Deoxinivalenol (DON): una micotoxina silenciosa que afecta la salud intestinal
Introducción
El deoxinivalenol (DON) es un tricoteceno y una de las micotoxinas más comunes en cereales y es producido por los hongos Fusarium graminearum y Fusarium culmorum causando graves pérdidas económicas en la industria de producción animal (Metzler-Zebeli et al., 2020).
Químicamente, los tricotecenos pertenecen al grupo de los sesquiterpenoides que contienen el grupo epóxido 12,13, considerado crítico para su toxicidad. La investigación científica muestra que la alimentación con una dieta contaminada con DON (12,21 mg / kg) redujo el rendimiento en pollos de engorde a los 21 días de edad (Yunus et al., 2012). Swamy et al. (2004) dedujeron que la dieta contaminada naturalmente con 9,50 mg / kg DON y 0,70 mg / kg ZEN (zearalenona), disminuyó los glóbulos blancos, el porcentaje de linfocitos y recuento de células β. Por otra parte, Osselaere et al. (2013) observaron que piensos contaminados naturalmente con DON (7,54 mg / kg, 3-acetil- DON: 1,48 mg / kg, fumonisina B1: 0,70 mg / kg y fumonisina B2: 0,20 mg / kg) aumentaron la expresión de genes asociados a CLDN-5 y citoquinas proinflamatorias en el yeyuno de pollos de engorde. El nivel máximo recomendado de DON en los piensos para aves de corral es de 5 mg / kg. Sin embargo, niveles menores de DON pueden causar efectos adversos en el rendimiento.
Concentraciones de micotoxinas en maíz
Es por todos sabido que en los últimos años las concentraciones de fumonisinas (FUM) han aumentado significativamente en el maíz a nivel global, al mismo tiempo que han disminuido las aflatoxinas (AFLA). Sin embargo, DON también ha tenido un incremento significativo, micotoxina a la cual no se la ha dado quizás la importancia que tiene. La Figura 1 muestra las concentraciones promedio de diferentes micotoxinas analizadas en maíz en diferentes regiones del mundo en los últimos 3 años, información recopilada por la empresa Patent Co.
Adicionalmente a lo anterior, durante Enero y Junio del año 2021, las concentraciones de DON observadas en muestras de maíz, por ejemplo, en Argentina y Colombia muestran un aumento importante en relación a los promedios de la región para años anteriores (Tabla 1). En especial, llama la atención los niveles máximos encontrados en maíz Argentino con 7000 ppb, niveles muy por sobre los máximos permitidos para este insumo (5000 ppb). Por lo tanto, es necesario poner más atención a la contaminación con DON y sus posibles efectos negativos sobre la salud de las aves.
Efectos de la contaminación con DON en dietas para aves
Los resultados de la contaminación experimental con DON en los alimentos sobre el crecimiento de las aves han sido inconsistentes y pareciera ser que los indicadores asociados al rendimiento no son adecuados para evaluar la sensibilidad de las aves a la toxicidad del DON (Ghareeb et al., 2016). El DON puede dañar tejidos o células con altas tasas de renovación de proteínas, como el intestino delgado, médula ósea y órganos inmunes. Puede unirse a la peptidil transferasa en ribosomas a nivel celular e interferir en la síntesis de proteínas (Swamy et al., 2003). Por lo tanto, la respuesta inmune a la vacunación (Oguz et al., 2000) o bien la salud intestinal podrían ser criterios más adecuados que el desempeño para evaluar el impacto de DON. Las alteraciones en el perfil de enzimas hepáticas, los parámetros químicos, la respuesta a la vacunación y las alteraciones a nivel intestinal podrían ayudar al diagnóstico de intoxicación por DON antes que se observen síntomas clínicos (Ghareeb et al., 2016). Jiang et al. (2014) encontraron que la administración de dietas contaminadas naturalmente con micotoxinas (AFB1: 102,08 μg / kg, DON: 2038,96 μg / kg, ZEN: 281,92 μg / kg) generaban niveles más altos de ALT (alanina aminotransferasa), AST (aspartato aminotransferasa) y GGT (gamma glutamil transferasa) a los 21 d de edad en pollo de engorde.
El intestino es la primera barrera contra las bacterias patógenas y las toxinas (Ji et al., 2019). Tras la ingestión de alimentos contaminados con DON, las células epiteliales presentan una alta concentración de esta toxina. Entonces, DON podría suprimir la expresión génica de las células en el epitelio intestinal y deteriorar la barrera defensiva aumentando el crecimiento y la colonización de patógenos en el tracto intestinal (Pinton et al., 2009). Por lo tanto, es necesario comprender de mejor manera los efectos de DON sobre la barrera y la función de la mucosa intestinal.
Efecto de DON sobre la salud intestinal
Recientemente se publicó un estudio (Azizi et al., 2021) donde se evaluó el efecto de una contaminación con DON (10 mg/kg de alimento) en el rendimiento productivo, respuesta inmune, morfología intestinal y expresión de genes (MUC-2, TLR-4 y CLDN-5) en yeyuno de pollos de engorde. Aun cuando los resultados productivos no mostraron un deterioro significativo con DON, si se observó una disminución significativa en el peso de la Bursa de Fabricio (BDF) y un aumento en el depósito de grasa visceral. También se observó que las aves expuestas al DON tenían anticuerpos séricos más bajos contra la enfermedad de Newcastle evidenciando que DON puede alterar la inmunidad humoral. Además, la inclusión de DON disminuyó el número de linfocitos, lo cual concuerda con las alteraciones de la BDF.
Uno de los hallazgos importantes del estudio de Azizi et al. (2021) fue el efecto de DON sobre la morfología intestinal (Tabla 2).
Los resultados muestran que DON tiene un efecto negativo sobre la altura de las vellocidades, la relación vellocidad:cripta, grosor de capa muscular, el área de superficie de vellocidades y área de absorción en duodeno. En el yeyuno se observó un efecto perjudicial sobre el grosor de la mucosa y la relación vellocidad:cripta (p = 0,051). Para el caso del íleo, DON disminuyo la relación vellocidad:cripta y el área de superficie de las vellocidades (p = 0,052). Estos hallazgos evidencian que DON puede aumentar la permeabilidad intestinal a patógenos entéricos, otras toxinas y antígenos aumentando la susceptibilidad de las aves a contraer enfermedades. Respecto al efecto de DON sobre metabolitos en sangre, se pudo observar una disminución de la proteína total, albúmina y globulina (Figura 2). Adicionalmente, DON aumento el nivel de triglicéridos en sangre y aumento significativamente los niveles de AST y GGT (Figura 3).
Estos resultados mostraron que DON disminuye el estatus nutricional de las aves, probablemente asociados a las alteraciones morfológicas en intestino y/o disminución en la síntesis de proteínas; teniendo además un impacto negativo sobre la salud del hígado.
Paralelamente, los análisis genómicos evidenciaron una disminución significativa del gen MUC-2 en yeyuno. Este gen codifica para la síntesis de la proteína mucina-2, importante en la formación de mucus en el intestino. La mucosa gastrointestinal, entre otras funciones, sirve como una barrera dinámica, regulando la absorción de nutrientes y agua, mientras que excluye patógenos potenciales y tóxicos (Eriksen y Pettersson, 2004).
Recientemente, también se demostró que la alimentación con DON (3000 – 4000 ppb) es un factor predisponente para el desarrollo de Enteritis Necrótica en pollos de engorde debido a la influencia negativa de esta micotoxina en la barrera epitelial, que causa un aumento en la disponibilidad de nutrientes para la proliferación de clostridios (Antonissen et al., 2014). Adicionalmente, la presencia de DON (5000 ppb) en la dieta de pollos de engorde durante una infección por Campylobacter (C.) jejuni condujo a un aumento de la permeabilidad intestinal y translocación de bacterias a órganos internos con una disminución del rendimiento de las aves Ruhnau et al. (2020). Un daño a la barrera intestinal en duodeno y yeyuno puede modificar los flujos de nutrientes intestinales con consecuencias para la composición microbiana y metabolismo en el ciego. Robert et al. (2017) informaron que DON altera la composición del mucus y de la microbiota intestinal del huésped, causando daño al tejido intestinal, acortando la altura de las vellosidades, deteniendo la diferenciación de las células intestinales y desestabilizando la composición del intestino.
Conclusiones y Recomendaciones
- Las concentraciones de DON han aumentado en el maíz a nivel global en los últimos años. Se recomienda siempre incluir esta micotoxina en los controles de calidad de ingredientes.
- DON induce alteraciones significativas en la salud intestinal y hepática. Si las concentraciones de DON superan las 5000 ppb en el maíz, se recomienda tomas medidas de control incluyendo, por ejemplo, pre-limpia de granos, dilución de maíz contaminado, uso de secuestrantes de micotoxinas con alta capacidad de absorción y baja desorción de DON y el uso de aditivos que promuevan la salud intestinal.
Referencias
Antonissen G, Van Immerseel F, Pasmans F, Ducatelle R, Haesebrouck F, Timbermont L, et al. (2014). The mycotoxin deoxynivalenol predisposes for the development of Clostridium perfringens-induced necrotic enteritis in broiler chickens. PloS ONE. (2014) 9:e108775.
Azizi et al. (2021). The impact of deoxynivalenol contaminated diet on performance, immune response, intestine morphology and jejunal gene expression in broiler chicken. Toxicon 199:72–78.
Eriksen y Pettersson (2004). Toxicological evaluation of trichothecenes in animal feed. Anim. Feed Sci. Technol., 114: 205–239.
Ghareeb, et al. (2012). Ameliorative effect of a microbial feed additive on infectious bronchitis virus antibody titer and stress index in broiler chicks fed deoxynivalenol. Poultry Sci. 91, 800–807.
Ji, X., Zhang, Q., Zheng, W., Yao, W., 2019. Morphological and molecular response of small intestine to lactulose and hydrogen-rich water in female piglets fed Fusarium mycotoxins contaminated diet. J. Anim. Sci. Biotechnol. 10, 9–22.
Metzler-Zebeli et al. (2020). A multicomponent mycotoxin deactivator modifies the response of the jejunal mucosal and cecal bacterial community to deoxynivalenol contaminated feed and oral lipopolysaccharide challenge in chickens. J. Anim. Sci. 98, skz377.
Oguz, et al. (2000). Effect of clinoptilolite on serum biochemical and haematological characters of broiler chickens during aflatoxicosis. Res. Vet. Sci. 69, 89–93.
Osselaere et al. (2013). Deoxynivalenol impairs hepatic and intestinal gene expression of selected oxidative stress, tight junction and inflammation proteins in broiler chickens, but addition of an adsorbing agent shifts the effects to the distal parts of the small intestine. PloS One 8, e69014.
Pinton, et al. (2009). The food contaminant deoxynivalenol, decreases intestinal barrier permeability and reduces claudin expression. Toxicol. Appl. Pharmacol. 237, 41–48.
Raj et al. (2021). Múltiples micotoxinas detectadas en maíz, soya y sorgo en Bolivia, Colombia, Argentina y Chile. Patent CO. DOO., Vlade Cetkovica 1A, 24 211, Misicevo, Serbia.
Robert et al. (2017). Impact of mycotoxins on the intestine: are mucus and microbiota new targets? J. Toxicol. Environ. Health B Crit. Rev. 20:249–75.
Ruhnau et al. (2020). The Mycotoxin Deoxynivalenol (DON) Promotes Campylobacter jejuni multiplication in the intestine of broiler chickens with consequences on bacterial translocation and gut integrity. Front Vet Sci. 7:573894.Swamyet al. (2003). Effects of feeding a blend of grains naturally contaminated with Fusarium mycotoxins on growth and immunological measurements of starter pigs, and the efficacy of a polymeric glucomannan mycotoxin adsorbent. J. Anim. Sci. 81, 2792–2803.
Autores:
Javier Gonzalez, PhD , Chief Technology and Innovation Officer
Marine Dewez, PhD, Senior Scientific Officer
Jean Francois Le Roux, Research and Development Manager
Nuproxa Switzerland
Copyright ©: 2007-2024 Nuproxa Switzerland Ltd. All Rights Reserved. Any reproduction (total or partial) of this content without prior authorization is forbidden.
