Παρουσία της ωχρατοξίνης Α σε σφάγια χοίρου και στο αίμα ανθρώπων στην Ελλάδα

Abstract

Ochratoxin A (OTA) is a mycotoxin produced by several fungal species of the genera Aspergillus and Penicillium. It is a contaminant in a wide variety of agricultural products and animal feed and may cause adverse effects on animal health. Moreover, the exposure of food-producing animals to OTA via feed consumption can result in undesirable OTA residues in animal-derived food products (“carry-over effect”). OTA presence in food and dietary exposure to OTA poses a potential public health risk, as it has been classified by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as possibly carcinogenic to humans (group 2B). Several studies have also revealed the nephrotoxic, immunotoxic, teratogenic, embryotoxic, genotoxic nature of ΟTA. Among food-producing animals, pigs are the most susceptible animals to OTA exposure and the toxin can accumulate in several tissues; the highest concentrations of OTA are usually found in the blood, followed by kidneys, liver, muscles and fat. OTA occurrence data in edible pig tissues, pork meat and pork derived product from published studies conducted in various countries varies. The aim of the present thesis was to study the presence of OTA in samples of tissues obtained from slaughtered pigs and in human serum samples, as an indicator for human exposure to OTA, in Greece. In the first section of the study (presence of OTA in slaughtered pigs), samples from 1,695 healthy slaughtered pig originating from 113 farms (15 animals per farm) located in 21 geographic regional units and 8 regions of Greece with significant swine industry were examined. Blood serum, liver, kidney, muscle and fatty tissue samples were obtained from each pig in the slaughterhouses and examined by using ELISA and HPLC-FD. OTA-positive serum samples were only found when samples were examined by ELISA and 782 samples (46.1%) were contaminated in a OTA range between 0.20-5.38 μg/L, with a mean value of 0.60 μg/L and a median value of 0.30 μg/L. Differences in the serum positive samples percentages, in the range of OTA concentrations in the serum samples of slaughtered pigs, and in the OTA serum positive farms percentages in the different regional units and regions of Greece, were found. The highest of positive serum samples percentage (75.7%) and positive farms percentage (100%) were recorded in the region of Epirus with OTA values ranged between 0.21 and 0.43 µg/L. Τhe region of Thessaly followed, with 70.9% positive samples and 95.5% positive farms, where the highest value of the toxin (5.38 µg/L) was also recorded. The lowest positive serum samples percentage (8.0%) and the lowest concentrations (0.21-0.25 µg/L) were found in samples from region of Eastern Macedonia and Thrace. Regarding the presence of OTA in the serum samples of slaughtered pigs determined by HPLC-FD method, 1,233 samples (72.7%) were found positive with concentrations ranged between 0.15-5.96 µg/L and a mean valued of 0.51 µg/L. The highest positive serum samples percentages were found in Thessaly and Crete regions that exceeded 98%, with OTA concentrations ranged between 0.15-5.96 µg/L and 0.15-1.11 µg/L, respectively. The lowest positivity percentage was found in the samples from Central Greece region (39.3%) and OTA concentrations ranged between 0.15-0.37 µg/L. A high prevalence percentage (range 75-100%) of the OTA contamination in serum of slaughtered pigs in the farm was found in the Thessaly region, with positive farms up to 96.0%, as determined by the HPLC-FD method. Using the HPLC-FD method, 5.8% of tested kidney samples of slaughtered pigs were found OTA positive with concentrations ranged between 0.36-1.36 µg/L and a mean value of 0.73 µg/L. The highest positive samples percentage (22.7%) was found in kidney samples originated from farms in Thessaly region with OTA concentrations ranged between 0.38-1.36 µg/L. Positive liver samples were only found in the region of Thessaly, at a percentage of 12.1%. None of all muscle and fat samples were found OTA contaminated using both the ELISA and HPLC-FD method. In the second section (presence of OTA in humans), 169 human blood serum samples obtained from 10 regions of Greece were analyzed by HPLC-FD. Relying on OTA serum levels determined, a risk assessment for the Greek consumer was attempted by employing applied models in previous published studies to correlate human blood serum concentration and OTA intake. Out of the tested samples 52 (30.8%) were found OTA positive and concentration ranged between 0.26-2.18 ng/mL, with a mean value of 0.74 ng/mL. The highest OTA concentration (2.18 ng/mL) was recorded in a sample from the region of Attica. The highest positive samples percentage (38.9%) was found in Central Greece region and the OTA concentrations ranged between 0.38-1.71 ng/mL, while the lowest percentage (20.0%) was found in Eastern Macedonia and Thrace regions, with only one positive serum sample found in concentration 0.43 ng/mL. Τhe human exposure assessment to ΟΤΑ for the Greek consumer revealed that the risk of non-neoplastic effects appears to be negligible. For the neoplastic effects, 5.3% to 24.9% of the Greek population may be at risk depending on the used model. To the best of our knowledge, this study was the first assessment of the presence of OTA in slaughtered pigs and in human blood in Greece. Although the results of the study do not indicate any large problem with OTA in pork meat in Greece, the incidence of OTA in pig serum demonstrates the need for constant OTA monitoring in the production of pork meat and its products. A future field of research would be the analysis of a larger number of Greek consumers’ blood samples, but also the investigation of various factors effect on the OTA levels in the consumer’s blood serum, such as the consumption of specific food groups and in particular pork meat and pork meat products.

Η Ωχρατοξίνη Α (ΩΤΑ) είναι μια μυκοτοξίνη που παράγεται από διάφορα είδη μυκήτων που ανήκουν στα γένη Aspergillus και Penicillium. Αποτελεί μολυσματικό παράγοντα σε μια μεγάλη ποικιλία γεωργικών προϊόντων και ζωοτροφών και μπορεί να είναι επιβλαβής για την υγεία των ζώων. Επιπρόσθετα, η έκθεση των ζώων που παράγουν τρόφιμα στην ΩΤΑ μέσω της κατανάλωσης ζωοτροφών μπορεί να οδηγήσει σε ανεπιθύμητα κατάλοιπά της στα προϊόντα ζωικής προέλευσης (“carry-over effect”). Η παρουσία της στα τρόφιμα και η διατροφική έκθεση στην ΩTA ενέχει δυνητικό κίνδυνο για τη δημόσια υγεία, καθώς έχει ταξινομηθεί από τον Διεθνή Οργανισμό Έρευνας για τον Καρκίνο (International Agency for Research on Cancer, IARC) ως πιθανώς καρκινογόνος για τον άνθρωπο (ομάδα 2Β). Αρκετές μελέτες έχουν επίσης αποκαλύψει τη νεφροτοξική, ανοσοτοξική, τερατογόνο, εμβρυοτοξική, γονιδιοτοξική φύση της ΩTA. Μεταξύ των παραγωγικών ζώων οι χοίροι είναι οι πιο ευαίσθητοι στην έκθεση στην ΩTA και η τοξίνη μπορεί να συσσωρευτεί σε ιστούς του χοίρου με τις υψηλότερες συγκεντρώσεις να εντοπίζονται πρώτα στο αίμα και στη συνέχεια ακολουθούν οι νεφροί, το ήπαρ, οι μύες και το λίπος. Τα δεδομένα για την παρουσία της ΩΤΑ στους ιστούς χοίρων, στο χοιρινό κρέας και τα προϊόντα που παράγονται από χοιρινό κρέας σε διάφορες χώρες παγκοσμίως ποικίλουν. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε η μελέτη της παρουσίας της ΩΤΑ σε δείγματα σφάγιων χοίρου από σφαγεία της Ελλάδας, αλλά και σε δείγματα ορού από ανθρώπους της χώρας μας ως δείκτη της έκθεσης του ανθρώπου στην τοξίνη αυτή στην Ελλάδα. Στο πρώτο μέρος της μελέτης (παρουσία της ΩΤΑ στα σφάγια χοίρου), εξετάστηκαν δείγματα από 1.695 σφάγια υγιών χοίρων από 113 εκτροφές (15 ζώα ανά εκτροφή) από 21 περιφερειακές ενότητες και 8 περιφέρειες της Ελλάδος με σημαντική χοιροτροφία. Από κάθε σφάγιο λήφθηκαν και αναλύθηκαν με τη χρήση ELISA και HPLC-FD δείγματα ορού αίματος, ήπατος, νεφρού, μυϊκού και λιπώδους ιστού. Στην ανάλυση με ELISA, η παρουσία της ΩΤΑ διαπιστώθηκε μόνο στον ορό των σφάγιων χοίρου και 782 (46,1%) δείγματα βρέθηκαν θετικά με εύρος στις συγκεντρώσεις από 0,20-5,38 μg/L, με μέσο όρο 0,60 μg/L και διάμεση τιμή 0,30 μg/L. Διαπιστώθηκαν διαφορές στο ποσοστό των θετικών δειγμάτων, στο εύρος των συγκεντρώσεων της ΩΤΑ στα δείγματα ορού των σφάγιων χοίρου, αλλά και στο ποσοστό των εκτροφών που βρέθηκαν θετικές στην παρουσία της τοξίνης στις διαφορετικές περιφερειακές ενότητες και περιφέρειες της Ελλάδος. Το μεγαλύτερο ποσοστό θετικών δειγμάτων ορού (75,7%) και θετικών εκτροφών (100%) βρέθηκε στην περιφέρεια Ηπείρου με συγκεντρώσεις της ΩΤΑ 0,21-0,43 μg/L, ακολουθούμενη από την περιφέρεια Θεσσαλίας, με 70,9% θετικά δείγματα όρου και 95,5% θετικές εκτροφές, όπου καταγράφηκε και η υψηλότερη συγκέντρωση της τοξίνης (εύρος 0,21-5,38 μg/L). Το χαμηλότερο ποσοστό θετικών δειγμάτων ορού (8,0%) και χαμηλότερες συγκεντρώσεις (0,21-0,25 μg/L) διαπιστώθηκε στα δείγματα από την περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης. Στην ανάλυση με HPLC-FD για την παρουσία της ΩΤΑ στα δείγματα ορού σφάγιων χοίρου, 1.233 δείγματα (72,7%) βρέθηκαν θετικά με συγκεντρώσεις 0,15-5,96 μg/L και μέσο όρο 0,51 μg/L. Τα υψηλότερα ποσοστά θετικών δειγμάτων ορού διαπιστώθηκαν στις περιφέρειες Θεσσαλίας και Κρήτης και ξεπερνούσαν το 98%, με συγκεντρώσεις ΩΤΑ 0,15-5,96 μg/L και 0,15-1,11 μg/L, αντίστοιχα. Το πιο χαμηλό ποσοστό θετικών δειγμάτων ορού σφάγιων χοίρου βρέθηκε στα δείγματα από την περιφέρεια Στερεάς Ελλάδας (39,3%) και η ΩΤΑ κυμαίνονταν από 0,15 έως 0,37 μg/L. Υψηλός επιπολασμός (εύρος 75-100%) της μόλυνσης με ΩΤΑ στον ορό σφάγιων στην εκτροφή βρέθηκε στην περιφέρεια της Θεσσαλίας, που έφτανε στο 96,0% των εκτροφών με τη μέθοδο HPLC-FD. Με την ανάλυση HPLC-FD, το 5,8% των δειγμάτων νεφρών σφάγιων χοίρου βρέθηκαν θετικά στην ΩΤΑ με συγκεντρώσεις 0,36-1,36 μg/L και μέσο όρο 0,73 μg/L. Το υψηλότερο ποσοστό θετικών δειγμάτων (22,7%) βρέθηκε σε νεφρούς σφάγιων χοίρου από εκτροφές της περιφέρειας Θεσσαλίας με συγκεντρώσεις της ΩΤΑ 0,38-1,36 μg/L. Από την περιφέρεια Θεσσαλίας προερχόταν και τα μόνο θετικά στην ΩΤΑ δείγματα ήπατος, σε ποσοστό 12,1%. Κανένα από τα δείγματα μυϊκού και λιπώδους ιστού που εξετάστηκαν τόσο με την ELISA όσο και με την HPLC-FD δεν βρέθηκαν θετικά στην παρουσία ΩΤΑ.Στο δεύτερο μέρος (παρουσία της ΩΤΑ στους ανθρώπους), αναλύθηκαν 169 δείγματα ορού ανθρώπινου αίματος από 10 περιφέρειες της Ελλάδας με τη χρήση HPLC-FD. Με βάση τις συγκεντρώσεις της ΩΤΑ που προσδιορίστηκε στα δείγματα ανθρώπινου ορού πραγματοποιήθηκε εκτίμηση του κινδύνου για τον Έλληνα καταναλωτή με τη χρήση μοντέλων υπολογισμού για τη συσχέτιση μεταξύ της συγκέντρωσης στο ορό του αίματος και της πρόσληψης της τοξίνης από άλλες δημοσιευμένες εργασίες. Τα 52 από τα δείγματα που εξετάστηκαν (30,8%) βρέθηκαν θετικά στην παρουσία της ΩΤΑ και οι συγκεντρώσεις της κυμαίνονταν από 0,26 έως 2,18 ng/mL με μέσο όρο 0,74 ng/mL. Η υψηλότερη συγκέντρωση της ΩΤΑ (2,18 ng/mL) προσδιορίστηκε σε δείγμα από την περιφέρεια Αττικής. Το υψηλότερο ποσοστό θετικών δειγμάτων βρέθηκε στην περιφέρεια Στερεάς Ελλάδας (38,9%) και οι συγκεντρώσεις της ΩΤΑ είχαν εύρος 0,38-1,71 ng/mL, ενώ το χαμηλότερο ποσοστό (20,0%) στην περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης όπου μόνο ένα δείγμα ορού βρέθηκε θετικό με συγκέντρωση 0,43 ng/mL. Από την εκτίμηση του κινδύνου έκθεσης στην ΟΤΑ για τον Έλληνα καταναλωτή, ο κίνδυνος για μη νεοπλασματικές επιπτώσεις φαίνεται ότι είναι μηδενικός. Όσον αφορά τις νεοπλασματικές επιπτώσεις, το 5,3% έως το 24,9% του Ελληνικού πληθυσμού μπορεί να διατρέχει κίνδυνο ανάλογα με το μοντέλο εκτίμησης που χρησιμοποιήθηκε. Από όσο γνωρίζουμε, η μελέτη αυτή αποτελεί την πρώτη εκτίμηση της παρουσίας της ΩΤΑ στα σφάγια χοίρου και στον αίμα των ανθρώπων στην Ελλάδα. Αν και τα αποτελέσματά της μελέτης δεν υποδηλώνουν κάποιο μεγάλο πρόβλημα σχετικά με το χοιρινό κρέας και τα παραπροϊόντα σφάγιων χοίρου στη χώρα μας, η συχνότητα εμφάνισης στον ορό σφάγιων χοίρου καταδεικνύει την ανάγκη για συνεχή παρακολούθηση της ΩΤΑ στην παραγωγή χοιρινού κρέατος και των προϊόντων του. Επίσης η ανάλυση περισσότερων δειγμάτων αίματος Ελλήνων καταναλωτών, αλλά και η διερεύνηση της επίδρασης διαφόρων παραγόντων στην συγκέντρωση της ΩΤΑ στον ορό του αίματος του καταναλωτή, όπως η κατανάλωση συγκεκριμένων ομάδων τροφίμων και ειδικότερα του χοιρινού κρέατος και των προϊόντων, είναι ένα πεδίο μελλοντικής έρευνας.