Eficacia de los agentes detoxificadores de micotoxinas, verdades y mitos

Desde hace algún tiempo, la palabra micotoxina es habitual en los artículos relacionados con la producción animal. En el campo las plantas están en contacto con diferentes tipos de hongos, el más frecuente es Fusarium. La fusariosis es una enfermedad común en los cereales que afectan principalmente a la mazorca de maíz. Como en todos los hongos, el crecimiento de Fusarium depende de los niveles de humedad y la temperatura. Se han identificado algunos factores en estos cultivos que tiene un impacto en el desarrollo del hongo, como la rotación de cultivos, la labranza cero, distintas variedades de grano o el mal uso de fungicidas. El hongo por sí mismo no es una amenaza para los animales, pero en condiciones de estrés Fusarium produce metabolitos secundarios: micotoxinas, que son sustancias potencialmente tóxicas que afectan a la salud cuando son ingeridas. Sus efectos tóxicos son variables dependiendo de su estructura química, concentración, duración de la exposición, especie animal, estado inmunológico de los animales y de la combinación de diferentes micotoxinas.

Como consecuencia de los factores antes mencionados en el cultivo de cereales, es habitual que los granos se contaminen con fusariotoxinas como tricotecenos, zearalenonas y fumonisinas.

Ante esta necesidad de proteger los alimentos balanceados de estas micotoxinas que los contaminan, la industria de la nutrición animal ha desarrollado diversas estrategias para su control, hablando de los agentes adsorbentes de micotoxinas, un parámetro usualmente utilizado para determinar la “eficacia” es la capacidad de adsorción In vitro, (Figura 1). Los sistemas in vitro clásicos utilizados para ese propósito tienen la ventaja de ser rápidos para su determinación, de muy bajo costo, y el procedimiento es muy sencillo para montarlo en laboratorios, sin embargo, esta determinación del porcentaje de adsorción dista mucho de las condiciones naturales (in vivo) que sufre un alimento a nivel del lumen intestinal, como para continuar estableciendo esta metodología para su eficacia e insistir en esta industria que este parámetro sea un valor objetivo y real. En este mundo de evolución e innovación constante en los procedimientos tecnológicos, debemos cambiar este paradigma de las mediciones in vitro estáticas para los agentes adsorbentes de micotoxinas. 

Algunos factores importantes relacionados con el proceso de digestión y la absorción de los nutrientes digeridos del alimento durante el paso por el tracto gastrointestinal son la composición misma del alimento, el pH de los contenidos gástricos e intestinales, las condiciones de transito gastrointestinal, la actividad enzimática y el efecto de la microflora intestinal en todo este proceso. Las actividades de esos factores a través del tracto gastrointestinal son procesos dinámicos.

Por ello, los procesos no pueden ser simulados en modelos estáticos in vitro. El avance tecnológico nos permite hoy contar con los medios científicos para demostrar en las condiciones más realísticas, reproducibles y fiables la eficacia invitro de un agente adsorbente de micotoxinas, en Holanda se cuenta con este modelo dinámico, el cual ya es utilizado por la industria de la nutrición, alimentación y la salud para sus determinaciones y por ende del estudio en condiciones intestinales para sus modelos de evaluación, el modelo gastrointestinal del TNO TIM- 1. (Figura 2)

Los modelos TNO gastrointestinales simulan en gran nivel los procesos dinámicos sucesivos en el estómago, en el intestino delgado (TIM 1) y en el intestino grueso (TIM 2). Estos modelos son herramientas únicas para estudiar el destino de los componentes de un alimento durante el paso a través del tracto gastrointestinal. Ya que el principal lugar de absorción de micotoxinas es la parte proximal del intestino delgado, lo aconsejable es evaluar estos productos en el sistema TIM-1, el sistema TNO dinámico y multidepartamental de estómago e intestino delgado. El modelo es controlado por un ordenador que simula las condiciones dinámicas sucesivas en el compartimiento gástrico y en los tres compartimentos sucesivos del intestino delgado. En este sistema gastrointestinal los procesos intestinales son condiciones fisiológicas simuladas tras la ingesta del alimento. La disponibilidad de absorción (bioaccesibilidad) de las micotoxinas en el yeyuno e íleon se mide durante el transito gastrointestinal del alimento contaminado simulando las condiciones gastrointestinales en el sistema TIM-1.

 Avantaggiatto, del CNR Institute of Sciences of Food Production (ISPA) en Italia, ha realizado numerosas pruebas con este sistema para evaluar la eficacia de diferentes agentes adsorbentes de micotoxinas comerciales y sustancias potencialmente útiles como adsorbentes (Avantaggiato et al, 2003;2004; 2007). En una de ellas, realizada en 2004, se hizo una exploración bajo las condiciones “tradicionales” in vitro estático de 14 diferentes materiales adsorbentes (incluidos algunos productos comerciales utilizados para detoxificar micotoxinas de Fusarium), estos productos fueron evaluados en dos diferentes pH 3 y 8, para determinar la capacidad de adsorber Deoxynivalenol (DON) y Nivalenol (NIV), dos micotoxinas representativas del Fusarium, que actualmente están presentes en las determinaciones de contaminación de granos y alimentos balanceados. Los resultados se pueden ver en el Cuadro I. de los 14 diferentes productos, solo el carbón activo se mostró valores interesantes para controlar in vitro estático estas dos micotoxinas, con una capacidad de adsorción de un 33 a un 84% de adsorción en estos dos diferentes pH´s, para DON y Nivalenol, , calculado de las isotermas de adsorción, como se puede leer en el cuadro.

En este mismo estudio científico, la segunda parte, fue demostrar como el producto de mejor desempeño en el procedimiento in vitro estático, se comportaba ahora bajo un modelo dinámico, entonces se usó el modelo dinámico de simulación TIM para evaluar la absorción en intestino delgado de las mismas micotoxinas DON y NIV, para determinar ahora la eficacia del carbón activo en reducir esta absorción intestinal, bajo este modelo dinámico, que logra representar las condiciones de un proceso digestivo multifactorial (Figura 2). Bajo este procedimiento, entonces el carbón activado logró controlar la absorción intestinal de DON y NIV del 51% y 21% respectivamente, el modelo demostró que la mayor parte de la absorción intestinal de ambas micotoxinas se produjo en el yeyuno, es decir en la porción media del intestino delgado. La inclusión de carbón activo produjo una reducción significativa de la absorción intestinal de estas micotoxinas, a una dosis de inclusión del 0,5% al 2% la absorción intestinal con respecto al control se redujo del 29% al 45% para DON y del 23% al 41% para NIV. La capacidad de adsorción del carbón activo para estos tricotecenos fue en el modelo que representa las condiciones dinámicas intestinales, fue mucho menor que las presentadas bajo las condiciones in vitro estáticas, lo que nos puede indicar, que los modelos in vitro estáticos sobreestiman la capacidad de eficacia en la adsorción de micotoxinas, y que las condiciones intestinales juegan un papel importante en la capacidad de algunos adsorbentes de micotoxinas comúnmente utilizados en la industria.

En otros estudios realizados por Doll et al (2004), en los que se desarrolló un sistema in vitro estático para determinar la eficacia de agentes adsorbentes de micotoxinas comerciales y sustancias adsorbentes, como aditivos detoxificantes para alimento contra DON y Zearalenona (ZON), se simularon las condiciones de pH del tracto gastrointestinal porcino (considerando también temperatura y velocidad de tránsito). Los resultados de esta investigación indicaron que productos comerciales no fueron efectivos en adsorber DON y ZON bajo las condiciones aplicadas, mientras que el carbón activo fue capaz de adsorber las dos micotoxinas, reduciendo las concentraciones de ZON y DON en el sobrenadante de la solución tampón desde un 67% a un 100%. Los resultados de este estudio se pueden ver en el Cuadro II.

De los estudios anteriores se puede concluir que el carbón activo se muestra como uno de los mejores adsorbentes de micotoxinas, ya que el resto de los productos comerciales demostraron poca eficacia en su capacidad de secuestro de las diferentes micotoxinas. En la práctica, el uso del carbón activo en alimentación animal tiene grandes limitaciones, por ejemplo, el uso de altas concentraciones de carbón activo (> 0,5%, como se demuestra en algunos estudios) debería evitarse, ya que a estos niveles de inclusión afecta la absorción de nutrientes a nivel intestinal, afectando también la relación del valor calórico/nutricional del alimento (NOSB, 2002; Ramos et al,1996).

Actualmente, las nuevas tecnologías permiten modificar algunos materiales para ser utilizados en alimentación animal, y en concreto, en el campo de los agentes adsorbentes de micotoxinas para obtener un mayor eficacia y seguridad al utilizarlos para resolver desafíos de contaminación de micotoxinas en los alimentos. Estas tecnologías son capaces de modificar la estructura de las arcillas a nivel nanométrico, incrementando el espacio interlaminar y así modificar sus capacidades de adsorción, gracias a un proceso innovador que permitió una reacción entre las arcillas y un extracto especifico de algas marinas.

Con estas modificaciones lo que se consigue es tener acceso al 100% de la superficie de la arcilla, aumentando su capacidad y calidad en la adsorción de micotoxinas e incrementando al mismo tiempo el espectro de micotoxinas que pueden ser adsorbidas más rápidamente a nivel intestinal. Este proceso está patentado y es 100% ecológico. Al evaluar este nuevo material bajo los mismos procedimiento que la Dra. Avantaggiatto  en el mismo instituto Holandés de investigación (TNO ) utilizando el sistema TIM-1 descrito anteriormente, los resultados fueron incluso mejores que los obtenidos por el carbón activo, ya que este nuevo nanomaterial conformado por arcilla y extractos de algas marinas logró inhibir la bioaccesibilidad del DON hasta el 40% utilizando bajas dosis de inclusión en el alimento (0,1%) comparado con la dosificación del carbón activo que se utilizó en el estudio previo del 2% necesario para reducir un 45%. Además, la utilización de esta nueva tecnología demostró científicamente que no inhibió la digestibilidad de la proteína y los carbohidratos, ni modificó negativamente la bioaccesibilidad de la vitamina B1 y B2 (Demais y Havenaar, 2006).

Gracias a esta innovación biotecnológica el día de hoy la industria puede contar con herramientas mas eficaces para el control de micotoxinas y minimizar rápidamente los desafíos que normalmente se presentan en la industria de la nutrición y la alimentación animal.