|
Las micotoxinas representan un desafío importante para la producción animal, estando su prevalencia en las materias primas o piensos sujeta a variaciones relacionadas con cambios en las condiciones climáticas. Por ejemplo, las sequías o años con alta pluviometría afectan el tipo de hongos que proliferan en ciertas regiones (Moretti et al., 2019) |
Existen diferentes métodos para controlar el impacto de las micotoxinas en la producción animal, desde el control de su presencia en las materias primas durante la precosecha y postcosecha, hasta la detoxificación de los animales expuestos a ellas a través de dietas contaminadas. 
La utilización de adsorbentes de micotoxinas (ADS) está ampliamente reconocida como una estrategia eficaz para minimizar los efectos de las micotoxinas en animales contaminados (Galvano et al., 2001).
Existen diferentes tipos de adsorbentes, siendo los más comunes las arcillas, el carbón activado (CA) y la pared celular de levadura (LEV), cuyo espacio interlaminar, los poros y los β-glucanos representan sus factores de adsorción clave, respectivamente (Jouany, 2007).
| Para determinar la eficacia de los adsorbentes de micotoxinas se recurre, principalmente, a pruebas in vitro que permiten la evaluación de un amplio número de adsorbentes y micotoxinas con la ventaja de ser comparación con las pruebas in vivo. |
Sin embargo, existen muchas variantes de las pruebas in vitro que se han desarrollado al cabo de años intentando simular los procesos del tracto gastrointestinal de los animales.
El problema de estos métodos es la alta variabilidad de los resultados de adsorción de micotoxinas.
| Estos protocolos varían en complejidad, desde una prueba simple con agua destilada e incubación a temperatura ambiente (Lemke et al., 2001) hasta métodos más complejos que simulan los procesos del tracto gastrointestinal de los animales utilizando diferentes pH e incluyendo enzimas gastrointestinales, o utilizando jugo gástrico como medio de incubación (Avantaggiato et al., 2004; Gallo y Masoero, 2010). |
Desafortunadamente, esta diversidad de protocolos experimentales ha resultado en una alta variabilidad en los resultados de la capacidad de adsorción de los adsorbentes (Kihal et al., 2022).
DISCUSIÓN COMPARATIVA SOBRE LA CAPACIDAD DE ADSORCIÓN DE LOS ADSORBENTES ENTRE ESTUDIOS IN VITRO E IN VIVO
Determinar la capacidad de adsorción de micotoxinas en pruebas in vivo es imprescindible para demostrar la eficacia real del producto.
| Al contrario que las pruebas in vitro, las pruebas in vivo replican las condiciones del campo y la respuesta del animal al suplemento de los adsorbentes en presencia de micotoxinas en las dietas. |
Para arrojar más luz sobre la concordancia de resultados de estudios in vitro e in vivo, se llevó a cabo un estudio de metaanálisis en red sobre datos publicados en la literatura de estudios que hayan evaluado la eficacia de diferentes adsorbentes para reducir la concentración de aflatoxina M1 (AFM1) y su transferencia del alimento a la leche después de desafiar a las vacas lecheras con AFB1 (Kihal et al., 2023).
El hallazgo clave de este estudio fue que la eficacia de las diferentes fuentes de adsorbentes [carbón activado (CA), bentonita, aluminosilicatos (HSCAS), pared celular de levaduras (LEV) y una mezcla de adsorbentes (MIX)] redujo significativamente el porcentaje de AFM1 en la leche en comparación con el control.
Es importante señalar que el número de estudios in vivo fue inferior al número de estudios in vitro incluidos en este metaanálisis (28 frente a 68 artículos).
Retos y limitaciones de los estudios in vivo
Los estudios in vivo, a diferencia de las pruebas in vitro, son complicados, costosos y difíciles de aplicar:
Además, al igual que en las pruebas in vitro, los estudios in vivo se deben realizar bajo condiciones experimentales para evitar resultados engañosos.
La forma de contaminar el alimento en los trabajos experimentales también es un factor clave en la evaluación de la capacidad de adsorción.
Por ejemplo, la suplementación de alimentos naturalmente contaminados puede afectar los resultados en comparación con la suplementación de AFB1 pura directamente en el rumen de la vaca.
La materia prima utilizada para el desarrollo del hongo es muy importante, ya que los hongos utilizan los nutrientes del grano contaminado para su crecimiento y usar diferentes tipos de granos también puede afectar el desarrollo del hongo y la producción de micotoxinas.
| Aun así, los experimentos in vivo son el mejor método para probar la eficacia de los adsorbentes y permiten tener una comprensión más profunda del funcionamiento de los productos en los animales. |
El trabajo revisión de los resultados de los estudios in vitro e in vivo de los adsorbentes (Kihal et al., 2023) permitió confirmar que su capacidad de adsorción de aflatoxinas in vitro fue similar a los experimentos in vivo donde diferentes adsorbentes (carbón activado, bentonita y HSCAS) disminuyeron con éxito la concentración de AFM1 en leche en un rango de 26-45%.
Cabe reseñar que el uso de los adsorbentes in vivo resultó en una menor capacidad de adsorción en comparación con los resultados in vitro, con una disminución de más del 50% para el CA, la bentonita y la LEV, y una disminución del 67% para HSCAS.
A este respecto, se sugiere que, bajo las condiciones in vivo, el contenido del tracto gastrointestinal (enzimas, nutrientes, bacterias) interfiere y compite con las micotoxinas por los sitios de adsorción de los adsorbentes, lo que conduce a una disminución de la capacidad general, lo que contrasta con las condiciones in vitro donde los medios de incubación contienen menos moléculas orgánicas. |
¿CUÁL ES EL POTENCIAL DE LOS ADSORBENTES DE MICOTOXINAS DE INTERFERIR CON LA ADSORCIÓN DE OTROS NUTRIENTES Y CUÁL ES LA MEJOR HERRAMIENTA PARA COMPROBARLO, IN VITRO O IN VIVO?
Estudios recientes en nuestro laboratorio han demostrado que la capacidad de adsorción de los adsorbentes de micotoxinas se ve afectada por:
→ El tipo de adsorbente.
→ La micotoxina.
→ Las características del medio de incubación.
(Kihal et al., 2022)
Además, esta capacidad podría verse alterada por la interacción de nutrientes presentes en el mismo ambiente con micotoxinas, tanto in vivo como in vitro.
|
El mecanismo de adsorción de los adsorbentes no es selectivo para unirse solamente a micotoxinas, sino que también pueden adsorber otras moléculas presentes en el tracto gastrointestinal del animal, como los nutrientes. Esta capacidad de unirse a nutrientes se atribuye a las similitudes fisicoquímicas de algunos nutrientes con las micotoxinas que permiten su interacción. |
Estudios in vitro sobre la capacidad de adsorción de nutrientes
La capacidad de los adsorbentes para adsorber nutrientes se ha estudiado utilizando modelos in vitro.
|
→ Kihal et al. (2020; 2021) estudiaron la interacción de seis diferentes adsorbentes con aminoácidos y vitaminas: Los autores señalaron un rango de adsorción del 27-37% para aminoácidos, del 25-58% para vitaminas hidrosolubles y del 10-29% para vitaminas liposolubles. → Vekiru et al. (2007) también observaron que el CA adsorbía una gran proporción de vitamina B8 (78%) y B12 (99%), mientras que la bentonita tenía menor adsorción de vitamina B12 (47%). → Barrientos-Velázquez et al. (2016) reportaron que la bentonita absorbió el 34% de la vitamina B1 y que, paralelamente, la adsorción de aflatoxinas se redujo en un 34%, lo que indica una competencia directa de otros nutrientes por los sitios de adsorción. → Mortland et al. (1983) reportaron que la esméctica tiene capacidad de adsorber vitamina B2 (50%). → También se ha observado que la bentonita y la montmorillonita adsorben proteínas en un modelo in vitro (Ralla et al., 2010; Barrientos-Velázquez et al., 2016). → La capacidad de los adsorbentes para adsorber minerales también fue investigada in vitro por Tomasevic- Canovic et al. (2001) que observaron una alta capacidad de la bentonita para adsorber cobre (56%) y cobalto (73%), mientras que la adsorción de zinc (12%) y manganeso (12%) fue relativamente baja. |
En cambio, las vitaminas A, D, B3, B5 y B8, y los aminoácidos, triptófano y fenilalanina, no fueron adsorbidos por la bentonita y la zeolita (Tomasevic-Canovic et al., 2001; Vekiru et al.,2007; Kihal et al., 2020).
Estos resultados se atribuyeron principalmente a las propiedades fisicoquímicas de cada nutriente.
A pesar de estos resultados, existen problemas técnicos a la hora de aplicar estos métodos en algunos nutrientes, ya que algunos de ellos son sensibles a factores ambientales y pueden sufrir alteraciones durante la incubación.
Figura 1. Evaluación de la estabilidad de vitaminas liposolubles en el medio de incubación.
Estudios in vivo sobre la capacidad de adsorción de nutrientes
La biodisponibilidad de los nutrientes en presencia de adsorbentes de micotoxinas también se ha estudiado in vivo.
RECOMENDACIONES PARA MEJORAR LA PRECISIÓN DE LAS PRUEBAS IN VITRO E IN VIVO
Proporciones estandarizadas de adsorbente: micotoxina
Además de los factores que limitan la interacción específica entre los adsorbentes y las micotoxinas, el mecanismo de adsorción de los adsorbentes es saturable y depende del número de sitios de adsorción disponibles para las micotoxinas en la matriz.
Por esta razón, la proporción de adsorbente:micotoxina es un factor esencial de las pruebas in vitro donde la capacidad de adsorción y puede manipularse fácilmente:
(Sulzberger et al., 2017)
| Utilizando los datos seleccionados para el análisis de la eficacia de los adsorbentes in vitro, las proporciones de adsorbente:micotoxina utilizados en las técnicas actuales dieron como resultado un rango muy amplio de proporciones independientemente del tipo de micotoxina o adsorbente (1:0,00007 a 1:600 mg/μg, Tabla 1). |
Tabla 1. Rangos de la ratio de adsorbentes de micotoxinas y micotoxinas (mg:μg) utilizados en las pruebas in vitro para determinar la capacidad de adsorción de diferentes micotoxinas y adsorbentes de micotoxinas.
Será relevante establecer una proporción estandarizada de adsorbente:micotoxina que deben utilizarse en las pruebas in vitro a fin de realizar comparaciones justas.
→ La EFSA (2017) considera que los adsorbentes son seguros y establecen dosis límites de seguridad altas (20 kg/t de pienso).
Las dosis recomendadas actualmente de adsorbente están establecidas generalmente por las empresas comercializadoras de los adsorbentes que realizan pruebas in vitro utilizando diferentes dosis de inclusión de adsorbentes.
Por ello, es razonable proponer una dosis adecuada relacionada con los niveles tóxicos mínimos de cada micotoxina evaluados por la Comisión Europea (CE, 2006 sobre materias primas).
Para estandarizar un protocolo in vitro, proponemos utilizar una relación adsorbente:micotoxina cercana a la encontrada en condiciones de campo.
Debido a que las micotoxicosis ocurren en animales con altas concentraciones de micotoxinas, proponemos utilizar la concentración tóxica mínima para cada micotoxina multiplicada por 10 para las pruebas in vitro.
Entonces, la ingesta diaria será 10 veces mayor que los límites tóxicos mínimos considerando un consumo promedio para cada especie animal.
Esta relación adsorbente:micotoxina (mg/μg) debería permitir evaluar la capacidad de los adsorber para adsorber niveles tóxicos de micotoxinas en una proporción adecuada.
Estandarización de las pruebas in vitro
Un procedimiento estandarizado también debe considerar otros aspectos, como las características y el volumen de los medios de incubación, la duración y el pH, entre otros.
Proceso de validación de las pruebas in vitro
Finalmente, como toda prueba in vitro, sería necesaria una validación.
Sin embargo, es muy difícil realizar pruebas in vivo para proporcionar datos suficientes de cada adsorbente y cada micotoxina para el proceso de validación, lo que aumenta la dificultad de desarrollar una prueba fiable y validada.
CONCLUSIONES
| Debido a la variabilidad en los resultados y los escasos datos disponibles, es importante: 1. Estandarizar un método in vitro para evaluarla capacidad de los adsorbentes de adsorber micotoxinas y otros nutrientes in vitro. 2. Validar los resultados con pruebas in vivo.Los protocolos in vitro reales que se utilizan para evaluar adsorbentes están diseñados como método de detección, usándose principalmente durante el desarrollo del producto porque brindan información rápida y económica sobre la eficacia de los productos.⇒ Sin embargo, esta información es limitada debido a la alta variabilidad entre métodos y laboratorios. |
El reto actual es desarrollar un nuevo método validado que proporcione resultados fiables para diferentes adsorbentes y micotoxinas.
* Referencias disponibles a petición.
Artículo original de mycotoxinsite.com