Biomarcadores por LC-MS/MS: medida de la exposición de micotoxinas y sus metabolitos en fluidos biológicos.

Las micotoxinas son uno de los contaminantes más importantes de las materias primas y alimentos terminados, debido a su amplia distribución en el medio ambiente y a sus efectos tóxicos sobre los seres humanos y los animales. Estructuralmente, las micotoxinas constituyen un grupo muy diverso con una amplia gama de propiedades fisicoquímicas y pesos moleculares bajos. Son metabolitos secundarios producidas por hongos que se encuentran con frecuencia en los productos agrícolas, y a menudo no son visibles a simple vista. Las especies de hongos toxicogénicos más importantes pertenecen a tres géneros: Aspergillus, Penicillium y Fusarium. El género Fusarium generalmente representa un alto riesgo micotoxicológico a nivel previo a la cosecha o en productos recién cosechados al secarse, mientras que las especies toxigénicas de Aspergillus y Penicillium representan un mayor riesgo para los alimentos y productos almacenados. Estos hongos producen las micotoxinas más conocidas que son:

Además de su notoria toxicidad, las micotoxinas son térmicamente estables y demuestran varios niveles de bioacumulación que conducen su transferencia a fluidos, órganos y tejidos. Como resultado de eso, se han realizado la determinación de micotoxinas en muestras biológicas. Mientras a lo que concierne a la aparición de micotoxinas en alimentos terminados es consecuencia de la contaminación directa de materiales vegetales o productos de los mismos.

La dificultad para detectar la contaminación real por micotoxinas presente en las materias primas y alimentos, debido a su distribución heterogénea, así como su habitual poca manifestación clínica específica, hace que muchos problemas de causa desconocida se atribuyan a ellas; por lo que se ha desarrollado un método basado en la detección de biomarcadores de las micotoxinas y sus metabolitos en fluidos biológicos.

Los biomarcadores se definen como cambios o alteraciones celulares, biológicas o moleculares que se producen en los tejidos en respuesta a un xenobiótico, en este caso las micotoxinas (Turner et al., 1999; Mayeux, 2004; Garban et al., 2005; Baldwin et al., 2011; Silins y Högberg, 2011). Los biomarcadores pueden clasificarse, según el Committe on Biological Markers of the National Research Council, (1987), en biomarcadores de exposición y de efecto, también llamados biomarcadores de susceptibilidad. Nos enfocaremos a los biomarcadores de exposición, debido a que miden la dosis interna (micotoxina absorbida) mediante el análisis de la micotoxina. Un buen ejemplo de biomarcador de exposición es la Aflatoxina M1 (AFM1) en la leche de las vacas, y en cuanto a los biomarcadores de efecto sería por ejemplo la relación Sa/So.

Los biomarcadores de exposición toman un rol clave para:

• La evaluación de la eficacia de los agentes antimicotoxinas mediante la monitorización de las micotoxinas y sus metabolitos en distintas matrices biológicas (suero, orina, sangre, excretas, tejidos).
• Para evaluar la exposición de micotoxinas mediante el uso de concentraciones de los compuestos originales y/o metabolitos en matrices biológicas.
• Para proporcionar información sobre la exposición de las micotoxinas, los efectos producidos o la susceptibilidad del individuo.

Como los biomarcadores se encuentran a niveles de trazas en fluidos biológicos, es necesario el uso de un método sensible para su cuantificación, como lo es la cromatografía de líquidos con espectrometría masas-masas (LC-MS/MS).

La espectrometría de masas es una potente técnica instrumental de análisis, de alta sensibilidad, basada en la ionización de las moléculas y en la separación y registro de los iones producidos según su relación masa/carga (m/z) en un sistema a vacío. Este método permite la detección simultánea y confiable de múltiples micotoxinas en una sola ejecución en materias primas, pero también en alimentos terminados y matrices complejas como ensilajes y TMR y fluidos biológicos. La cromatografía líquida con espectrometría de masas-masas (LC-MS/MS) ofrece las siguientes ventajas:

• Es muy sensible, eficiente y adecuada para varias aplicaciones.
• Se basa en métodos multianalíticos, lo cual es de gran importancia especialmente para el análisis de micotoxinas, ya que puedes determinar en un solo proceso, más de una micotoxina y sus metabolitos.
• Disminuye los efectos de la matriz  para reducir las interferencias del paso de extracción.
• Rápida adquisición de datos.
• No es necesario la derivatización del analito por lo que reduce el tiempo de preparación de la muestra.

Sin embargo, la preparación de muestras para métodos de múltiples micotoxinas sigue siendo un desafío.

Como se mencionó anteriormente, las micotoxinas son heterogéneas en ingredientes y alimentos balanceados ofrecidos a los animales, además de la susceptibilidad especifica por especie, etapa productiva, los efectos sinérgicos, debido ya que es muy común actualmente encontrar alimentos que presentan una contaminación múltiple de micotoxinas, por lo anterior hace que sea difícil comprender en que momento en la producción pecuaria sea necesario un control o estrategia para mitigar los efectos de las micotoxinas. Además, que hay que considerar, que el crecimiento fúngico y su respectiva producción de micotoxinas que pueden presentarse en todas las etapas de la cadena alimentaria: el cultivo, la cosecha, el almacenamiento y durante la fabricación de los alimentos terminados; por ello, toda la cadena de producción de alimentos, debe prever en sus sistemas de autocontrol y calidad, ya que la aparición de micotoxinas representan un peligro para la salud humana y animal, por lo que deben de tomarse medidas para evitar, eliminar o reducir su riesgo.

Dentro de las medidas de control de micotoxinas, existen las siguientes:

• La primera es cuando encontramos contaminaciones elevadas de micotoxinas se debe realizar diluciones con ingredientes.
• Estrategia número dos, es buscar algún producto que nos ayude a mitigar la mayor cantidad posible de micotoxinas, como es el uso de agentes antimicotoxinas.

La Comunidad Europea (EC, 386/2009) define los agentes detoxificantes para micotoxinas en los alimentos como “sustancias que pueden suprimir o reducir la adsorción, promover su excreción o modificar su modo de acción”.

A la hora de seleccionar un producto, es deseable que cumpla con las características:

• Demostrar una buena eficacia de adsorción de micotoxinas In vitro e In Vivo
• Controles de calidad que avalen que el producto es inocuo (limitaciones en metales pesados, dioxinas y a su vez que no tenga contaminación microbiológica)
• Nivel de inclusión bajo.
• Tener una afinidad alta para permitir un buen grado de adsorción a concentraciones bajas de micotoxinas y evitar interacciones con otros nutrientes.

La mejor estrategia para mitigar los efectos de las micotoxinas en cualquier producción pecuaria es implementar un plan de prevención integral que abarque todas las fases de producción, desde el campo, hasta el producto final, por lo que hay que considerar las siguientes medidas preventivas y de control:

• Adecuado almacenamiento de materias primas
• La cosecha en época idóneas
• El uso de granos de buena calidad
• Buenas prácticas agrícolas
• La formulación y fabricación de alimentos
• Buen manejo de la propia granja
• La adición de agentes antimicotoxinas en los alimentos, para secuestrar micotoxinas e impedir su absorción en el tracto gastrointestinal
• Un ambiente controlado
• El uso de nutrición perfectamente controlada para fortalecer el sistema inmunológico del animal
• Optar por materias primas de alta calidad

En conclusión, el creciente interés en los medios biológicos de desintoxicación de micotoxinas ha llevado a una demanda de métodos optimizados que puedan analizar simultáneamente muestras en busca de micotoxinas y sus metabolitos finales, como el método de LC-MS/MS capaces de confirmar o descartar la presencia de las mismas, y en conjunto con las herramientas señaladas anteriormente son claves para promover el éxito del proceso productivo.  

Referencias bibliográficas:

• Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición. (s.f.). Contaminantes alimentarios. Recuperado de www.aesan.gob.es/AECOSAN/web/seguridad_alimentaria/detalle/contaminantes.htm
• Organización Mundial de la Salud. (s.f.). Hojas informativas: Micotoxinas. Recuperado de www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/mycotoxins
• MycotoxinSite. (s.f.). Micotoxinas en rumiantes: síntomas, lesiones, patogénesis y punto de vista clínico. Recuperado de https://mycotoxinsite.com/micotoxinas-rumiantes-sintomas-lesiones-patogenesis-punto-vista-clinico/
• The Development of a Sensitive Multi-Residue LC-MS/MS Method for the Quantitative Determination of Mycotoxins in Animal Feedstuffs and Silage Using Xevo TQ-S
• Lee HJ, Ryu D. Ocurrencia mundial de micotoxinas en cereales y productos alimenticios derivados de cereales: perspectivas de salud pública sobre su coexistencia. J. Agrícola. Química de los alimentos. 2017 doi: 10.1021/acs.jafc.6b04847.
• Biomarcadores de micotoxinas, como herramientas de control. Néstor Serra Gómez-Nicolau. Dpto. Técnico de Adiveter, S.L.