Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Mykotoxinet fumonisin B1 som förekommer i hela världen på framförallt majs, har visats ge upphov till flera olika toxiska effekter hos en mängd olika djurslag. De mest specifika är leukoencefalomalaci hos häst (ELEM) och lungödem hos gris (PPE), men även skador i lever, njurar och hjärt-kärlsystemet samt carcinogenicitet har observerats. Effekterna skiljer sig en hel del mellan olika djurslag, vilket den här uppsatsen syftade att hitta möjliga anledningar till. Dessutom var syftet att sammanställa information om fumonisins verkningsmekanismer – både bekräftade och mer osäkra sådana, samt beskriva de toxiska effekterna hos olika djur och i olika organ och även ta upp diagnosticering, vilken dos som krävs för att orsaka sjukdom samt jämföra de rekommenderade gränsvärden som har satts upp för fumonisiner i foder med forskningsresultat. Fokus i den här uppsatsen ligger på häst och gris då det är de som är känsligast för fumonisinförgiftning.
Den lilla fraktion av toxinet som absorberas efter oralt intag distribueras brett i kroppen via blodet. Det utövar sin toxicitet genom att inhibera ceramidsyntas och därmed hämma produktionen av sfingolipider och orsaka en ansamling av enzymets substrat, nämligen sfinganin och sfingosin, som i sin tur tros orsaka flera av de skador som ses vid fumonisinförgiftning. Verkningsmekanismerna för uppkomsten av de olika sjukdomarna är inte helt klarlagda, men flera olika teorier tas upp och diskuteras i uppsatsen. Sfingosin, sfinganin och komplexa sfingolipider deltar i många olika intracellulära signalvägar och är nödvändiga för reglering av många funktioner i cellen. När koncentrationerna av dessa substanser ändras störs regleringen de deltar i och därmed flera olika funktioner i kroppen, vilket tros ligga till grund för uppkomsten av de sjukdomssymptom som ses vid fumonisinförgiftning. Sfingolipider har dessutom strukturella funktioner i bland annat cellmembranet. Både EU och amerikanska FDA har satt upp rekommendationer för maximal halt fumonisiner i foder, men de skiljer sig lite åt. Även i de försök som har gjorts för att bestämma säker dos varierar resultaten och det förekommer stora individuella skillnader.
Forskarna har kommit en bit på väg att reda ut hur FB1 kan leda till de skador som har observerats, men det är fortfarande mycket som är oklart. Att FB1 hämmar ceramidsyntas och orsakar ansamling av sfingoida baser råder enighet om, men exakta mekanismer för uppkomsten av de olika sjukdomssymptomen är något som behöver forskas mer på.

The mycotoxin fumonisin B1, which can be found worldwide on primarily corn, has been proved to cause various toxic effects in many different animal species. The most specific effects for this toxin is equine leukoencephalomalacia (ELEM) and porcine pulmonary edema (PPE), but damage to the liver, kidneys and cardiovascular system and carcinogenicity has also been observed. The effects differ between species, which this essay aimed to find explanations for. The purpose was also to compile available information about the mechanisms of action of fumonisin B1 – both confirmed and more uncertain ones, describe the toxic effects in different animal species and organs and write about detection, what dose is sufficient to cause disease and compare the guidelines for fumonisins in feed with the scientific research. The main focus in this essay is on pigs and horses since they are the most sensitive to fumonisin poisoning.
The small fraction of toxin that is absorbed from the intestine is widely distributed in the body by the blood. FB1:s toxicity is due to its ability to inhibit ceramide synthase and thereby inhibit the production of sphingolipids and cause an accumulation of the substrates of the enzyme, sphinganine and sphingosine, which are thought to cause several types of damage associated with fumonisin poisoning. The pathogeneses of the fumonisin related diseases are not completely clear, but several different theories are presented and discussed in the essay. Sphingosine, sphinganine and complex sphingolipids take part in many different intracellular signaling pathways and are necessary for regulating many of the functions in the cell. When the concentrations of these substances change, the regulation they are involved in is disturbed and consequently also several functions in the body, which is thought to be the reason for the development of the diseases seen in fumonisin poisoning. Sphingolipids also have structural functions in for instance the cell membrane. Both the EU and the American FDA have recommended guidelines for maximum levels of fumonisins in feed, although they differ a little bit from each other. The experiments carried out to determine safe levels of fumonisin have also had different results and there are large variations between individuals of the same species.
Researchers have made some progress in understanding how FB1 can lead to the damages that have been observed, but there are still many uncertainties. No one seems to question that FB1 inhibits ceramide syntethase and causes an accumulation of sphingoid bases, but the exact mechanisms responsible for the pathological changes in the animals needs to be further investigated.