Impacto de las micotoxinas en la salud intestinal de los cerdos

Transcripción

1 Impacto de las micotoxinas en la salud intestinal de los cerdos Isabelle P. Oswald Resumen Abstract Las micotoxinas son metabolitos secundarios de los hongos que crecen en diferentes materias primas. Debido al alto consumo de cereales y a su alta sensibilidad, los cerdos se ven afectados de manera importante por la presencia de micotoxinas. Los cerdos pueden estar expuestos a varias micotoxinas, como aflatoxinas, ocratoxinas, fumonisinas, zearalenona y tricotecenos, especialmente el deoxinivalenol. En Europa existen normativas o recomendaciones para los niveles presentes en los piensos para cerdos. El intestino es la primera barrera para los contaminantes alimentarios, y podría verse expuesto a altas concentraciones de micotoxinas con el consumo de pienso contaminado. El órgano diana de las micotoxinas es el intestino; alteran la barrera intestinal, reducen el consumo de pienso y la ganancia de peso. De entre todas las micotoxinas, el deoxinivalenol y las fumonisinas se han estudiado ampliamente debido a su toxicidad en el intestino. Su presencia en el pienso aumenta la translocación bacteriana, y también pueden dañar la respuesta inmunitaria y aumentar la susceptibilidad a enfermedades infecciosas. En conclusión, las micotoxinas son una amenaza importante para la salud intestinal, el bienestar y el rendimiento de los cerdos. Palabras clave: cerdo, micotoxinas, contaminación del pienso, intestino, función de barrera, respuesta inmunitaria Impact of mycotoxin on pig intestinal health Mycotoxins are secondary metabolites of fungi that grow on a variety of raw materials. Due to their high consumption of cereals and their sensitivity, pigs are highly impacted by the presence of mycotoxins. Pig can be exposed to different mycotoxins such as aflatoxins, ochratoxins, fumonisins, zearalenone, and trichothecenes especially deoxynivalenol. At the European level, regulation and/or recommendation exist for these mycotoxins in pig feed. The intestine is the first barrier to food contaminants and could be exposed to high concentrations of mycotoxins upon ingestion of contaminated feed. Mycotoxins target this organ, they alter the intestinal barrier, reduce feed intake and weight gain. Among them, deoxynivalenol and fumonisin have been especially studied for their toxicity on the intestine. Their presence of in feed increases the translocation of bacteria; mycotoxins can also impair the immune response and enhance the susceptibility to infectious diseases. In conclusion, mycotoxins are a major threat to pig health, welfare and performance. Keywords: pig, mycotoxins, feed contamination, intestine, barrier function, immune response Contacto con la autora: Toxalim (Research Centre in Food Toxicology), Université de Toulouse, INRA, ENVT, INP-Purpan, UPS. isabelle.oswald@toulouse.inra.fr Kateryna Kon/shutterstock.com 16 SUIS Nº 145 Marzo 2018

2 La seguridad alimentaria es una preocupación importante en todo el mundo. En este sentido, hay que prestar mucha atención a la posible contaminación de los alimentos y del pienso con hongos, y al riesgo de producción de micotoxinas. Las micotoxinas son metabolitos secundarios producidos por hongos filamentosos, principalmente de especies del género Aspergillus, Fusarium y Penicillium. Se producen en una gran variedad de materias primas, antes, durante y después del cosechado. Debido a su alta resistencia a los tratamientos tecnológicos y a lo difícil que es su eliminación, las micotoxinas pueden estar presentes en alimentos para las personas y en piensos para animales. La ingestión de pienso contaminado con micotoxinas puede dar lugar a enfermedades agudas, y la ingestión de dosis bajas de toxinas fúngicas también causa daños en caso de exposición repetida. Los animales de producción monogástricos, cerdos y aves, se ven expuestos de manera especial a las micotoxinas debido al alto porcentaje de cereales en su dieta y a su carecia de rumen con microbiota capaz de degradar las micotoxinas antes de su absorción en el intestino. Las micotoxinas más importantes para el cerdo son (figura) aflatoxinas (AF), la ocratoxina A (OTA), fumonisina B (FB), zearalenona (ZEN) y tricotecenos, especialmente el deoxinivalenol (DON). Esta revisión resumirá los efectos de las micotoxinas en el intestino y analizará las consecuencias en la salud de los cerdos. EFECTOS EN EL INTESTINO El tracto intestinal es la primera diana de las micotoxinas tras la ingestión de pienso contaminado. El epitelio intestinal está formado por una capa de células que recubre la luz intestinal y actúa como un filtro selectivo, lo que permite la translocación de nutrientes, electrolitos esenciales y agua desde la luz intestinal hacia la circulación. También constituye la barrera más amplia e importante para evitar el paso al interior del organismo de sustancias dañinas, como antígenos externos, microorganismos y sus toxinas. Tras la ingestión de pienso contaminado por micotoxinas, las células epiteliales intestinales pueden verse expuestas a altas concentraciones de toxinas que alteren sus funciones (Grenier y Applegate, 2013; Ghareeb et al., 2015). Toxicidad de las principales micotoxinas Histomorfología intestinal El consumo de pienso contaminado con micotoxinas produce daño histológico en el tejido intestinal. Se observaron lesiones epiteliales en el intestino de cerdos con una dieta contaminada de manera natural con DON (Eriksen y Pettersson, 2004). También se observaron lesiones en el yeyuno, como acortamiento y fusión de vellosidades, lisis de enterocitos y edema, en un modelo ex vivo de tejidos intestinales tras la exposición a DON (Lucioli et al., 2013). La exposición a FB también produce cambios en la morfología de las vellosidades intestinales como reducción de la altura de las vellosidades, y fusión y atrofia de las mismas (Bracarense et al., 2012). Un estudio en cerdos mostró que dosis bajas de ZEN no afectan a la morfología y ultraestructura del intestino delgado (Obremski et al., 2005), al contrario que lo que se observa en ratas (Liu et al., 2014). En cuanto a la AFB1, no existen datos del efecto de esta toxina en la histomorfología intestinal del cerdo. No obstante, la exposición de broilers a AFB1 disminuyó la altura de las vellosidades yeyunales, la ratio altura/cripta y la diseminación de células epiteliales en la punta de las vellosidades yeyunales (Zhang et al., 2014). Digestión intestinal y absorción de nutrientes Las lesiones intestinales tras la exposición a micotoxinas pueden explicar en parte la reducción de la absorción de nutrientes y la alteración de la digestión observadas. Los cerdos que consumían extractos de La toxicidad de las micotoxinas varía según la dosis, la duración de exposición, la edad y el sexo del animal, así como factores nutricionales (Bryden et al., 2012). Por ejemplo, los efectos de AF, FB o DON sobre el rendimiento son mayores en machos y cerdos jóvenes (Andretta et al., 2012; Marin et al., 2006). En la Unión Europea solo están reguladas en el pienso animal las aflatoxinas, y existen recomendaciones para OTA, DON, las toxinas T2 y HT-2, FB1, FB2 y ZEN (tabla). Las AF se absorben rápidamente y se metabolizan en el hígado, son hepatotóxicas y afectan al crecimiento y la respuesta inmunitaria del cerdo (Haschek et al., 2002). La OTA es nefrotóxica y hepatotóxica, y sus metabolitos oxidativos son genotóxicos (Aish et al., 2004). Los cerdos son muy sensibles al DON, la micotoxina más frecuente de los tricotecenos de tipo B. La exposición corta a altas dosis de DON induce vómitos, y en dosis bajas provoca rechazo del pienso (Haschek et al., 2002). La exposición crónica está asociada a pérdida de peso, anorexia, inmunomodulación y alteración de las funciones de barrera intestinal (Payros et al., 2016). Las toxinas T2 y HT2 (tricotecenos de tipo A) tienen efectos similares pero más importantes que el DON. También inducen irritación del intestino y la piel, y aumentan la sensibilidad de los cerdos a las enfermedades. FB1 es la toxina más prevalente de la familia de las fumonisinas. Tiene efectos carcinogénicos en personas, e induce muchos efectos tóxicos en varias especies animales. En cerdos, esta toxina induce edema pulmonar (Haschek et al., 2002) y altera la respuesta inmunitaria, en concreto el equilibrio TH1/TH2 de los linfocitos T colaboradores (Marin et al., 2006). La última micotoxina con recomendaciones para los piensos de cerdos es ZEN, que afecta a la fertilidad y la reproducción. ZEN y sus derivados principales, α-zearalenona (α-zel) y β-zearalenona (β-zel) (más tóxica que las otras dos) son estrógenos no esteroideos que inducen una actividad estrogénica en el animal. En cerdos, especialmente en cerdas jóvenes, ZEN produce enrojecimiento y tumefacción de la vulva, así como prolapso de la vulva y el recto (Gaumy et al., 2001). En cuanto a toxicidad intestinal, se han estudiado con detalle en cerdos los efectos de DON y FB, pero no los de OTA o AF. SUIS Nº 145 Marzo

3 Estructura química de las principales micotoxinas presentes en los piensos para cerdos Aflatoxina A Zearalenona cultivo de maíz con FB mostraron una menor actividad de la aminopeptidasa N (Lessard et al., 2009). De igual modo, la exposición a 1,5 mg/kg de peso vivo de FB1 induce la depleción de esfingolípidos en el epitelio intestinal, lo que puede dar lugar a un consumo de folato insuficiente (Loiseau et al., 2007). La actividad del transportador de glucosa dependiente de sodio (SGLT-1) es especialmente sensible a la inhibición por DON. Se trata del principal transportador para la toma activa de glucosa en el intestino delgado. La inhibición de SGLT-1 tiene consecuencias nutricionales y podría explicar la diarrea asociada a la ingestión de DON, ya que este transportador es responsable de la absorción diaria de agua en el intestino (Maresca, 2013). Al contrario, la absorción de glucosa dependiente de sodio puede sobreexpresarse en el cerdo tras la exposición aguda o a largo plazo de la micotoxina FB1 (Lessard et al., 2009). Función de barrera Varias micotoxinas pueden alterar las funciones de barrera del intestino (Grenier y Applegate, 2013; Gharreeb et al., 2015). Afectan a la permeabilidad del epi- Deoxinivalenol Ocratoxina A Fumonisina B1 telio intestinal mediante la modulación de los complejos de uniones estrechas. Se ha observado una expresión defectuosa de la ocludina y la E-cadherina en el íleon de lechones alimentados con dosis bajas de FB1 (Bracarense et al., 2012). La alteración de la biosíntesis de esfingolípidos inducida por FB y la balsa lipídica asociada podría también alterar el establecimiento y mantenimiento de la unión estrecha. De igual modo, la activación de MAP-cinasas por acción del DON afecta a la expresión y la localización celular de proteínas que forman o están asociadas a las uniones estrechas como las claudinas y ZO-1, lo que da lugar a un aumento de la permeabilidad intestinal paracelular (Pinton y Oswald, 2014). Algo similar ocurre con DON, toxina T2, FB1 y ZEN, que se ha demostrado, in vitro e in vivo, que alteran la función de barrera del intestino en los cerdos y promueven la absorción oral de antibióticos como la doxiciclina, la clortetraciclina y la paromomicina (Goossens et al., 2013). Sistema inmunitario intestinal Algunas micotoxinas afectan a la respuesta inmunitaria local o sistémica. En este sentido, disminuyen la inmunidad y dan lugar a un aumento de las infecciones intestinales. También tienen efectos directos o indirectos proinflamatorios (Maresca, 2013; Cano et al., 2013). De hecho, el intestino es una fuente principal de citocinas y quimiocinas, moléculas implicadas en la regulación del sistema inmunitario. Entre ellas, IL-8 es una citocina quimioatrayente de especial interés, ya que se ha visto envuelta en el reclutamiento de neutrófilos polimorfonucleares en el lugar de la infección, y media la respuesta inflamatoria aguda no específica. La ingestión de FB1 disminuye la expresión del mrna IL-8 en el íleon de lechones expuestos, mientras que la expresión de otras citocinas inflamatorias no se ve afectada. La disminución de IL-8 puede reducir el reclutamiento de células inflamatorias en el intestino durante la infección, y puede participar en el aumento de la susceptibilidad a las infecciones que se observa en los lechones tratados con FB-1 (Bouhet y Oswald, 2007). DON modula la inmunidad intestinal innata directa (mediante la activación de vías de comunicación celular) e indirectamente (a través del paso de antígenos mediante la translocación bacteriana, seguido de la alteración de la mucosa gástrica y de la apertura de las uniones estrechas). Además, DON altera la expresión de proteínas implicadas en la inmunidad epitelial innata, incluidas citocinas inflamatorias, COX-2 y β-defensinas (Cano et al., 2013; Lessard et al., 2015). Muchos estudios han demostrado que DON estimula la expresión y secreción de IL-8, y esta puede participar indirectamente en los efectos del DON de emesis y rechazo del pienso. Tal y como se describe para las células inmunitarias (Payros et al., 2016), DON tiene un efecto bifásico en la secreción de IL-8 por parte de las células intestinales epiteliales. En dosis bajas aumenta de manera importante la secreción de IL-8, mientras que en dosis altas la inhibe. Este efecto explica por qué DON actúa como (I) una toxina proinflamatoria que causa inflamación intestinal en dosis bajas, y (II) como un inhibidor de la inmunidad intestinal que aumenta la susceptibilidad de los animales a las infecciones intestinales en dosis altas (Maresca 2013). 18 SUIS Nº 145 Marzo 2018

4 La capacidad de ZEN para interactuar con el sistema inmunitario del cerdo apenas se ha investigado. Sin embargo, se sabe que la exposición de altas concentraciones de ZEN (5-250 mg/kg de pienso o µg/kg peso vivo/día) induce la inflamación crónica del tracto genital en cerdas (EFSA 2011). Los análisis in vitro también muestran que ZEN y sus metabolitos tienen un efecto diferencial en la síntesis de las citocinas inflamatorias IL-8 e IL-10 por parte de las células intestinales porcinas (Marin et al., 2015). No existen informes de la alteración de la inmunidad local inducida por OTA. Sin embargo, esta micotoxina disminuye el nivel de citocinas inflamatorias (TNF-α e IL-10) en el plasma de los cerdos expuestos (Bernardini et al., 2014). Microbiota intestinal Sorprendentemente, no se sabe mucho sobre el impacto de las micotoxinas en la microbiota intestinal (Robert et al., 2017); en porcino solo hay dos estudios. El primero de ellos muestra que el consumo de pienso contaminado con DON (2,8 mg/kg) durante cuatro semanas tie- ne un efecto leve sobre las bacterias cultivables del intestino, pero sí cambia la microbiota (Wache et al., 2009). En el segundo estudio, los cerdos recibieron pienso contaminado con 12 mg FB/kg de pienso durante 63 días. Esta dieta afectó de manera transitoria el equilibrio de la microbiota digestiva durante las primeras cuatro semanas de exposición. Además, la coinfección con Salmonella Typhimurium amplificó este fenómeno (Burel et al., 2013). KOOKLE/shutterstock.com Normativa y recomendaciones para las principales micotoxinas presentes en los piensos para cerdos Micotoxinas Pienso Contenido máximo (mg/kg; ppm) AFB1 + B2 Cereales 60 Piensos completos y complementarios para cerdos, caballos, conejos y mascotas 0,5 OTA Piensos completos y complementarios para cerdos 0,05 DON ZEN Cereales (sin subproductos del maíz) Piensos completos y complementarios para cerdos 0,9 Cereales (sin subproductos del maíz) Piensos completos y complementarios para lechones y primerizas 0,1 8 (12) 2 (3) Piensos completos y complementarios para reproductoras y cerdos de engorde 0,25 FB1 + FB2 Cereales 60 Piensos completos y complementarios para cerdos, caballos y conejos 5 Piensos completos y complementarios con productos de avena (cascarilla) 1 T2 + HT2 Piensos completos y complementarios con otros productos de cereales 0,5 Directiva 2002/32/CE, y Recomendaciones 2006/576/CE y 2013/165/UE. Piensos compuestos, excepto los piensos para gatos 0,25 SUIS Nº 145 Marzo

5 Los efectos de las micotoxinas sobre la microbiota intestinal no son sorprendentes. De hecho, otros metabolitos secundarios producidos por los propios hongos, los antibióticos, son muy conocidos por su efecto en la microbiota intestinal. Los recientes avances en las tecnologías de secuenciación de nueva generación y en metagenómica, deberían ofrecernos en un futuro cercano un análisis detallado del efecto de las micotoxinas en la estructura y función del ecosistema microbiano intestinal. CONSECUENCIAS EN LA SALUD DE LOS CERDOS Disminución del rendimiento Todos los daños inducidos por las micotoxinas dan lugar a diferentes síntomas en el cerdo que, ya estén directamente asociados a la toxicidad local en el intestino o tengan un efecto sistémico, tienen un impacto detectable en la salud global del cerdo. El nombre común de DON, vomitoxina, hace referencia a su efecto emético, observado tanto en campo y en intoxicaciones experimentales en las que se administraron altas dosis de la toxina por vía oral o intravenosa. Se observó un rechazo completo del pienso con el nivel de 12 mg DON/kg de pienso, y vómitos con 20 mg DON/kg de pienso. Las pruebas de administración de pienso a cerdos con dietas contaminadas han mostrado una disminución del consumo de pienso y de la ganancia media diaria con dosis de 0,6 a 3 mg DON/kg de pienso (Bracarense et al., 2012). Un metanálisis mostró que DON reduce el consumo de pienso y la ganancia de peso en un 26 %, y que la AFB1 reduce el consumo de pienso en un 16 % (Andretta et al., 2012). El consumo de FB1 pura o pienso contaminado con FB1 también induce una leve reducción del peso corporal en lechones. Aunque las FB se absorben y metabolizan mal en el intestino, inducen alteraciones intestinales (dolor abdominal o diarrea) y causan patologías de órganos extraintestinales (edema pulmonar en cerdos, leucoencefalomalacia en caballos o defectos del tubo neural en roedores). El consumo de ZEN y OTA no altera los parámetros productivos (Bernardini et al., 2014). No obstante, ZEN puede inducir una disminución del rendimiento reproductivo con una reducción de los folículos sanos, lo que da lugar a una disminución de los oocitos prematuros en la vida adulta y a abortos (Schoevers et al., 2012). Conclusión Translocación bacteriana La alteración intestinal inducida por las micotoxinas puede provocar un aumento de la translocación bacteriana en el intestino y una mayor susceptibilidad a las infecciones entéricas. La pérdida de la integridad de las uniones estrechas y el aumento de la permeabilidad paracelular podrían conducir a la entrada de bacterias que normalmente están restringidas a la luz intestinal. Tal aumento en el paso bacteriano a través de las células epiteliales intestinales tras la exposición a micotoxinas tiene implicaciones importantes para la salud del cerdo como septicemia, inflamación e infección entérica. Se emplearon asas ileales porcinas para reproducir la inflamación intestinal inducida por S. Typhimurium. La coexposición a bacterias y DON mejora de manera espectacular la respuesta inflamatoria a S. Typhimurium en las asas ileales, con una clara potenciación de la expresión de IL-1β, IL-8 o IL-6 (Vandenbroucke et al., 2011). Se sugirió que este aumento coincidía con una colonización de Salmonella y una translocación significativamente mejoradas sobre las células epiteliales intestinales. Asimismo, se observó una mayor susceptibilidad del tracto gastrointestinal a otras bacterias en los cerdos expuestos a FB1. Dos estudios separados analizaron el efecto de dosis bajas a moderadas de FB1 en la colonización intestinal y la respuesta de la mucosa a cepas patógenas de Escherichia coli (Devriendt et al., 2009). Además, se observó la translocación de bacterias a los ganglios linfáticos mesentéricos y la diseminación a los pulmones, y en menor medida al hígado y al bazo, en los cerdos tratados con FB1 en comparación con los animales no tratados. Un estudio sobre enterocitos humanos expuestos a bajas dosis de DON u OTA mostró un aumento de la translocación de bacterias comensales a través del epitelio, incluso sin alteración de la permeabilidad intestinal. No se explicó el mecanismo involucrado en este aumento, pero podría deberse a una modificación energética del estado celular con una reducción de los niveles de ATP (Grenier y Applegate, 2013). Bibliografía disponible en asis.com/bibliografias/micotoxinas145.docx El intestino es un órgano diana para las micotoxinas. Existen normativas o recomendaciones para seis de ellas, presentes en los piensos para cerdos. DON y FB han sido ampliamente estudiadas debido a su toxicidad en el intestino y a la alteración de la respuesta inmunitaria que provocan. La contaminación del pienso con micotoxinas también aumenta la translocación bacteriana a través del intestino, y las infecciones intestinal y sistémica, lo que empeora el estado del cerdo. Con relación a las AF, ZEN y OTA, poco se sabe de su toxicidad intestinal en cerdos. La mejora de los métodos analíticos ha permitido detectar nuevas toxinas, tanto emergentes como formas enmascaradas o modificadas. La presencia y la toxicidad de estas nuevas micotoxinas no se conocen bien (Broekaert et al., 2015; Pierron et al., 2016), por lo que se debe determinar si suponen un nuevo riesgo en producción porcina. Las encuestas globales indican que los animales están generalmente expuestos a más de una micotoxina (Streit et al., 2012). De hecho, los hongos pueden producir varias micotoxinas a la vez, y es una práctica frecuente utilizar varios granos en las dietas animales. Desafortunadamente, la toxicidad de la mezcla de micotoxinas no puede predecirse según las toxicidades individuales. Las interacciones entre micotoxinas presentes a la vez pueden ser antagonistas, aditivas o sinérgicas (Alassane-Kpembi et al., 2015). Los datos sobre la toxicidad de mezclas de micotoxinas son limitados, por lo que para la correcta evaluación del riesgo de exposición a una combinación de micotoxinas se precisan más investigaciones (Alassane-Kpembi et al., 2017). 20 SUIS Nº 145 Marzo 2018