстрик пен Г. Смит цитрининнің кең спектрлі антибактериялық белсенділігі бар екенін анықтады. Осы жайттан кейін цитрининге қызығушылық артты. Дегенмен, 1946 жылы А.М. Амброуз және Ф. Дидс цитрининнің сүтқоректілер үшін улы екенін көрсетті. Осының салдарынан цитрининге деген қызығушылық төмендеді, бірақ зерттеулер жалғасты. 1948 жылы В.Б. Уэлли және оның әріптестері цитрининнің химиялық құрылымын анықтады. Цитринин – табиғи қосылыс, ол алғаш рет *Penicillium citrinum*-нан бөліп алынды, бірақ *Monascus* және *Aspergillus* сияқты басқа *Penicillium* түрлерімен де өндіріледі, олардың екеуі де саңырауқұлақтар. 1950 жылдары В.Б. Уэлли, А.Ж. Бирч және басқалар цитрининді поликетид ретінде анықтады және радиоизотоптарды пайдаланып оның биосинтезін зерттеді. 1980 және 1990 жылдары Дж. Стаунтон, У. Санкава және басқалар тұрақты изотоптар мен ЯМР (NMR) көмегімен оның биосинтезін зерттеді. 2008 жылы цитрининнің ген кластерлік экспрессиясы жүйесі туралы мәлімделді. 1993 жылы Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының Халықаралық қатерлі ісіктерді зерттеу агенттігі микотоксиндердің канцерогендік потенциалын бағалауды бастады. Микотоксиндердің адамдар мен жануарларға қауіпті әсерлері соңғы жылдары жан-жақты қарастырылды. Ауыл шаруашылығының өнімділігі мен тұрақтылығын, жануарлар мен халықтың денсаулығын, жануарлардың жай-күйін және қоршаған ортаны қамтамасыз ету мақсатында, жануарларға арналған жемдегі қабылдауға болмайтын заттардың ең жоғары деңгейі 2002 жылғы 7 мамырдағы Еуропалық парламент пен Кеңестің ЕО директивасында белгіленген. Әртүрлі микотоксиндерге ең жоғары шекті деңгейлер бірқатар азық-түлік және жем өнімдері үшін белгіленгенімен, цитрининнің кездесуі Еуропалық Одақта осы немесе басқа да ережелермен реттелмеген. Азық-түлік және ауыл шаруашылығы ұйымы цитрининнің азық-түлік пен жемдегі ең жоғары деңгейі туралы әлі ешқандай мәлімет жарияламады.
Құрылымы мен реактивтілігі
Цитринин – поликетидтік микотоксин, ол кейбір саңырауқұлақ түрлерінің екіншілік метаболиті. Оның IUPAC атауы – (3R,4S) 4,6 дигидро-8-гидрокси-3,4,5-триметил-6-оксо-3H-2-бензопиран-7-карбон қышқылы, ал молекулалық формуласы – C13H14O5. Цитрининнің молекулалық массасы 250,25 г/моль. Ол 175 °C температурада еріп, түзсіз сары кристаллдар түзеді. Цитринин – конъюгациялық байланыстар бар жазық молекула. Осы конъюгациялық байланыстардың нәтижесінде цитринин автофлуоресцентті қасиетке ие. Цитринин кристалдары суық суда нашар ериді, бірақ полярлы органикалық еріткіштерде, сондай-ақ сулы натрий гидроксидінде, натрий карбонатында және натрий ацетатында ериді. Жоғарыда айтылғандай, цитринин құрғақ жағдайда болса, 175 °C-тан жоғары температурада ыдырайды. Су болғанда ыдырау температурасы шамамен 100 °C-қа жетеді. Цитрининнің ыдырау өнімдерінің бірнеше түрі белгілі, олардың ішінде фенол А, цитринин H1, цитринин H2 және дицитринин А бар. Ыдырау өнімдерінің құрылысы 1-суретте көрсетілген (сол жақта). Цитринин H1 екі цитринин молекуласынан түзіледі және оның уыттылығы бастапқы цитрининге қарағанда жоғары. Цитринин H2, фенол А-ның формальдаланған туындысы, цитрининге қарағанда аз уытты. Фенол А көбінесе қышқыл ортада түзіледі. Дицитринин А – цитринин молекулаларының димері, ол цитрининнің жоғары концентрациясы болған кезде бейтарап ортада ыдырау кезінде пайда болады. Цитрининнің организмдегі әсер ету механизмі әлі толыққанды зерттелмеген, сондай-ақ оның биотрансформация кезіндегі аралық заттары да белгісіз.
Охратоксин А- мен бірге әсер ету
Цитринин көбінесе ократоксин А немесе афлатоксин В1 сияқты басқа микотоксиндермен бірге кездеседі, себебі оларды бір ғана саңырауқұлақ түрі шығарады. Ең көп кездесетін және зерттелген комбинация – цитринин мен ократоксин А. Бұл микотоксиндердің бірдей кездесуінің әсері аддитивті немесе синергиялық болуы мүмкін. Мысалы, ократоксин А мен цитрининнің бүйрекке зиянды әсері екеуіне бірдей ұшырағанда синергиялық түрде күшейеді. Бұдан басқа, бұл қосылыстарға бірдей ұшырау Балқан эндемиялық нефропатиясы деп аталатын адамның бүйрек ауруының пайда болуына себеп болуы мүмкін. Бұл екі заттың өзара әрекеттесуі гепатоциттердегі апоптоз бен некроз процесіне де әсер етуі мүмкін.
Тамақтағы заттар мен әсер ету
Азық-түлікте цитрининнің кездесуі туралы қолданыстағы мәліметтер цитрининнің салыстырмалы түрде жоғары концентрациясы сақталған дәнді дақылдарда және дәнді өнімдерде болатынын көрсетеді. Осыған және адамдардың дәнді дақылдар негізіндегі тағамды көп мөлшерде тұтынуына байланысты, Азық тізбегіндегі ластаушылар жөніндегі комиссия (CONTAM тобы) дәнді дақылдардың цитрининге диеталық әсер етудің басты көзі болуы мүмкін деп санайды. CONTAM тобы әдебиетте диеталық әсер етуді бағалау үшін жеткілікті мәліметтердің болмағанын анықтады. Цитрининге ұшыраудың тағы бір жолы – тыныс алу және тері арқылы байланыс. Дегенмен, тыныспен алынған цитринин немесе тері арқылы сіңген цитрининнің қандай денсаулық зиянын тигізуі мүмкін екені әлі толыққанды белгілі емес. Зерттеушілер цитрининнің үй ішіндегі материалдарда да қолданылатынын анықтады. 79 үлгіні талдағанда, олардың үшеуінде 20 мен 35000 нг/г аралығында цитрининнің бар екені анықталды. Сонымен қатар, бірнеше үлгіде басқа микотоксиндер де табылды. Өлімге жеткізу үшін ең төмен доза интравенозды енгізу кезінде қажет болды. Қояндар үшін LD50 19 мг/кг құрады. Интраперитонеальді енгізу кезінде қояндар үшін LD50 50 мг/кг шамасында болды.
Нефротоксикалық және канцерогенділік
Еркек егеуқұйрықтармен жүргізілген зерттеуде, 70 мг цитринин/кг дене салмағына 32 апта бойы әсер еткеннен кейін бүйрек салмағының дене салмағына қатынасы артқандығы және 80 апта әсер еткеннен кейін бауыр салмағының дене салмағына қатынасы артқандығы анықталды. 40 апта цитрининге ұшырағаннан кейін егеуқұйрықтарда шағын аденомалар да пайда болды.
Гентоксикалық әсері
Сүтқоректілер жасушаларында (in vitro) цитринин ДНК-ның бір жіптік үзілуін, ДНК-ның тотығу зақымдануын немесе әпке хроматидтер алмасуын қоздырмады, бірақ микроядроларды, анеуплоидияны және хромосомалық аберрацияларды тудырды. In vivo ол тышқандардың сүйек кемігінде хромосомалық аномалиялар мен гиподиплоидияны қоздырды. Бұл цитриннің мутагенді екенін көрсетеді.
Биосинтез
Цитрининді Penicillium, Monascus және Aspergillus түрлерінің саңырауқұлақтары биосинтездейді. Цитринин өндіру үшін гендердің минималды жиынтығы қажет. Бұл гендер цитринин өндіретін көптеген түрлерде сақталады. Олар: citS, mrl1, mrl2, mrl4, mrl6 және mrl7. CitS цитринин синтетазасын (CitS) өндіреді. mrl1 генінің өнімі – серин гидролазасы (CitA), бірақ оның функциясы әлі белгісіз. Mrl2 сақина кеңеюіне қатысатын гемаға тәуелді емес Fe(II) оксигеназаны (CitB) кодтайды. NAD(P)+ тәуелді альдегид дегидрогеназасы (CitD) mrl4 генімен, ал тағы бір дегидрогеназа (CitE) mrl6 генімен кодталады. mrl7 гені NAD(P)+ тәуелді оксидоредуктазаны (CitC) кодтайды. Саңырауқұлақтарда цитринин биосинтезінің алғашқы қадамы – цитринин синтетазасының бастапқы қосылысқа, тиол эфиріне байланысуы. Содан кейін mrl1 генімен кодталған серин гидролазасы CitB жұмыс істей алатын кетоальдегидті құрайды. CitB ароматикалық сақинаға байланысқан метил тобының C атомын тотықтырып, спирт түзеді. mrl7 генімен кодталған оксидоредуктаза бұл спиртті бизальдегидке айналдырады. Содан кейін CitD оны NADPH-тан гидридтің ауысуы нәтижесінде пайда болатын тиогемиацеталь аралық арқылы карбон қышқылына айналдырады. Соңғы қадам – CitE арқылы көміртек атомын тотықтыру, содан кейін цитринин босатылады. Бұл жол бойында бірнеше қосалқы өнімдер де түзіледі.
Әрекет ету механизмі
Түрлі in vitro зерттеулер цитрининнің уытты әсерінің цитокин өндірісінің азаюына, РНҚ және ДНҚ синтезінің тежелуіне, тотығу стресінің туындауына, нитрид оксиді генінің экспрессиясының бәсеңдеуіне, реакциялық оттегі түзілімдерінің (ROS) өндірісінің күшеюіне және сигналдық трандукция жолдары мен каспаза каскады арқылы апоптоздық жасушалардың өлімін қозуына қатысты екенін анықтады.
Жасушалардың тіршілік ету қабілетіне және апоптозға әсері
Ю және басқалар (2006) HL 60 жасушалық желісі үшін КТН-нің жасуша тірі қалу қабілетіне тигізетін әсерін зерттеді. 25 мкм КТН-ге 24 сағат бойы әсер еткен кезде айтарлықтай төмендеу байқалмады. Дегенмен, 50 және 75 мкм жоғары концентрацияда инкубацияланғанда, жалпы тірі қалу қабілеті бақылау деңгейінен тиісінше 51% және 22% төмендеді. Чан (2007) цитриннің жасуша тірі қалу қабілетіне тигізетін әсерін де сынады, бірақ бұл сынақ эмбриондық дің жасушалар желісінде (ESC B5) in vitro жағдайында жүргізілді. ESC B5 жасушаларын 10–30 мкм КТН-мен 24 сағат бойы емдегенде, жасуша тірі қалу қабілетінің дозаға тәуелді төмендеуі анықталды. Чан бұдан әрі, жасуша тірі қалу қабілетінің төмендеуі некрозға емес, апоптозға байланысты екенін анықтады, себебі КТН әсерінен ядролық ДНҚ фрагментациясы немесе хроматиннің ыдырауы күшейді, бұл апоптоздың ерекше белгілері болып табылады.
Тиімділік
Көптеген адамдар дәнді өнімдерді көп мөлшерде тұтынады, ал цитринин дәнді өнімдерде кездесетіндіктен, бұл цитрининнің көп тұтынылуына алып келуі мүмкін. Цитрининнің бүйректерге зиянды (нефротоксикалық) әсерін тудыратын концентрациясы туралы алаңдаушылық бар. Еуропалық тамақ қауіпсіздігі агенттігінің баяндамасына сәйкес, балалар үшін (3-ден 9 жасқа дейін) цитрининнің қауіпті концентрациясы дәнді дақылдар мен дәнді өнімдерде 53 мкг/кг, ал ересектер үшін 19-ден 100 мкг/кг дейін құрайды. Өкінішке орай, цитрининнің ұзақ мерзімді тұтыну кезінде бүйректерге зиянды әсерін тигізуі мүмкін нақты концентрациясы туралы толық қорытынды жоқ. Жақындағы зерттеулер цитрининнің митохондрияның тыныс алу жүйесіне де әсер ететінін көрсетіп тұр. Цитринин электрондық тасымалдау тізбегіне, кальций иондарының ағынына және мембрананың өткізгіштігіне бөгет жасайды. Сонымен қатар, цитрининнің әсерін анықтау үшін шошқалар мен тауықтар сияқты малдарда бірнеше тәжірибелер жүргізілді.
Шошқалармен тәжірибелер
Шошқалар жемнен цитринин тұтынуы мүмкін. 20 және 40 мг цитринин/кг дене салмағы мөлшерінде берген кезде, шошқаларда 3 күннен кейін өсудің тежелуі, салмақ жоғалту, гликозурия және β глобулин деңгейінің төмендеуі байқалады.
Тоқтылармен жүргізілген тәжірибелер
Бролер тауықтарында 130 және 260 мг цитринин/кг дене салмағын 4–6 апта бойы қолданғаннан кейін диарея, ішекте қан кетулер және бауыр мен бүйректің үлғаюы байқалады. Ересек қанақтарда 250 мг цитринин/кг дене салмағы және 50 мг цитринин/кг дене салмағымен әсер еткенде басқаша әсерлер көрінеді. Бұл әсер нәтижесінде жедел диарея және су тұтынудың артуы байқалады.