Aditivos Nutricionales September 28, 2021

Zearalenona en alimentos balanceados, un problema grave en la producción porcina.

por Equipo técnico Aditivos Nutricionales, Sanfer Salud Animal.


La zearalenona es una micotoxina producida principalmente por hongos del género Fusarium, como graminearumculmorum. Este metabolito secundario se genera principalmente en el campo, altamente prevalente en ingredientes como el maíz, trigo y sorgo, incluso también se puede encontrar en cebada, arroz, avena y soya. La presencia de la zearalenona y otras micotoxinas son frecuentes debido a que los mismos hongos de Fusariumtienen la capacidad de producir varias micotoxinas como deoxinivalenol y nivalenol. (1).

La Unión Europea a través de la agencia de seguridad alimentaria (EFSA), limita el contenido de zearalenona, en alimentos para cerdas y cerdos de engorda a 200 ppb siendo 100 ppb, en alimentos de cerdas multíparas y cerdos recién destetados (2).

Biotransformación de la zearalenona

La zearalenona presente en los alimentos al ser consumida por los cerdos y liberada en el proceso digestivo tiene una tasa de absorción en el tracto gastrointestinal del 80 al 85% de la toxina y/o productos de su biotransformación. La zearalenona se biotransforma inmediatamente después de la ingestión, por la microflora intestinal o por células de la mucosa. En seguida, los compuestos son conjugados con sustancias endógenas y se distribuyen por la corriente sanguínea, mediante la circulación entero hepática, por lo que se pueden encontrar alfa zearalenol (α) y beta zearalenol (β) en cuestión de horas y mantenerse días en la circulación sanguínea (3).

Mecanismo de acción en la intoxicación con zearalenona

El modo de acción de la zearalenona y sus derivados, implica el aumento en la concentración y el desplazamiento del 17 β estradiol, proteína de unión uterina, desencadenando una respuesta estrogénica ya que compite con los mismos estrógenos del cuerpo por los receptores citosólicos de las células de los órganos blancos, provocando el rompimiento del cuerpo lúteo y reduciendo los niveles de progesterona (4).

En el metabolismo de zearalenona en varias especies animales, se ha demostrado que los principales productos derivados del compuesto son dos metabolitos, alfa (α) y beta (β) zearalenol, que se puede encontrar como conjugado de glucurónido en orina y heces, las reacciones de biotransformación de la zearalenona son catalizadas por la enzima 3-α-hidroxi-esteroide-deshidrogenasa (3-αHSD Figura 1) (5).

 

Fig. 1 Mecanismo de acción de la zearalenona (6).

 

 

Signos clínicos

Los principales signos clínicos ocasionados por la zearalenona son de tipo estrogénicos y afectan principalmente al sistema urogenital, siendo los cerdos la especie más susceptible a sus efectos, por lo tanto, la actividad uterotrófica se atribuye a distintos productos de la biotransformación de zearalenona, especialmente alfa zearalenol (α), la cual se produce en grandes cantidades en esta especie, inclusive en el ganado y los roedores de laboratorio también se ven afectados (7).

Se ha registrado en cerdos que a más de 1 mg/kg (ppm) genera efectos similares a las hormonas estrogénicas, los efectos pueden interferir con la concepción, la ovulación, la implantación, la inhibición del desarrollo fetal, la viabilidad de animales recién nacidos, la muerte embrionaria y abortos.

El hiperestrogenismo en las cerdas ocasionado por su consumo, puede manifestarse como inflamación de la vulva y agrandamiento de las glándulas mamarias, especialmente en hembras primerizas, además, retención del cuerpo lúteo provocando ausencia de preñez y presentan una gran cantidad de folículos atrésicos o en su primer estado de desarrollo, la zearalenona y/o sus metabolitos interactúan con los receptores estrogénicos, causando efectos significativos en el aumento de las secreciones endometriales, síntesis de proteínas uterinas y aumento del tamaño del útero.

La membrana placentaria y el desarrollo fetal también puede ser interrumpido, lo que resulta en una disminución del tamaño de la camada y una disminución de la viabilidad de los recién nacidos (8).

De igual manera está asociada a la feminización en cerdos machos jóvenes, los efectos incluyen atrofia testicular, prepucio hinchado y agrandamiento de las glándulas mamarias, así como edema del prepucio que puede dificultar la micción.

Cuando existe una cantidad superior a las 200 ppb, las hembras presentan todas las características del ciclo estral, pero no hay respuesta a la estimulación, provocando rechazo de la monta, además de la presencia de anestro, esto provoca que disminuya el número de lechones nacidos por cerda por año, y por lo tanto la productividad de la granja; este síndrome puede progresar a prolapso rectal y vaginal (figura 2), otros efectos relacionados con concentraciones más altas incluyen ninfomanía y falsa preñez.

 

    

 Figura. 2 Prolapso en cerdas

 

La viabilidad de los lechones también se ve severamente afectada durante las primeras 24 horas de vida por la dificultad de alimentarse de la hembra, lo que provoca un aumento del número de lechones muertos por inanición o aplastamiento y durante la primera semana de vida un signo característico es la incoordinación de los miembros traseros, conocido como síndrome de patas abiertas (splay leg) (figura 3), aunque no siempre se manifiesta como efecto del consumo de zearalenona, ya que en algunos casos se requiere un nivel superior a las 3 ppm en el alimento de gestación, si no que se asocia a diversas causas como puede ser: PRRS, inducción del parto, corta duración de la gestación, bajo peso al nacer, piso resbaloso, deficiencia de colina y metionina en la dieta de la hembra, problemas bacterianos, etc (9).

 

Figura 3.-  Lechones con Splay Leg

 

Eliminación

Se cree que los cerdos son capaces de excretar aproximadamente el 45% de la toxina y/o productos de su biotransformación a través de la orina durante las primeras 72 horas después de la ingestión, el 22% de la toxina se recupera de las heces, para un total de 70%; sin embargo, aún no existe una definición consistente, ya que otros investigadores han concluido que la zearalenona o productos de su biotransformación se pueden detectar hasta 5 días después de ser ingeridas, estimando una vida media de 87 horas (10).

Diagnóstico

Debido al incremento de la contaminación de campos agrícolas con hongos capaces de producir algún tipo de micotoxinas, estimándose que más del 25% a nivel mundial de los campos agrícolas están contaminados, motivo, la industria pecuaria ha reconocido la necesidad de métodos de detección rápida para la cuantificación de los niveles de micotoxinas en los granos, materias primas y alimentos terminados. 

Los métodos más comunes en el mercado son la prueba de Cromatografía de Gases acoplada a espectrometría de Masas (CG-MS), Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC), Ultra Cromatografía de Alta Resolución acoplado a un tándem de Masas (UHPLC-MS/MS), sin embargo, suelen ser métodos que implican la inversión de mucho tiempo, por tal razón se desarrollaron kits de diagnóstico rápido como ELISA de flujo lateral, que han sido evaluados por el USDA o alguna otra autoridad.

Tratamiento 

En la actualidad se han implementado estrategias para la reducción de contaminación por hongos productores de micotoxinas e incluso la reducción de estos metabolitos, como las buenas prácticas de manufactura (GMP´s) en plantas productoras, que entran en juego el uso de fungistáticos tras la reciba de grano, la verificación de la humedad, daño en grano, las impurezas y calidad del mismo. Dentro del proceso de producción, también se aplican métodos como el de limpieza de grano a través del uso de mesas densimétricas que reducen la cantidad de toxina, mas no en su totalidad, por lo que,  los esfuerzos para reducir la micotoxicosis en los animales se ha dirigido al desarrollo de tecnologías que sean incluidas en los alimentos que puedan interactuar de forma eficiente contra las micotoxinas,  evitando que éstas se absorban en el intestino y ser excretadas sin que causen ningún daño al animal (11).

De acuerdo a la Comisión de Regulación de la Comunidad Europea (EC, 386/2009), los agentes detoxificantes para micotoxinas en los alimentos se definen como “sustancias que pueden suprimir o reducir la absorción, promover su excreción o modificar su modo de acción” (12). Lo anterior depende de la forma en que estos aditivos pueden actuar, ya sea reduciendo la biodisponibilidad de las micotoxinas, degradándolas o transformándolas en metabolitos menos tóxicos, de manera general, clasificándolos como agentes adsorbentes y agentes biotransformadores (13).

Los adsorbentes de micotoxinas utilizados en el alimento previenen la absorción a nivel de intestino, que se deriva del fenómeno fisicoquímico de adsorción que se lleva a cabo, por el cual se forman compuestos inertes, estables e irreversibles con las micotoxinas que son eliminados por las heces.

Tratamiento específico contra zearalenona.

Debido a la diferencia de estructuras y complejidad de las micotoxinas, entre ellas la polaridad, para el control de zearalenona se han desarrollado alternativas en la modificación química de productos naturales como lo son los aluminosilicatos, que se realiza un tratamiento de superficie donde se incorpora un compuesto orgánico de cadena larga proporcionando una afinidad elevada por esta micotoxina de baja polaridad. La molécula orgánica se coloca en los espacios interlaminares de un aluminosilicatos que le proporciona sitios activos que van a interaccionar con las micotoxinas, es decir ahora el aluminosilicato solo funciona como un soporte que lleva consigo el compuesto orgánico que reacciona con las micotoxinas. Es importante remarcar que el compuesto orgánico va químicamente unido a la superficie del aluminosilicato formando por consiguiente un solo material, es decir el organoaluminosilicato no es una mezcla de dos ingredientes sino un material nuevo, formado a partir de dos ingredientes. Por consiguiente, un organoaluminosilicato es un adsorbente con muy diversas propiedades que van a depender del compuesto orgánico, del proceso de fabricación y de las características del aluminosilicato utilizado como soporte. Estas variables aunadas a la posibilidad de hacer sustituciones parciales y selectivas de la superficie del aluminosilicato con el compuesto orgánico, hace que la familia de estos materiales presente una infinidad de posibilidades de propiedades. Es decir, cada organoaluminosilicato es único y que ha demostrado enlazar eficazmente ZEARALENONA con resultados in vitro e in vivo. (14)  

Esta tecnología aplicable para unir micotoxinas No Polares como zearalenona, son la base de Zeotek® y Duotek® que son productos con una innovación tecnológica que constan de un compuesto orgánico unido químicamente a  un aluminosilicato específicamente seleccionado, resultando  un producto con afinidad muy alta para moléculas No polares, manteniendo una excelente capacidad para adsorber compuestos polares, su capacidad de adsorción es constante y muy elevada ya que presenta una gran superficie de contacto y uniformidad en el tamaño de la partícula; estas características le permiten ser un aditivo de baja inclusión.

BIBLIOGRAFÍA

1.- Stadnik, A., Wójtowicz-Chomicz, K., Borzecki, A. (2010). Influence of zearalenone on free radical reactions in rat liver cells. Bull. Vet. Inst. Pulawy 54, 611-615.

2.- Official Journal of the European Union, Mycotoxins (2006). 

3.- Abbas, H.K.; mirocha, C.J.; tuite, J. (1986). Natural occurrence of deoxynivalenol, 15-acetyldeoxynivalenol, and zearalenone in refusal factor corn stored since 1972. Appl. Environ. Microbiol., v. 51, p. 841-843.

4.- Farnworth, E.R.; trenholm, H.L. (1983). The metabolism of the mycotoxin zearalenone and its effects on the reproductive tracts of young male and female pigs. Can. J. Anim. Sci., v. 63, p. 967-975.

5.- Hagler, W. M. Jr., N. R. Towers, C. J. Mirocha, R. M. Eppley, and W. L. Bryden. (2001). Zearalenone: Mycotoxin or mycoestrogen Pp. 321–331. In B. A. Summerell, J. F. Leslie, D. Backhouse, W. L. Bryden and L. W. Burgess (Eds). Fusarium: Paul E. Nelson Memorial Symposium. APS Press, St. Paul, Minnesota.

6.- Chang, K., H. J. Kurtz, and C. J. Mirocha. (1979). Effects of the mycotoxin zearalenone on swine reproduction. Am J Vet Res 40:1260–1267.

7.- James, L.J.; Smith, T.K. (1982). Effect of dietary alfafa on zearalenone toxicity and metabolism in rats and swine. J. Anim. Sci., v. 55, p. 110-118.

8.- Sundloff, S. F. and Strickland. (1986). Zearalenone and zearanol: Potential residue problems in livestock. Vet Hum Toxicol 28:242–250.

9.- Miller, J. K., A. Hacking, J. Harrison, and V. J. Gross. (1973). Stillbirths, neonatal mortality and small litters in pigs associated with the ingestion of Fusarium toxin by pregnant sows. Vet Rec 93:555–559. 

10.- Ruhr, L.P.; Osweiler, G.D.; Foley, C.W. (1983).  Effect of the estrogenic mycotoxin zearalenone on reproductive potential in the boar. Am. J. Vet. Res., v. 44, p. 483-485.

11.- Kordic, B.; Pribicevic, S.; Muntanola-Cvetkovic, m.; nikolic, p.; nikolic, B. (1992). Experimental study of the effects of known quantities of zearalenone on swine reproduction. J. Environ. Pathol. Toxicol. Oncol., v. 11, p. 53-55.

12.- Acosta YM, Mieres JM, La Manna AA. (2011). Micotoxinas en alimentos para el ganado: alternativas para la mitigación de efectos adversos y criterios para la utilización más segura de alimentos contaminados. Sitio Argentino de Producción Animal. 

13.- Comisión de Regulación de la Comunidad Europea (EC, 386/2009). 

14.-. Tapia-Salazar M et al.Mycotoxins in aquaculture: Occurrence in feeds components and impact on animal performance. En: Cruz-Suárez LE, Ricque-Marie D, Tapia-Salazar M, et al. (Eds.). Avances en Nutrición Acuícola X - Memorias del Décimo Simposio Internacional de Nutrición Acuícola, pp. 514-546