Mais, ein Grundnahrungsmittel, das von Milliarden Menschen und Tieren weltweit konsumiert wird, ist häufig mit dem Pilzgift Aflatoxin B1 kontaminiert, einem hochwirksamen Karzinogen, das vom Pilz Aspergillus flavus produziert wird.
Der Kontakt mit Aflatoxin birgt ernsthafte Gesundheitsrisiken für Menschen und andere Tiere und stellt die Landwirtschaft vor wirtschaftliche Herausforderungen. Aufgrund der hohen Übertragbarkeit des Pilzes und der Toxizität des Toxins kann es jedoch schwierig sein, Kontrolltechniken im Labor zu untersuchen und zu entwickeln.
In eine neue Studie veröffentlicht in der Zeitschrift ToxineForscher der Arizona State University und ihre internationalen Kollegen haben eine vielversprechende Sterilisationstechnik demonstriert, bei der die Lebensfähigkeit von Aspergillus flavus in kontaminiertem Mais durch Röntgenbestrahlung reduziert wird. Mit dieser Methode wird eine Sterilisation erreicht, ohne dass das vom Pilz produzierte schädliche Aflatoxin B1 (AFB1) abgebaut wird.
Durch die Deaktivierung von Aspergillus flavus verhindert die Methode, dass der Pilz Sporen überträgt und mehr Aflatoxine produziert. Dies ist von entscheidender Bedeutung, damit sich mehr Labore am Kampf gegen die Prävention und Kontrolle von Pilzgiften beteiligen können. Durch die Stabilisierung der Toxinwerte können Wissenschaftler zusätzliche Sanierungstechniken entwickeln und testen, die auf den Abbau von Aflatoxin abzielen, ohne dass das Pilzwachstum beeinträchtigt wird. Die Ergebnisse zeigten, dass eine geringe Strahlendosis das Pilzwachstum von Aspergillus flavus stoppte.
Diese Arbeit ist Teil einer größeren Anstrengung von Forschern der Arizona State University und internationalen Partnern, kostengünstige Ansätze zur Eindämmung der Aflatoxinübertragung und -belastung in Randgruppen zu ermitteln.
„Wir wissen seit den 1960er Jahren von Aflatoxin, aber es ist immer noch ein weit verbreitetes Problem“, sagt Hannah Glesener, Hauptautorin der neuen Studie. „Die Röntgenbestrahlung von natürlich kontaminiertem Mais ist ein spannender Schritt, der die Arbeit unseres Forschungsteams an der Entwicklung von Lösungen für Aflatoxin-bedingte Probleme wie chronische Unterernährung unterstützt.“
Glesener ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Biodesign Center for Health Through Microbiomes und Doktorand im Bereich biologisches Design an der School for Engineering of Matter, Transport and Energy der ASU.
Das Team untersucht derzeit Kochstrategien für den Haushalt zur Bekämpfung dieses Pilzgifts sowie die Rolle des menschlichen Darmmikrobioms bei potenziell Entgiftung von Lebensmitteln vor der Aufnahme in den Blutkreislauf.
Die globale Herausforderung der Mykotoxinkontamination
Aflatoxine sind eine Art von Mykotoxinen. Dabei handelt es sich um natürlich vorkommende giftige Verbindungen, die von Schimmelpilzen oder Pilzen produziert werden, die auf verschiedenen Nutzpflanzen wachsen können. Mykotoxine, einschließlich Aflatoxine, haben stark krebserregende Eigenschaften.
Aflatoxine werden von Aspergillus-Arten produziert und kommen häufig in Nutzpflanzen wie Mais, Baumwollsamen und Nüssen vor, insbesondere in warmen und feuchten Umgebungen, in denen Schimmel gedeiht. Aflatoxinproduzierende Pilze können Nutzpflanzen in verschiedenen Stadien kontaminieren, unter anderem auf dem Feld, während der Ernte und während der Lagerung.
Die Kontamination mit Aflatoxin ist ein großes globales Problem, insbesondere in feuchten, tropischen und subtropischen Regionen. Am häufigsten kommt sie in Afrika, Asien und Teilen Südamerikas vor, wo warme Bedingungen das Wachstum von Aspergillus-Arten ankurbeln können.
Schätzungsweise 25 % der weltweiten Nahrungspflanzen sind von Mykotoxinen, darunter auch Aflatoxinen, betroffen, so die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen. Nigeria, Kenia, Indien und China sind aufgrund ihres Klimas und ihrer landwirtschaftlichen Praktiken besonders betroffen.
Gefährliche gesundheitliche Auswirkungen einer Aflatoxin-Kontamination
Eine akute Aflatoxinvergiftung, Aflatoxikose genannt, kann auftreten, wenn große Mengen kontaminierter Lebensmittel verzehrt werden. Zu den Symptomen zählen Leberschäden, Übelkeit, Erbrechen, Bauchschmerzen und in schweren Fällen der Tod.
Aflatoxine werden insbesondere mit einem erhöhten Risiko für Leberkrebs in Verbindung gebracht. Die Internationale Agentur für Krebsforschung stuft Aflatoxine als Karzinogene der Gruppe 1 ein, wissenschaftlich erwiesen ist, dass sie beim Menschen Krebs verursachen. Chronische Exposition kann außerdem zu Wachstumsstörungen bei Kindern und Immunsuppression führen, was die Anfälligkeit für Infektionskrankheiten erhöht.
Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass Aflatoxine für etwa 5 bis 28 Prozent aller Leberkrebsfälle weltweit verantwortlich sind. Die größte Belastung besteht in Afrika südlich der Sahara, Südostasien und China. Schätzungen zufolge sterben jedes Jahr weltweit 25.000 bis 155.000 Menschen an Leberkrebs, weil sie Aflatoxin ausgesetzt sind. Darüber hinaus sind die Auswirkungen einer Aflatoxinbelastung bei Tieren, selbst bei geringeren Dosen, schwerwiegender.
Man geht davon aus, dass der Klimawandel die Bedrohung durch Aflatoxine verschärft, da er die geografische Verbreitung von Aflatoxin produzierenden Pilzen erweitert und so möglicherweise das Kontaminationsrisiko in neuen Regionen erhöht. Darüber hinaus ist die wirtschaftliche Belastung durch Aflatoxinkontaminationen beträchtlich, insbesondere in den Entwicklungsländern.
Studienüberblick
Das Hauptziel der vom korrespondierenden Autor und Assistenzprofessor Lee Voth-Gaeddert geleiteten Studie bestand darin, die optimale Bestrahlungsdosis zu bestimmen, die erforderlich ist, um die Lebensfähigkeit des Pilzes zu eliminieren und gleichzeitig die Aflatoxin-B1-Konzentration für nachfolgende Entgiftungsstudien aufrechtzuerhalten.
Diese Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten für den sicheren Umgang mit und die Erforschung kontaminierter Lebensmittel, ohne die für die wissenschaftliche Analyse wesentlichen strukturellen und chemischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Sie können hoffentlich zu neuen Ansätzen für skalierbare und wirksame Lösungen gegen Mykotoxinkontamination führen, die in verschiedenen Regionen anwendbar sind, insbesondere in Entwicklungsländern, in denen die Maßnahmen zur Lebensmittelsicherheit oft begrenzt sind.
Weitere Informationen:
Hannah Glesener et al, Röntgenbestrahlung verringert die Lebensfähigkeit von Aspergillus flavus, jedoch nicht die von Aflatoxin B1 in natürlich kontaminiertem Mais, Toxine (2024). DOI: 10.3390/toxins16080329