micotoxinas en rumiantes - sancor
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MICOTOXINAS EN RUMIANTES.
IMPORTANCIA EN LA
PRODUCCIÓN
Y CLAVES PARA SU CONTROL
Dr. Javier Sabbía Carriquiry. DMV, MSc.
Micotoxinas
“Mykes” = hongos
“toxicum” = veneno
Micotoxinas son el metabolito secundario
producido naturalmente por los hongos.
Es una forma de defensa del hongo y tiene
como factor predisponente el ESTRÉS.
CONDICIONES DE ESTRÉS
Humedad del sustrato Humedad relativa
Temperatura Interacción entre hongos
pH
Lesiones
Micotoxinas
O 2
¿DONDE SE PRODUCEN LOS HONGOS Y
MICOTOXINAS?
En el campo
Durante la cosecha
Entre el campo y la fábrica de raciones.
En la fábrica de raciones
En la fábrica de
raciones
En el establecimiento.
Clasificación Práctica
Hongos del campo: Fusarium, Alternaria, Clodosporium,
Diplodia, Gibberella y Helminthosporium. Alta humedad
(>21%)
Hongos del almacenamiento: Aspergillus, Penicillium.
Humedad entre13 – 18%.
Aspergillus
Penicillium
Fusarium
Desarrollo de hongos (º C)
Adaptado de Diaz, 2005.
Contaminación de Fusarium en espiga
Fusarium está asociado con problemas en cereales de
invierno (trigos y cebadas).
También pueden afectar otros cultivos (sorgo, maíz)
F. graminearum: fase saprófita
Trigo Maíz
Gramineas Cebada
Hongos asociados con almacenamiento de alimentos:
Aspergillus y Penicillium
Aspergillus y Penicillium: hongos del
almacenamiento
Más de 500 micotoxinas son conocidas (Müeller, 2001).
Aspergillus sp.: Aflatoxinas (B1).
Penicillium sp.: Penicilina, Ocratoxina A.
Fusarium sp.: DON, T-2, ZEA.
Claviceps sp.: Alcaloide ergotamina.
Pithomyces chartarum: Esporidesmina.
Aspergillus Flavus y Aspergillus parasiticus
Aflatoxin B1
Aflatoxina B1
Afltatoxina B1: producida por Aspergillus flavus y A. parasiticus.
El hígado es el órgano más afectado, las lesiones incluyen necrosis hemorrágica, infiltración grasa y proliferación de ductos biliares (Coloumbe, 1993)
Richard, USDA, ARS, National Disease Center, Ames, Iowa and CAST, 1989.
Aflatoxina B1: Rumiantes
Síntomas agudos:
Inapetencia, letargia, ataxia, pelaje áspero, muerte (Whitlow, 2006).
Síntomas cronicos:
Reducción del CMS, de la producción de leche y conversión alimentaria, ictericia, disminución de la inmunidad y menor eficiencia reproductiva (Whitlow, 2006).
Alteraciones ruminales:
Reducción de la motilidad en casos agudos (Coloumbe, 1993).
Disminución de la digestión de celulosa, menor producción de amoníaco y AGV (in vivo e in vitro), alteración de la proporción de AGV(Coloumbe, 1993; Mertens, 1978).
Aflatoxina B1: salud humana
Es extremadamente tóxica, carcinogénica y mutagénica.
Se excreta en la leche como Aflatoxina M1 en una proporción del 0.8 al 2% (Diaz et al., 2004).
Efectos sobre el comercio internacional de alimentos.
Niveles máximos de AFM1 aceptados:
USA: 0.5 ppb
Mercosur: 0.5 ppb estándares inconsistentes UE: 0.05 ppb
Los efectos tóxicos de AFB1 es el resultado de la afinidad AFB1-8,9- epoxide por nucleófilos celulares como el ADN (Coloumbe, 1993)
Enzima
HMC P450
(Kuilman et al., 2000)
Hongos asociados con almacenamiento de alimentos:
Aspergillus y Penicillium
Aspergillus y Penicillium: hongos del
almacenamiento
Manejo de los alimentos
Solamente retirar lo que se va a ofrecer a las
vacas
Alimentación RÁPIDA
Limpieza!!!
Manejo de alimentos
Silo Sorgo Planta Entera
Comedero
Trigo CAST
Deoxinivalenol (DON)
Fusarium graminearum y Fusarium sporotrichioides
Deoxinivalenol (DON): Efectos en
rumiantes.
Síntomas variables y poco específicos:
Menor CMS, alteraciones en la fermentación ruminal,
disminución del flujo de proteína al ID, menor resistencia
a infecciones (Korosteleva et al., 2009).
Disminución de la producción de leche (Whitlow et al., 2006)
y sólidos (Charmley et al., 1993), aumento de CCS (Acosta et
al., 2003), lesiones en la piel y cojeras (Coloumbe, 1993).
Algunos de estos síntomas pueden ser explicados
debido a una reducción en la síntesis de proteínas
hepáticas e inmunoglobulinas (Korosteleva et al., 2007).
Relación entre la concentración de DON y producción
de leche
-1750
-1500
-1250
-1000
-750
-500
-250
0
250
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000
DON (ppb)
Milk
pro
du
cti
on
North Carolina State University, 1982-1983
Fusarium graminearum, Fusarium sporotrichioides y
Fusarium roseum
Zearalenona (ZEA)
Zearalenona (ZEA)
Tiene una estructura similar al estrógeno; produce
potentes respuestas hiperestrogénicas.
Síntomas:
Vaginitis, secreciones vaginales y agrandamiento de
la glándula mamaria en vaquillonas, reabsorciones
embrionarias, disminución de la performance
reproductiva (Coloumbe, 1993); aumento de infecciones
del tracto reproductivo, disminución del CMS y la
producción de leche. (Whitlow et al., 2006).
Servicios por concepción en vaquillonas
alimentadas con fardo contaminado con ZEA (500
ppb) o fardo limpio.
Lugar
Raleigh Salisbury Promedio
Fardo limpio 1.23 1.54 1.38
Fardo ZEA 1.90 2.00 1.95
n = 40
North Carolina State University, Unpublished. Data from Smith T., personal communication. 2003
Porcentaje de concepción de vaquillonas
alimentadas con ZEA (250 ppb) en un ciclo
reproductivo antes de la
inseminación y 45 días después
Tasa de Tasa de concepción (% ) preñez (%) Control 87 72 Zearalenona 62 51 P < .065 Weaver et al., 1986.
En USA un punto % de incremento en la TP significan 35 U$S por vaca
aproximadamente (Universidad de Missouri, 2009)
Claviceps africana diagnosticado en Uruguay
por primera vez en Uruguay en 1995.
Presencia en sorgos tardíos (temperaturas
bajas y alta humedad ambiente).
Toxinas alcaloides, principalmente
dihidroergosina y otras (maleato de ergonovina, tartrato
de ergotamina).
Claviceps africana en sorgo
Claviceps africana o enfermedad azucarada del
sorgo (Stewart, S. 2005)
Los ovarios se infectan solamente cuando la flor es estéril
Temperaturas de < 12-13 °C en la noche predispone a la esterilidad
de las flores del sorgo, baja la viabilidad del polen y se reduce su
capacidad de autofecundación
Miel es pegajosa y chorrea por la planta al suelo
es producida por los conidios (fase sexual del
hongo)
Formación del escleroto (forma de resitencia del
hongo)
Acumulación de alcaloides
A medida que el hongo madura en el campo se va
acumulando las toxinas en los esclerotos.
Hongo parásito de Claviceps llamado Cerebella
sp
Consecuencias
Limite recomendado: Sugerido en Australia 1 ppm alcaloide
(1000ppb)
0.3% del peso en esclerotos (0.02% para otros ergot)
Reporte de síntomas: Reducción de la producción de leche
probablemente debido a la reducción plasmática de prolactina (Blaney et al., 2000; Merrill et al., 2007)
Medidas de prevención o control
Pastorear cuando la enfermedad esta en
etapa de miel (palatable)
Toda medida que no deje que el hongo
acumule la toxina
Cosechar para grano húmedo
Silo de planta entera para diluir
Realizar análisis de alcaloides totales
Muestreo de Ensilaje Planta Entera y
Grano Húmedo (Whitaker, 2005)
La concentración de micotoxinas del total del alimento es
estimada a partir de una pequeña muestra:
REPRESENTATIVA!!
Los nutrientes se distribuyen uniformemente
pero no las micotoxinas.
Tomar no menos de 4 ó 5 submuestras de
200g de diferentes lugares evitando
los “puntos calientes”
Resumen Resultados Silo Planta
Entera Sorgo (Enero – Mayo
2012) El 80% del material muestreado fue sorgo tipo silero, el 60% eran
bolsas y el 40% tipo torta.
Productores de Florida, San José, Colonia, Flores, Soriano, Canelones,
Rivera, Paysandú, Maldonado y Rocha.
Parámetro Promedio1 INIA2 FEDNA3 NRC4 Proteína Cruda 7.1 5.8 9.3 9.1 Cenizas 6.8 8.9 8.5 7.5 FDN 50.3 62.5 55.4 60.7 FDA 32.8 41.0 33.1 38.7 Humedad 69.4 68.6 67.5 71.2 Materia Seca 30.6 31.4 32.5 28.8
Resumen parámetros nutricionales
Resumen Resultados Silo Planta
Entera Sorgo (Enero – Mayo 2012)
Resumen resultados análisis nutricionales SPE (% MS)
Parámetro Mínimo1 Promedio1 Máximo1 Proteína Cruda 4.0 7.1 9.4 Cenizas 4.2 6.8 10.8 FDN 26.6 50.3 62.5 FDA 17.6 32.8 45.8 Humedad 80.0 69.4 69.4 Materia Seca 20.0 30.6 39.6
Resumen Resultados Silo Planta
Entera Sorgo (Enero – Mayo 2012)
Resumen resultados análisis micotoxinas (% MS)
Mínimo Promedio Máximo
Aflatoxinas (ppb) 9.05 24.2 99.0
DON (ppm) 0.16 0.71 1.33
ZEA (ppb) 570 966 >1000
Resumen Resultados Silo Planta
Entera Maíz (Octubre – Noviembre
2013)
Resumen resultados análisis micotoxinas (% MS)
Mínimo Promedio
Máximo
Aflatoxinas (ppb) 3.3 11.5 28.5
DON (ppb) 20 865 5770
ZEA (ppb) 3.0 23.7 97.2
30 muestras de silo PEM de la provincia de Córdoba y
Santa Fé
Muestras colectadas y remitidas al laboratorio por
técnicos de Teknal del Norte
Resumen Resultados Silo Planta
Entera Maíz (Octubre – Noviembre
2013)
Resumen resultados análisis hongos y levaduras
Conteo (ufc/g)
Promedio 767.433
Máximo 3.780.000
Mínimo 10.000
Desvío estandar 1.250.878
Bueno: 0 a 50.000; Regular: 50.000 a 75.000; Malo: mayor a 75.000 ufc/g
Recomendaciones (INIA, 2011)
ppm = mg/kg
ppb = µg/kg
1ppm = 1000 ppb
Recomendaciones
Muchas veces una sola dosis de micotoxinas produce menos efectos perjudiciales que la misma dosis
distribuida en 30 días (Wyatt et al, 1985).
ZEA (De Lucca, 2002)
Intoxicación crónica de vaquillonas con 150 ppb de ZEA por 30 días produjo anestro folicular y endometritis crónica.
DON (Akay, 2003)
0.1 – 1 ppm: disminución de la producción de leche.
12 ppm: sin disminución de la producción de leche.
DON: alimentos natural vs
artificialmente contaminados
Alimentos artificialmente contaminados: solo DON.
Alimentos naturalmente contaminados: DON + ácido fusarico.
DON: aumenta la concentración de triptófano (Trp) en la sangre.
Ac. Fusarico: aumenta la absorción de Trp en el cerebelo.
Trp es precursor de la serotonina.
La serotonina produce cambios en el comportamiento de los animales siendo el más evidente la disminución del CMS.
Nivel de contaminación de los alimentos
(Smith T, 2011; 2013)
Micotoxinas como la ZEA y DON se adhieren a
azúcares complejos del sustrato (mecanismo de
defensa de la planta)
Se forma una nueva estructura (azúcar + micotoxina).
No se detecta al laboratorio (ELISA, HPLC)
Unión débil que se rompe a nivel ruminal o intestinal.
Nivel de contaminación de los alimentos.
Efecto sinérgico de 2 o más micotoxinas.
Susceptibilidad del rodeo e individual:
Categoría
Estrés
Nivel de producción
Otras enfermedades concurrentes
Acidosis clínica y subclínica (disminución de
protozoarios)
Micotoxicosis: los síntomas y su severidad
dependen de:
ROL DE LOS PROTOZOARIOS
Kiessling et al, 1984
DON
T-2
AFB1
DON
T-2
AFB1
ZEA
DON
ERGOT
Micotoxinas:
Mecanismo de eliminación
La estructura química determina
1. El mecanismo de acción de la micotoxina.
2. El método de eliminación de la micotoxina.
Mecanismo de acción: interacción bioquímica a través de la
cual una sustancia provoca un efecto biológico.
Para que tenga lugar el efecto biológico, es necesaria la
interacción de la micotoxina con un receptor.
Micotoxinas: mecanismo de
eliminación
Estructura química y mecanismo de acción
Para que tenga lugar la interacción, es necesario que existan
grupos químicos que puedan llegar a interactuar, es decir, se
requiere que la estructura química de ambas moléculas en el
sitio de unión sea complementaria.
Micotoxinas: mecanismo de
eliminación
Adsorbentes de micotoxinas (Whitlow, 2006)
Un secuestrante de micotoxinas debe:
Adsorber eficientemente las micotoxinas de interés
Tener alta afinidad por las micotoxinas
Reducir la biodisponibilidad y actividad de las micotoxinas
Reducir la toxicidad y el residuo en los tejidos
Ser altamente específico
No ser perjudicial para el animal o el alimento
Tener resultados positivos verificables (in vitro e in vivo)
Tener baja inclusión en las dietas
Resistir los procesos físicos durante la producción de ración
Relación costo/beneficio.
Adsorbentes de micotoxinas
BIO-TRANSFORMADORES:
•Enzimas
•Levaduras
•Bacterias
ADSORBENTES:
•Polímeros inorgánicos: Aflatoxina
•Polímeros inorgánicos modificados: Aflatoxina y
Zearalenona
•Polímeros orgánicos: amplio espectro de acción
(Aflatoxina, Fumonisina, Ocratoxina, DON, Zearalenona)
Reporte Científico (EFSA, 2009)
Arcillas (Aluminosilicatos)
Efectivas contra:
Aflatoxinas
No son Efectivas contra:
DON o ZEA (Orr et. al., 1998)
Toxina T-2 (Kubena et. al., 1990 , 1998)
Ocratoxina (Santin et. al., 2002 )
DAS (Kubena et. al., 1993)
Asociación de micotoxinas en sorgo
naturalmente contaminado (Watts et al, 2003)
Mecanismo de adsorción de aflatoxinas
por las arcillas
O
O
O
OCH3
O OAf latoxin B1
H2O: Alta polaridad
+
- -
Aflatoxina: alta polaridad
Estructura: ojos de cangrejo
Mecanismo de adsorción de aflatoxinas por las
arcillas
Enlace 1,3 - di acetona
Cationes
interlaminares Ca
++
Na+
Polímeros Orgánicos. Pared de levaduras
Reporte Científico (EFSA, 2009)
Levadura = Yea-Sacc
Núcelo = Nupro
Pared externa
Mananos oligosacaridos = Bio-
Mos
Pared interna
β-glucan =
Mycosorb
Polímeros Orgánicos. Pared de
levaduras
No todas las cepas de levaduras tienen los mismos componentes en sus paredes.
Yiannikouris et al., 2003
Yannikouris et al., 2003
Pared interna celular
(glucanos)
Area de superficie:
1 g de pared celular = 20 m2
1 kg de pared celular = 2 hectareas
Cambios físicos en la pared de levadura durante
el proceso de obtención de Mycosorb
Componentes de la
pared de levadura
Componente Grado de
polimerización
Peso
molecular
(kDa)
% de la
pared
1,3 glucan 1500 240 50
1,6 glucan 150 24 10
Mannoprotein 100-200 40
Chitin 120 25 1-3
Componente
activo: Glucano
modificado
Adsorción de Aflatoxina
Aflatoxina
Mycosorb
Otras micotoxinas que se ajustan a la
estructura molecular de Mycosorb
T2 DON
Ocratoxina Fumonisina
Yannikouris et al. (2004)
Ligações de H
grupo cetona
Ligações de H
grupo lactona
Ligações de Van der Waals –
interação de empilhamento
grupo fenol
Ocorrem tanto ligações de hidrogênio como de van der Waals
ZEN é ‘aprisionada’ dentro da hélice simples do -(1,3)-D-glucano
Detalhes da interação entre ZEN e -(1,3)-D-glucanos
Ligações de H
grupos hidroxila
Alta complementariedade geométrica entre ZEN e -(1,3)-D-glucanos
Mycosorb: Enlaces β-D-Glucanos para adsorción de ZEA
La presencia de grupos hidroxilo, cetona y lactona (formación de enlaces de H)e interacciones de van der Waals entre los β-D-Glucanos y las
micotoxinas son los responsables de la estabilidad molecular del secuestro
Mycosorb
Negative interaction
-D-glucans
Positive interaction No interaction
Strains
Efectivo a baja inclusión en las dietas
Adsorbente orgánico (seguro al medio ambiente)
mannans
La eficiencia de secuestro está relacionada a la cepa
de levadura (estructura física y química)
Proceso patentado de extracción de -D-glucans es
la clave
INVESTIGACIÓN Y RESPALDO
Mycosorb: 20 tesis de Maestría, 16 tesis de
Doctorado, 55 ensayos in-vivo, 8 patentes.
Según el Reporte Científico de la EFSA (2009)
Mycosorb (MTB-100) tiene 27 publicaciones
en revistas arbitradas que respaldan la
adsorción de Aflatoxinas, DON, Acido
Fusárico, T-2, ZEA, OTA, DAS y
Fumonisina.
Mycosorb: porcentaje de secuestro
in-vitro (10- 30 minutos)
Micotoxinas y Producción de Leche en
Lactancia Temprana
Programa Nacional de Lechería
INIA La Estanzuela
Abril 2003
Ing. Agr. Yamandú M. Acosta (MSC)
Ing. Agr. Juan M. Mieres (MSc)
Ing. Agr. Alejandro La Manna (PhD)
Dr. Gonzalo Uriarte (DMV)
Mycosorb reduce la toxicidad de deoxinivalenol (DON) en
ganado lechero.
Producción de leche corregida al 4% de grasa
consecuentemente aumentó.
Reduciendo la toxicidad de DON
Mycosorb mostró una reducción significativa de las Células
Somáticas durante el período inicial de lactación.
Efecto en SSC
Conclusiones
Los hongos y micotoxinas se pueden producir en cualquier etapa del ciclo productivo y almacenaje de los alimentos.
La presencia o ausencia de hongos no es determinante de la presencia de micotoxinas.
Los síntomas son variables y poco específicos (excepto para ZEA).
Analizar la calidad nutricional y la presencia de micotoxinas en los alimentos es muy útil y orientativo.
Utilizar un secuestrante probado para cada caso en particular.
Preguntas
?
Muchas gracias!!
099 908 021
Solamente el conocimiento nos permitirá avanzar de forma sustentable