Teoria y Praxis v5n2

8/17/2019 Teoria y Praxis v5n2

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Revista TEORÍA Y PRAXIS INVESTIGATIVA, Volumen 5 - No. 2, Julio - Diciembre 2010Centro de Investigación y Desarrollo • CID / Fundación Universitaria de Área Andina

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Micotoxinas y Aflatoxina B1, un problema en

salud animal

Micotoxins and Aflatoxin B1, a animal health problem

Hansen Wilber Murcia Rodríguez1

1 [email protected]

Resumen

Las micotoxinas son metabolitos secundarios producidos por algunas cepas de hongos micotoxigénicos

que crecen sobre diferentes tipos de granos utilizados en alimentación de animales de producción.

Al momento de ser ingeridas estas toxinas son metabolizadas por un tipo de enzimas llamadas

citocromo P450 (CYP450), una familia de enzimas relacionadas con la biotransformación de productos

endógenos y xenobióticos. Una de las más importantes micotoxinas se conoce como aflatoxina

B1 (AFB1). El producto de biotransformación de la AFB1 es una molécula altamente reactiva

conocida como AFB1-8,9-epóxido (AFBO). Este producto es capaz de reaccionar con proteínas y ADN

produciendo efectos citotóxicos y mutagénicos. Esto se ve representado en problemas en la salud

animal y humana.

Palabras clave: Aflatoxina B1, micotoxinas, salud animal, hongos micotoxigénicos, Aflatoxina B1

epóxido.

Abstract

Mycotoxins are secondary metabolites produced by some fungi mycotoxigenic strains that are able to

grow on different kinds of production animal feedstuff. When ingested, these toxins are metabolized

by cytochrome P450 enzymes (CYP450), a family of enzymes related with biotransformation of

endogenous and xenobiotic molecules. One of the most important mycotoxins is known as aflatoxin

B1 (AFB1) and its biotransformation product is known as AFB1-8,9-epoxide (AFBO). This enzymatic

product is able to react with cellular proteins and DNA causing cytotoxic and mutagenic effects,

producing great animal and human health consequences.

Key words: Aflatoxin B1, micotoxins, animal health, micotoxigenic fungi, epoxic Aflatoxin B1.


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Aflatoxinas

Las aflatoxinas (AF) son un grupo de metabolitosheterocíclicos sintetizados por algunas cepas de As-pergillus flavus y Aspergillus parasiticus. La palabraaflatoxina se deriva del principal hongo productor deesta (Aspergillus flavus) y del sufijo toxina. Los Asper-gillus son generalmente hongos de almacenamiento y por lo común no contaminan los granos antes dela cosecha, sin embargo, condiciones de estrés en lasplantas y daño producido por insectos pueden darlugar a la infección a nivel de campo y a la produc-ción de AF en los granos aún no cosechados (Díaz,1996b).

Estudios realizados por el Laboratorio de Toxicologíade la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia dela Universidad Nacional de Colombia demostraron la

presencia de varias especies del género Aspergillusspp. en muestras de maíz y mazorca tomadas en laregión del atlántico colombiano, donde se encontra-ron niveles muy altos de aflatoxinas, en especial la B1 y la B2. Al parecer la gran producción de estas mico-toxinas y gran incidencia de hongos aflatoxigénicosse encontraron relacionadas con aspectos medioam-bientales como elevadas precipitaciones, plagas y di-

versidad de hongos aflatoxigénicos y cepas presentescon gran capacidad de síntesis de aflatoxinas (Acuña,Díaz & Espitia 2005), demostrando la importancia delas condiciones tanto macro como microambientales

para el crecimiento de hongos micotoxigénicos y laproducción de micotoxinas. En otro estudio se co-rroboró la prevalencia del género Aspergillus spp. engranos de maíz y algodón, en especial las especies A.flavus y A. parasiticus, este último capaz de producirlas cuatro aflatoxinas de ocurrencia natural (B1, B2,G1 y G2) (Díaz, Lozano & Acuña, 2009). Hasta elmomento se han identificado cerca de 18 tipos deaflatoxinas, siendo las únicas que se presentan demanera natural la B1, B2, G1 y G2, mientras las de-más aflatoxinas como M1, M2, P1, Q1, aflatoxicol,etc. se presentan como productos del metabolismo(productos de biotransformación) de sistemas micro-

bianos o animales. La existencia de cepas aflatoxigé-nicas de Aspergillus spp. y presencia de aflatoxinasha sido reportada en los cinco continentes (Díaz,1996b) donde se han hecho grandes esfuerzos porcontrolar tanto el crecimiento del hongo toxigénicocomo de la producción de la micotoxina (Díaz et al.,2009; Felix D` Mello, Macdonald, Postel, Dijksma,Dujardin, & Placinta., 1998).

Tabla 1

Tipo de intervención Enfoque Resultado


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Efectos De La Afb1 En La Salud Animal

Además de los efectos carcinógenos se conocenefectos adversos de las micotoxinas en la salud engeneral tanto de animales de producción como mas-cotas. Dentro de los síntomas se encuentran la re-

ducción en la ganancia de peso, efectos adversos enla reproducción, daño al sistema inmunológico, sín-tomas severos de intoxicación e incluso muerte cuan-do la dosis de micotoxina es demasiado alta (Hussein& Brasel, 2001; Leeson , Diaz & Summers, 1995).

Diferentes estudios han demostrado los efectos ad-versos sobre el sistema inmune de pollos en estadiostempranos del desarrollo (Qureshi, Brake, Hamilton,Hagler, & Nesheim, 1998) y efectos hematológicos y hepáticos significativos a altas concentraciones enadultos (Del Bianchi, Oliveira, Albuquerque, Guerra& Correa, 2005) y durante el desarrollo, evaluan-do su efecto en enzimas séricas, renales y hepáti-

cas (Quezada, Cuellar, Jaramillo-Juárez, Valdivia &Reyes, 2000). También se han presentado efectos

hepatotóxicos a altas concentraciones en codornices(Oliveira et al. 2002), además de afectar la produc-ción de huevos (Ogido et al., 2004).

Dentro de las aflatoxinas, la AFB1 se encuentra comoun compuesto altamente tóxico para la mayoría de

las especies y en especial aquellas muy susceptiblescomo la trucha arco iris, los gatos o los patos. Enensayos in vitro la toxicidad de la aflatoxinas G1, B2 y G2 es aproximadamente 50, 20 y 10% de la quepresenta la AFB1, respectivamente. Existen diferen-cias de susceptibilidad entre animales de diferentesespecies frente a la AFB1. Los animales más suscep-tibles son el pato, el conejo y el gato, mientras quelos más resistentes son el pollo, ratón, hámster y rata(Tabla 2). En las aves la susceptibilidad varía teniendocomo más susceptibles a los patos, seguido de lospavos, gansos, faisanes y los pollos como la especieaviar menos afectada. A su vez los animales jóvenes

son más susceptibles que los adultos y las hembrasmás resistentes que los machos (Díaz, 1996b).

Tabla 2.

Especie DL 50

(mg/kg)

Alteración del Adn y Carcinogenicidad

La AFB1 se bioactiva a través de las citocromosP450 a un metabolito electrofílico altamente reacti-vo e inestable que una vez formado reacciona conmacromoléculas, especialmente con el ADN (produ-ce alquilación del ADN). Este metabolito, conocidocomo aflatoxina-8,9-epóxido (AFBO) es capaz deunirse a los residuos de guanina de los ácidos nuclei-cos causando alteraciones irreversibles que pueden

llevar a carcinogenicidad, mutagenicidad y teratoge-nicidad (Do & Choi, 2007; Eaton & Gallager, 1994;

Ferguson & Philpott, 2008; Verma, 2004). La bio-transformación de la AFB1 se inicia en las enzimascitocromo P450 (CYP450) donde sufre oxidación a AFBO. La forma epóxido puede conjugarse con glu-tatión para continuar con la vía de detoxificación oser hidrolizada por una epóxido hidrolasa para gene-rar un hidrodiol (AFB1-8,9-dihidrodiol o dhd-AFB1),el cual puede reaccionar fuertemente con proteínas


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Se han reconocido que tanto la CYP1A2 como la3A4 son capaces de oxidar la AFB1 tanto a formasreactivas que incluyen la AFB1 endo-8,9-epóxido y

AFB1 exo-8,9-epóxido (forma mas toxica del epóxi-do), como a productos no activos que no son sus-

tratos óptimos para epoxidación, como la AFM1, AFQ1 (Figura 2) (Gallagher, Kunze, Stapleton &Eaton, 1996; Guengerich et al., 1998; Guengerich,

Johnson, Ueng, Yamazaki & Shimada, 1996).

Figura 1.

Figura 2.

y tener efectos citotóxicos. En los casos en que elepóxido llega a conjugarse con glutatión, o la AFB1no sufre epoxidación sino adición grupos OH- y pos-

terior conjugación con acido glucurónico o sulfato,los efectos tóxicos de la molécula se ven neutraliza-dos (Figura 1) (Eaton & Gallagher, 1994).


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Bioactivación de la Afb1 En Aves y Mamíferos

El hecho de que se presenten diferentes tipos de ci-tocromos P450 capaces de transformar la AFB1 aformas reactivas (fase I de detoxificación), además deuna pobre conjugación de estas formas reactivas con

glutatión o sulfatos (fase II de detoxificación) hace quediferentes especies de aves y de mamíferos presentendiferentes niveles de susceptibilidad.

En la mayoría de las especies de mamíferos la bio-transformación de la AFB1 ocurre a través de cito-cromos P450, encontrándose a las citocromo 1A1,2A3, 2B7, 2C8, 2K1 y 3A3/4 implicadas en la acti-vación hepática y producción de AFBO (Klein et al.,2003). En humanos se han reportado estas mismascitocromos como agentes bioactivadores de la AFB1(Doi, Patterson, Gallagher, 2002; Omiecinski, Rem-mel &Hosagrahara,1999) al igual que a la CYP2A6(Pelkonen, Rautio, A., Raunio, H. & Pasanen, 2000).

Las enzimas citocromo P450 aviares parecen ser delmismo tipo de aquellas encontradas en mamíferos,incluyendo la especie humana. Por ejemplo, estudiosrealizados por Nebbia, Dacasto, Rossetto, Giuliano y Carletti en el 2003 demostraron la presencia deCYP2B1, 3E1, 1A1 y 3A4 en pollos. Asi mismo,Gorman, Walton, Sinclair y Sinclair en el año de1998, realizando “immunoblots” de microsomasextraídos de embriones de pato y pollo identificaronotólogos aviares CYP1A1, 1A2, 1A4 y 1A5.

En pavos, especie altamente sensible a los efectos

adversos de las aflatoxinas se ha atribuido el efec-to tóxico a la actividad de las enzimas CYP1A1 y3A4, capaces de biotransformar la AFB1 a su formaepóxido (Klein, Buckner, Kelly & Coulombe, 2000).En esta especie se ha demostrado que el efecto esmás pronunciado en aves jóvenes que en adultas y seha demostrando que cantidades relativamente bajasde AFB1 presentes en el alimento pueden llegar acausar efectos deletéreos (Klein, Van Vleet, Hall &Coulombe, 2002). También se ha encontrado un or-tólogo aviar de la citocromo 1A5 humana que hapresentado actividad metoxiresorufin O-dealquilasa y oxidación del AFB1 (Yip & Coulombe Jr., 2006),lo cual ayuda a explicar la alta susceptibilidad de lospavos, ya que el efecto de la aflatoxina depende de suoxidación a la forma exo-epóxido.

En embriones de pollos como de patos y pavos seha demostrado actividad EROD (etoxiresorufin orto-deetilasa), los cual indica la presencia de citocromos1A que no necesariamente corresponden a ortólogos

a los de mamíferos, pero que presentan una actividadenzimática similar (Brunström & Halldin, 1998). Yip y Coulombe en el 2006 demostraron la presenciade un ortólogo de pollos en pavos, la CYP1A5, concapacidad tanto de oxidar la AFB1 a su forma epóxi-do como de producir AFM1. En patos, pollos, pavos y codornices se demostró la capacidad de biotrans-formación de la AFB1 a su forma AFBO (Lozano& Díaz, 2005), pero no se determinó cual o cualesde los ortólogos aviares eran los responsables de latransformación de la aflatoxina a su forma epóxido.

Aunque las aflatoxinas y sus efectos tóxicos se co-nocen desde los años sesenta (Newberne & Butler;1969; Patterson, 1973), las enzimas responsables desu metabolismo en algunas especies de mamíferos y en muchas especies aviares (especialmente pollos,patos, pavos y codornices) no han sido caracterizadasde manera completa. Por esto es necesario investigar

cuales enzimas de la superfamilia de las citocromosP450 son las responsables del metabolismo y bioac-tivación de la AFB1 en especies aviares de interéscomercial.

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