Nuevas micotoxinas en el maíz. ¿Tienen efecto en la salud animal y humana? Importancia del género stenocarpella

El maíz (Zea mays) constituye el tercer cultivo más abundante en el mundo después del trigo y el arroz, siendo sumamente importante en la alimentación humana y animal (USDA, 2016). En la Argentina y otros países del mundo, como Brasil y Estados Unidos, el maíz es utilizado como alimento para bovinos, ovinos, porcinos, cabras, equinos y aves. Los rastrojos y los granos aportan una ración balanceada en fibras y energía, por lo que es común su inclusión en las dietas de los animales. Sin embargo, el maíz es hospedante de una biota fúngica compuesta por especies de Fusarium, Aspergillus y Stenocarpella, potenciales productoras de metabolitos secundarios (micotoxinas). Stenocarpella maydis [Sin. Diplodia maydis (Berk.) Sacc.] fue reportada en nuestro país como causante de la diplodiosis, una enfermedad estacional (otoño-invernal) en animales, cuando consumen rastrojos o diferido de maíz contaminados por las micotoxinas producidas en los granos y otros órganos de la planta.

Si bien en la Argentina el primer caso de diplodiosis con muerte de bovinos se reportó en el año 2003 (Odriozola et al., 2005) existe escasa bibliografía de referencia, aunque desde entonces han sido estudiados numerosos casos de animales con signología asociada con una micotoxicosis por consumo de maíz contaminado. Por ello, el estudio de la ecología de S. maydis en maíz y huéspedes alternativos y la posible existencia de otra especie, Stenocarpella macrospora (syn. Diplodia macrospora Earle), descripta en otros países, es el objetivo principal de una serie de proyectos interrelacionados que están siendo ejecutados por el INTA y la Universidad Nacional de Mar del Plata, en cooperación con el Laboratorio de Genética y Biología Molecular Vegetal, Universidad Estatal del Centro-Oeste, Guarapava, Brasil.

S. maydis causa la “podredumbre blanca de la espiga” y “podredumbre del tallo” en el cultivo de maíz. Esta infección ocurre naturalmente y se intensifica entre una y tres semanas posteriores a la polinización, con condiciones ambientales predisponentes como períodos de sequía previo a la floración y lluvias y temperaturas entre 28 y 30°C luego de la polinización (Bodega, 2010). S. maydis causa infecciones cuyos síntomas están influenciados por el estado de desarrollo de la espiga en el momento de la infección y las condiciones climáticas que siguen a la misma. La podredumbre progresa desde la base hacia la parte superior produciendo la colonización masiva de la espiga (Figura 1). El micelio forma una masa blanca-grisácea abundante entre los granos que los deja firmemente adheridos a la mazorca.

Posteriormente, se producen las estructuras de reproducción asexual, llamadas picnidios, que pueden visualizarse sobre las áreas afectadas. Es por ello que el inicio de la signología en los animales, luego de consumir rastrojo o diferido de maíz contaminado con S. maydis, es variable, lo cual podría relacionarse tanto con características de los animales (categoría, raza, sexo, estado fisiológico), como con características de los maíces (híbrido, historia del lote de cultivo, fecha de siembra) y de los hongos (capacidad toxigénica, condiciones ambientales -temperatura y humedad- y distribución del inóculo en el campo).

Estas situaciones nos ha llevado a pensar que la aparición diferencial de diplodiosis en el ganado bovino y ovino se debe a la presencia de distintas cepas de S. maydis y la presencia posible de S. macrospora, que producen micotoxinas en el maíz utilizado como alimento. Estas micotoxinas se producirían por influencia de diversos factores que se desconocen en la actualidad, causando efectos tóxicos en los animales.


RELEVANCIA DEL PROBLEMA

La Argentina es uno de los países productores de carne bovina más importantes del mundo y la exportación de ganado, en pie o productos derivados, desempeña un papel importante en el comercio internacional. Con aproximadamente 55 millones de cabezas, la cría de ganado es una actividad económica relevante en el país, cuya exportación genera ingresos económicos por  miles de millones de pesos anuales (SENASA, 2018).

Por lo tanto, alimentar al ganado con productos de calidad garantiza una mayor producción, y a su vez, un aumento del valor en el propio producto, lo que redunda en la aceptación de la carne tanto en el mercado interno como en los países compradores. En este sentido, la inversión en el desarrollo de la cadena de producción de carne implica cuidados que van desde la mejora genética hasta la calidad e inocuidad de los alimentos que se brinda a los animales.
El maíz es utilizado en todo el mundo como fuente de fibra y energía para el ganado bovino. En la Argentina, la modalidad de consumo en vacunos es en general la del pastoreo de los rastrojos de cosecha, lo que incluye aquellas espigas que no fueron recolectadas, considerándose como un recurso alimenticio fácilmente disponible y de bajo costo para los animales de diferentes categorías.

El problema surge cuando el maíz está contaminado con un complejo de especies fúngicas de los géneros Fusarium, Aspergillus y/o Stenocarpella, potenciales productoras de metabolitos secundarios tóxicos y que ocasionan en el ganado una intoxicación.

En el caso de ser Stenocarpella maydis la especie que la genera, la enfermedad se conoce como “diplodiosis”, término relacionado con la fase asexual del hongo Diplodia maydis. Si bien las micotoxinas producidas por S. maydis son diplodiatoxina (Steyn et al., 1972), dipmatol (Akerman et al., 1995), chaetoglobosinas K y L (Wiclow et al., 2011) y diplonina (Snyman et al., 2011), aún no ha podido establecerse cuál o cuáles de ellas causan la diplodiosis o si podrían tener efectos sumatorios, exponenciales o sinérgicos.

La diplodiosis es una neuromicotoxicosis que afecta al ganado ovino y bovino. La enfermedad se reportó por primera vez en Sudáfrica (van Der Bijl y Evans, 1914), luego en Australia (Darwal et al., 1964), y años más tarde en la Argentina (Odriozola et al., 2005) y Brasil (Riet Correa et al., 2013). Se cree que la aparición de brotes sólo en esos países puede estar asociada al manejo de cultivos y animales, como también a ciertos factores meteorológicos, si bien también podría influir la variabilidad genética del hongo (Fedrigo et al., 2016).

Entre los síntomas que produce en el ganado se encuentran paresia, ataxia, parálisis y muerte (Kellerman et al., 1985, Odriozola et al., 2005), así como abortos y mortalidad perinatal (Kellerman et al., 1991, Odriozola et al., 2019). Los casos son reportados en animales que pastorean sobre maíz diferido o rastrojo contaminado con S. maydis y los signos comienzan entre cinco y 15 días posteriores al consumo, los cuales se revierten si los animales son sacados a tiempo del potrero. También se demostró que los fetos son más susceptibles a los efectos de la diplodiosis que los adultos, y que el consumo en el segundo y tercer trimestre de preñez aumenta el nacimiento de corderos cojos, débiles y que posteriormente mueren, o nacen muertos (Kellerman et al., 1991).

Se realizaron ensayos para determinar la toxicidad de S. maydis en rumiantes, en diferentes animales de laboratorio (ratones, ratas, chanchitos de Guinea, pollos y patos) y cultivos celulares (células neuronales de ratón, de ovario de hámster y de riñón bovino). Los primeros ensayos en ovinos y bovinos se realizaron en Sudáfrica utilizando maíz contaminado con S. maydis, si bien generar los signos clínicos no resulto fácil: en 65 años sólo se pudo reproducir la enfermedad en tres bovinos y cinco ovinos, lo que muestra la complejidad de la misma. En una experiencia donde se utilizó semillas de maíz inoculadas con S. maydis 13 de 16 bovinos y 16 de 25 ovinos mostraron signos clínicos, aunque no se produjo la muerte en ningún caso (Kellerman et al., 1985). Para estos ensayos se utilizaron cepas aisladas de Sudáfrica y otros países, como la Argentina y Estados Unidos, lo que sugería la posibilidad de que se presente la enfermedad en lugares que hasta ese momento no habían reportado casos clínicos. Veinte años después, en el año 2005 (Odriozola et al.,), se informó el primer caso de intoxicación de bovinos que consumían a campo maíz contaminado con S. maydis en la Argentina. En el año 2016, el mismo autor informó acerca de terneros nacidos muertos o débiles que morían al poco tiempo, en animales que consumían maíz contaminado con S. maydis, efectos que coincidían con resultados de ensayos en ovejas realizados en 1991 en Sudáfrica (Kellerman et al).

Los primeros ensayos de laboratorio se realizaron con animales pequeños y mostraron una disminución en el crecimiento de ratones y hámsters, mientras que ratas y chanchitos de Guinea no mostraron ningún cambio (Sharda et al., 1972). Posteriormente, se determinó que los cultivos de maíz contaminados con S. maydis, crecidos en laboratorio más de seis semanas y a una temperatura entre 28-30°C, fueron los más tóxicos para animales de experimentación (Rabie et al., 1977, 1985), coincidiendo con los resultados obtenidos en una reproducción experimental con ovinos y bovinos (Kellerman et al., 1985; 1991; Prozesky et al., 1994). Los principales daños encontrados en animales de laboratorio fueron miocarditis degenerativa, enteritis y necrosis tubular renal (Rabie et al., 1977, 1985).

Otras micotoxinas de S. maydis fueron caracterizadas química y toxicológicamente. Dipmatol tiene efecto tóxico en pollos de engorde (Ackerman et al., 1995) y en las líneas de cultivos celulares ya mencionadas. La diplonina generó en chanchitos de Guinea signos clínicos similares a los observados en rumiantes con diplodiosis (Snyman et al., 2011), si bien no se observaron efectos citotóxicos en cultivos celulares (Masango et al., 2015). Otras micotoxinas producidas por S. maydis y que presentarían toxicidad son chatoglobosinas K y L. Éstas son una fracción mayoritaria de los metabolitos producidos, las cuales tienen marcada actividad antifúngica contra Aspergillus flavus y Fusarium verticillioides y efectos antialimentarios contra insectos (Wicklow et al., 2010). Chatoglobosina K también fue aislada de maíz contaminado por S. macrospora con efecto tóxico en pollos (Cutler et. al., 1980).

En un experimento recientemente realizado en el Laboratorio de Toxicología de la EEA INTA Balcarce (Poo et al., 2019), se intoxicaron ratones machos con extractos producidos con cepas de S. maydis causantes de diplodiosis a campo, y se observó un aumento de daño oxidativo en el riñón y cambios en el patrón de crecimiento. Todos estos resultados encontrados en animales de laboratorio y cultivos celulares alertan la posibilidad de algún efecto similar en el hombre por consumir alimentos contaminados con micotoxinas de S. maydis.

La información obtenida como la reportada es de gran utilidad y brinda un gran avance en el conocimiento de la enfermedad, si bien todavía falta conocer más información general, principalmente los efectos de las micotoxinas sobre la fisiología de los animales alimentados con maíz.

La incidencia de la enfermedad va a depender de la capacidad de desarrollo del hongo desde que infectó la planta hasta la entrada y permanencia de los animales en el lote. La bibliografía internacional describe una morbilidad que puede variar entre 20% y 80%, dependiendo del grado de contaminación del lote y de la dosis ingerida por el animal, mientras que la mortalidad varía entre 10% y 20% (Bodega, 2010).

Desde el primer reporte en la Argentina (2005) hasta la actualidad, el INTA Balcarce atendió 39 casos con 284 afectados de una población de 4707 animales, de los cuales murieron 94. La morbilidad fue 6,2%, la mortalidad 1.8% y la letalidad 29.6%. Se aislaron y purificaron una gran diversidad de micotoxinas producidas por S. maydis: diplodiatoxina (Steyn et al., 1972), diptamol (Akerman et al., 1995), chaetoglobosinas K y L (Wicklow et al., 2011) y diplonina (Snyman et al., 2011), aunque no se pudo determinar cuál o cuáles fueron las responsables de la diplodiosis.


PRESENCIA DE STENOCARPELLA SPP. EN EL MUNDO Y EN LA ARGENTINA

El maíz (Zea mays L.) es el segundo grano de importancia mundial tanto a nivel económico como por superficie sembrada. Este grano es contaminado por S. maydis, S. macrospora, F. verticillioides (Sheld) y F. graminearum (Schw), que constituyen las principales especies fúngicas que ocasionan pudriciones en tallo y espigas que reducen el rendimiento y además producen micotoxinas que afectan la salud.

Las enfermedades en maíz causadas por Stenocarpella spp. son reconocidas como las más importantes en todos los países del mundo donde se cultiva (Rossouw et al., 2009). De las dos especies de Stenocarpella, S. maydis y S. macrospora, la primera es reportada en zonas húmedas, mientras que la segunda es más prevalente en regiones subtropicales y tropicales (Wicklow et al., 2011).

De acuerdo con la Organización Europea y Mediterránea de Protección de Plantas (EPPO, por su denominación en Inglés), en el 2019 se actualizaron los países donde el maíz cultivado fue contaminado con S. maydis. El reporte indica diez países en Europa, once países en África, nueve países en Asia, dos en Oceanía y nueve en América (entre ellos, la Argentina, Brasil, Colombia, Ecuador y EE.UU.). Por otro lado, S. macrospora se reportó en siete países de Asia, doce de África, en 14 estados de EE.UU., en cinco países de Centroamérica y Caribe y en dos países de Sudamérica (Brasil y Ecuador). La presencia de S. macrospora ha sido reportada en el sur de Brasil (Borracas et al., 2012;
Oliveira Santos et al., 2019), lo cual indica como zona potencial para la presencia de esta especie el noroeste (NOA) y noreste (NEA) de la Argentina.

Si bien en nuestro país la condición fitosanitaria de S. maydis, según el Sistema Nacional Argentino de Vigilancia y Monitoreo de Plagas (SINAVIMO–SENASA), figura como “presente, sin datos de distribución” (https://www.sinavimo.gov.ar/plaga/stenocarpella-maydis) y la condición fitosanitaria de S. macrospora en SINAVIMO es de “plaga cuarentenaria ausente”, es objetivo de este grupo de investigación, estudiar exhaustivamente la potencial presencia de ambas especies en diferentes zonas productoras de maíz.