MICOTOXINAS EN LA ALIMENTACIÓN ANIMAL

CURSO EMA I y II 2013

INTRODUCCIÓN

• La FAO (1991) define a las micotoxinas como metabolitos de hongos que provocan cambios patológicos tanto en seres humanos como animales,

• y la micotoxicosis son los síndromes de la toxicidad resultante de la absorción de micotoxinas.

• El término micotoxina deriva de las palabras griegas "mykes" (hongos) y "toksicons" (veneno).

• 400 micotoxinas

• los granos de cereales que anualmente son afectados fluctúan entre 25 a 40 %.

• Causan daños a la salud animal y humana

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS MICOTOXINAS

• Mono Polares• Bajo Peso Molecular (PM < 700)• Resistentes a Químicos / Biológicos / Inactivación

Física• Amplio rango de efectos tóxicos• Altamente tóxicas para animales y el hombre

(hongos Aspergillus, Penicillium y Fusarium) (Aflatoxinas, Ocratoxinas, las Fumonisinas y los Tricotecenos)

* Se encuentran en todo el mundo* Intercambio de ingredientes alimenticios

MICOTOXINAS CONOCIDAS DE IMPORTANCIA ECONÓMICA EN LA INDUSTRIA PECUARIA

GRUPO TIPO

AFLATOXINAS B1, B2, G1, G2

OCRATOXINAS A, B, C, D

FUSARIOTOXINAS TRICOTICENOS

T-2 Toxina, Vomitoxina o DON, DAS

ZEARALENONA

FUMONISINA A1, A2, B1, B2, B3, B4

Factores que afectan la toxicogénesis/crecimiento fúngico

Actividad de agua (aw).La actividad agua influye considerablemente en la producción de toxinas, particularmente en los productos poco hidratados. La mayor parte de los hongos que contaminan los cereales, por ejemplo, necesitan valores superiores a 0,7%. La toxicogénesis tiene lugar únicamente para una aw ligeramente superior (por ejemplo + 0,02) que la aw límite para el crecimiento.

Descenso de la presión parcial de oxígeno. El descenso de la presión parcial de oxígeno y especialmente el incremento del nivel de CO2 conduce a una más marcada reducción de la toxicogénesis que del crecimiento fúngico.

Composición química del substrato y el pH. La toxicogénesis, al menos para la mayoría de las micotoxinas conocidas, es más dependiente de la composición química del substrato que el crecimiento fúngico.

La temperatura. La temperatura óptima para la toxicogénesis, se define como la temperatura a la cual el ritmo de producción de toxinas es máximo. Esta temperatura es, la mayoría de las veces, ligeramente más baja que la óptima para el crecimiento del hongo. Además el rango de la temperatura que permite una toxicogénesis significativa, es más estrecho que la que permite el crecimiento del hongo.

Zonas de microflora. Son pequeñas zonas del alimento con alto contenido en humedad.

Factores que afectan la toxicogénesis/crecimiento fúngico

CAUSAS INHERENTES AL ECOSISTEMA

*abundantes nutrientes en el grano*temperatura del grano*disponibilidad de agua

CONDICIONES INHERENTES AL GRANO

*los hongos utilizan el vapor de agua inter granular cuya concentración está determinada por el equilibrio entre el agua libre(Humedad del grano) y el agua en la fase de vapor que se halla rodeando inmediatamente las partículas granulares.

*para un mismo contenido de humedad cada grano ó subproducto tiene una diferente aw, y confiere un sustrato diferente que originadiferentes hongos y velocidades de crecimiento.

*Las micotoxinas se encuentran principalmente en los granos de cereales y forrajes conservados. *Son producidas por hongos endófitos durante el crecimiento de la planta ó por hongos saprófitos durante el almacenaje.*capacidad de los hongos de crecer en un ancho rango de T(desde congelado a >50oC)

*actividad de agua mayor a 0.7-0.9

*temperatura, la cual aumenta el pasaje de agua del granoa la fase de vapor

*por ej: maíz almacenado con 15%H :a) a 15oC T se conserva un año

b) a 30 oC T se conserva sólo 3 meses

*la presencia de insectos y gorgojos, contribuyen al crecimiento dehongos por daño físico y pérdida de nutrientes

*a T <17 oC no aparecen insectos*a T de 3-30 aparecen gorgojos con H > a 12%.

*daños previos, causados en los granos por mal manejo (rotura de cubierta)

Ejemplo de CONDICIONES FISICO –QUIMICAS PARA ELCRECIMIENTO DE LOS HONGOS DURANTE ELALMACENAMIENTO DE LOS GRANOS

LA SIGNIFICANCIA DE LAS MICOTOXINAS

*implicancia en un ancho rango de enfermedades en el hombre y en los animales

*su ingestión produce efectos agudos y crónicos*produce interferencias con el SN, S. Cardiovascular,

S. Pulmonar y digestivo*pueden ser carcinogénicas, mutagénicas, teratogénicas,

e inmunosupresoras*pérdidas económicas

*impacto social por alimentos de bajo costo*disminuye las posibilidades de mercados externos

AFLATOXINAS

Producida por algunas cepas de Aspergillus

A. parasiticus : Aflatoxinas B1,B2 ( B indica que estas aflatoxinastienen fluorescencia azul (blue) frente a la luz ultravioleta (365 nm),

Aflatoxinas G1,G2 (G indica la fluorescencia verde amarillenta (green)

A. flavus: Aflatoxinas B1,B2 AF totales= B1+B2+G1+G2

*crecen en alimentos mal secados y en granos deterioradosen clima subtropical.*cereales, semillas oleaginosas, maíz, semilla de algodón.

Metabolitos:

AFM1 en humanos y animales, proviene de la AFB1 (leche de la madre)AFM2 aparece en la leche ganado ingirió raciones contaminadas con AFB2

La Aflatoxina M1 (AFM1), encontrada en leche y productos lácteos, es resultado directo del consumo de AFB1 a través de raciones contaminadas.

La cantidad de AFM1 excretada en la leche, como porcentaje de la AFB1 consumida, suele ser de 1 a3%, sin embargo, se han encontrado valores de hasta 6%

Necrosis hepática agudaCirrosisCarcinoma hepaticoAbsorcion y metabolismo lipidos, medicamentos,

Rodeo lechero con dosis de AFB1 (500 ppb): Signos agudos de intoxicación:

*órgano blanco: el hígado

•infiltración grasa y necrosis considerable, muerte celular y pérdidas de funciones esenciales.•grave inhibición de la síntesis proteica y glucídica ( neoglucogénesis casi anulada).•detoxificación ( Glucuronoconjugación) inhibidas por lo tanto se eleva extremadamente la Bilirrubina Indirecta•síndrome hepato-renal, con Hiperamonemia, Hipocalcemia-Hipomagnesemia, edemas en extremidades posteriores, vacas caídas en tetania, dolor abdominal, parálisis ruminal, diarreas oscuras a veces con melenas, decúbito esternal y muerte.

Rodeo expuesto a dosis baja pero de larga duración ( 25 a 80 ppb por mas de 25 días) : toxicidad crónica.

•disminución de la producción de leche, del estado corporal, pelo hirsuto y con zonas de depilación fundamentalmente en la zona superior a las pezuñas, edema coronario podal, pododermatitis, verrugas y callos interdigitales.•Hemorragia subcutánea, anemia hemolítica e ictericia son signos característicos de la intoxicación crónica.•Infertilidad , hiperestrenismo, quistes ováricos y anovulación, muerte embrionaria, abortos durante el primer tercio de la gestación.

La intoxicación sub aguda o crónica debida a AFB1 ( Aflatoxicosis) en vacas de leche y animales en engorde se caracteriza por presentar un síndrome hepatotóxico tipo distrófico con infiltración grasa ( lipidosis) y colangiopatía tipo obliterante.

Este síndrome generalmente se encuentra precedido por una Anemia de tipo hemolítica con un estado de hiperbilirrubinemia indirecta la cual agravará la Colangiopatía.

El perfil metabólico realizado en 250 vacas lecheras durante el período 3/2/04 al 3/4/04 a los cuales se les diagnosticó Aflotoxicosis arrojó los siguientes resultados promedios.

MAIZ, SORGO Y SEMILLA DE ALGODÓN CONTAMINADA CON AFLOTOXINA B1,( 48 A 144 ppb)

AST=Aspartamo transaminasaGGT=Gama glutamil transpeptidasaCPK=Creatinina fosfato kinasa

La infertilidad

Relacionada a la hepatopatía necrótica lipidótica ( hígado graso) la cual conduce a una alteración de la actividad de la enzima microsomal cuya función es la de convertir el 17 Beta Estradiol a Estriol y Estrona.

La inmunosupresión

La AFB1 reacciona específicamente con la T –Cell ( Linfocitos T), destruyéndolos, además producen atrofia tímo y disminución de la capacidad fagocítica de los macrófagos.

Los alimentos de consumo humano nopueden tener más de 5 ppb de Aflatoxinass totales y la leche no más de 0,5 ppb de AFM1,siendo este último nivel más riguroso en los países de la Unión Europea (0,05 ppb).

En alimentos de uso animal la FDA establece niveles de 20 ppb para todos los alimentos de uso en vacas lecheras y animales inmaduros.

Para alimentación de otros animales también son 20 ppb,

Excepciones:

300 ppb para harina de semilla de algodón destinada a bovinos de carne, cerdos y aves; 200 ppb para finalización de cerdos (46 kg o más de peso); 100 ppb para reproductores en ganado de carne, cerdos y aves.

Recordar las normativas actuales

La mezcla de alimentos contaminados con otros libres de contaminación, como una forma de disminuir laconcentración de Aflatoxinas no está permitida.

Fusarium sporotrichoides----T-2 toxinaFusarium graminearum--- Deoxinivalenol (DON, vomitoxina)

ZearalenonaDiacetoxiscirpenol (DAS)

Fusarium moniliforme---- Fumonisinas

Micotoxinas producidas por Fusarium

LOS TRICOTECENES

*producido por Fusarium en climas muy fríos*aparecen en el maíz que se dejó en invierno en el campo

*produce la toxicosis maíz enmohecido(en animales de granja)

*produce la aleukia en el hombre (consumo dePan hecho con harina enmohecida)

*efectos neurotóxicos, lesiones orales,inmunosupresión por inhibición de biosíntesis de macromoléculas

Fusarium sporotrichoides----T-2 toxinaF. tricinctum

Tricotecenes-T-2Todos los cereales de muchas partes del mundoLluvias prolongadas en tiempos de cosecha

Efectos metabólicos

Inhibe la síntesis de proteínas

Citotóxica, afectando principalmente a las células que sedividen con mayor velocidad, por ejemplo las células del epitelio gastrointestinal, de la mucosa oral, de la piel, también afecta a las células linfoides.

Produce ulceraciones y descamaciones en la boca, lengua, paladar, erosiona el epiteliode la mucosa del tracto gastrointestinal ocasionando una severa gastroenteritis, diarreasanguinolenta que afecta la absorción de nutrientes y por lo tanto la conversión alimenticia.

Sistema hematopoyético, anemia , disminución y atrofia de losórganos linfoides, lo que propicia una disminución de la inmunidad celular y humoral, porlo que se presentan fallas vacunas y mayor susceptibilidad a agentes infecciosos quepuede llevar a la muerte a los animales.

En bovinos la T-2 ha sido relacionada congastroenteritis, hemorragias gastrointestinales y muerte de animales (Whitlow y Hagler, 2002).

TRICOTECENES-DEOXINIVALENOL (DON)

*se llama vomitoxina por efectos eméticos y rechazo de alimento*maíz, trigo, cebada, avena y centeno

*Estos hongos se desarrollan rápidamente cuando los granos están sometidosa condiciones ambientales frías, lluviosas, seguidas de un corto período seco.

*5-30 min de ingerir cereal contaminado, naúseas, vómitos,dolor abdominal, debilidad.

Efectos metabólicos:

Inhibidor de la síntesis proteica, afecta tracto GI y el sistema inmune(inmunosupresor)Cerdos muy sensibles

Fusarium graminearum--- Deoxinivalenol (DON, vomitoxina)Zearalenona

Zearalenona (ZEN)

Producida por Fusarium sp. ( F. graminearum)

Sustrato más común maíz, trigo, cebada y avenas

Condiciones de alta humedad y baja temperatura

Efectos metabólicos:

Micotoxina estrogénica

Toxicidad relacionada al sistema reproductor

No hay niveles establecidos

Fusarium graminearum--- Deoxinivalenol (DON, vomitoxina)Zearalenona

Fumonisinas

Producidas por Fusarium sp. (F. verticillioides, moniliforme)

En todo el mundo, maíz cultivado en tiempo caliente y seco seguido por periodos de alta humedad .

Principales FB1, FB2 & FB3 (B1 + B2 + B3 = total fumonisinas)

Caballos muy susceptibles ( leucoencefalomalacia) equina

Fusarium moniliforme---- Fumonisinas

Ochratoxina A

Maiz, cebada, trigo y centeno

Al menos 9 Ochratoxinas (A;B;C;D)han sido indentificadas pero la Ochratoxina A es la más común y tiene la mayor significancia toxicológica.

Nefrotóxica y carcinogénica suspecta

No hay aún acciones de control, o niveles máximos establecidos.

MICOTOXINAS PRODUCIDAS POR PENICILLIUM

Penicillium verrucosum, P. viridicatum----Ochratoxina AAspergillus sp.(A. Ochraceus)

Hongos endofíticos

Festuca alta, Lolium, otros pastos

Se aloja en la capa de aleurona en semillas de festuca enforma de micelio

Festucosis: Neotyphodium coenophialum(anterior denominación Acremonium coenophialum

Pie de festuca

Alcaloide : Ergotamina del tipo ergovalina

Vasoconstriccion Condiciones de sol fuerte y largos transportes aumentan el problema

Claviceps purpurea, C. paspalli, and C. FusifonnisCornezuelo

Centeno, trigo cebada

Alcaloides toxicos ergotamina, vasoconstricción

ErgotismoReduce peso y baja efeciencia reproductivaAgalactia Convulsiones, paralisis posterior, gangrena y pérdida de extremidades, orejas, cola.Los daños son mayores a alta T amb (verano)

ANALISIS Y METODOS DE DETECCION

*ocurrencia aleatoria *importancia de la muestra y del tamaño*el tamaño de la muestra aumenta con eltamaño de la partícula a analizar*por ej: para grano entero de:maní(20 kg), maíz (10 kg) yarroz (5 kg)

*Detección por HPLC, CG*Detección por kits de ELISA.

CONTROL DE LAS MICOTOXINAS

Segregación de los granos contaminados (clean grain)*en base a niveles aceptados y acordadospor varios países*Segregación durante el proceso de clasificaciónpor calidad externa.*Sin embargo, la Zearalenona y DON se concentra en el proceso de fraccionamiento (salvado durante molienda)

Destrucción ó remoción de las micotoxinas*Aluminosilicatos en tubo digestivo*Amonio como vapor anhidro ó en solución a alta presión y TDurante 30 min. *Spray de amonio y almacenamiento a T amb 2 semanas en silos bolsas.*Aún no está aprobado por la FDA.

DOSIS MAXIMAS ACORDADAS

*AFLATOXINAS--- 5ppb(ug/kg)*AFLATOXINA M1 leche-niños—0.05-0.5ppb*ZEARALENONA---1mg/kg en granos*T2 TOXINA---- 0.1mg/kg en granos*DON--- Canadá 2mg/kg trigo sucio-alimentos niños 1.0 mg/kg -en harinas ó salvado 1.2 mg/kg-en alimentos para animales--- 4mg/kg

MAÍZ CEBADA AVENA ARROZ SORGO TRIGOAspergillus Candidus

Aspergillus glaucus

Aspergillus terreus Aspergillus clavatus

Aspergillus clavatus

Aspergillus Candidus

A. flavus A. restrictus Penicilliun viridicatum

A. flavus A. terreus A. flavus

A. niveus A terreus A nidulans A. wentii A. glaucusA. restrictus Penicillium

viridicatumA. ochraceus

A. niveus

A. terreus Alternania spp A. parasiticus

A. restrictus

Pencillium aureanteorgriseum

Cladosporrium spp

A. terreus A. terreus

P. citrinum Fusarium spp. A. versicolor

A. wentii

P. cyclopium Penicillium citrinum

Penicillium citrinum

P. viridicatum

P. citrionigrum

P. viridicatum

Fusarium graminearum

P. Islandicum

Fusarium spp

Alternaria alternata

P. viridicatum

Alternaria alternata

Wallemia sebi

Síntomas

Efectos

Hongos que las producen

Micotoxinas

T-2Fusarium tricinctum

F. graminarum

Disminución de la presión. Aumento del triptofano (precur-sor de la serotoni-nina en el cerebro).Disminución del apetito

Inflamación del sistema digestivo. Inmunosupresión. Vómitos.Falta del retorno al celo.Anorexia.Lesiones de la comisura del pico y del paladar.

Grado de severidad de inmunosupresión 2°

Sinergismo: Es producida simultáneamente con Deoxinivalenol y Ácido fusárico.

Mycosorb tiene un 52% de capacidad total de adsorción sobre T-2.

DONFusarium tricinctum

F. graminarum

Aumento del triptofano (precur-sor de la serotoni-nina en el cerebro).Disminución del apetito

Pobre rendimiento. Vómitos.Anorexia.

Sinergismo: Es producida simultáneamente con T-2 y Ácido fusárico

Grado de severidad de inmunosupresión 2°

Mycosorb tiene un 45% de capacidad total de adsorción sobre DON.

DON=Deoxinivalenol o Vomitoxina.

Ac. Fusá-rico

Fusarium moniliforme

Inhibición de la síntesis protéica celular.Aumento del triptofano.Elevación de las concentraciones cerebrales de triptofano y serotonina.

Baja presión sanguínea. Vómitos.Anorexia.Letargia.

Sinergismo: Es producida simultáneamente con T-2 y Deoxinivalenol.

Fumo-nisina Fusarium

moniliforme

Inhibición de la biosíntesis de esfingolípidos.

Inmunosupresión.Leucoencefalomalacia equina.Edema pulmonar porcino.

Grado de severidad de inmunosupresión 4°

Mycosorb tiene un 85% de capacidad total de adsorción sobre Fumonisina.

Zeara-lenona

Fusarium graminearum.

Propiedades estrogénicas.

Prolapso uterino.Hiperestrogenismo:Aborto, reabsorción embrionaria, retorno al celo, anestro, atrofia de ovarios y testículos, reducción del tamaño de la camada.

Mycosorb tiene un 67% de capacidad total de adsorción sobre Zearalenona.

Ocra-toxina

Penicillium viridicatum.Aspergillus alatuceus.

Peroxidación de los lípidos.Afecta síntesis proteica de ADN y ARN.Efectos sobre las funciones mitocondriales.Inhibición de las enzimas glicogenolíticas.

Anorexia, pérdida de peso, emesis, conjuntivitis purulenta, amigdalitis, polidip-sia, poliuria, pasaje de coágulos san-guinolentos muco-sos a través del recto, deshidra-tación. Teratogé-nesis (porcinos). Disminución de la inmunidad celular. Baja resistencia de la cáscara de huevo.

Grado de severidad de inmunosupresión 3°

Mycosorb tiene un 44% de capacidad total de adsorción sobre Ocratoxina.

Ergotamina

Claviceps purpúrea.Acremonium lolii.A. coeniophialum.

Alteración de la termorregulación.Antagonismo de los receptores adrenérgicos.Estímulo de receptores de la dopamina.

Lesiones podales (fragilidad de los cascos).Malformación pilosa.Hipertermia.Necrosis de las extremidades.Temblores y convulsiones.

B1, B2 G1, G2M1, M2

Aspergillus parasiticus.A. flavus.

Hepatotoxicidad.Disminución de la respuesta inmune.Involución del timo.Bloqueo de la acción de la vitamina D3.

Síndrome de mala absorción. Pigmen-tos sanguíneos en orina. Membranas ictéricas, hígado aumentado de ta-maño y amarillento, vesícula biliar aumentada. Aborto, anorexia, carcino-génesis, inmuno-supresión, coagulopatía, petequias hemorrágicas.Aves: problemas de patas y erosión de la molleja.

Grado de severidad de inmunosupresión 1°

Mycosorb tiene un 89% de capacidad total de adsorción sobre las aflatoxinas.

AFLATOXINAS

NIVELES DE MICOTOXINAS EN ANIMALES

MICOTOXINA(ppm)

CERDOS

BAJO MOD ALTO

AVES

BAJO MOD ALTO

RUMIANTES

BAJO MOD ALTO

AFLATOXINAS 20 20-50 >50 20 20-50 >50 0 20-50 >50

T-2 0.1 0.1-0.3 >0.3 0.1 0.1-0.3 >0.3 0.1 0.1-0.3 >0.5

DON 0.5 0.5-1.0 >1 5 5-10 >10 3.0 3-5 >3

FUMONISINA 2. 2-5 >5 2. 20-40 >40 10 10-20 >10

ZEARALE-NONA 0.5 0.5-1.0 >1 5 5-10 >10 3.0 3-5 >3

OCRATOXINA 0.1 0.1-0.3 >0.3 0.1 0.1-0.3 >0.3 * * *

CARACTERISTICAS DE ADSORBENTES DE MICOTOXINAS

• Efectivo contra una amplia gama de micotoxinas • Económico • Utilizar tecnología accesible • Generar productos atóxicos • No afectar la palatabilidad ni las propiedades

nutricionales del alimento• Escasa o nula afinidad por pigmentos, promotores de

crecimiento, vitaminas, minerales y aminoácidos sintéticos

GANANCIA DE PESO 54 DIAST1 CONTROL, SIN AFLATOXINAS, T2 CONTROL, CON AFLATOXINAS, T3 +0.5 Kg YeaSacc1026, T4 + 1 Kg YeaSacc1026, T5 +2 KG

LactoSacc. (Guerrero y Hoyos, 1992)

22402250226022702280229023002310232023302340

T 1 T 2 T 3 T 4 T 5

gramos

CONVERSIÓN ALIMENTICIA 54 DIAST1 CONTROL, SIN AFLATOXINAS, T2 CONTROL, CON AFLATOXINAS, T3 +0.5 Kg YeaSacc1026, T4 + 1 Kg YeaSacc1026, T5 +2 KG

LactoSacc. (Guerrero y Hoyos, 1992)

2.06

2.08

2.1

2.12

2.14

2.16

2.18

T 1 T 2 T 3 T 4 T 5

COMPARACIÓN DE ADSORBENTES (%)

MICOTOXINA MYCOSORB ZEOTEK ZEOLEX EXTR.AFLATOXINAS 89 70 90

T-2 TOXINA 52 70 33

DON 45 -- --

AC. FUSÁRICO -- -- --

FUMONISINA 85 90 B 30

ZEARALENONA 67 95 30

OCRATOXINA 44 A 90 65

AC. CICLOPIAZÓNICO

-- 95 --

ESTERIGMATO-CISTINA

-- -- 95

EFECTOS DE LAS MICOTOXINAS SOBRE LA SALUD HUMANA

• Complejos y pobremente entendidos • Responsables por un amplio rango de

enfermedades • Consumo de granos y cacahuates

contaminados • Pequeñas fracciones de las consumidas por el

animal se transfieren a sus productos

LECHE, YOGURT, ETC. QUESO

Aspergillus niveus Aspergillus versicolorA. terreu Eurotium herbariorum (A.

glaucus)Penicillium citrinum Fusarium poaeGeotrichum candidum F. sporotrichioides

Penicillium roquefortiiScopulariopsis brevicaudusS. candidaS. furca

PRINCIPALES HONGOS PRESENTES EN PRODUCTOS PECUARIOS

CARNES( VARIAS)|

CARNES (VARIAS)

AHUMADA PESCADO FRESCO

Aspergillus flavus P. crostosum Aspergillus versicolor

Fusarium solani

A. niger P. comuneA. versicolor P. glabrum PESCADO SECOCladosporium herbarum

P. nalgiovense Eurotium spp.

Eurotium spp. P. roquefortii Penicillium aurantiogriseum

Penicillium aurantiogriseum

P. roquefortii SECA DE CORDERO P. verrucosum

P. brevicompactum P. variabile Aspergillus restrictus Scopulariopsis spp.

P. hrysogenum P. verrucosum, quimitipo I

Wallemia sebi

P. comune

PRINCIPALES HONGOS PRESENTESEN PRODUCTOS PECUARIOS

CONCLUSIONES

• Usar granos no contaminados (CLEAN GRAIN)• Hacer énfasis en la importancia de

micotoxinas• Uso de secuestrantes• Rentabilidad• Procurar productos pecuarios de calidad• Salud humana