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

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