¿Cuáles son el potencial y los desafíos que tienen los biomarcadores de micotoxinas?
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¿Por qué nos planteamos el potencial y los desafíos de los biomarcadores de micotoxinas?
Una parte importante de un plan eficaz para la gestión del riesgo por micotoxinas es el análisis periódico de los piensos.
La utilización de piensos contaminados en animales de granja conduce a una exposición a micotoxinas y, por lo tanto, a efectos perjudiciales para la salud de los animales.
Durante más de 30 años los científicos han estado trabajando en el desarrollo de los llamados “biomarcadores de micotoxinas” para poder vincular los efectos sobre la salud y la exposición a la contaminación por micotoxinas, a través de la medición de un parámetro crucial en la sangre u otras muestras fisiológicas…
¿Cuáles son el potencial y los desafíos que tienen los biomarcadores de micotoxinas?
Las micotoxinas son metabolitos tóxicos producidas por hongos filamentosos y se pueden encontrar en casi todos los tipos de cultivos.
Casi el 95% de la contaminación por micotoxinas ocurre antes de la cosecha.
| A pesar de el uso extendido de medidas preventivas en la agricultura, el 100% de más de 21.709 muestras de pienso dieron positivo a micotoxinas en 2020, de las cuales el 87% de ellas tuvieron más de 10 micotoxinas y metabolitos diferentes ( BIOMIN Mycotoxin Survey, 2020). |
Como las consecuencias y los efectos sobre la salud que causan las micotoxinas difieren mucho de animal a animal; científicos, veterinarios y ganaderos se han embarcado en una persistente búsqueda de biomarcadores concluyentes para un diagnóstico en campo.
¿Qué son los biomarcadores para micotoxinas?
→ Biomarcador de exposición
Es importante diferenciar entre biomarcadores de exposición y biomarcadores de efecto.
Un buen ejemplo de biomarcador de exposición es la Aflatoxina M1 (AfM1) en la leche de las vacas (observe tabla 1).
Los biomarcadores de exposición miden la micotoxina o sus metabolitos en sangre, leche, orina, heces u otras muestras fisiológicas.
Las micotoxinas pueden ser detectadas en muestras fisiológicas en parte intactas mientras que el resto es metabolizado.
Tabla 1. Biomarcadores de exposición y efecto potenciales para las principales micotoxinas utilizados en estudios científicos.
Dependiendo del rendimiento en producción de leche entre otros factores, se estima que del 1-6 % de la AfB1 ingerida se puede encontrar en forma de AfM1 (metabolito hidroxilado) en la leche de las vacas.
↳ Haciendo un cálculo aproximado, 0,05 ppb de AfM1 (Máximo nivel permitido en leche por la UE) se podría correlacionar con un rango de contaminación entre 0,8 y 5 ppb en el pienso compuesto (5 ppb es el límite máximo permitido por la UE en pienso compuesto para vacas lecheras).
| El uso de biomarcadores como una herramienta de diagnóstico es sólo posible en pruebas científicas debido al amplio rango de metabolitos que se generan y sus diferencias en toxicidad.
También se debe de considerar que no hay ninguna pauta para establecer los niveles de riesgo en los animales. |
Este ejemplo muestra que realizar análisis de micotoxinas en pienso es la estrategia recomendada para prevenir el riesgo económico de producir leche contaminada con micotoxinas que sobrepase los niveles máximos permitidos por la UE.
→ Biomarcadores de efecto
Los biomarcadores de efecto, también llamados biomarcadores basados en el mecanismo de acción, deben de estar directamente ligados a un paso específico de los procesos de disrupción metabólica o celular.
Por ejemplo, el primer paso que lleva al edema pulmonar en cerdos es la disrupción del metabolismo de los esfingolípidos por la fumonisina B1 (FB1).
Este compuesto inhibe la ceramida sintasa resultando en una elevada ratio esfinganina-esfingosina (Sa/So).
→ La ratio Sa/So está reconocido científicamente como un biomarcador del efecto de las fumonisinas (FUM) en cerdos, pero no en humanos.
¿Por qué no ELISA?
A pesar de ser rápido y barato, la técnica ELISA solo se puede utilizar en materias primas validadas y no es un método apropiado para analizar muestras fisiológicas no validadas.
Se analizaron muestras de suero y leche en dos laboratorios diferentes.
⇒ El primer laboratorio detectó concentraciones en un rango de 69.5-117.5 μg/L por ELISA, mientras que en el segundo los niveles se encontraron por debajo del umbral de detección por HPLC.
⇒ Evidentemente, los resultados obtenidos por ELISA eran falsos positivos, ya que este método no es el apropiado para analizar micotoxinas en matrices complejas como pienso, leche o sangre.
Tabla 2. Comparación de ELISA y HPLC en muestras fisiológicas.
Desafíos en la práctica
En el caso de las FUM, la ratio Sa/So se aplica en pruebas científicas, pero no a nivel de granja.
⇒ Es difícil disponer de un sistema de alimentación controlado y la falta de grupos no expuestos a la micotoxinas (control) en la granjas, hace imposible definir el punto de corte.
⇒ Además, para que un biomarcador tenga relevancia práctica, debe de haber una correlación lineal entre la exposición y la ingestión de micotoxinas.
⇒ En algunos estudios científicos publicados, la relación lineal se puede encontrar para DON y sus metabolitos medidos en sangre u orina de cerdo; sin embargo, hay limitaciones.
⇒ La desviación de las cantidades individuales de micotoxinas detectadas en muestras fisiológicas no nos deja sacar ninguna conclusión sobre la cantidad de micotoxinas ingeridas y su efecto sobre la salud individual de cada animal.
Estas son las razones por las cuales no se han establecido pautas para los niveles críticos de DON o cualquier otra micotoxina en sangre u otras muestras fisiológicas de animales, lo cual hace que la interpretación de los datos obtenidos sea imposible.
La situación se complica aún más por la necesidad de necesitar un tiempo preciso para el muestreo de un análisis representativo.
⇒ Esto se debe a que el pico de DON y sus metabolitos en la sangre se encuentra dentro de las primeras dos horas después de la ingestión, seguido de un descenso rápido.
⇒ En el caso de ZEA, este descenso ocurre más tarde debido a su circulación enterohepática (absorción en la sangre, excreción vía bilis y reabsorción en sangre).
⇒ Los animales de granja normalmente se encuentran en un régimen ad libitum, lo que hace el tiempo de muestreo sea impredecible y por lo tanto los resultados no son representativos.
⇒ Otro aspecto que es importante es el hecho de que DON, como otras micotoxinas, se convierte en metabolitos como el DON-glucuronido, deepoxy-DON y otros metabolitos desconocidos. La proporción depende de las especies, el ciclo de vida, la microbiota del intestino y el estatus sanitario del animal.
Además, la toxicidad de los metabolitos de DON puede ser diferente a la de la micotoxina inicial; por ejemplo, el metabolito deepoxy- DON no es tóxico. La ZEA puede ser encontrada en α o β zearalenol, α o β zearalanol y sus formas glucuronadas en los animales. La transformación de ZEA en α-zearalenol incrementa la estrogeneicidad.
| En conclusión, analizar una micotoxinas individualmente no es suficiente. |
Ruta metabólica de DON en cerdos
Dependiendo de la microbiota intestinal disponible, la DON ingerida es metabolizada en una sustancia no tóxica llamada deepoxi-DON (DOM-1).
⇒ DON y DOM-1 se absorben parcialmente en el torrente sanguíneo y se convierte en el higado en DON-glucuronido (DON-GlcA) y DOM-1-glucoronido (DOM-1-GlcA).
⇒ Después en la circulación sistémica, los metabolitos son excretados vía urinaria (30-93% de la DON ingerida).
⇒ Solo pequeñas cantidades se pueden encontrar en las heces (1-3%). El porcentaje que falta son metabolitos no definidos aún y DON mucho más degradada. Para cuantificar DON en los animales, todos los metabolitos deben de ser analizados y esto no se puede hacer en condiciones prácticas.
Analizando Biomarcadores
Una tendencia de los últimos años es el desarrollo de metodologías basadas en la técnica de la Cromatografía liquida- espectrometría de masas/espectrometría de masas (LC-MS/MS).
Estos métodos son lo suficientemente selectivos y sensibles para detectar micotoxinas a concentraciones muy bajas.
El método LC-MS/MS ofrece la posibilidad de cuantificar diferentes metabolitos en paralelo.
En contraste, los métodos basados en ensayos por inmunoabsorción ligados a enzimas (ELISA) pueden servir solo para un cribado aproximado ya que los efectos que causan los fluidos corporales sobre la matriz afectan a los resultados.
〉 Los anticuerpos usados en los test ELISA para cuantificar micotoxinas tienen una amplia reactividad cruzada con metabolitos relacionados. La reactividad cruzada por diferentes metabolitos, a menudo, no está lo suficientemente evaluada ni explicada en los manuales de usuario de estos kits.
| Mientras que existen métodos validados para analizar micotoxinas en pienso, no hay apenas ninguno para biomarcadores. Al contrario que en pienso, el control de calidad para los análisis de micotoxinas en muestras fisiológicas no se ha establecido en laboratorios comerciales. |
A pesar de que los biomarcadores son herramientas muy valiosas en estudios científicos, se necesita más conocimiento de los factores que influyen en la biodisponibilidad, la cinética y el perfil metabólico de las micotoxinas en animales antes de que los biomarcadores pueden ser utilizados a nivel de granja.
Hay todavía una falta de correlación lineal para los biomarcadores.
El uso de grupos control y un muestreo elaborado es indispensable, lo que hace el procedimiento muy costoso.
El análisis de micotoxinas en pienso es un método bien establecido y fiable para analizar los posibles riesgos y por lo tanto es el método de elección.
Referencias disponibles bajo petición.
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