Micotoxinas en la producción de leche
El término micotoxina es la composición de dos palabras derivadas del griego: mikes y toxina, que significan hongo y veneno respectivamente. Son compuestos tóxicos que se forman cuando la fase de crecimiento del hongo productor llega a su etapa final y, cuando las condiciones ambientales son favorables (Soriano Del Castillo 2007).
La contaminación de materias primas con micotoxinas es un tema de gran preocupación, debido a que el cambio climático y las prácticas agrícolas (siembra directa, etc.) parecen contribuir en el incremento de la prevalencia de la contaminación con micotoxinas. La presencia de micotoxinas en raciones implica grandes pérdidas en la ganadería y en la agricultura. (Wu, Miller et al. 2004)
Datos clínicos y experimentales, sugieren que los rumiantes son menos susceptibles que otras especies de animales a los efectos adversos para la salud asociados con la exposición a micotoxinas. Esto se basa en el hecho de que algunas micotoxinas se transforman en metabolitos con menor toxicidad debido a la acción de la flora del rumen, pero esto no ocurre con todas las micotoxinas que contaminan las raciones. (Fink-Gremmels 2008)
Vamos a revisar en este artículo cuales son las micotoxinas que representan un riesgo para la salud del ganado productor de leche, las que impactan en su productividad, así como aquellas que pueden permanecer como residuos tóxicos en la leche para consumo.
La presencia de micotoxinas en raciones implica grandes pérdidas en la ganadería y en la agricultura.
Tabla 1: Ejemplos de posible co-exposición de las vacas lecheras a micotoxinas contaminantes de los diferentes componentes de la dieta para rumiantes. (Tomado de (Fink-Gremmels 2008))
Componente de la dieta | Micotoxinas |
Concentrados | Aflatoxinas, fumonisinas, zearalenona, tricotecenos (DON), alcaloides de ergot. |
Pasturas | Lolitremos, paspalitremos, penitremo A, ergovalina y otros alcaloides de ergot associados, tricotecenos |
Ensilados | Patulina, ácido micofenólico, roquefortina, fumitremorgenos, verruculogeno, monacolinos, y otros. |
Las primeras micotoxinas investigadas en los concentrados para rumiantes fueron las aflatoxinas. Las aflatoxinas ocurren principalmente en materiales muy ricos en energía (cereales, gluten de maíz, subproductos de soja, así como en pellets de oleaginosas – maní, girasol, algodón, palma y copra -). Las fumonisinas provienen del maíz y sus sub-productos, al igual que la zearalenona, pero además esta micotoxina estrogénica es un contaminante que suele encontrarse en soja y subproductos. Los tricotecenos (vomitoxina o DON, toxina T2, etc.), Ocratoxina y alcaloides de ergot, provienen principalmente de trigo, avena, cebada y otros cereales. (Nawaz, Scudamore et al. 1997; Scudamore, Nawaz et al. 1998; Scudamore, Nawaz et al. 1998; Placinta, D’Mello et al. 1999; Knass, Klein et al. 2003; Fink-Gremmels 2008)
Los forrajes y pasturas pueden verse contaminados con una gran cantidad de micotoxinas y esto depende principalmente de la temporada (estación y clima) así como de la gramínea que se emplee.(Bacon 1995; Cheeke 1995; Scudamore and Livesey 1998)
En cuanto a los ensilados, la principal característica de los hongos contaminantes de estos productos, es que son ácido-tolerantes y capaces de desarrollar y sobrevivir en ambientes con poco oxígeno. Pero además debe tenerse en cuenta, de que las micotoxinas que contaminan en la pre-cosecha (por ej, aflatoxinas o zearalenona en el maíz) NO se verán afectadas por la fermentación del ensilado, y se suman a las otras micotoxinas mencionadas en la tabla 1. (Scudamore and Livesey 1998; Fink-Gremmels 2008)
Clínica de las micotoxicosis en rumiantes
La clínica típica de una intoxicación en rumiantes es la festucosis y el vértigo por ryegrass. Estas dos enfermedades complejas se relación a la ingesta de pastura infectada con hongos endófitos. (Bacon 1995; Cheeke 1995; Fink-Gremmels 2008)
En el caso de la festucosis, la principal toxina involucrada es un alcaloide, ergovalina, que produce intolerancia al calor caracterizada por una hipertermia maligna, gangrena periférica (pie de festuca) debida a la acción vaso constrictora de la ergovalina y de otros alcaloides. La importancia en el ganado lechero, es que la ergovalina es un agonista de los receptores de dopamina, y como consecuencia se reducen la producción de leche y las tasas de concepción. Recientemente se demostró que la ergovalina se transforma en ácido lisérgico (alucinógeno), que puede ser absorbido por la pared ruminal, además, el proceso fermentativo del rumen extrae alcaloides que podrían haber estado “enmascarados” al análisis de rutina. Con estos dos hallazgos, se observa que el rumen no desactiva o detoxifica este tipo de micotoxinas y no se pueden predecir los efectos biológicos de diferentes dosis de las mismas. (Vazquez De Aldana, Zabalgogeazcoa et al. 2003; Fink-Gremmels 2008; Krska and Crews 2008; Crews, Anderson et al. 2009)
El vértigo por ryegrass se asocia a lolitremos y probablemente a paxilina, producidos por un hongo endófito. Los signos incluyen fasciculación muscular, temblores, calambres, parálisis que pueden progresar a convulsiones tónicas. Estos signos parecen producirse por el potente efecto que tiene el lolitremo en la conductancia de los canales de potasio. (Cheeke 1995; Steyn 1995; Fink-Gremmels 2008).
Para el caso de las aflatoxinas, la toxicidad aguda se caracteriza por daño hepático conduciendo a la congestión sanguínea del mismo. La exposición a estas micotoxinas provoca la acumulación de ácidos grasos en el hígado, riñones y corazón, y puede ser responsable de las encefalopatías y edemas. Las Aflatoxinass se unen a la guanina formando aductos, que llevan a la muerte celular o a su transformación tumoral. Considerando el efecto sobre la productividad, en un estudio en vacas lecheras, donde 140 animales se alimentaron con raciones contaminadas con 20 ppb de AFB1, se observó una reducción en el consumo y producción de leche, el consumo mejoró luego de 4 días de retirado el alimento, y la producción de leche los siguientes 5 a 8 días. Otro estudio indicó que con 120 ppb, la producción de leche aumento un 25% luego de que se retirara la ración contaminada. El principal efecto sobre el sistema inmunológico, se asocia con la inmunidad mediada por células, reduciendo la resistencia a infecciones bacterianas y parasíticas. (Fremy, Gautier et al. 1988; Hoogenboom, Tulliez et al. 2001; Jouany and Diaz 2005)
Si nos referimos a zearalenona (ZEA), Los efectos primarios son reproductivos, que incluyen disminución en la sobrevida del embrión, edemas e hipertrofia de los genitales en hembras pre-púberes, reducción en los niveles de hormona luteinizante (LH) y progesterona que afectan la morfología del tejido uterino, feminización de machos jóvenes por la reducción de testosterona e infertilidad. En los rumiantes los síntomas incluyen vaginitis, secreciones vaginales, abortos, infertilidad y agrandamiento de glándulas mamarias. A nivel de campo se reportaron fallas reproductivas con una dieta que incluía 750 ppb de ZEA y 500 ppb de DON. Por otro lado, el suministro de 250 mg/día de ZEA en vacas vacías, no produjeron efectos, excepto que el cuerpo lúteo fue más pequeño en las vacas tratadas. Los problemas reproductivos en ganado lechero se observan con una concentración de ZEA de unos 400 ppb en las muestras de pasturas. (Arts, Kemperman et al. 1989; Miles, Erasmuson et al. 1996; Kennedy, Hewitt et al. 1998; Yiannikouris and Jouany 2002)
Daños serios con síntomas nerviosos han sido observados en rumiantes que ingirieron dietas contaminadas con patulina. La muerte de más de 100 vacas resultó de la ingesta de cebada malteada y ensilados contaminados con patulina. Por otro lado, se observaron síndromes hemorrágicos en ganado que consumió forrajes de mala calidad. Los principales efectos que se observan son neurotóxicos, con temblores, ataxia, paresis y muerte de los animales. (Scudamore and Livesey 1998; Morgavi, Boudra et al. 2003; Fink-Gremmels 2008)
Metabolismo de las micotoxinas en el rumen
La fisiología particular de los rumiantes, induce a que el efecto de las micotoxinas puede ser diferente al producido en monogástricos. A continuación describiremos brevemente que ocurre con las micotoxinas más importantes cuando interactúan con el metabolismo ruminal:
• Aflatoxinas: La Aflatoxina B1 (AFB1) es la más tóxica y la más abundante del cluster. Se interconvierte en aflatoxicol (de toxicidad similar a AFB1, y además puede revertir a AFB1 nuevamente) Además se observó que la presencia de estos metabolitos tóxicos en el rumen producen una pérdida en la capacidad digestiva de la alfalfa. Dado que la degradabilidad de AFB1 es menor, y la toxicidad del principal metabolito ruminal (aflatoxicol) es similar a la toxina madre, se concluye que los rumiantes no pueden protegerse contra la toxicidad de las AFs. (Guerre 1998; Kuilman, Maas et al. 1998; EU 2004; Jouany and Diaz 2005)
• Zearalenona: Más del 90% de ZEA es degradada in vitro, por los microorganismos del rumen, a α-zearalenol, metabolito que se considera hasta 4 veces más estrogénico que la ZEA, y en menor extensión a β-zearalenol, que tiene muy poca afinidad por los receptores estrogénicos pero es tóxico para las células endometriales. Por lo que el rumen incrementa la toxicidad de la ZEA (EU 2004; Fink-Gremmels and Malekinejad 2007)
• Tricotecenos: Los microorganismos del rumen pueden degradar la molécula del DON abriendo el anillo epoxi a una forma dieno llamada 1-DOM. Esta conversión hace que se reduzca la actividad tóxica del DON en los rumiantes. In vitro, se observó que el 90% de T2 es degradado por protozoos. Estos hallazgos, hace concluir que el rumen protege al animal de la acción tóxica de DON y T2. (Jouany and Diaz 2005; Amigot, Fulgueira et al. 2006; Cavret and Lecoeur 2006; Fink-Gremmels 2008)
• Ocratoxina A: En el rumen, OTA se convierte en fenilalanina y en OTA-α, este último es menos tóxico que OTA. Una vaca adulta puede degradar entre 33 a 72 mg de OTA por día. El metabolismo de la OTA en el rumen es mucho menor en animales alimentados con granos que en aquellos alimentados con forrajes. El rumen y su población microbiana son considerados eficientes en la protección contra los efectos tóxicos de la OTA. Sin embargo no debe dejarse de prestar atención a la posible acumulación en tejidos.(Scudamore and Livesey 1998; Blank, Rolfs et al. 2003; EU 2004; Jouany and Diaz 2005; Ringot, Chango et al. 2006)
• Patulina: Los diversos estudios han llevado a la conclusión de que la patulina atenta contra la digestibilidad de la fracción celulósica de las raciones o forrajes. Se ve disminuida la producción de ácidos grasos volátiles como ser isobutirato e isovalerato, y con altas dosis (90 ppm) afecta la síntesis proteica de las bacterias. Se recomienda la adición de cisteína para proteger a los animales de los efectos de la patulina, dado que los grupos tioles tienen gran afinidad covalente por la patulina, y se utiliza este principio para detoxificar. (Scudamore and Livesey 1998; Morgavi, Boudra et al. 2003; Fink-Gremmels 2008)
Residuos de micotoxinas en la leche
Las aflatoxinas son las micotoxinas más estudiadas en el contexto del ganado lechero, dado el interés en salud pública, debido a que AFB1 se excreta como Aflatoxina M1 en leche, y esta micotoxina se encuentra incluida en la legislación de muchos países. Para Argentina y el MERCOSUR, el máximo nivel admitido de AFM1 en leche es de 0,5 µg/kg (0,5 ppb), en cambio, Europa establece como máxima tolerancia un valor de 0,05 µg/kg (0,05 ppb).
La AFB1 (pequeña molécula lipofílica) se absorbe en el tracto digestivo por mecanismos de difusión pasiva. Luego de la administración oral de AFB1 los metabolitos se encuentran rápidamente en orina y leche, y una fracción muy pequeña en materia fecal, lo que confirma la rápida e intensa absorción de AFB1 en el tracto digestivo y su activo metabolismo en el hígado. Petterson estableció la relación entre la cantidad de AFB1 ingerida y los metabolitos hallados en leche, basándose en 10 determinaciones de 5 pruebas diferentes.
La AFM1 aparece en la leche dentro de las 12 hs de la administración oral de AFB1, y el pico de concentración en leche a las 24 hs. El clearence es también muy rápido, dado que las AFs desaparecen de la leche cuatro días después del cese de la ingesta del alimento contaminado. Esto confirma la rápida absorción y metabolismo de las AFs por los rumiantes. AFM1 y AFM2 son los dos metabolitos que pueden encontrarse en la leche a partir de AFB1 y AFB2. Estos metabolitos son las formas hidroxiladas de las AFs originales.
La mayoría de los autores consideran que la tasa de transferencia de las AFs a la leche es entre 1 y 3%, con una transferencia media de 1,7%. Pero esto se ve influenciado por las características de cada animal, la salud, tasa de digestión, entre otros. Incluso se ha verificado una transferencia del 6,7%. Tomando como base la tasa media de transferencia de 1,7%, podemos decir que para alcanzar el límite regulatorio de 0,5 ppb de AFM1 (MERCOSUR, USA y FAO) el animal debe ingerir AFB1 por encima de 30 ppb; así mismo para alcanzar las exigencias europeas de 0,05 ppb, la ingesta debe ser de 3 ppb. (Kuilman, Maas et al. 1998; Moss 2002; Battacone, Nudda et al. 2003; Sassahara, Pontes Netto et al. 2005; Stroud 2006)
Si bien AFM1 es la única micotoxina legislada para leche y productos lácteos, se conoce que otras micotoxinas también pueden permanecer como residuos en leche, y podrían ser puntos de interés en el área de salud pública. En la tabla 2 se resumen datos de diferentes micotoxinas, su metabolismo ruminal y la tasa de transferencia a la leche, si es que ocurriera. (Fink-Gremmels 2008)
Tabla 2: Productos del metabolismo ruminal y transferencia de micotoxinas de la ración a la leche. (Tomado de (Fink-Gremmels 2008))
Micotoxina | Producto del metabolismo ruminal | Reducción de la toxicidad | Tasas de transferencia estimadas (leche) |
Aflatoxina B1 | Aflatoxicol AFM1 | Menor menor | No detectable 1,0 – 6,2 % |
Acido Ciclopiazónico | Sin cambio | Sin cambio | No detectable |
Fumonisina B1 | Sin cambio | Sin cambio | 0 – 0,05% |
Ocratoxina A | Ocratoxina α | Significativo | No detectable |
DON y otros tricotecenos | DOM | Significativo | 0,0001-0,0002 |
Zearalenona | α-zearalenol | No | 0,06 – 0,08% |
Patulina | Sin cambio | Sin cambio | No detectable |
Ergovalina | Sin cambio | Sin cambio | No detectable |
Lolitremo | Sin cambio | Sin cambio | No detectable |
Conclusiones:
Si bien la flora ruminal protege a los rumiantes del efecto adverso de algunas micotoxinas, otras pueden pasar la barrera del rumen sin modificarse su capacidad tóxica, y en otros casos se transforman en productos de mayor toxicidad (como el caso del α-zearalenol). Algunas micotoxinas tienen un potencial inmunosupresor importante, por lo que pueden impactar en la salud del animal, incluso a bajas dosis.
Además se debe considerar que el cambio en la dieta, va a provocar cambios en el rumen, por lo que el efecto de las micotoxinas puede ser diferente. Incluso, la capacidad antimicrobiana de algunas micotoxinas también puede modificar la flora ruminal.
Desde el punto de vista productivo, no debemos olvidar que muchas micotoxinas pueden afectar la producción de leche, en cantidad y calidad, además de permanecer como residuos en la misma (AFM1). Todos estos puntos nos indican la importancia de contar con buenas materias primas para la elaboración de las raciones para el rodeo lechero.
Referencias:
Amigot, S. L., C. L. Fulgueira, et al. (2006). “New parameters to evaluate forage quality.” Postharvest Biology and Technology 41(2): 215-224.
Arts, C. J. M., P. T. W. Kemperman, et al. (1989). “Oestrogen radioreceptor assay for multi-residue screening of bovine urine for oestrogenic anabolic compounds.” Food Additives and Contaminants 6(1): 103-115.
Bacon, C. W. (1995). “Toxic endophyte-infected tall fescue and range grasses: historic perspectives.” Journal of Animal Science 73(3): 861-870.
Battacone, G., A. Nudda, et al. (2003). “Excretion of aflatoxin M1 in milk of dairy ewes treated with different doses of aflatoxin B1.” Journal of dairy science 86(8): 2667-2675.
Blank, R., J. P. Rolfs, et al. (2003). “Effects of Chronic Ingestion of Ochratoxin A on Blood Levels and Excretion of the Mycotoxin in Sheep.” Journal of Agricultural and Food Chemistry 51(23): 6899-6905.
Cavret, S. and S. Lecoeur (2006). “Fusariotoxin transfer in animal.” Food and Chemical Toxicology 44(3): 444-453.
Crews, B. C., W. A. C. Anderson, et al. (2009). “Ergot alkaloids in some rye-based UK cereal products.” Food Additives and Contaminants, Part B. 2(1): 79-85.
Cheeke, P. R. (1995). “Endogenous toxins and mycotoxins in forage grasses and their effects on livestock.” Journal of Animal Science 73(3): 909-918.
EU (2004). Opinion of the Scientific Panel on Contaminants in Food Chain on a request from the Commission related to ochratoxin A (OTA) as undesirable substance in animal feed Request No EFSA-Q-2003-039 Adopted on 22 September 2004. The EFSA Journal, EFSA. 101: 1-36.
EU (2004). Opinion of the Scientific Panel on Contaminants in the Food Chain on a request from the Commission related to Aflatoxin B1 as undesirable substance in animal feed (Request N° EFSA-Q-2003-035) (adopted on 3 February 2004) The EFSA Journal, EFSA. 39: 1-27.
EU (2004). Opinion of the Scientific Panel on Contaminants in the Food Chain on a request from the Commission related to Zearalenone as undesirable substance in animal feed (Question N° EFSA-Q-2003-037) Adopted on 28 July 2004. The EFSA Journal, EFSA. 89: 1-35.
Fink-Gremmels, J. (2008). “Mycotoxins in cattle feeds and carry-over to dairy milk: A review.” Food Additives and Contaminants 25(2): 172-180.
Fink-Gremmels, J. and H. Malekinejad (2007). “Clinical effects and biochemical mechanisms associated with exposure to the mycoestrogen zearalenone.” Animal Feed Science and Technology 137(3-4): 326-341.
Fremy, J. M., J. P. Gautier, et al. (1988). “Effects of ammoniation on the ‘carry-over’ of aflatoxins into bovine milk.” Food Additives and Contaminants 5(1): 39-44.
Guerre, P. (1998). “The major micotoxicoses diagnosed in ruminants.” Le Point Verterinare 29(Num special: Toxicology des ruminants): 8.
Hoogenboom, L. A. P., J. Tulliez, et al. (2001). “Absorption, distribution and excretion of aflatoxin-derived ammoniation products in lactating cows.” Food Additives and Contaminants 18(1): 47-58.
Jouany, J. P. and D. E. Diaz (2005). Effects of Mycotoxins in Ruminants. The Mycotoxin Blue Book. D. E. Diaz. Nottingham, UK, Nottingham University Press: 295-321.
Kennedy, D. G., S. A. Hewitt, et al. (1998). “Zeranol is formed from Fusarium spp. toxins in cattle in vivo.” Food Additives and Contaminants 15(4): 393-400.
Knass, P. S., P. A. Klein, et al. (2003). “Mycotoxins Presence in Grains and Swine Feeds.” Revista de Ciencia y Tecnología 5(5): 6-11.
Krska, R. and B. C. Crews (2008). “Significance, chemistry and determination of ergot alkaloids: A review.” Food Additives and Contaminants – Part A Chemistry, Analysis, Control, Exposure and Risk Assessment 25(6): 722-731.
Kuilman, M. E. M., R. F. M. Maas, et al. (1998). “Bovine Hepatic Metabolism of Aflatoxin B1.” Journal of Agricultural and Food Chemistry 46(7): 2707-2713.
Miles, C. O., A. F. Erasmuson, et al. (1996). “Ovine Metabolism of Zearalenone to a-Zearalanol (Zeranol).” Journal of Agricultural and Food Chemistry 44(10): 3244-3250.
Morgavi, D. P., H. Boudra, et al. (2003). “Prevention of Patulin Toxicity on Rumen Microbial Fermentation by SH-Containing Reducing Agents.” Journal of Agricultural and Food Chemistry 51(23): 6906-6910.
Moss, M. O. (2002). “Risk assessment for aflatoxins in foodstuffs.” International Biodeterioration and Biodegradation 50(3-4): 137-142.
Nawaz, S., K. A. Scudamore, et al. (1997). “Mycotoxins in ingredients of animal feeding stuffs: I. Determination of Alternaria mycotoxins in oilseed rape meal and sunflower seed meal.” Food Additives and Contaminants 14(3): 249-262.
Placinta, C. M., J. P. F. D’Mello, et al. (1999). “A review of worldwide contamination of cereal grains and animal feed with Fusarium mycotoxins.” Animal Feed Science and Technology 78: 17.
Ringot, D., A. Chango, et al. (2006). “Toxicokinetics and toxicodynamics of ochratoxin A, an update.” Chemico-Biological Interactions 159(1): 18-46.
Sassahara, M., D. Pontes Netto, et al. (2005). “Aflatoxin occurrence in foodstuff supplied to dairy cattle and aflatoxin M1 in raw milk in the North of Paraná state.” Food and Chemical Toxicology 43(6): 981-984.
Scudamore, K. A. and C. T. Livesey (1998). “Occurrence and significance of mycotoxins in forage crops and silage: A review.” Journal of the Science of Food and Agriculture 77(1): 1-17.
Scudamore, K. A., S. Nawaz, et al. (1998). “Mycotoxins in ingredients of animal feeding stuffs: II. determination of mycotoxins in maize and maize products.” Food Additives and Contaminants 15(1): 30-55.
Scudamore, K. A., S. Nawaz, et al. (1998). “Mycotoxins in ingredients of animal feeding stuffs: III. Determination of mycotoxins in rice bran.” Food Additives and Contaminants 15(2): 185-194.
Soriano Del Castillo, J. M. (2007). Introducción. Micotoxinas en Alimentos. J. M. Soriano Del Castillo. España, Díaz de Santos: 3-13.
Steyn, P. S. (1995). “Mycotoxins, general view, chemistry and structure.” Toxicology Letters 82-83: 843-851.
Stroud, J. S. (2006). THE EFFECT OF FEED ADDITIVES ON AFLATOXIN IN MILK OF DAIRY COWS FED AFLATOXIN-CONTAMINATED DIETS. Master Science, North Carolina State University.
Vazquez De Aldana, B. R., I. Zabalgogeazcoa, et al. (2003). “Ergovaline occurrence in grasses infected by fungal endophytes of semi-arid pastures in Spain.” Journal of the Science of Food and Agriculture 83(4): 347-353.
Wu, F., J. D. Miller, et al. (2004). “The economic impact of Bt corn resulting from mycotoxin reduction.” Journal of Toxicology – Toxin Reviews 23(2-3): 397-424.
Yiannikouris, A. and J. P. Jouany (2002). “Mycotoxins in feeds and their fate in animals: A review.” Animal Research 51(2): 81-99.