Aplicación de biomarcadores en campo para el control de micotoxinas en producción animal

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El análisis de biomarcadores de exposición es una herramienta precisa, sensible y fiable que representa un avance en el control, evaluación y resolución del problema de la contaminación por micotoxinas. Supone a la vez un método de verificación del buen funcionamiento de los secuestrantes.

Las micotoxinas son productos tóxicos derivados del metabolismo natural de ciertos hongos filamentosos producidos en condiciones favorables de humedad y temperatura. A nivel mundial, son causa de una gran preocupación debido a sus efectos nocivos en seguridad alimentaria y salud; y por las importantes pérdidas económicas que ocasionan en producción animal. Se conocen más de 400 metabolitos tóxicos, en alimentación animal, las siguientes son de importancia estratégica para este sector: aflatoxina B1 (AF), zearalenona (ZEA), deoxinivalenol (DON), fumonisina B1 (FB1), fumonisina B2 (FB2), ocratoxina A (OTA), toxina T-2 (T2) y toxina HT-2 (HT2).
 

Nuevas herramientas para evaluar el grado de exposición

La principal ruta de exposición a las micotoxinas es por vía oral a partir de la ingestión de alimentos contaminados, existiendo también la absorción cutánea y respiratoria.  En  la actualidad la micotoxicosis crónica, la exposición a concentraciones bajas o moderadas de micotoxinas durante un período largo de tiempo, es la más importante y la causante de grandes pérdidas económicas.

En general las micotoxinas producen en el organismo diversos cambios fisiológicos que se traducen en una disminución del crecimiento, desarrollo, producción y menor resistencia a enfermedades. La falta de especificidad de los signos clínicos hace difícil relacionarlos con la presencia de micotoxinas, pudiéndose confundir un cuadro de micotoxicosis con otras enfermedades y/o deficiencias de manejo y nutricionales.

El estudio de la exposición a las micotoxinas se lleva a cabo a distintos niveles: a través del análisis de materias primas y pienso; y mediante la determinación de micotoxinas y sus metabolitos en muestras fisiológicas como sangre, bilis, orina, hígado y riñón, herramienta que se utiliza frecuentemente para un diagnóstico preciso del grado de exposición (Dänicke et al., 2013). No obstante, la aplicación de esta herramienta requiere del uso de técnicas sofisticadas y sensibles que permitan detectar la toxina nativa, así como sus posibles metabolitos, a niveles de ppb y ppt. Los últimos avances en el campo de la química analítica de micotoxinas han demostrado el poder de la cromatografía líquida acoplada a un detector de espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) en la determinación simultánea de micotoxinas en muestras biológicas (Ediage et al., 2012; Solfrizzo et al., 2011; Warth et al., 2012, Gambacorta et al., 2013). El uso de métodos basados en LC-MS/MS permite el desarrollo de métodos altamente sensibles y selectivos, factibles de ser aplicados en el análisis de metabolitos a concentraciones muy bajas y en muestras biológicas complejas (Pitt, 2009).
 

Absorción y Biotransformación

Una vez ingeridas, el destino de las micotoxinas viene determinado por una secuencia de procesos como: la Absorción, Distribución, Metabolismo o biotransformación, recirculación, interacciones moleculares y Excreción (sistema ADME) (Figura 1).

Figura 1. Sistema ADME aplicado a las micotoxinas.

 

La primera etapa después de la ingesta de micotoxinas es su absorción, la cual ocurre principalmente a nivel del tracto digestivo por difusión pasiva. La cinética o tasa de absorción depende de las características químicas de la micotoxina y de la fisiología de la especie animal. A excepción de las aflatoxinas, que son absorbidas rápidamente en todas las especies, en el resto de las micotoxinas (tricotecenos, ocratoxina y fumonisina) la absorción puede variar entre un 1 y un 65%. En el caso de la fumonisina, dado su carácter polar, la absorción a nivel del tracto digestivo es muy baja, un 4% en cerdos y un 0,7% en ponedoras (Pettersson, 2004). No obstante, una muy baja concentración absorbida de dicha micotoxina es suficiente para producir daño en aves, hecho que se conoce como la “paradoja de la fumonisina”.

La distribución o circulación de las micotoxinas en el organismo también determina en parte el grado de toxicidad. Algunas micotoxinas están sujetas a la recirculación entero-hepática, al segregarse a través de la bilis al lumen intestinal se incrementa el tiempo de exposición y pueden ejercer nuevamente su toxicidad sobre el tejido epitelial. En el caso de ZEA, las fluctuaciones del nivel en suero han sido asociadas con esta recirculación y probablemente con la completa función detoxificadora del hígado (Zwierzchowski et al., 2005). Este hecho fue también observado por Goyart et al. (2007), quienes encontraron una alta variación entre cerdos que consumieron DON en relación a su concentración en suero. Los autores concluyen que el nivel de exposición no puede ser predicho a través del análisis de DON en suero.

En el caso particular de la OTA, la reabsorción activa que ocurre a nivel de los túbulos proximales del riñón retarda su eliminación, aumentando su vida media en sangre y provocando su acumulación en el tejido renal (Milicevic, 2008).

El metabolismo o biotransformación es el mecanismo por el cual el organismo modifica los xenobióticos (compuesto ajeno al organismo), a través de las reacciones de FASE I (activación) y de FASE II (detoxificación). En las micotoxinas esta biotransformación se da en el tracto digestivo por la acción de microorganismos (especialmente importante en rumiantes) y en hígado y riñón por acción enzimática.

 

Metabolitos

La metabolización puede disminuir el efecto tóxico de las micotoxinas o por el contrario producir un metabolito más tóxico que la molécula original. La ZEA, por ejemplo, es metabolizada principalmente a sus dos isómeros: α-ZEA y β-ZEA. Su forma α-ZEA tiene más afinidad a los receptores estrogénicos que la propia ZEA, mientras que  el isómero β-ZEA está considerado como un metabolito de detoxificación (Goyart et al., 2007). A ello se debe la mayor sensibilidad de los cerdos a la ZEA, ya que α-zearalenona es el principal metabolito en cerdos, mientras que en animales más resistentes a esta micotoxina, como aves y rumiantes, se produce principalmente su metabolito menos tóxico β-ZEA (Olsen, 1989).

Según el sistema ADME, la ingesta de micotoxinas se relaciona con una posible transferencia de las mismas hacia los órganos del animal (Goyarts et al., 2007; Khan et al., 2013; Petterson, 2004; Völkel et al., 2011). Por lo tanto, puede detectarse la propia micotoxina o sus metabolitos en tejidos, fluidos y productos de origen animal (leche y huevos). Los factores que determinan el grado de transferencia según Bryden (2012) son:

  1. La propia micotoxina.
  2. La especie y raza del animal.
  3. La concentración de micotoxina, cantidad y duración del consumo de alimento contaminado.
  4. El estado de salud del animal.

Todos estos factores tienen una fuerte influencia en la metabolización y excreción de la micotoxina, determinando el grado de deposición y acumulación en los tejidos (Völkel et al., 2011). Numerosos estudios citan la presencia de residuos de micotoxinas en tejidos de pollos alimentados a niveles subclínicos de la misma (Khan et al., 2013, Biró et al., 2002, Yang et al., 2014). En Dinamarca, cuando los riñones muestran signos clínicos de nefropatía, la regulación obliga a analizar residuos de ocratoxina A en riñón. Si el nivel de OTA es igual o superior a 25µg/kg se descarta la canal del animal (Boutrif y Canet, 1998; Bryden, 2012).

 

Biomarcadores

Los biomarcadores se definen como cambios o alteraciones celulares, biológicas o moleculares que se producen en los tejidos en respuesta a un xenobiótico, en este caso las micotoxinas (Turner et al., 1999; Mayeux, 2004; Garban et al., 2005; Baldwin et al., 2011; Silins y Högberg, 2011) (Tabla 1). 

Tabla 1. Biomarcadores presentes en fluidos o tejidos que pueden ser utilizados para medir la exposición a las principales micotoxinas que afectan a los animales (fuente: adaptado de Baldwin et al., 2011).

De acuerdo a la secuencia de eventos que se produce desde la exposición de la micotoxina hasta el desarrollo de la enfermedad (Committe on Biological Markers of the National Research Council, 1987), los biomarcadores se clasifican en: de exposición, de efecto y/o de susceptibilidad (Figura 2). Los biomarcadores de exposición miden la dosis interna (micotoxina absorbida), mediante el análisis de la micotoxina o alguno de sus metabolitos; mientras que los biomarcadores de efecto miden cambios estructurales o funcionales producidos en el organismo tras la exposición a la micotoxina. 

Figura 2. Clasificación de biomarcadores (fuente: adaptado de Groopman y Kensler, 1999).

La elección de la matriz biológica de estudio determinará el tiempo de exposición a la micotoxina reflejado por un biomarcador. Los niveles de micotoxinas en sangre por lo general reflejan un corto período de tiempo de exposición (unas pocas horas o días) (Silins y Högberg, 2011). Por el contrario, la detección en tejidos refleja una exposición a más largo plazo. El hígado es el órgano donde los residuos xenobióticos persisten durante más tiempo, por lo tanto es una matriz idónea para llevar a cabo los análisis en busca de residuos de micotoxinas.

El nivel de residuos de micotoxinas en los tejidos se verá influido por el tiempo que transcurra entre la retirada del alimento contaminado y la toma de muestra, ya que el metabolismo de la micotoxina ingerida sigue su curso, resultando en la eliminación a través de la orina y/o heces. Al no continuar la ingesta, el animal es capaz de depurar o eliminar la toxina hasta niveles no detectables (Gimeno, 2014). Según Goyart et al. (2007), al aumentar el tiempo de intervalo entre el fin de ingesta de DON y el sacrificio de los animales, la concentración de DON+DON-1 en suero, riñón, musculo y grasa trasera disminuye, en bilis aumenta, mientras que en el hígado la concentración permanece constante. Este tiempo de depuración está determinado por la toxicocinética que sigue la micotoxina y la especie animal (Pettersson, 2004).

A diferencia de alimentos y piensos, en tejidos y fluidos animales la distribución de las micotoxinas es homogénea. A nivel de muestreo, en animales pequeños de laboratorio, se aconseja procesar todo el órgano, mientras que en animales grandes, por ejemplo riñones o hígado de cerdo, es recomendable homogenizar parte del órgano y luego tomar la muestra para ser procesada (Valenta et al., 1998).

Un punto importante a tener en cuenta en el análisis de micotoxinas en órganos, es que la actividad enzimática no se detiene completamente, por lo que se debe tener especial cuidado en la conservación y transporte de las muestras, manteniendo la cadena de frío (congelación o refrigeración).

La determinación de micotoxinas en tejidos proporciona información indirecta de la ingesta de micotoxinas. Aporta una mejor estimación del grado de exposición a las micotoxinas que la obtenida mediante el control de los alimentos, ya que ésta última puede verse afectada por errores de muestreo (Dragan et al., 2010).

El programa AdiDetox consta de un sistema de detección y cuantificación de micotoxinas en materias primas y piensos completos. Además, evalúa la presencia de marcadores de exposición (micotoxinas y sus metabolitos) en órganos vitales como el hígado, de los animales afectados. Las muestras de hígado se obtienen mediante una necropsia de las bajas o colas en la propia explotación o a nivel de matadero y se envían en frío al laboratorio para ser analizadas.

Los métodos de análisis desarrollados y validados por la empresa Adiveter, de acuerdo a normas internacionales, se basan en el uso de LC-MS/MS. La detección y cuantificación de las micotoxinas y metabolitos se realiza de forma específica y precisa mediante una amplia base de datos desarrollada por dicha empresa. Finalmente, en base a los resultados obtenidos, en el caso de detectar la presencia de micotoxinas, se lleva a cabo un estudio de la problemática existente en las instalaciones y se plantea un plan de acción para contrarrestar los efectos.


Programa AdiDetox

  1. 1.    DIAGNÓSTICO DE MICOTOXINAS EN CAMPO, estimación de la magnitud del problema en los animales afectados de la explotación.
  2. 2.    DIAGNÓSTICO DE MICOTOXINAS EN FÁBRICA DE PIENSO, analíticas de micotoxinas en materias primas y piensos
  3. ESTRATEGIA DE PREVENCIÓN EN PIENSOS, aplicación de un adsorbente de micotoxinas y de fungicidas.
  4. VERIFICACIÓN DEL PROGRAMA DE CONTROL, analíticas de validación de presencia y/o ausencia de residuos de micotoxinas y/o sus metabolitos en hígados obtenidos en granja y/o matadero.


Bibliografía

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Re: Aplicación de biomarcadores en campo para el control de micotoxinas en producción animal
10/01/2017 | Considero que es importantísimo, ya que muchos productores o la mayoría no tienen en cuenta los riesgos a que estamos expuestos en relación a alimentar los animales con piensos contaminados. Además nos permite como profesionales mantenernos actualizados con los aportes científicos que están realizando.
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