El efecto de las micotoxinas trasmitidas por el alimento balanceado sobre el desempeño de las aves y los cerdos

Por Trevor Smith, Ph.D

Profesor del Departamento de Biociencias Animales de Universidad de Guelph de Canadá.

Fuente: Alltech

Introducción

Las micotoxinas son compuestos tóxicos producidos por los hongos (mohos). Hoy, pareciera que la frecuencia de los desafíos que presentan las micotoxinas en las aves y los cerdos está aumentando en el mundo entero. Una de las causas pudiera ser la frecuencia cada vez mayor de condiciones climáticas extremas. El exceso de lluvias e inundaciones durante la época de cultivo y durante la cosecha pueden fomentar la aparición de hongos y la contaminación por micotoxinas en los alimentos balanceados antes de la cosecha. Igualmente, la sequía puede dar lugar a una contaminación por micotoxinas dado que el resquebrajamiento, o la fisura de los granos, puede generar un daño mecánico en las capas externas que protegen los granos, facilitando así la colonización por esporas de hongos.

Los hongos responden al estrés producido por el medio ambiente, aumentando la producción de micotoxinas. Sin embargo, las concentraciones relativas de cada micotoxina individualmente pueden variar, cuando se comparan las condiciones de frío, humedad, calor y sequía. Las micotoxinas que predominan en condiciones frías y húmedas son deoxinivalenol (DON, vomitoxina) y zearalenona. Mientras que las condiciones de calor y sequía suelen producir una mayor contaminación por fumonisinas y aflatoxinas.

Un factor que aumenta la severidad de la respuesta en las aves y cerdos ante una determinada concentración de micotoxinas en los alimentos balanceados es la complejidad de las raciones en la avicultura y la porcicultura modernas con muchos ingredientes potencialmente contaminados, incluyendo cereales, fuentes de proteína y subproductos que también pueden ser de distinta procedencia geográfica.

Esto significa que las aves y los cerdos enfrentan continuamente múltiples provocaciones por micotoxinas en los alimentos balanceados completos. Con frecuencia pueden encontrarse diez o más micotoxinas detectables, aún cuando algunas pudieran estar presentes en concentraciones muy bajas. No obstante, es posible que los efectos aditivos y posiblemente sinérgicos, aumenten la severidad de la respuesta en comparación con lo que podría esperarse si se ingirieran cantidades equivalentes de micotoxinas individualmente.

A nivel global, las micotoxinas de mayor relevancia en la producción avícola y porcina son la aflatoxina y las muchas micotoxinas del Fusarium. La aflatoxina es producida principalmente por el Aspergillus flavus, un hongo tropical o semitropical que prospera bajo condiciones de alta temperatura y humedad. La aflatoxina es una hepatotoxina carcinogénica y la tolerancia de las aves y los cerdos a ella se ha descrito a cabalidad en la literatura científica. El análisis de los alimentos balanceados para detectar aflatoxina es relativamente sencillo ya que solo se han identificado cuatro metabolitos principales: aflatoxinas B₁, B₂, G₁ y G₂. 

Por otro lado, los hongos Fusarium prosperan en climas más templados. Nuestra comprensión de la toxicidad de las micotoxinas Fusarium en aves y cerdos es considerablemente menor debido a la gran cantidad de compuestos –se han identificado varios centenares– que tienen una amplia gama de estructuras químicas. Por lo tanto, no es práctico analizar exhaustivamente las raciones para identificar la presencia de micotoxinas Fusarium. De rutina solo se analizan unos pocos compuestos, entre ellos, el deoxinivalenol (DON, vomitoxina). Este no es un estimado muy exacto sobre el riesgo que representan los alimentos balanceados contaminados. Sin embargo, la respuesta de las aves y los cerdos a una determinada dosis de DON dependerá de la naturaleza y de las cantidades relativas de co-contaminantes.

Análisis del alimento balanceado para identificar la presencia de micotoxinas Fusarium

Un obstáculo relativamente nuevo al analizar las raciones para identificar micotoxinas Fusarium es el concepto de las micotoxinas conjugadas o “enmascaradas” (Berthiller et al., 2013). 

Las micotoxinas son producidas por hongos que pueden invadir las plantas pero la planta puede modificar a las micotoxinas químicamente a través de lo que se consideran son reacciones de detoxificación de las plantas. El resultado son micotoxinas conjugadas o “enmascaradas”. Un ejemplo sería la conversión de DON en DON-3-glucosa. Dichas formas conjugadas de micotoxinas se han reportado para muchos compuestos, incluyendo DON, zearalenona, fumonisina, toxina T-2, ocratoxina, fusarenon-X, ácido fusárico y nivalenol. 

Existe cierta evidencia de que las formas conjugadas de micotoxinas pudieran hidrolizarse por el efecto de enzimas microbianas en el tracto digestivo para producir micotoxinas libres. Esto convertiría en tóxicas a las formas conjugadas. No obstante, en ausencia de normas químicas para las formas conjugadas y a la luz de un mínimo de reactividad cruzada en los kits de pruebas ELISA, las formas conjugadas no son detectables y de ahí surge el término “enmascarada”. Una encuesta de muestras de maíz canadiense ha demostrado que la inclusión de DON conjugado en el análisis de DON total aumentó el DON detectable en un 43% (Tran et al., 2012). 

Podría entonces concluirse que nuestros actuales procedimientos analíticos posiblemente estén subestimando considerablemente las verdaderas concentraciones de muchas micotoxinas, complicando así los procedimientos de control de calidad y aumentando la posibilidad de exponer a las aves y a los cerdos a alimentos balanceados contaminados.

La importancia de la inmunosupresión en las micotoxicosis

Desde el punto de vista económico, la inmunosupresión es posiblemente la consecuencia más significativa de las micotoxinas transmitidas en el alimento balanceado. Cuando las aves y los cerdos están inmunosuprimidos vemos problemas de salud que permanecen en el tiempo en la parvada o en la manada: los animales no responden a los medicamentos y a una posible falla de los programas de vacunación. El resultado son tasas de crecimiento dispares y una mayor mortalidad. No obstante, las lesiones que se observan post-mortem no son causadas típicamente por las micotoxinas.

Son lesiones producidas por los organismos infecciosos que aprovecharon la pérdida de la inmunidad inducida por las micotoxinas. Para complicar aún más el diagnóstico, posiblemente se subestimen las concentraciones de micotoxinas en el alimento y no se reflejen los verdaderos niveles de contaminación debido a la presencia de micotoxinas conjugadas no detectadas. La conclusión errónea suele ser entonces que las micotoxinas no son el factor causal de las pérdidas.

Categorías de las micotoxinas Fusarium

• Fumonisinas: Son una pequeña familia de las micotoxinas Fusarium descubiertas recientemente. La más común es la fumonisina B_1. La estructura química de la fumonisina es tal que puede inhibir la síntesis de los esfingolípidos, deteriorando la función de la membrana. El maíz y sus subproductos son la fuente más común de fumonisina. Los caballos son particularmente sensibles a la fumonisina y apenas 3 mg/kg de alimento puede resultar fatal por causa de la leucoencefalomalacia equina que es una atrofia cerebral.

Los cerdos pueden desarrollar edema pulmonar con niveles de 30 mg/kg de alimento. La tasa de crecimiento de los pollos de engorde se redujo cuando se administraron 100 mg/kg de alimento. Dichas concentraciones son muy elevadas y sería muy improbable encontrar tales niveles en los alimentos balanceados comerciales. Ello no significa que la fumonisina no sea importante en avicultura y porcicultura, pues las fumonisinas también contribuyen a la inmunosupresión.  

• Los Tricotecenos: Son una gran grupo de varios cientos de compuestos relacionados estructuralmente de los cuales posiblemente DON sea el contaminante más común de las raciones. Otros tricotecenos comunes son nivalenol, toxina T-2, toxina H-T2, diacetoxiscirpenol y fusarenon-X. 

Los tricotecenos son farmacológicamente activos y pueden aumentar las concentraciones de serotonina en el cerebro. La serotonina elevada produce cambios conductuales tales como la pérdida del apetito, pérdida de coordinación motora y letargo. Los tricotecenos también inhiben la síntesis de proteína, lo cual los convierte en agentes necrotizantes de la piel. Por lo tanto, los primeros tejidos en verse afectados por la ingesta de raciones contaminadas son el revestimiento epitelial del tracto digestivo. En las aves esto tiene como consecuencia la formación de placas características en el pico, necrosis de la lengua, erosión de la molleja, mayor frecuencia de úlceras y daño de la superficie de absorción del intestino delgado que genera una cama pegajosa y húmeda en el caso de las aves que habitan en corrales de piso. Los tricotecenos son también inmunosupresores y pueden contribuir al deterioro del estado de salud de la parvada.

• Zearalenona: El modo de acción de la zearalenona es más sencillo que la mayoría de las otras micotoxinas Fusarium. La zearalenona no tiene efecto alguno sobre el comportamiento o la inmunidad. La zearalenona es estrogénica y puede afectar la reproducción. La geometría de la molécula de la zearalenona le permite fijarse a los sitios de enlace de estrógeno en el tracto reproductivo. Esta micotoxina es anabólica y promueve el crecimiento de órganos diana. Por lo tanto, se observa un aumento en el tamaño del útero, desplazando otros órganos internos y produciendo un prolapso rectal y vaginal característico que es fácilmente visible en los cerdos. Se ve una mayor frecuencia de infertilidad y abortos, además de lechones débiles y un menor tamaño de la camada. Sin embargo, las aves son menos sensibles a la zearalenona con poco efecto sobre la fertilidad o la incubabilidad en las reproductoras. Algunas veces se ha reportado una mayor frecuencia de prolapso en las ponedoras.

• Ácido Fusárico: Es un contaminante común del alimento pero los investigadores le han prestado relativamente poca atención porque tiene una toxicidad relativamente baja y aguda. No obstante, la importancia del ácido fusárico es que es farmacológicamente activo e inhibe la actividad de la dopamina beta hidroxilasa en el cerebro, la cual cataliza la síntesis de la norepinefrina y de la dopamina. El efecto fisiológico cuando hay menos epinefrina en el cerebro es una baja de la presión arterial que produce edema y un flujo sanguíneo pobre a los principales sistemas orgánicos. Un segundo modo de acción del ácido fusárico es que también puede aumentar las concentraciones de serotonina en el cerebro y con ello generar una sinergia toxicológica con DON para magnificar los efectos de bajas concentraciones de DON en el alimento (Smith et al., 1997).  Además de los efectos farmacológicos, el ácido fusárico también es inmunosupresor y puede contribuir a deteriorar el estado de salud.

Estrategias para minimizar los efectos dañinos de las micotoxinas

Hay numerosas estrategias que podemos emplear para minimizar los efectos dañinos de las micotoxinas en el alimento balanceado, tanto antes como después de la cosecha (Jouany, 2007). Diluir los granos contaminados con granos con menor contaminación puede reducir la concentración de micotoxinas por debajo del umbral de la actividad biológica. Desviar los materiales contaminados hacia animales con mayor tolerancia es una práctica frecuente, generalmente en este caso son rumiantes. Los microorganismos ruminales contienen enzimas que pueden esencialmente inactivar las micotoxinas, minimizando su absorción en la sangre y el transporte a tejidos diana.

Las concentraciones de micotoxinas suelen ser mayores en granos pequeños, quebrados y fragmentados. Eliminar el uso de granos partidos finos puede reducir las concentraciones de micotoxinas en un 20-25%. Los aditivos del alimento balanceado, llamados inhibidores de hongos, pueden estabilizar los granos con alto contenido de humedad en almacenaje. Estos son ácidos orgánicos débiles como el ácido propiónico, que pueden aplicarse a los granos durante su almacenaje. Estos ácidos matan las esporas de los hongos reduciendo el pH del grano. Así se impedirá la síntesis de nuevas micotoxinas, pero tales ácidos son demasiado débiles para inactivar a las micotoxinas que ya están presentes en los granos pues son muy estables químicamente.

Se pueden agregar a los alimentos balanceados enzimas especializadas de origen microbiano y de grado apto para alimentos balanceados y estas enzimas pueden inactivar a las micotoxinas en el tracto digestivo y prevenir así su ingreso a la sangre. Este método es complicado por la especificidad de las distintas enzimas para las distintas estructuras químicas. Múltiples contaminantes requerirán múltiples enzimas correspondientes para garantizar la detoxificacion. Tampoco hay certeza de que la enzima que puede desactivar, por ejemplo a DON, también pueda desactivar las diversas formas de DON conjugado.

Para utilizar efectivamente el método de las enzimas sería entonces necesario contar con un abanico de enzimas que se correspondieran con el abanico de contaminantes libres y conjugados. Sin embargo, tal abanico sofisticado de enzimas no está aún disponible comercialmente. Cuando las enzimas son muy específicas, el método opuesto es el uso de adsorbentes de micotoxinas. Los adsorbentes son polímeros de alto peso molecular con múltiples ramificaciones que no son nutritivos, no son digeribles y no son fermentables (Ramos et al, 1996).  Estos polímeros pueden atravesar el tracto digestivo de manera intacta y absorber pequeñas moléculas para impedir su absorción en el tracto digestivo. Los adsorbentes pueden ser materiales inorgánicos a base de sílice como las zeolitas, la bentonita y la tierra diatomácea. Los adsorbentes orgánicos contienen carbón vegetal activado, lignina y polímeros glucomananos extraídos de la pared celular interna de la levadura. La naturaleza inespecífica de los adsorbentes los hace aptos para múltiples contaminantes de distintas estructuras químicas, tanto en formas libres como conjugadas. No obstante, la falta de especificidad significa que los adsorbentes también tienen la capacidad de adsorber otras moléculas pequeñas como las vitaminas, los minerales, los aminoácidos y las sales biliares. En consecuencia, el nivel de inclusión del adsorbente deberá ser apropiado para el grado de contaminación con micotoxinas en la ración en cuestión.

Estudios sobre la administración de mezclas de granos contaminados naturalmente con micotoxinas Fusarium en aves

Se han realizado una serie de experimentos administrando a aves mezclas de maíz y trigo contaminados naturalmente con micotoxinas Fusarium. Se detectaron múltiples micotoxinas, incluyendo DON, zearalenona, ácido fusárico y 15-acetil DON, las cuales pueden estar presentes tanto en forma libre como conjugada. El objetivo de los estudios fue simular las condiciones que se observan durante la práctica de la producción avícola.   

• Pollos de engorde: Los pollos de engorde se alimentaron con tres niveles de granos contaminados durante nueve semanas que incluyeron tres semanas en la fase de alimento iniciador, tres semanas en la fase de crecimiento y tres semanas en la fase terminación (Swamy et al., 2002).  El nivel más alto se administró con y sin 0,2% de un adsorbente orgánico de micotoxinas. Las tasas de crecimiento y el consumo de alimento no se vieron afectados de manera significativa por la dieta en la fase de iniciación, pero la administración de cada vez mayores concentraciones de granos contaminados produjo significativas mermas lineales en la tasa de crecimiento y en el consumo de alimento en la fase de crecimiento. Las concentraciones en sangre de ácido úrico aumentaron al aumentar los niveles de granos contaminados. Esto posiblemente se debió a la inhibición de la síntesis de proteínas producida por DON. La hemoglobina y el recuento de glóbulos rojos también fueron significativamente mayores al administrar mayores cantidades de granos contaminados. Posiblemente esto se debió al efecto hipovolémico del ácido fusárico que obligó a las aves a aumentar la capacidad de atrapamiento de oxígeno de la sangre a consecuencia del menor flujo de sangre hacia los pulmones. Esos cambios también se ven en la ascitis en pollos de engorde y el uso de granos contaminados pudiera exagerar esta condición. Las concentraciones biliares de IgA disminuyeron considerablemente al aumentar los niveles de contaminación en la dieta, lo cual refleja la característica inmunosupresora de muchos de los contaminantes. La administración de un adsorbente orgánico de micotoxinas impidió muchos de estos efectos de las dietas contaminadas.

• Reproductoras de pollos de engorde: Los efectos de administrar una dieta contaminada a las reproductoras se ven en la incubabilidad, mas no en la fertilidad. No se observó ningún efecto sobre la calidad del semen (Yegani et al., 2006). La administración de dietas contaminadas deprimió numéricamente la producción de huevos y redujo significativamente el espesor del cascarón de los huevos fértiles. Posiblemente esto se debió a una menor adsorción de calcio en el tracto intestinal, lo cual produjo daño intestinal por causa de DON. La menor transferencia de calcio a la glándula del cascarón a consecuencia de la hipotensión inducida por el ácido fusárico contribuyó aún más a producir estos efectos. Cuando los huevos fértiles de cascarón delgado se colocaron en el calor de la incubadora, el resultado fue una pérdida de humedad y deshidratación con la consecuente mortalidad precoz del embrión en desarrollo. El resultado fue una reducción de la incubabilidad después de la incubación en el primer mes de alimentación y esto se evitó mediante el uso del adsorbente.

• Gallinas ponedoras: Los efectos de administrar granos contaminados a gallinas ponedoras redujeron significativamente la ingesta del alimento en el primer mes de la dieta. Pero se observaron aumentos significativos en el consumo de la dieta contaminada en el segundo y tercer mes (Chowdhury y Smith, 2004). El aumento en la ingesta de alimento posiblemente se debió a una compensación por la reducción en el aprovechamiento de los nutrientes inducida por las micotoxinas. La producción de huevos se redujo significativamente con la administración de dietas contaminadas de forma similar a la observada en los estudios de reproductoras de pollos de engorde. La administración de la dieta contaminada también redujo el peso del cascarón y las concentraciones de calcio en la sangre, posiblemente a consecuencia de la menor absorción de calcio en el tracto intestinal lesionado por las micotoxinas. Las concentraciones de ácido úrico en la sangre y los pesos de los riñones también aumentaron cuando se administraron dietas contaminadas. Esto probablemente se debió a la inhibición de la síntesis de proteína hepática a consecuencia del DON y es similar a los efectos de administrar estas dietas a pollos de engorde, como se describió anteriormente. Las concentraciones biliares de IgA también disminuyeron cuando se administraron dietas contaminadas –nuevamente, algo similar a lo observado en los estudios de pollos de engorde–. Muchos de los efectos descritos a consecuencia de la administración de dietas contaminadas con micotoxinas se previnieron con el uso de un adsorbente orgánico de micotoxinas.

• Pavos: La administración de dietas contaminadas a pavos produjo menores tasas de crecimiento en las fases de crecimiento y desarrollo. Pero los efectos de la dieta no fueron significativos en la fase de iniciación (Girish et al., 2008). Esto fue similar a los resultados observados en los pollos de engorde. La inmunidad se deterioró al administrar dietas contaminadas según se determinó por la respuesta de hipersensibilidad demorada a dinitroclorobenceno. El uso de dietas contaminadas también alteró la morfología del duodeno y el yeyuno. Se observaron disminuciones en la altura de las vellosidades y en la superficie aparente de las vellosidades al final de los períodos de iniciación y crecimiento. No se observaron cambios en el íleon ni efectos de la dieta después de las fases de desarrollo y terminación. Los efectos fueron más obvios en las regiones más proximales del intestino delgado y en las primeras fases de crecimiento. La administración de dietas contaminadas también redujo la frecuencia de las células CD8+ células T en los tejidos linfoideos del intestino delgado. (Girish et al., 2010).  Nuevamente, muchos de estos efectos de la administración de dietas contaminadas se pudieron prevenir mediante el uso de un adsorbente orgánico de micotoxinas.

Estudios de la administración de mezclas de granos contaminados naturalmente con micotoxinas Fusarium en cerdos

Se han llevado a cabo experimentos alimentando a cerdas gestantes y lactantes con dietas que contienen mezclas de maíz y trigo contaminados naturalmente con múltiples micotoxinas Fusarium, incluyendo DON, zearalenona, ácido fusárico y 15-acetil DON. Las dietas contaminadas se administraron nuevamente con y sin un adsorbente orgánico de micotoxinas. Las dietas contaminadas se administraron 21 días antes del parto y por 21 días durante la lactancia. Se midieron los cambios en peso corporal, consumo de alimento, química sanguínea y reproducción.

• Cerdas Gestantes: La administración de dietas contaminadas no tuvo ningún efecto sobre el consumo del alimento al final del período de gestación (Díaz-Llano y Smith, 2006). Sin embargo, la ganancia de peso de las cerdas alimentadas con la dieta contaminada fue significativamente menor que en los controles y esto se pudo prevenir con el uso de un adsorbente de micotoxinas. El peso de los lechones nacidos vivos no se vio afectado por la dieta. Esto posiblemente se debió al efecto de DON que reduce la captación de nutrientes en el tracto intestinal y la hipotensión producida por el ácido fusárico que redujo el flujo de nutrientes hacia el feto en desarrollo. La cerda compensó este efecto movilizando proteína y grasa para sostener la gestación.

• Cerdas lactantes: La administración de dietas contaminadas durante el período de lactancia redujo el consumo de alimento y redujo marcadamente el peso corporal (Díaz-Llano and Smith, 2007). Sin embargo, la ganancia de peso de los lechones lactantes no se vio afectada por la dieta y no hubo ningún efecto de la dieta sobre el contenido de nutrientes en la leche. Una vez más se concluyó que las cerdas lactantes pudieron compensar el efecto tóxico de la dieta movilizando sus propias reservas corporales de grasa y proteína. No obstante, hubo un aumento significativo en la frecuencia de lechones mortinatos cuando se usó dieta contaminada, efecto que se previno con la administración del adsorbente de micotoxinas. Un estudio posterior indicó que la causa probable del aumento en el número de lechones mortinatos fue por el alto nivel de amoniaco en la sangre que se corrigió con el uso del adsorbente (Díaz-Llano et al., 2010).       

Conclusiones

Podemos concluir que las aves y los cerdos son sensibles al uso de dietas contaminadas naturalmente con micotoxinas Fusarium. Ello genera pérdidas económicas en parte debido a la inmunosupresión inducida por las micotoxinas y a menor eficiencia de la reproducción. La mejor defensa contra este problema es el uso de rigurosos procedimientos de control para garantizar que las aves y los cerdos no se vean expuestos a alimentos contaminados. Sin embargo, esto se complica por la presencia de micotoxinas conjugadas no detectables. En tanto no se hagan avances en los procedimientos analíticos, se recomienda el uso de un adecuado adsorbente de micotoxinas.

Literatura citada

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