MICOTOXINAS, INMUNIDAD Y CONCEPTOS DE CONTROL

Transcripción

1 MICOTOXINAS, INMUNIDAD Y CONCEPTOS DE CONTROL MALLMANN, C. A. 1 ; DILKIN, P 2.; TYSKA, D. 3 ; MALLMANN, A. O. 4 1 Profesor Titular. Dr. Universidad Federal de Santa María, DMVP, LAMIC. 2 Profesor Adjunto Dr. Universidad Federal de Santa María, DMVP, LAMIC. 3 Estudiante de La carrera de Zootecnia, UFSM, CCR, LAMIC. 4 Estudiante de la carrera de Medicina Veterinaria, UFSM, CCR, LAMIC. Traducción: Dra. Martha Pulido L. MV.MSc Profesora Asistente Universidad Nacional de Colombia Producción de Micotoxinas Las micotoxinas son sustancias tóxicas resultantes del metabolismo secundario de diversas cepas de hongos filamentosos. Son compuestos orgánicos, de bajo peso molecular y no poseen inmunogenicidad. En climas tropicales y subtropicales el desarrollo fúngico se ve favorecido por factores como excelentes condiciones de humedad y alta temperatura. Los hongos crecen y proliferan bien en cereales, principalmente maní, maíz, trigo, cebada. Sorgo y arroz (Tabla 1); los cuales generalmente encuentran un sustrato altamente nutritivo para su desarrollo. El crecimiento fúngico y la producción de micotoxinas en cereales puede ocurrir en diversas fases del proceso en la maduración, cosecha, transporte, procesamiento, o en el almacenamiento de los granos. Por eso, la reducción de la humedad de los cereales a través del secado es de fundamental importancia para reducir los niveles de contaminación. Más de 400 micotoxinas, conocidas en la actualidad, son producidas por aproximadamente una centena de hongos. Las principales micotoxinas pueden ser divididas en tres grupos: Las aflatoxinas producidas por hongos del género Aspergillus, como A. flavus y A. parasiticus; las ocratoxinas, producidas por los hongos Aspergillus y diversas especies de Penicillium; y las fusariotoxinas, que tienen como principales representantes a los tricoticenos, la zearalenona y las fumonisinas, producidas por diversas especies del genero Fusarium. La formación de micotoxinas es dependiente de una serie de factores como la humedad, temperatura, presencia de oxígeno, tiempo para el crecimiento del hongo, constitución del sustrato, lesiones o agresiones a la integridad de los granos producidas por insectos o daño mecánico o térmico, cantidad del inóculo fúngico; así como la interacción y competencia entre los linajes fúngicos. Las características

2 genéticas del cereal representan un factor cada vez más decisivo en la solución del problema. Esta gama de factores demuestra que el control de los mismos, en el sentido de prevención, muchas veces se torna en algo muy difícil. Por ejemplo, las condiciones climáticas brasileñas en el período de la cosecha de los cereales, en función del régimen pluviométrico, no favorecen el secado de los granos, especialmente del maíz. Tabla 1. Principales micotoxinas, hongos productores, alimentos más contaminados y condiciones favorables para su presentación Micotoxina Principales hongos productores Alimentos más propensos a la contaminación Principales factores de producción Aflatoxinas Aspergillus flavus y A. parasiticus Maní, castañas, nueces, maíz y cereales en general Almacenamiento en condiciones inadecuadas. Zearalenona Fusarium Maíz y cereales de invierno. Bajas temperaturas asociadas a alta humedad. Fumonisinas Fusarium Maíz y cereales de invierno. Estación seca seguida de alta humedad y temperaturas moderadas. Tricoticenos Fusarium Maíz y cereales de invierno. Bajas temperaturas, alta humedad y problemas de almacenamiento. Ocratoxina A Aspergillus y Penicillium Maíz y granos alamcenados. Deficiencias de almacenamiento. Los sistemas de secado y almacenamiento también contribuyen para la evolución del problema. La temperatura de la masa de granos al interior de los silos en muchas situaciones sobrepasa los 18 C recomendados, permitiendo un crecimiento fúngico intenso, especialmente por la deficiente aireación de la mayoría de unidades de almacenamiento. Adicionalmente también puede influir un exceso en la distribución de impurezas. De otra parte muchas unidades de almacenamiento no son efectivas en el control de puntos de calor de la masa de granos. Estas y muchas otras razones, explican la alta prevalencia de micotoxinas como contaminantes rutinarios de los cereales en Brasil y en países de clima similar. Cuando las micotoxinas son ingeridas, los diferentes efectos se deben a las estructuras químicas de las mismas, influidos por las características intrínsecas de los animales superiores y también por la diversidad de especie, raza, sexo, edad, factores ambientales, manejo, condiciones nutricionales e interacción con otras sustancias químicas. La micotoxicosis implica enormes perjuicios de orden

3 económico, sanitario y comercial; principalmente por sus propiedades anabolizantes, estrogénicas, carcinogénicas, mutagénicas y teratogénicas. Pero el mayor problema de las micotoxinas se atribuye a los daños relacionados con diversos órganos de los animales, implicando la disminución en el desempeño productivo de los mismos. Las manifestaciones agudas ocurren cuando los individuos consumen dosis moderadas a altas de micotoxinas. Pueden aparecer signos clínicos y un cuadro patológico específico; dependiendo de la micotoxina ingerida, la susceptibilidad de la especie, las condiciones individuales del organismo afectado y la interacción con otros factores. Las lesiones son dependientes de cada micotoxina; las más frecuentes se relacionan con hepatitis, hemorragias, nefritis, necrosis de mucosas digestivas y la muerte. La micotoxicosis crónica es la más prevalente, ocurriendo cuando existe un consumo de dosis de bajas a moderadas. En estos casos los animales presentan un cuadro caracterizado por la reducción en la eficiencia productiva, disminución en la conversión alimenticia, disminución en la tasa de crecimiento y en la ganancia de peso. Este cuadro solamente es detectado con cuidados especiales a través de un programa de análisis de micotoxinas presentes en el alimento. Los signos clínicos pueden ser confundidos con deficiencias en el manejo, otras enfermedades e inclusive es común que se confunda la micotoxicosis con deficiencias nutricionales. En los últimos 15 años el Laboratorio de Análisis Micototoxicológico (LAMIC, por su sigla en Portugués), de la Universidad Federal de Santa María ha venido estudiando la frecuencia de presentación de las principales micotoxinas (Tabla 2). Como se observa en la tabla 2, las contaminaciones con ocratoxina A y Toxina T-2 no son significativas, a pesar de que la última, solamente recientemente ha sido evaluada con metodologías más adecuadas. También existen los efectos causados principalmente por las micotoxicosis crónicas, capaces de llevar a inmunosupresión, dejando a un animal predispuesto a otras enfermedades cuyos agentes patógenos fácilmente se multiplican como consecuencia de la caída en la resistencia orgánica del individuo. Un ejemplo de está situación es la falla en una respuesta adecuada a las vacunas como consecuencia de la ingestión continua de micotoxinas.

4 Tabla 2 - Resultados de los análisis de micotoxinas, en diferentes alimentos, realizados en el período de 1994 a 2008, por el Laboratorio de Análisis Micotoxicológico (LAMIC/UFSM). Toxina Número de muestras % Positivas Media (ppb) Máximo (ppb) Aflatoxinas ,7 10, ,5 Zearalenona ,0 43, ,0 Ocratoxina A ,6 0,5 744,8 Toxina T ,2 10, ,0 DON ,0 242, ,2 Fumonisinas ,0 1116, ,0 TOTAL ,25 1 Tomadas de Aflatoxinas B 1+B 2+G 1+G 2. 2 Tomadas de Fumonisinas B 1+B 2. Efectos de diversas micotoxinas sobre el sistema inmunológico Efectos de las Aflatoxinas sobre el sistema inmunológico Los efectos inmunosupresores de las aflatoxinas ya han sido demostrados en animales domésticos y de laboratorio, principalmente en aves. A pesar de existir un consenso en la inmunotoxicidad, el mecanismo no está completamente esclarecido. Los efectos que las toxinas ejercen sobre el complemento, el interferón y las concentraciones de las proteínas séricas; son básicamente resultantes de los daños hepáticos que ocasionan y de la disminución en la producción de proteínas. Además de comprometer la formación del interferón y el complemento, se sabe que las aflatoxinas disminuyen la capacidad fagocítica de los macrófagos y la migración de linfocitos y leucocitos. Adicionalmente, causan aplasia del timo y una disminución significativa del peso de la Bursa de Fabricio, de esta manera se afecta principalmente la inmunidad celular; la aflatoxina B 1 afecta principalmente los linfocitos T, incluyendo tanto las células T ayudadoras como las T supresoras. Los efectos de las aflatoxinas sobre las inmunoglobulinas tampoco están bien esclarecidos. Varios estudios indican un decrecimiento de los niveles de IgA e IgG en animales que sufren intoxicación con alimentos con un contenido de más de 500 mg/kg de aflatoxinas. Contrario a lo anterior, otros estudios concluyen que puede

5 existir un aumento de la concentración de inmunoglobulinas como la IgG atribuible al hecho de la incapacidad del hígado lesionado de remover los anticuerpos producidos en el tracto gastrointestinal. Efectos inmunosupresores de la Zearalenona Se han realizado diversos estudios con el propósito de evaluar los efectos de la zearalenona sobre el sistema inmune de diferentes animales. La gran mayoría fueron realizados con animales de laboratorio. Los roedores intoxicados con zearalenona no presentaron susceptibilidad aumentada para infecciones por Listeria monocytogenes. Los animales no presentaron alteraciones en las cantidades de leucocitos, linfocitos, polimorfonucleares, monocitos ni eosinófilos. Estudios de laboratorio realizados con cultivos celulares, indican que la zearalenona y sus productos de biotransformación pueden inducir una serie de alteraciones de los procesos metabólicos. Así, la exposición a 14 µg/ml inhibe en 50% la síntesis de DNA de los linfocitos. Otros estudios sugieren que la zearalenona y sus productos de biotransformación pueden inhibir la mitogénesis que induce la proliferación de los linfocitos B y T. Los efectos de la zearalenona sobre el sistema inmune de cerdos, no han sido bien estudiados; sin embargo, se considera que los efectos inmunosupresores son irrelevantes cuando se comparan con los problemas reproductivos ocasionados por esta micotoxina. Efectos inmunosupresores de las Fumonisinas El potencial inmunopatogénico de las fumonisinas es por demás temido en la explotación agropecuaria. Sin embargo, pocas investigaciones dimensionan la real importancia de las fumonisinas en la disminución de la capacidad inmunológica de los animales intoxicados. Estudios estadísticos han comprobado el papel de la FB 1 en la ocurrencia del Síndrome Reproductivo y Respiratorio Porcino (PRRS). Los investigadores han concluido que la asociación de las dos enfermedades es altamente significativa en 21 lotes revisados, pues de los 12 que presentaron los signos clínicos de enfermedad, 8 consumían alimento con más de 20 mg/kg de FB 1, y de 9 lotes sin enfermedad, apenas uno consumía alimento con más de 20 mg de FB 1 /kg de alimento. La disminución de la concentración de macrófagos en el pulmón pudo ser constatada a partir de una semana de intoxicación en lechones alimentados

6 con una ración que contenía 20 mg de FB1/kg. Asociado con esa baja de inmunidad, se pudo evidenciar también una mayor susceptibilidad a la infección por Pseudomonas aeruginosa. El aumento en la susceptibilidad a Escherichia coli en lechones intoxicados, también ha sido comprobada. Dosis de 0,5 mg de FB 1 /kg de peso vivo/día, por un período de 7 días fueron suficientes para llevar a un aumento significativo de la diseminación bacteriana cuando Escherichia coli fue administrada vía oral. Aunque los animales no presentaron lesiones derivadas de la intoxicación por FB1, los investigadores concluyeron que la colonización bacteriana 24 horas postinoculación, fue significativamente mayor en los pulmones, bazo y riñones y mayor aún en órganos del sistema digestivo como íleo, ciego, colon y tejido linfoide asociado. También observaron que los animales intoxicados por FB 1 presentaron menores cantidades de citoquinas inflamatorias locales. Efectos inmunosupresores de los Tricotecenos. Los tricoticenos (TCTs) pertenecen al grupo de micotoxinas de gran importancia por los procesos de inmunosupresión que ocasionan. La capacidad inhibitoria de estas toxinas sobre la síntesis proteica de la membrana celular aparentemente influyen sobre la de respuesta del sistema inmune. En las intoxicaciones con esta micotoxina los efectos deletéreos como degeneración y necrosis pueden ser observados en células de división rápida, como las de la mucosa intestinal, el bazo, timo, médula ósea y agregados linfoides. Se aha observado disminución en la producción de inmunoglobulinas y los anticuerpos séricos. Los efectos negativos sobre las células del sistema inmune, la resistencia del hospedero y la producción de inmunoglobulinas ya han sido comprobadas en diversas intoxicaciones experimentales. Las intoxicaciones crónicas por TCTs en animales inducen un significativo aumento en la susceptibilidad a diversos patógenos, como Cryptococcus, Cándida, Listeria, Mycobacterium, Salmonella y Herpes simplex Tipo 1. La interacción TCTs con las enfermedades infecciosas parece ocurrir cuando el mecanismo de resistencia depende de la inmunidad celular. Así, la capacidad fagocitaria es disminuida significativamente, debido a la intoxicación con la toxina T-2, pudiendo desencadenar la ocurrencia de aspergilosis en los animales afectados. El efecto parece ser inducido, principalmente por la disminución de la migración neutrofílica, la fagocitosis de los macrófagos, la disminución al rechazo de órganos transplantados y la hipersensibilidad tipo retardada. La disminución de la inmunidad inducida por la

7 intoxicación por tricoticenos se evidencia por el aumento en la incidencia de enfermedades específicas, o las cuasadas por patógenos oportunistas, causando las infecciones secundarias. Sin embargo, el organismo de los animales intoxicados también evidencia una respuesta insastifactoria a las vacunas. Efectos de la Ocratoxina A sobre el sistema inmunológico La ocratoxina A solamente es eliminada del organismo en 3 ó 4 semanas posteriores al retiro del alimento contaminado. La dificultad de eliminar rápidamente la toxina del organismo confiere a la Ocratoxina A propiedades altamente tóxicas para diversos órganos y sistemas. Además son muy importantes sus propiedades inmunosupresivas en fetos, animales jóvenes y adultos. Los principales efectos están relacionados con la disminución de la fagocitosis y la disminución de la acción linfocitaria. Con esto, la susceptibilidad a infecciones bacterianas se ve significativamente incrementada. La respuesta inmune proporcionada por la vacunación también se ve significativamente afectada, principalmente en cerdos jóvenes. Control y gerencia de las micotoxinas El mejor método para controlar la contaminación por micotoxinas, aún continua siendo la prevención, buscando una alimentación libre de las mismas. Pero cuando el producto ya está contaminado y va a ser usado en el alimento, es necesario eliminar o disminuir esta contaminación. La prevención de la producción de micotoxinas incluye la prevención de la biosíntesis y el metabolismo de las toxinas en el campo y durante el almacenamiento. La descontaminación de micotoxinas posterior a la producción se refiere al tratamiento post-cosecha para remover, destruir o reducir el efecto tóxico. A veces es difícil impedir la formación de micotoxinas en el campo o en el almacenamiento, por esto, el monitoreo puede impedir que las micotoxinas se tornen en una significativa fuente de riesgo para la salud, pues el conocimiento acerca de la contaminación permitiría la adopción de medidas estratégicas para disminuir el riesgo.

8 El control y gerenciamiento de las micotoxinas implica un proceso que presenta una serie de actividades críticas. Este proceso de muestreo representa uno de los más importantes por ser la base técnica de la toma de decisiones. El procedimiento analítico con base científica, está representado por la Cromatografía en Fase Líquida acoplada a la espectrometría de masas (LCMS/MS), el resultado obtenido en este análisis es un punto crítico entre el muestro y la toma de decisiones. Estas, deben considerar el uso seguro de la dieta, de forma que el riesgo de intoxicación por micotoxinas pueda ser minimizado; y que el costo beneficio sea exactamente cuantificado, permitiendo la maximización de la productividad del lote y el lucro de la actividad (Figura 1). El análisis de micotoxinas en materias primas y alimentos es prácticamente imprescindible en las industrias de productos destinados al consumo humano y animal, como también por la posibilidad de importación y exportación de una serie de alimentos con posibilidad de contaminación. EL procedimiento a ser adoptado en los casos en que la contaminación encontrada sobre pase una determinada concentración predefinida, es una adopción de medidas de control del alimento. Esto puede ser realizado por la dilución y adopción de medidas como el uso de aditivos antimicotoxinas (AAM, por su sigla en Portugués) o medidas más severas, como la destrucción del producto. Figura 1 Programa de seguimiento y control de micotoxinas. La medida más utilizada actualmente en el control de micotoxinas es la inclusión de AAMs, actualmente existen una gran variedad de productos, pero no todos presentan resultados que comprueben su eficiencia protectora. Por tanto, la toma de la decisión de optar por algún producto debe fundamentarse en los resultados de las evaluaciones de los AAM a través de pruebas de adsorción in vitro e in vivo. Las metodologías de las evaluaciones in vitro se basan en la simulación de condiciones que el AAM encuentra en su zona de acción en el organismo, es decir,

9 en el tracto gastrointestinal. Para alas evaluaciones in vivo se sugiere como protocolo experimental un patrón constituido por dos tratamientos control, uno para la micotoxina utilizada y otro para el producto a ser evaluado, un tratamiento libre de micotoxinas y AAM (blanco) y en otro tratamiento con la micotoxina y el AAM de acuerdo con la dosis determinada. Para una correcta selección de los AAMs disponibles en el mercado, se recomienda seguir los siguientes criterios: resultados de la evaluación in vitro con desvío máximo de 5% en relación con el sistema de concentración de AAM utilizado en el experimento in vivo. Las evaluaciones in vivo del tratamiento con la presencia de AAM adicionado con la toxina a controlar en la alimentación, deberán presentar una ganancia de peso superior o la evaluación de otro criterio, que demuestre la existencia de una diferencia estadística favorable al tratamiento al compararlos con los resultados del alimento sin la adición de la micotoxina. REFERERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: MALLMANN C. A.; DILKIN, P. Micotoxinas e Micotoxicoses em Suínos 240 p. Editora Pallotti. MALLMANN, C. A.; DILKIN P.; RAUBER, R. H.; GIACOMINI, L. Critérios para seleção de um bom sequestrante para micotoxinas. Conferência APINCO 2006 de Ciência e Tecnologia Avícolas. Anais..., p MALLMANN, C. A.; DILKIN P.; RAUBER, R. H.; GIACOMINI, L. PERREIRA, C. E. Micotoxinas em Ingredientes para Ração de Aves. XX Congresso Latinoamericano de Avicultura, Brasil Anais, p