اثر آفلاتوکسین B1 بر رشد سلولهای اپی تلیال بافت پستانی گاو و سیستم تولیدمثلی
تهیه و تنظیم: واحد تحقیق و توسعه گروه ویوان
چکیده
آفلاتوکسین ها ترکیبات سمی هستند که بهوسیله قارچهایی همچون آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس پارازیتیکوس بهعنوان متابولیت های ثانویه در حین رشدشان بر روی مواد خوراکی تولید میشوند.
این ترکیبات بهعنوان ترکیبات سرطانزا، جهشزا و تضعیفکننده سیستم ایمنی در انسان و دام شناخته میشوند.
مرکز بینالمللی تحقیقات سرطان (IARC) از بین ۱۸ نوع آفلاتوکسین شناختهشده انواع، B1، B2، G1 و G2 را در گروه A ترکیبات سرطانزا در نظر گرفته است. در بین آفلاتوکسین ها بیشترین سمیّت و اثر سرطانزایی در آفلاتوکسین نوع B1 گزارششده است.
آفلاتوکسین ها میتوانند منجر به قطعهقطعه شدن DNA و ایجاد جهش ژنتیکی و ناهنجاریهای کروموزومی شوند. AFB1 میتواند موجب نکروزه شدن سلول و مرگ سلولی شود. در سلولهای بافت اپی تلیال پستانی که در معرض سم AFB1 بودند سمیّت سلولی مشاهده شد بهطوریکه میزان آن وابسته به غلظت AFB1 بود و بیشترین سمیّت سلولی در سلولهایی مشاهده شد که حاوی ۳۵ میکرولیتر AFB1 بودند.
آفلاتوکسین ها در برابر گرما و نور مقاوم هستند. پس از ورود سم آفلاتوکسین به بدن، اثرات زیانبار آن بر ارگانهای متفاوتی همچون غدد جنسی آغاز میشود. اثرات سرطانزای سموم گروه آفلاتوکسین ها برای دهههای متمادی بیانشده است اما اثرات ضد باروری و تولیدمثلی آنها هنوز تحت آزمایش و بررسی است.
دو نوع فولیکول بر روی تخمدانها نمایان میشود: ۱- فولیکولهای خاموش (یا رشد نکرده که حدود ۹۰ تا ۹۵ % از فولیکولهای تخمدانی را شامل میشود ) و ۲- فولیکولهای در حال رشد.
همه فولیکول ها قبل از تولد وارد مرحله اولیه تقسیم میوز میشوند و با افزایش سن تعداد این فولیکولها کاهشیافته بهطوریکه در پایان دوران باروری تعداد محدودی از آنها باقی میماند.
فولیکولهای اولیه (PrFs)، فولیکولهای ثانویه (SFs) و فولیکولهای بالغ (MFs) میباشند.
اثر سمیت آفلاتوکسین ها فقط بر سیستم تولیدمثلی جنس ماده نمیباشد بلکه میتوانند منجر به مواردی همچون کاهش تحرک اسپرمها، افزایش ناهنجاریها و کاهش قدرت باروری در جنس نر نیز اشاره کرد.
بهطورکلی AFB1 برای تمام فولیکولهای تخمدانی سمی بوده و منجر به تأثیرات آتروژنیک و تحلیل فولیکول ها و کاهش باروری میشود. همچنین افزایش ورود آفلاتوکسین ها به بدن منجر به افزایش تخریب سیستم فولیکولی میشود.
در اثر فرایند تحلیل فولیکولی ایجادشده بهوسیله AFB1 مخزن فولیکولی تخمدان کاهش مییابد. بعلاوه AFB1 بهطور معنیداری منجر به کاهش جمعیت فولیکولهای خاموش و یا در حال رشد شده و این شرایط میتواند باعث ناباروری و نازایی شود.
آفلاتوکسین ها ترکیبات سمی هستند که بهوسیله قارچهایی همچون آسپرژیلوس فلاووس و آسپرژیلوس پارازیتیکوس بهعنوان متابولیت های ثانویه در حین رشدشان بر روی مواد خوراکی تولید میشوند (۵).
این ترکیبات بهعنوان ترکیبات سرطانزا، جهشزا و تضعیفکننده سیستم ایمنی در انسان و دام شناخته میشوند (۶، ۷، ۱۰ و۱۱).
مرکز بینالمللی تحقیقات سرطان (IARC) از بین ۱۸ نوع آفلاتوکسین شناختهشده انواع، B1، B2، G1 و G2 را در گروه A ترکیبات سرطانزا قرار داده است. در بین آفلاتوکسین ها بیشترین سمیّت و سرطانزایی در آفلاتوکسین نوع B1 گزارششده است(AFB1). آفلاتوکسین های B2، G1 و G2 فقط در حضور نوع B1 مشاهده می شوند و معمولاً در شرایط عدم وجود آفلاتوکسین B1 گزارشی از وجود دیگر انواع آفلاتوکسین ثبت نگردیده است. در شکل ۱ نمای شماتیکی ساختار شیمیایی آفلاتوکسین B1 ترسیمشده است (۱۳).
شکل ۱- ساختار شیمیایی آفلاتوکسین نوع B1
آفلاتوکسین M1، فرم ۴هیدروکسیله ترکیب آفلاتوکسین B1 میباشد که با دامنه ضریب انتقال ۳/۰ تا ۳/۶% غلظت آفلاتوکسین B1 موجود در خوراک، در شیر گاو و دیگر نشخوارکنندگان ترشح می شود.
بیانشده است که اثر سمیّت و سرطانزایی AFM1 کمتر از AFB1 است اما به دلیل آنکه محصولات لبنی بهعنوان سالمترین مواد مغذی و همچنین پرمصرفترین ترکیبات خوراکی هستند لذا باید عاری از هرگونه ترکیبات سمی همچون AFM1 باشند. از طرف دیگر به دلیل آنکه سمیّت AFB1 بسیار بالاست میتواند بر رشد سلولهای اپی تلیال بافت پستانی اثرات جانبی داشته و منجر به کاهش تولید شیر شود (۵).
آفلاتوکسین ها میتوانند منجر به قطعهقطعه شدن ملکول DNA و سبب جهش ژنتیکی و ناهنجاریهای کروموزومی شوند.
آفلاتوکسین B1 موجب نکروزه شدن سلول و مرگ سلولی شود. به نظر میرسد با افزایش سطح آفلاتوکسین ها موتاسیون سلولی و همچنین نرخ نکروزه شدن افزایش مییابد (۲).
بافت سلولی تک لایهای نمیتواند شرایط کشت بافت را در آزمایشات برون تنی فراهم کند اما شرایط کشت سهبعدی تقریباً به لحاظ شرایط بیوشیمیایی و بیومکانیکی مشابه شرایط بافتهای بدن میباشد. بنابراین آزمون سمشناسی بر پایهی شرایط سهبعدی محدودیتهای کار با حیوانات و یا کشت سلولی تک لایهای را حذف میکند و اطلاعات بیشتری را در رابطه با اثرات سموم در درازمدت بر بافتها به دست میدهد (۲ و ۱۵).
در ادامه به بررسی میزان سمیّت AFB1 بر سلولهای اپی تلیال بافت پستانی در دو نوع کشت بافت تک لایهای و سهبعدی پرداخته میشود.
ارزیابی سلولی بعد از ۸ ساعت اعمال AFB1 بر سلولها در مقایسه با تیمار شاهد نشان داد نکروزه شدن سلولها با افزایش سطح AFB1، افزایش پیدا کرد. در گروه شاهد هیچ اثری از نکروزه شدن سلولی مشاهده نشد درحالیکه در تیماری که حاوی ۱۵ میکرو لیتر AFB1 بود نکروزه شدن در سلولهای واقع در مرکز توده سلولی مشاهده شد (۵). اما در تیماری که حاوی ۲۵ میکرو لیتر AFB1 بود نکروزه شدن سلولی قابلتوجهتر بود بهطوریکه در حدود نیمی از توده سلولی را شامل میشد. بیشترین سطح نکروزه شدن در تیماری مشاهده شد که بیشترین سطح AFB1 وجود داشت (۳۵ میکرو لیتر). شکل ۲٫
در سلولهای بافت اپی تلیال پستانی که حاوی AFB1 بودند سمیّت سلولی مشاهده شد بهطوریکه میزان آن وابسته به غلظت AFB1 در آن تیمار بود و بیشترین سمیّت سلولی در سلولهایی مشاهده شد که حاوی ۳۵ میکرو لیتر AFB1 بودند (شکل ۳).
شکل ۳- ارزیابی قابلیت زنده مانی سلولهای اپی تلیال پستانی در گاو بر اساس روش MTT، سلولهای آغشته به AFB1 در دو بازه زمانی انکوباسیون ۲۴ و ۴۸ ساعت
بر اساس روش ارزیابی MTT، مشخص شد قابلیت زیستِ سلولی (زنده مانی سلول – cell viability) در سلولهای اپی تلیال بافت پستانی بعد از ۲۴ و ۴۸ ساعت قرار گرفتن در معرض آفلاتوکسین، کاهش پیدا میکند. بنابراین AFB1 میتواند منجر به جلوگیری از تقسیم سلولی در لایه اپی تلیال بافت پستانی شود (۵).
همانطور که بیان شد تاکنون ۱۸ نوع آفلاتوکسین شناساییشده است که مهمترین و رایجترین آن نوع B1 میباشد و بیشترین گزارشات و دادههای مربوط به سمیت شناسی در ارتباط با AFB1 میباشد.
این آفلاتوکسین معمولاً از طریق مصرف ذرت و سایر غلات و محصولات آنها (بای پروداکت ها) به بدن دام و طیور منتقل میشود (۳).
بیانشده است اگرچه سطح کممصرف آفلاتوکسین ها نشانههای فیزیولوژیکی قابلتوجهی را ایجاد نمیکند اما ممکن است منجر به ایجاد خسارات در زمینه توانایی تولیدمثلی حیوانات شوند و بر سوددهی اقتصادی آنها تأثیرگذار باشند که تاکنون این خسارات بهطور شایسته ای بررسی نشدهاند (۱۱).
آفلاتوکسین ها از طریق مصرف مستقیم مواد خوراکی آلوده و یا از مسیر غیرمستقیم و از طریق استفاده از محصولات دامی آلوده میتوانند به بدن انسان وارد شوند ( ۱۶).
آفلاتوکسین ها در برابر گرما و نور مقاوم هستند. پس از ورود آنها به بدن، اثرات زیانبار آنها بر ارگانهای متفاوتی همچون غدد جنسی آغاز میشود.
اثرات سرطانزا بودن آنها برای دهههای متمادی مورد بررسی قرار گرفته است، اما اثرات ضد باروری و تولیدمثلی آنها هنوز تحت آزمایش و بررسی است (۸).
۱- فولیکولهای خاموش (یا رشد نکرده که حدود ۹۰ تا ۹۵ % از فولیکولهای تخمدانی را شامل میشود )
۲- فولیکولهای در حال رشد. قبل از تولد پستانداران، فولیکول هایی به نام فولیکولهای اولیه (PMFs) شکل می گیرند که به مجموع آنها مخزن فولیکول های درحال استراحت (resting pool) میگویند. هر فولیکولی که برای رشد موردنیاز باشد از این مخزن تأمین میشود.
بنابراین PMFs واحدهای پایهای (اصلی) یک تخمدان میباشند (۴).
PMFs ها قبل از تولد تولید میشوند. همه PMFs ها قبل از تولد وارد مرحله اولیه تقسیم میوز میشوند و با افزایش سن تعداد این فولیکولها کاهشیافته بهطوریکه در پایان دوران باروری تعداد محدودی از آنها باقی میماند.
فولیکولهای اولیه (PrFs)، فولیکولهای ثانویه (SFs) و فولیکولهای بالغ (MFs) میباشند (۱۸).
MFs دارای فیبروبلاست های بیضیشکلی میباشند که در یک غشای داخلی قرار میگیرند و به لحاظ اندازه رشد کرده و به سلولهای multihedral تبدیلشده که به آنها سلولهای اپیتلیوئید (epithelioid cells) میگویند.
در سلولهای اپی تلیوئید کروماتین هسته سبکتر از سلولهای بیضوی است. تعداد سلولهای اپی تلیوئید بخصوص آنهایی که در MFs قرار دارند در زمان فحلی، فحلی زودهنگام، در مراحل اولیه تحلیل فولیکولی (follicular atresia) و مرحله تجزیه افزایش مییابد. بیشتر فولیکولهای تخمدانی به طور طبیعی و با افزایش سن تحلیل رفته و میمیرند و درنهایت بهوسیله سلولهای فاگوسیتوز کننده حذف میشوند (۴).
در همین رابطه پیشنهادشده است که جهش نقطهای ژن P53 تحت تأثیر سم AFB1 قرار میگیرد و منجر به ایجاد سرطان میشود. مهمترین مکانیسمهای عملکردی AFB1 را ترکیب شدن با DNA، جلوگیری از سنتز DNA و تمام تخریبهای ممکن بر DNA میدانند (۱۷).
اثر سمیت آفلاتوکسین ها فقط بر سیستم تولیدمثلی جنس ماده نمیباشد بلکه میتواند منجر به مواردی همچون کاهش تحرک اسپرمها، افزایش ناهنجاریها و کاهش قدرت باروری در جنس نر نیز اشاره کرد (۹).
در آزمایشی اثر سم AFB1 بر سیستم تولیدمثلی موشهای ماده مورد ارزیابی قرار گرفت. در این آزمایش از ۴ تیمار استفاده شد (کنترل، گروه۱، گروه۲، گروه۳) که گروه کنترل فاقد آفلاتوکسین بود و به ترتیب به موش هایی که در تیمارهای ۱ تا ۳ قرار داشتند یک محلول آبی حاوی آفلاتوکسین با مقدار ۸/۰، ۶/۱و ۲/۳ ppm/1cc water تزریق شد (۸).
در گروه کنترل بافت اپی تلیوم سطح تخمدان شامل سلولهای سنگفرشی ساده و بهندرت سلولهای مکعبی بود. جایگاه PMFs در بافت سست قشر تخمدان بهصورت جداگانه و یا خوشهای قرار داشت. گروههای متفاوتی از فولیکولهای سالم در حال رشد مانند فولیکولهای PrFs، SFs، TFs و GFs در قشر تخمدان مشاهده میشد. در اکثر تخمدانها جسم زرد در مراحل مختلف دیده میشد.
در تیمارهای ۱ تا ۳ تغییراتی همچون: تجمع خون زیاد و التهاب در بافت تخمدانی، افزایش تحلیل و مرگ فولیکولی ، افزایش جمعیت PrFs همراه با فولیکولهای ثانویه ، افزایش پر یاختگی (Hyperthecosis) و ادم بافت بینابینی تخمدانها مشاهده می شد و این علائم با افزایش سطح آفلاتوکسین افزایش می یافت(۸).
در این آزمایش نشان داده شد بین گروه کنترل و تیمارهایی که AFB1 دریافت کردند تفاوت معنیداری در جمعیت PMFs های سالم وجود دارد. در تمام تیمارهایی که AFB1 دریافت کردند کاهش معنیدار جمعیت PMFs های سالم در سمت راست و چپ تخمدان مشاهده شد. این روند در فولیکولهای اولیه، ثانویه و ثالثیه نیز مشاهده شد. در تیمارهای ۱ تا ۳ جمعیت فولیکولهای تحلیل رونده در سمت چپ و راست تخمدانها بهطور معنیداری افزایش یافت.
نتایج آنها نشان داد با افزایش دز AFB1 بخصوص در تیمار سوم جمعیت درحال تحلیل SFs بهطور معنیداری در سمت راست تخمدانها افزایش یافت. در رابطه با این نوع فولیکولها تفاوت معنیداری بین تیمارهای اول و دوم و همچنین گروه کنترل در سمت چپ تخمدانها وجود نداشت اما تیمار سوم در این ناحیه تفاوت معنیداری را به لحاظ جمعیت درحال تحلیل SFs نشان داد.
الگوی رفتار طبیعی فولیکولهای تخمدانی بین گروه کنترل و تیمارهای آزمایشی مورد ارزیابی قرار گرفت. فاصله عددی در فولیکولهای طبیعی در سمت راست تخمدانها نسبتاً یکسان بود و کاهش پیشرونده در جمعیت فولیکولها بهوضوح با افزایش سطح AFB1 مشاهده شد. بیشترین تغییرات در تیمار سوم که شامل بیشترین سطح AFB1 بود مشاهده شد (۸).
افزایش سطح آفلاتوکسین B1 منجر به افزایش نکروزه شدن و کاهش قابلیت زیست سلولهای بافت اپیتلیال پستانی در گاوها میشود بعلاوه به دلیل آنکه AFB1 میتواند از طریق سیستم هضم و جذب به درون سلولهای اپی تلیال پستانی منتقلشده و منجر به آلوده شدن شیر به آفلاتوکسین شود لذا از طریق نوشیدن شیرهای آلوده به آفلاتوکسین، انتقال این سموم به بدن انسان بهآسانی اتفاق میافتد.
بنابراین ارزیابی کیفیت شیر به لحاظ میزان آلودگی به این نوع از سموم بسیار حائز اهمیت میباشد. بهطورکلی AFB1 برای تمام فولیکولهای تخمدانی سمی بوده و منجر به تأثیرات مخرب بافت تخمدانی میشود.
همچنین افزایش ورود آفلاتوکسین ها به بدن منجر به افزایش تخریب سیستم فولیکولی میشود. در اثر تحلیل فولیکولی ایجادشده بهوسیله AFB1 مخزن فولیکولی تخمدان کاهش مییابد. بعلاوه AFB1 بهطور معنیداری منجر به کاهش جمعیت فولیکولهای خاموش و یا در حال رشد شده و این شرایط میتواند باعث ناباروری و نازایی در شوند.
ویوان در شبکه های اجتماعی: