真菌毒性学

マイコトキシン学は、真菌が産生するマイコトキシンと呼ばれる毒素の分析と研究に焦点を当てた真菌学の一分野です。[ 1 ]食品業界では、マイコトキシンのレベルを可能な限り低く抑える対策、特に熱安定性の対策を講じることが重要です。これらの化合物は、特定の発達または環境シグナルに反応して開始される二次代謝の結果です。これには、栄養素の減少や利用可能な栄養素をめぐる競争など、環境からの生物学的ストレスが含まれます。この二次経路では、真菌は、代謝プロセスの効率を高めてより少ない食物からより多くのエネルギーを得たり、他の微生物を攻撃してその残骸を食料源として利用したりするなど、ある程度の利点を得るために、さまざまな化合物を産生します。

マイコトキシンは真菌によって生成され、低濃度でも脊椎動物やその他の動物群に毒性を示します。エタノールなどの低分子量の真菌代謝物は、高濃度でのみ毒性を示すため、マイコトキシンとはみなされません。キノコ毒は、ヒトや他の動物に病気や死を引き起こす可能性のある真菌代謝物ですが、マイコトキシコロジーの議論からは恣意的に除外されています。カビはマイコトキシンを生成し、キノコなどのマクロな真菌はキノコ毒を生成します。マイコトキシンとキノコ毒の区別は、生成する菌の大きさだけでなく、人間の意図によっても異なります。マイコトキシンへの曝露はほとんどの場合、偶発的です。一方、菌類学に精通した少数の殺人犯による犠牲者を除けば、キノコ毒は通常、無害な食用種と誤認されたキノコを採取、調理、摂取したアマチュアのキノコハンターによって摂取されます。[ 2 ]

マイコトキシンの定義は難しく、分類も非常に困難です。マイコトキシンは多様な化学構造、生合成経路、無数の生物学的作用を有し、多くの異なる真菌種を生み出します。分類は一般的に分類者の訓練を反映しており、特定のシステムに従うものではありません。マイコトキシンは、影響を及ぼす臓器に応じて医師によって分類されることが多く、腎毒、肝毒、免疫毒、神経毒などに分類できます。細胞生物学者によって作成された属名は、催奇形性物質、変異原性物質、アレルゲン、発がん性物質です。有機化学者は化学構造（ラクトン、クマリンなど）によって分類しようと試み、生化学者は生合成経路（ポリケチド、アミノ酸由来など）によって分類しようと試みてきました。医師はそれらが引き起こす疾患（例：聖アントニウスの火、スタキボトリオトキシコーシス）によって、菌類学者はそれらを産生する菌類（例：アスペルギルス毒素、ペニシリウム毒素）によって、それぞれ分類する。これらの分類はどれも完全に満足のいくものではない。例えば、アフラトキシンは、肝毒性、変異原性、発がん性を持ち、ジフランを含むポリケチド由来のアスペルギルス毒素である。ゼアラレノンは、強力なエストロゲン活性を持つフザリウム代謝物であるため、（おそらく誤って）マイコトキシンと呼ばれるだけでなく、植物エストロゲン、マイコエストロゲン、成長促進剤とも呼ばれている。[ 3 ]

マイコトキシンの種類

シトリニン

シトリニンは第二次世界大戦前にペニシリウム・シトリナムから初めて単離されました。 [ 4 ]その後、ペニシリウム属の12種以上とアスペルギルス属のいくつかの種（例えば、アスペルギルス・テレウスやアスペルギルス・ニベウス）で同定され、その中にはペニシリウム・カマンバーティ（チーズの製造に使用）やアスペルギルス・オリゼ（日本酒、味噌、醤油の製造に使用）の特定の株が含まれています。[ 5 ]最近では、シトリニンは赤色顔料の製造に使用される産業用種であるモナスカス・ルバーとモナスカス・プルプレウスからも単離されています。[ 6 ]

アフラトキシン

アフラトキシンは、カビに汚染されたピーナッツミールの摂取が原因で七面鳥X病で10万羽以上が死亡した後に単離され、特徴付けられました。 [ 7 ] [ 8 ] 4つの主要なアフラトキシンは、紫外線下での蛍光（青または緑）と薄層クロマトグラフィー中の相対的なクロマトグラフィー移動度に基づいて、B1、B2、G1、G2と呼ばれています。アフラトキシンB1は、最も強力な天然発がん性物質として知られており[ 9 ]、通常、毒素産生株によって生成される主要なアフラトキシンです。また、最もよく研​​究されており、発表された論文の大部分では、「アフラトキシン」という用語はアフラトキシンB1を意味すると解釈できます。ただし、特に主要な代謝産物の哺乳類の生体内変換産物として、12種類を超える他のアフラトキシン（例：P1、Q1、B2a、G2a）が記載されています。[ 10 ] 1969年に出版された古典的な本「アフラトキシン：科学的背景、管理、および影響」は、アフラトキシン研究の歴史、化学、毒物学、農業への影響を検討する上で今でも貴重な資料です。

フモニシン

フモニシンは1988年に初めて記載され、特徴付けられました。[ 11 ]このファミリーの中で最も豊富に生産されているのはフモニシンB1です。これらは、アミノ酸アラニンが縮合して酢酸由来の前駆体になることで合成されると考えられています。[ 12 ]フモニシンは、多くのフザリウム属菌種、特にFusarium v​​erticillioides（旧称Fusarium moniliforme = Gibberella fujikuroi）、Fusarium proliferatum、Fusarium nygamai、およびAlternaria alternata f. sp. lycopersiciによって生産されます。[ 13 ] [ 14 ]これらの菌類は分類学的に難しく、命名法が複雑で急速に変化しており、多くの非菌類学者（一部の菌類学者も）を困惑させています。[ 15 ] [ 16 ]経済的に重要な主要種はFusarium v​​erticillioidesで、トウモロコシの栄養組織と生殖組織の両方に寄生し、多くの場合、植物に病害症状を引き起こすことはありません。しかし、気象条件、虫害、そして適切な菌類と植物の遺伝子型が存在する場合、苗立枯れ、茎腐れ、穂腐れを引き起こす可能性があります。[ 17 ] Fusarium v​​erticillioidesは、事実上すべてのトウモロコシサンプルに存在します。[ 18 ]ほとんどの菌株は毒素を産生しないため、菌類が存在するからといって、必ずしもフモニシンも存在するわけではありません。[ 19 ]フモニシンB1は植物毒性がありますが、植物の病原性には不要です。[ 20 ] [ 21 ]

オクラトキシン

オクラトキシンAは、1965年に新しいマイコトキシンを同定するために特別に設計された真菌代謝物の大規模なスクリーニング中に、Aspergillus ochraceusの代謝物として発見されました。 [ 22 ]その後まもなく、米国で市販のトウモロコシサンプルから分離され、 [ 23 ]強力な腎毒素として認識されました。オクラトキシンファミリーのメンバーは、Aspergillus alliaceus、Aspergillus auricomus、Aspergillus carbonarius、Aspergillus glaucus、Aspergillus melleus、およびAspergillus nigerを含む多くの異なるAspergillus種の代謝物として見つかっています。[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] Aspergillus nigerは、ヒトの消費のための酵素とクエン酸の製造に広く使用されているため、産業用株が非産生であることを保証することが重要です。[ 27 ] [ 28 ]初期の報告では複数のペニシリウム属菌が関与しているとされていたが、現在では大麦によく見られる汚染物質であるペニシリウム・ヴェルコサムがこの属で唯一確認されているオクラトキシン産生菌であると考えられている。[ 29 ] [ 30 ]それにもかかわらず、多くのマイコトキシンに関するレビューでは誤った種のリストが繰り返し記載されている。

パトゥリン

パツリンは多くの異なるカビによって生産されますが、1940年代にペニシリウム・パトゥルム（後にペニシリウム・ウルティカエ、現在のペニシリウム・グリセオフルブムと呼ばれる）から抗菌活性成分として初めて単離されました。同じ代謝産物が他の種からも単離され、クラバシン、クラビフォルミン、エクスパンシン、マイコインC、ペニシジンと命名されました。[ 31 ]初期の多くの研究は、その抗生物質活性の利用に向けられました。例えば、風邪の治療のための鼻と喉のスプレーとして、また真菌性皮膚感染症の治療のための軟膏としてテストされました[ 32 ]しかし、1950年代と1960年代に、抗菌、抗ウイルス、抗原虫活性に加えて、パツリンは植物と動物の両方に対して有毒であることが明らかになり、抗生物質としての臨床使用が不可能になりました。 1960 年代に、パツリンはマイコトキシンとして再分類されました。

トリコテセン

トリコテセンは、フザリウム、ミロテシウム、フォモプシス、スタキボトリス、トリコデルマ、トリコテシウムなどを含む多くの菌類属によって産生される60種類以上のセスキテルペノイド代謝産物のファミリーを構成します。 [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]トリコテセンという用語は、このファミリーで最初に同定されたメンバーの1つであるトリコテシンに由来しています。すべてのトリコテセンは、共通の12,13-エポキシトリコテン骨格と、さまざまな側鎖置換基を持つオレフィン結合を含みます。これらは食品や飼料の汚染物質として一般的に見られ、これらのマイコトキシンを摂取すると消化管出血や嘔吐を引き起こす可能性があり、直接接触すると皮膚炎を引き起こします。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]

ゼアラレノン

ゼアラレノンは、 Fusarium graminearum （終末形 Gibberella zeae）の二次代謝産物で、G. zeae、レゾルシル酸ラクトン、-ene（C-1′ から C-2 への二重結合があるため）、および -one（C-6′ ケトンのため）の組み合わせから、ゼアラレノンという慣用名が付けられました。[ 39 ]ほぼ同時に、2番目のグループが同じ化合物を単離、結晶化し、代謝特性を研究し、それを F-2 と名付けました。[ 40 ] [ 41 ]初期の文献の多くでは、ゼアラレノンと F-2 は同義語として使用されており、類似体のファミリーはそれぞれゼアラレノンと F-2 毒素として知られています。おそらく、これらの真菌マクロライドに関する最初の研究がアフラトキシンの発見と同時期に行われたため、ゼアラレノンに関する章はマイコトキシンに関するモノグラフにおいて定期的に設けられるようになった（例えば、Mirocha and Christensen [ 42 ]およびBetina [ 43 ]を参照）。しかしながら、「毒素」という言葉はほぼ間違いなく誤称である。なぜなら、ゼアラレノンは生物学的に強力ではあるものの、毒性はほとんどなく、むしろヒトの卵巣で産生される主要ホルモンである17β-エストラジオールと十分に類似しているため、哺乳類の標的細胞のエストロゲン受容体に結合することができるからである[ 44 ] 。ゼアラレノンは、非ステロイド性エストロゲンまたはマイコエストロゲンとして分類するのがより適切である。フィトエストロゲンと呼ばれることもある。ゼアラレノンとその類似体の構造活性相関については、Hurd [ 45 ]およびShier [ 46 ]を参照のこと。

参考文献

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参照

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