Cereulidyna () – ciepłoodporna toksyna o charakterze cyklicznego depsypeptydu, wytwarzana przez niektóre szczepy Bacillus cereus sensu stricto i związana z tzw. postacią wymiotną zatruć pokarmowych. Toksyna ta wykazuje silne działanie mitochondrialne i może prowadzić zarówno do łagodnych, samoograniczających się zatruć, jak i do ciężkich, potencjalnie śmiertelnych przypadków.

Charakterystyka Cereulidyna jest małocząsteczkową toksyną peptydową o masie około 1,2 kDa, oporną na wysoką temperaturę, skrajne wartości pH oraz działanie enzymów proteolitycznych. Nie ma charakteru antygenowego, co utrudnia wytworzenie swoistej odpowiedzi immunologicznej organizmu gospodarza. W budowie chemicznej i aktywności biologicznej wykazuje podobieństwo do jonoforu potasowego walinomycyny.

Właściwości fizykochemiczne Cereulidyna jest bardzo stabilna termicznie – nie ulega inaktywacji w typowych procesach gotowania i podgrzewania żywności oraz wykazuje odporność na proteolizę i szeroki zakres pH, co sprzyja jej przetrwaniu w warunkach przewodu pokarmowego. W badaniach laboratoryjnych do jej ekstrakcji z biomasy i próbek żywnościowych wykorzystywano m.in. rozpuszczalniki organiczne (np. etanol).

Budowa chemiczna Cereulidyna jest cyklicznym dodekadepsypeptydem, złożonym z trzech powtórzeń motywu czterech reszt aminokwasowych (D-O-Leu–D-Ala–L-O-Val–L-Val)3. Opisano ją jako 36-członowy cykliczny depsypeptyd o właściwościach jonoforu selektywnego wobec K+ (oraz Rb+) i zdolności tworzenia kompleksu 1:1 z jonami metali alkalicznych.

Biosynteza Cykliczna struktura cereulidyny oraz obecność D-aminokwasów wskazują na jej nierybosomową biosyntezę z udziałem syntetaz peptydów nierybosomalnych (NRPS). Za syntezę cereulidyny odpowiada klaster genów ces zlokalizowany na dużym plazmidzie o podobieństwie do plazmidów typu pXO1. W badaniach genomicznych opisywano m.in. konserwatywny zestaw genów klastra ces, związany z wytwarzaniem toksyny wymiotnej przez szczepy emetyczne.

Powstawanie w żywności Szczepy Bacillus cereus zdolne do wytwarzania cereulidyny mogą produkować ją w żywności w trakcie nieprawidłowego przechowywania; typowe ogniska dotyczą potraw skrobiowych (ryż, makarony) zbyt długo przechowywanych w temperaturze pokojowej. Najintensywniejsza synteza (powstawanie) cereulidyny występuje w temperaturze około 12–15 °C, a ustanie produkcji w około 37 °C. Nowsze badania wskazują na istotne różnice między szczepami pod względem zdolności i warunków produkcji cereulidyny (w tym w zależności od temperatury). Cereulidyna jest termostabilna, więc ponowne ogrzewanie skażonej potrawy może nie eliminować ryzyka związanego z obecnością toksyny.

Wpływ na zdrowie Zatrucia pokarmowe Cereulidyna stanowi istotne zagrożenie dla bezpieczeństwa żywności, ponieważ może być obecna w potrawach gotowych do spożycia, a jej stabilność termiczna i środowiskowa utrudnia ograniczanie ryzyka po wytworzeniu toksyny w produkcie.

Cereulidyna odpowiada za tzw. postać wymiotną zatruć pokarmowych wywoływanych przez Bacillus cereus. W tej postaci objawy pojawiają się szybko (zwykle po okresie od około 0,5 do 5 godzin od spożycia żywności skażonej cereulidyną). Dominują gwałtowne nudności i wymioty, natomiast biegunka występuje rzadko lub ma niewielkie nasilenie; dolegliwości utrzymują się zazwyczaj od 6 do 24 godzin. W większości przypadków przebieg zatrucia ma charakter samoograniczający, jednak opisywano również ciężkie przypadki, w tym zatrucia zakończone zgonem, a także powikłania narządowe, zwłaszcza ze strony wątroby. Zatrucia cereulidyną wiązano najczęściej ze spożyciem potraw skrobiowych, takich jak ryż i makarony, ale opisywano je także w związku z innymi produktami, w tym wybranymi produktami mlecznymi oraz sałatkami.

Neurotoksyczność Poza działaniem na przewód pokarmowy cereulidyna bywa wiązana również z objawami ze strony ośrodkowego układu nerwowego, obserwowanymi w części ciężkich zatruć. W badaniu na modelu świńskim wykazano, że po podaniu doustnym część toksyny ulega wchłonięciu i dystrybucji w organizmie, a cereulidynę wykrywano także w mózgu, co wskazuje, że może ona przekraczać barierę krew-mózg. W tym samym doświadczeniu opisywano objawy neurobehawioralne (m.in. senność i drgawki), które autorzy zestawili z doniesieniami klinicznymi z przypadków ciężkich zatruć pokarmowych i interpretowali jako możliwy skutek bezpośredniego oddziaływania toksyny na ośrodkowy układ nerwowy.

Choć typowa postać wymiotna ma zwykle przebieg samoograniczający, w rzadkich przypadkach ciężkich zatruć opisywano także objawy neurologiczne (np. drgawki, zaburzenia świadomości lub encefalopatię), zwykle współistniejące z innymi powikłaniami narządowymi. Zwracano przy tym uwagę, że neurotoksyczne następstwa mogą wynikać zarówno z bezpośredniej ekspozycji ośrodkowego układu nerwowego na cereulidynę (po przekroczeniu bariery krew-mózg), jak i z pośrednich efektów ogólnoustrojowych związanych z jej silnym działaniem mitochondrialnym. Mechanizm działania Mechanizm toksycznego działania cereulidyny nie jest w pełni poznany, jednak wiąże się go z jej właściwościami jonoforowymi wobec K+ i oddziaływaniem na mitochondria, w tym zmianami ich kształtu oraz nasileniem przewodnictwa związanym z tworzeniem kanałów jonowych selektywnych dla potasu. Następstwem zaburzeń transportu jonów jest rozproszenie (dyssypacja) potencjału błonowego mitochondriów oraz upośledzenie fosforylacji oksydacyjnej, co może prowadzić do uszkodzenia i śmierci komórek. W testach funkcjonalnych wykazywano cytotoksyczne działanie cereulidyny w modelach in vitro z wykorzystaniem komórek ludzkich i zwierzęcych, co wiązano m.in. z jej silnym działaniem mitochondrialnym. W badaniach funkcjonalnych opisywano także cytotoksyczność wobec komórek wątrobowych, co łączono z potencjałem do wywoływania ciężkich zatruć.

Metody wykrywania Ocena ryzyka związanego z cereulidyną obejmuje zarówno identyfikację szczepów B. cereus zdolnych do wytwarzania toksyny wymiotnej, jak i bezpośrednie oznaczanie samej toksyny w materiale żywnościowym lub hodowlanym. W diagnostyce molekularnej stosuje się testy PCR ukierunkowane na geny klastra ces, a do oznaczania toksyny w próbkach żywnościowych wykorzystuje się metody chromatografii cieczowej sprzężonej ze spektrometrią mas, a także podejścia oparte na spektrometrii mas i testach biologicznych/cytotoksycznych.

Zasięg w obrębie grupy Bacillus cereus i warianty strukturalne toksyny Grupa bakterii Bacillus cereus sensu lato obejmuje kilka blisko spokrewnionych gatunków, m.in. B. cereus sensu stricto, B. thuringiensis, B. anthracis, B. mycoides, B. pseudomycoides oraz B. weihenstephanensis. Zdolność do wytwarzania cereulidyny stwierdzono u B. cereus sensu stricto, podczas gdy pozostałe gatunki kompleksu mogą być związane z innymi czynnikami zjadliwości (np. enterotoksynami odpowiedzialnymi za postać biegunkową zatruć) lub pełnić odmienne role ekologiczne.

W obrębie szczepów emetycznych B. cereus toksyna wymiotna nie zawsze występuje jako pojedyncza, identyczna cząsteczka. Oprócz „klasycznej” cereulidyny opisywano mieszaniny jej blisko spokrewnionych izoform, określanych zbiorczo jako izocereulidyny (izodepsypeptydy), które różnią się drobnymi zmianami w składzie reszt aminokwasowych. Ma to znaczenie z praktycznego punktu widzenia, ponieważ w naturalnych próbkach (np. z żywności lub hodowli) toksyczność może wynikać z „koktajlu” kilku wariantów jednocześnie, a nie z samej „czystej” cereulidyny. Współwystępowanie izoform może wpływać na łączną toksyczność mieszaniny toksyn cereulidynowych.

Przypisy

Kategoria:Toksyny bakteryjne Kategoria:Bezpieczeństwo żywności