Ekstrakty z korzeni winorośli jako naturalna broń przeciwko ochratoksynie A w winogronach

Ochratoksyna A (OTA) jest klasyfikowana przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem jako związek potencjalnie rakotwórczy dla człowieka. Wykazuje ponadto działanie   teratogenne, genotoksyczne, immunotoksyczne, nefrotoksyczne, hepatotoksyczne i neurotoksyczne. Wino stanowi drugie najważniejsze źródło narażenia na OTA w diecie europejskiej, badania cytowane przez autorów wskazują, że około 20% analizowanych win europejskich przekraczało unijny limit tej toksyny. Głównym sprawcą kontaminacji winogron jest grzyb strzępkowy Aspergillus carbonarius, u którego niemal wszystkie izolaty są silnymi producentami OTA. W kontekście unijnej strategii Zielonego Ładu i dążenia do ograniczenia stosowania syntetycznych fungicydów, poszukiwanie naturalnych rozwiązań biokontroli nabiera szczególnego znaczenia.

Surowiec z odpadów uprawy

Autorzy zwrócili uwagę na potencjał zagospodarowania odpadów winiarskich, w samej Francji rocznie powstaje około 8 milionów ton drewnianych pozostałości z uprawy winorośli, w tym 6 milionów ton drewna i korzeni. Materiał ten jest bogatym źródłem stilbenoidów, związków fenolowych o udokumentowanej aktywności przeciwgrzybiczej. Do badania wybrano ekstrakty z korzeni odmian winorośli Merlot (Me) i Tannat (Ta), charakteryzujące się wysoką zawartością tetrameru stilbenoidowego, witisyny B (VIT), uznawanej za główny aktywny składnik tych ekstraktów.

Kluczowym elementem pracy było zastosowanie trzech uzupełniających się metod testowych:

• hodowla w pożywce płynnej - umożliwiająca precyzyjny pomiar biomasy i toksyny,
• hodowla w pożywce stałej - zbliżona do warunków rzeczywistych,
• ex vivo na jagodach winogron - najbardziej reprezentatywny dla warunków naturalnych.

Jako punkt odniesienia zastosowano fungicyd tebukonazol, inhibitor biosyntezy ergosterolu.

Wyniki

W badaniach w pożywce płynnej witisyna B ograniczała wzrost grzyba strzępkowego jedynie we wczesnej fazie hodowli, a efekt ten zanikał wraz z czasem trwania eksperymentu, natomiast ekstrakty z korzeni Merlota i Tannat nie hamowały wzrostu, a we wczesnym etapie nawet go stymulowały. Wszystkie trzy substancje istotnie ograniczały poziom OTA w supernatancie hodowli, choć ich wpływ na toksynę zgromadzoną w grzybni był zróżnicowany, przy czym ekstrakt z Merlota stopniowo zwiększał jej ilość, a analiza ekspresji genów szlaku biosyntezy OTA wykazała, że witisyna B powodowała wzrost aktywności większości badanych genów, co sugeruje raczej reakcję stresową grzyba niż bezpośrednie zablokowanie szlaku syntezy toksyny. W pożywce stałej, przy stężeniu 1 g/L, wszystkie trzy substancje ograniczyły produkcję OTA nawet o 48%, nie wpływając przy tym na tempo wzrostu pleśni, podczas gdy zastosowany do porównania tebukonazol istotnie hamował wzrost A. carbonarius w sposób zależny od dawki, ale przy najwyższym stężeniu (0,16 g/L) doprowadził do niemal trzykrotnego wzrostu produkcji toksyny. Z kolei w teście na jagodach winogron ekstrakt z korzeni Merlota nie wpływał na rozwój grzyba, lecz istotnie ograniczał produkcję OTA przy wyższych stężeniach, redukując ją o 45-47%, natomiast tebukonazol w tym modelu hamował zarówno wzrost grzyba strzępkowego, jak i produkcję toksyny, w tym drugim przypadku o ponad 90%.

Wniosek kluczowy

Autorzy podkreślają, że hamowanie wzrostu patogenu i ograniczanie biosyntezy mykotoksyny to procesy niezależne od siebie, prawdopodobnie regulowane odrębnymi mechanizmami. Co istotne dla metodyki badań przesiewowych nad naturalnymi biopreparatami, wyniki uzyskane wyłącznie w warunkach in vitro mogą nie być wystarczające do rzetelnej oceny skuteczności antygrzybiczej i antymykotoksycznej. Dopiero zestawienie danych z kilku modeli badawczych daje pełny i wiarygodny obraz potencjału danego związku. Badanie potwierdza potencjał odpadów z uprawy winorośli jako surowca do opracowania naturalnych preparatów biokontrolnych ograniczających kontaminację winogron ochratoksyną A.

Źródło: https://www.mdpi.com/2072-6651/18/9/372