¿Qué son los biomarcadores de micotoxinas?Christina Schwab
Gerente de producto, Manejo de Riesgo de Micotoxinas
www.biomin.net
El análisis periódico de micotoxinas en la materias prima de los alimentos para animales constituye una parte importante en la eficacia de la gestión del riesgo de micotoxinas. Los alimentos contaminados ingeridos por animales de granja conducen no sólo a la exposición a micotoxinas, sino también a efectos adversos para la salud. Por más de 30 años los científicos han estado trabajando en el desarrollo de los llamados “biomarcadores” para vincular los efectos en la salud y la exposición a la contaminación a través de la medición de un parámetro crucial en sangre u otras muestras fisiológicas. ¿Cuál es el potencial y las dificultades de los biomarcadores de micotoxinas?
Las micotoxinas son metabolitos tóxicos producidos por hongos filamentosos y pueden encontrarse en casi todos los tipos de granos. Aproximadamente el 95% de todas las contaminaciones por micotoxinas ocurre antes de la cosecha. A pesar del uso generalizado de medidas preventivas en las buenas prácticas agrícolas, el 81% de más de 4,200 muestras de alimento animal resultaron positivas a micotoxinas en 2013 (Encuesta sobre micotoxinas de BIOMIN, 2013). Dado que las consecuencias de las micotoxinas y los efectos en la salud difieren ampliamente entre cada animal, científicos, veterinarios y productores se han dirijido a la búsqueda persistente de biomarcadores que permitan un diagnóstico concluyente.
¿Qué son los biomarcadores de micotoxinas?
Biomarcador de exposición
Resulta importante diferenciar entre biomarcadores de exposición y de efecto. Un buen ejemplo de un biomarcador de exposición es la aflatoxina M1 (AfM1) en la leche de vaca (véase Tabla 1). Los biomarcadores de exposición miden la micotoxina o sus metabolitos en la sangre, leche, orina, heces u otras muestras fisiológicas. En cierta medida las micotoxinas pueden detectarse sin cambios en las muestras fisiológicas mientras que el resto son metabolizadas.
Dependiendo del rendimiento de la producción de leche, entre otros factores, se estima que de 1 – 6% de la AfB1 ingerida puede encontrarse en forma de AfM1 (metabolito hidroxilado) en la leche de vaca. En un cál- culo aproximado, 0,05 ppb de AfM1 (nivel máximo para leche en la UE) se correlacionaría con un intervalo de contaminación por AfB1 de 0,8 – 5 ppb en el alimento balanceado (5 ppb es el nivel máximo de la UE para alimentos balanceados en ganado lechero).
Tabla 1. Biomarcadores potenciales de exposición y efecto para las principales micotoxinas utilizadas en estudios científicos.
| Micotoxina | Biomarcador de exposición | Biomarcador de efecto |
| Aflatoxina B1 (AfB1) | AfM1 en leche |
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| Fumonisina B1 (FB1) | FB1 en sangre, orina, heces | Relación Sa/So en sangre, tejido |
| Deoxinivalenol (DON) | DON, deepoxi-DON y otros metabolitos en orina, tejido, heces | Citoquinas proinflamatorias en sangre, tejido |
| Zearalenona (ZEN) | ZEN, zearalenol, zearalanol y otros metabolitos en sangre, orina, heces |
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| Ocratoxina A (OTA) | OTA y sus metabolitos en sangre, orina, tejido (riñón) | Aductores OTA-ADN en tejido |
Este ejemplo muestra que es recomendable realizar análisis de micotoxinas en el alimento para prevenir el riesgo económico de leche contaminada con aflatoxinas con valores cercanos al nivel máximo de la UE.
Biomarcador de efecto
Los biomarcadores de efecto, también llamados biomarcadores basados en mecanismos, deben estar ligados directamente a un paso específico en la alteración de procesos metabólicos y celulares.
Por ejemplo, el primer paso que conduce al edema pulmonar porcino en los cerdos es la alteración del metabolismo de los esfingolípidos por parte de la fumonisina B1 (FB1). Este compuesto inhibe a la ceramida sintasa, resultando en una elevada relación esfinganina-esfingosina (Sa/So). La relación Sa/So es un biomarcador de efecto científicamente reconocido para fumonisinas (FUM) en cerdos, pero no en humanos.
Desafíos prácticos
En el caso de las FUM, la relación Sa/So se aplica a ensayos científicos pero no a nivel de la granja.
Resulta difícil proporcionar una alimentación controlada y la falta de grupos no expuestos en granjas hace imposible definir el valor de corte.
Asimismo, para que un biomarcador tenga relevancia práctica, debe existir una correlación lineal entre la exposición y la ingestión de la micotoxina. En algunos ensayos científicos publicados se pudo encontrar una relación lineal para DON y sus metabolitos medidos en sangre u orina de cerdos; sin embargo existen limitaciones.
Sin embargo, la desviación de las cantidades individuales de micotoxinas detectadas en muestras fisiológicas no permite realizar ninguna conclusión sobre la cantidad de micotoxinas ingeridas y sus efectos en la salud de los animales individuales. Estas son las razones de la falta de niveles guía establecidos para las concentraciones críticas de DON u otras micotoxinas en sangre u otras muestras fisiológicas de animales, lo que hace imposible la interpretación de resultados.
La situación se complica aún más por la necesidad de un momento preciso para el muestreo para un análisis representativo. Esto se debe al pico en sangre que presenta el DON y sus metabolitos dentro de las dos horas posteriores a la ingestión, seguido de una rápida disminución. ZEN tarda más en disminuir debido a la circulación enterohepática (absorción en la sangre, excreción a través de la bilis y reabsorción en la sangre). Los animales de granja normalmente se alimentan ad libitum, lo que hace que los tiempos de muestreo sean impredecibles y por tanto, los resultados arrojados no son representativos.
Otro aspecto importante es el hecho de que el DON, al igual que otras micotoxinas, es convertido en metabolitos como DON-glucurónido, deepoxi-DON y también metabolitos desconocidos. La proporción depende de la especie, el ciclo de vida, la microbiota intestinal y el estado de salud del animal.
Es más, la toxicidad de los metabolitos del DON puede diferir de la del compuesto de origen; por ejemplo el deepoxi-DON es no tóxico. ZEN puede encontrarse como alfa- y beta-zearalenol y sus formas glucuronadas en las muestras fisiológicas. La transformación de ZEN en alfa-zearalenol incrementa la estrogenicidad. Como resultado, analizar una única micotoxina solamente no es suficiente.
¿Por qué no ELISA?
Si bien es rápido y económico, ELISA sólo puede utilizarse en materias primas validadas y no constituye un método adecuado para analizar muestras fisiológicas no validadas.Se analizó la presencia de DON en muestras de suero y leche en dos laboratorios diferentes. Mientras que el primer laboratorio detectó concentra- ciones en el intervalo de 69,5-117,5 μg/L mediante ELISA, en el segundo laboratorio los niveles estuvieron por debajo del límite de detección medido por HPLC.
Evidentemente los resultados de ELISA fueron falsos positivos, ya que este método no es adecuado para el análisis de micotoxinas en matrices complejas como alimento para animales, leche y sangre.
Tabla 2. Comparación entre ELISA y HPLC para muestras fisiológicas.
| DON mediante ELISA1 | DON mediante HPLC2 | |
| Alimento de lactancia | <134 μg/kg | 77 μg/kg |
| Cerda: leche | 75 μg/L | <0,5 μg/L |
| Cerda: suero sanguíneo | 117,5 μg/L | <2,0 μg/L |
| Lechón: suero sanguíneo | 69,5 μg/L | <2,0 μg/L |
1 BioCheck GmbH, Leipzig, Alemania
2 S. Dänicke (The Federal Agricultural Research Centre, Institute for Animal Nutrition, Braunschweig), Alemania
Análisis de biomarcadores
Una tendencia en años recientes ha sido el desarrollo de métodos basados en cromatografía líquida-espectrometría de masas/espectrometría de masas (LC-MS/MS), los cuales son altamente selectivos y suficientemente sensibles para detectar micotoxinas a muy bajas concentraciones. LC- MS/MS ofrece la posibilidad de cuantificar varios metabolitos en paralelo.
Por el contrario, los métodos de ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) sólo sirven como un método de identificación aproximado ya que los efectos matriz causados por los fluidos corporales alteran los resultados. Los anticuerpos utilizados en pruebas ELISA para cuantificar micotoxinas poseen una amplia reactividad cruzada con metabolitos relacionados. Por ejemplo, la mayoría de los kits de ELISA para ZEN también detectan alfa-zearalenol pero no pueden diferenciar entre los metabolitos. La reactividad cruzada para los diferentes metabolitos a menudo no es evaluada ni especificada con precisión en el manual del usuario.
Si bien existen métodos validados para el análisis de micotoxinas en alimentos para animales, prácticamente no existen métodos para biomarcadores. A diferencia de los alimentos, el control de calidad para el análisis de micotoxinas en muestras fisiológicas aún debe ser establecido en laboratorios comerciales. Si bien los biomarcadores son herramientas valiosas en estudios científicos, se requiere de mayor conocimiento sobre los factores que afectan la biodisponibilidad, la cinética y el perfil metabólico de las micotoxinas en animales antes de poder utilizar biomarcadores en la práctica en las granjas. Todavía falta correlación lineal para los biomarcadores. El uso de grupos de control y de un muestreo complejo es indispensable, lo que hace que el procedimiento sea muy costoso.
Vía metabólica del DON en cerdos
Dependiendo de la microbiota intestinal disponible, el DON ingerido es metabolizado en deepoxi-DON (DOM-1) no tóxico. Además el DON y el DOM-1 son parcialmente absorbidos al torrente sanguíneo y convertidos en el hígado en DON-glucurónido (DON-GlcA) y en DOM-1-glucorónido (DOM-1-GlcA).
Después de su circulación sistémica, los metabolitos son excretados a través de la orina (30-93% del DON ingerido). Sólo pequeñas cantidades (1-3%) pueden encontrarse en las heces. La proporción faltante son metabolitos no identificados y DON con un mayor nivel de degradación. Para cuantificar el DON en muestras fisiológicas es necesario analizar todos los metabolitos, lo cual no puede lograrse en condiciones prácticas.
El análisis de micotoxinas en alimentos para animales es una forma bien establecida y confiable de evaluar los posibles riesgos y constituye por tanto el método de elección.
Las referencias están a disposición previa petición
Fuente:Science&Solutions
