LOcratoxina A (OTA) és una micotoxina formada per fongs de les espècies Aspergillus i Penicillium, principalment Aspergillus ochraceus, Aspergillus carbonarius i Penicillium verrucosum. Té efectes nefrotòxics, inmunosupressors, genotòxics, carcinogènics, teratogènics i neurotòxics a l'organisme.
Les principals fonts d'aquesta toxina són cereals i llegums, però també poden trobar-se en aliments com el cafè, el cacau, el raïm i el vi, la cervesa i la fruita seca. En productes d'origen animal, com carn de porc i aviram, hi ha presència d'ocratoxines quan els animals dels que s'obtenen han sigut alimentats amb pinsos contaminats.
Les pràctiques agrícoles i les condicions ambientals d'humitat i temperatura durant l'emmagatzematge i el transport dels aliments esmentats anteriorment afecten al seu contingut en ocratoxina A, ja que a unes condicions de 18% d'humitat relativa (0,8 d'activitat d'aigua) i 3 °C o superiors, la ocratoxina ja es pot formar.
Formes químiques Dins d'una solució aquosa, l'ocratoxina A es pot presentar en tres formes químiques en funció del pH del medi (neutra, monoaniònica i dianiònica). A un pH àcid la toxina es troba en forma neutra i, a mesura que va pujant el pH, el grup carboxílic de la fenilalanina perd un protó (forma monoaniònica) i el grup fenòlic perd un segon protó a pH neutre (forma dianiònica). Diferents estudis han estimat les pKa de l'ocratoxina mitjançant mètodes espectrofotomètrics, obtenint una pKa₁ de 4,4 i una pKa₂ de 7,09. Afegint aquestes dades a l'explicació anterior, per sota del valor de la pKa₁ predomina la forma neutra, entre els valors de pKa₁ i pKa₂ hi ha més quantitat d'ocratoxina en forma monoaniònica i, un cop superat el valor de pH de la pKa₂, la forma predominant al medi és la dianiònica. center|sense marc|999x999px
Toxicocinètica L'ocratoxina A s'absorbeix a través de l'estómac i el jejú, s'uneix a l'albúmina sèrica i viatja majoritàriament fins als seus òrgans diana, els ronyons i el fetge, i en menor mesura al múscul esquelètic, teixit gras i cervell. La vida mitjana de la toxina dins de l'organisme en humans és de 35 dies. Un cop comença a excretar-se ho fa via renal, fecal i, fins i tot, a través de la llet materna.
Absorció El percentatge de toxina que absorbeix l'organisme depèn de cada espècie, per exemple, en porcs l'absorció per via oral és d'un 60% i en ratolins menor. La biodisponibilitat oral d'ocratoxina A més alta es dona en humans, amb un 93%. Estudis fets en animals conclouen que, les formes neutra i monoaniònica de l'ocratoxina A s'absorbeixen a través de l'estómac i el jejú sense cap mecanisme de transport específic conegut.
Distribució Unió a les proteïnes plasmàtiques L'albúmina és la proteïna plasmàtica més abundant al sistema circulatori, i s'uneix a l'ocratoxina A amb una alta afinitat. Aquesta alta afinitat provoca que el 99,8% d'ocratoxina que entra al sistema circulatori humà es lligui amb l'albúmina i que, un cop a l'organisme, l'ocratoxina A tingui una vida mitjana d'eliminació del plasma tan llarga (aproximadament un mes) en humans.
L'ocratoxina A, a un pH fisiològic, es pot trobar tant en forma monoaniònica (OTA-) com dianiònica (OTA2-). Però, a l'arribar al sistema circulatori humà, és ràpidament desprotonada per l'albúmina sèrica humana (HSA) i interacciona iònicament, en forma dianiònica, amb dues varietats d'arginina de l'álbúmina (R222 i R257). El principal lloc d'unió de l'ocratoxina A amb aquesta proteïna plasmàtica es troba al subdomini IIA (Sudlow’s Site I) de l'albúmina sèrica, on es troben les dues arginines responsables de la forta unió. Hi ha un lloc d'unió secundari, el subdomini IIIA (Sudlow’s Site II), però aquest té una afinitat molt menor, per tant, no té molta rellevància a la toxicocinètica de l'ocratoxina. Tant el Sudlow’s Site I com el II són els principals llocs d'unió de substàncies tòxiques de l'albúmina sèrica humana.
A part de l'albúmina, s'han detectat altres proteïnes que tenen una major afinitat d'unió a l'ocratoxina A, tot i que es troben en una concentració molt menor. Tot i això, és possible que tinguin un paper important en la patogènesi de la Nefropatia Endèmica dels Balcans, a causa de la seva lliure filtració a través dels glomèruls renals.
Distribució tissular La distribució de l'ocratoxina A a través dels teixits depèn de cada espècie i també de factors com la quantitat de toxina, la forma d'ingestió, la composició de la dieta de l'individu i el seu estat de salut. De qualsevol forma, els òrgans diana són sempre els ronyons i el fetge. Una petita quantitat d'ocratoxina també arriba al múscul esquelètic, al teixit gras i al cervell.
El fet que els ronyons i el fetge siguin òrgans diana, pot estar establert pels seus sistemes de transport. Als ronyons predominen els transportadors d'anions orgànics (OAT), i al fetge els polipèptids transportadors d'anions orgànics (OATP), tots dos són proteïnes de transport de membrana i formen part de la família de transportadors de soluts. També són les principals estructures moleculars responsables de la captació cel·lular activa d'ocratoxina A. Els transportadors OAT basolaterals són els encarregats de transportar l'ocratoxina A des de la sang fins a les cèl·lules tubulars del ronyó, mentre que el transportador apical OAT4 pot intervenir en la reabsorció urinària d'ocratoxina, fent que es torni a acumular a les cèl·lules tubulars del ronyó.
Com que l'ocratoxina A dins de l'organisme sol trobar-se com una molècula carregada, pot travessar la placenta, probablement mitjançant mecanismes de transport actius. En dones embarassades, la concentració d'ocratoxina A és major a la placenta i a la sang del fetus que a la sang de la mare.
Metabolisme Dins de l'organisme, la majoria d'ocratoxina A es manté en la seva forma inicial, però pot ser transformada en algun dels seus metabòlits, que tenen una toxicitat més baixa o nula. Quan l'ocratoxina A és hidrolitzada pels enzims proteolítics de l'intestí i enzims de la microflora bacteriana, es dona com a resultat el seu metabòlit ocratoxina α. Si l'ocratoxina A pateix una decloració, llavors es forma el metabòlit ocratoxina B.
La vida mitjana de l'ocratoxina al plasma varia en funció de la dosi administrada i de l'espècie animal estudiada. En humans és de 35 dies, en micos de 20 dies i en rates i porcs d'entre 5-6 dies.
Excreció Excreció renal L'excreció d'ocratoxina A via renal es dona majoritàriament a través de la secreció tubular, ja que, a causa de la unió de la toxina amb l'albúmina, l'eliminació glomerular és insignificant. La reabsorció tubular podria participar parcialment en l'acumulació intercel·lular d'ocratoxina A.
Tant en estudis in vitro com in vivo, ha quedat demostrada la importància dels transportadors d'anions orgànics (OAT). En humans, el transportador OAT1 als ronyons, i el transportador OAT3 al fetge i al cervell, intervenen activament en la captació d'ocratoxina A des de la sang cap als teixits. La toxina pot ser reabsorbida de qualsevol part de la nefrona, tany mitjançant transport actiu com per difusió passiva en funció del pH.
Excreció fecal o circulació enterohepàtica La principal ruta per l'excreció fecal de l'ocratoxina A i els seus metabòlits és la excreció biliar. També por donar-se per secreció a l'intestí prim. En estudis fets en ratolins, s'ha observat que la forma conjugada de la toxina ([3H]-ocratoxina A) s'excreta per la via biliar, tot i que pot ser reabsorbida després de la hidròlisi del seu conjugat per part de la microflora bacteriana.
Excreció a la llet materna Existeix una relació directa entre la presència d'ocratoxina A a la dieta i la seva concentració a la llet. En un estudi en humans es va observar que el nivell més alt d'excreció d'ocratoxina a través de la llet es donava durant els primers dies després del part.
Mecanismes d'acció Inhibició de la síntesi proteica L'ocratoxina A pot inhibir l'activitat dels enzims aminoacil-tRNA sintetasa, valil-tRNA sintetasa i fenilalanina-tRNA sintetasa, encarregats de sintetitzar noves proteïnes. Aquesta inhibició pot induir a la reducció o a la parada completa de la proliferació i del creixement cel·lular a la melsa, el fetge i els ronyons. En el cas de la fenilalanina-tRNA sintetasa, es veu afectada només amb dosis d'ocratoxina A relativament altes. L'ocratoxina A també pot inhibir la fenilalanina hidroxilasa, comportant-se com a fals substrat de l'enzim. Quan l'enzim hidroxila la fracció de fenilalanina s'obté una ocratoxina A que conté tirosina, que ha sigut detectada fins i tot a estudis in vivo.
Inhibició de la producció d'energia cel·lular L'ocratoxina A afecta molt negativament la producció d'energia cel·lular (ATP). Un dels primers signes d'una toxicitat per ocratoxina és la disfunció mitocondrial, que comporta una disminució de la síntesi de proteïnes. La toxina pot, fins i tot, penetrar dins dels mitocondris i unir-se a proteïnes que intervenen al manteniment del potencial de membrana i la fosforilació oxidativa, interferint amb el transport de fosfats i inhibint el transport d'electrons.
Inducció d'estrès oxidatiu i nitrosatiu Una exposició a l'ocratoxina A provoca un augment dels nivells d'espècies d'oxigen reactiu, com els radicals lliures i els peròxids, i un esgotament del glutatió cel·lular a causa que l'ocratoxina pot inhibir la Nrf2, una proteïna encarregada d'evitar l'estrès oxidatiu. Per aquest motiu pot induir a l'augment dels nivells d'espècies d'oxigen reactiu, cosa que posteriorment condueix a la peroxidació lipídica, l'estrès proteotòxic i el dany oxidatiu de l'ADN. Els nivells cel·lulars de glutatió tenen un paper fonamental a l'hora de limitar la toxicitat a curt termini d'ocratoxina a les cèl·lules tubulars del ronyó. En estudis in vivo, s'ha observat que la toxina també provoca estrès oxidatiu al fetge, creant un increment de la peroxidació lipídica després d'haver administrat la toxina.
Els nivells d'espècies de nitrogen reactiu també poden augmentar en presència d'ocratoxina A. La toxina provoca que augmenti la síntesi de monòxid de nitrogen (NO) i les concentracions de nitrits i nitrats. Alts nivells de monòxid de nitrogen (NO) poden causar estrès nitrosatiu al reaccionar amb un radical d'anió superòxid (O₂•-), formant peroxinitrit (ONOO-), que a la vegada dona diòxid de nitrogen (NO₂) i radicals hidroxil (OH•).
Apoptosi L'ocratoxina provoca tant apoptosi com necrosi cel·lular, fins i tot a concentracions nanomoleculars. La causa de l'apoptosi podria ser que l'ocratoxina provoca canvis transcripcionals a molts gens que participen en la resposta al dany de l'ADN i l'apoptosi, evitant que puguin dur a terme la seva funció correctora, com per exemple, els gens GADD153, GADD45, clusterin i p53. Un estudi va demostrar que el gen p53 té una funció protectora contra l'efecte carcinogènic que podria causar la toxina. Una altra causa de l'apoptosi podria ser la regulació de les vies de transducció de senyals.
Alteració de la homeòstasi del calci L'ocratoxina A pot alterar la homeòstasi inhibint la taxa d'absorció de calci dependent d'ATP en un 42-45%, fet que comporta un augment sostingut del calci citosòlic. Aquesta interrupció de la homeòstasi per presència d'ocratoxina es deu a un deteriorament de la membrana del reticle endoplasmàtic, probablement a causa de la peroxidació lipídica. L'ocratoxina afecta negativament a la homeòstasi del calci fins i tot a concentracions nanomolars, interferint amb la senyalització del calci, que, a la vegada, dona lloc a una proliferació cel·lular anormal.
Toxicitat Toxicitat aguda Els símptomes d'una toxicitat aguda són hemorràgies multifocals i trombos de fibrina als òrgans amb més activitat metabòlica (melsa, cervell, fetge, ronyó i cor), nefrosi i necrosi hepàtica, gastritis i atròfia de les vellositats de l'intestí.