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Micotoxina

Una micotoxina (del griego μύκης mykes , "hongo" y τοξικός toxikos , "venenoso") [1] [2] es un metabolito secundario tóxico producido por hongos [3] [4] y es capaz de causar enfermedad y muerte en ambos humanos y otros animales. [5] [6] El término 'micotoxina' generalmente se reserva para los productos químicos tóxicos producidos por hongos que colonizan fácilmente los cultivos. [7]

Ejemplos de micotoxinas que causan enfermedades humanas y animales incluyen aflatoxina , citrinina , fumonisinas , ocratoxina A , patulina , tricotecenos , zearalenona y alcaloides del cornezuelo de centeno como la ergotamina . [5]

Una especie de moho puede producir muchas micotoxinas diferentes y varias especies pueden producir la misma micotoxina. [8]

Producción

La mayoría de los hongos son aeróbicos (utilizan oxígeno) y se encuentran en casi todas partes en cantidades extremadamente pequeñas debido al tamaño diminuto de sus esporas . Consumen materia orgánica siempre que la humedad y la temperatura sean suficientes. Cuando las condiciones son adecuadas, los hongos proliferan formando colonias y los niveles de micotoxinas aumentan. Aún no se conoce el motivo de la producción de micotoxinas; no son necesarios para el crecimiento ni el desarrollo de los hongos. [9] Debido a que las micotoxinas debilitan al huésped receptor, pueden mejorar el ambiente para una mayor proliferación de hongos. La producción de toxinas depende de los entornos intrínsecos y extrínsecos circundantes y estas sustancias varían mucho en su toxicidad, dependiendo del organismo infectado y su susceptibilidad, metabolismo y mecanismos de defensa. [10]

Grupos principales

Las aflatoxinas son un tipo de micotoxina producida por especies de hongos Aspergillus , como A. flavus y A. parasiticus . [11] [12] [13] [14] [15] El término general aflatoxina se refiere a cuatro tipos diferentes de micotoxinas producidas, que son B 1 , B 2 , G 1 y G 2 . [16] La aflatoxina B 1 , la más tóxica, es un potente carcinógeno y se ha correlacionado directamente con efectos adversos para la salud, como el cáncer de hígado , en muchas especies animales. [11] Las aflatoxinas están asociadas en gran medida con productos básicos producidos en los trópicos y subtrópicos , como el algodón , el maní , las especias , los pistachos y el maíz . [11] [16]

La ocratoxina es una micotoxina que se presenta en tres formas de metabolitos secundarios, A, B y C. Todas son producidas por especies de Penicillium y Aspergillus . Las tres formas difieren en que la ocratoxina B (OTB) es una forma no clorada de la ocratoxina A (OTA) y que la ocratoxina C (OTC) es una forma de éster etílico de la ocratoxina A. [17] Aspergillus ochraceus se encuentra como un contaminante de una amplia gama de productos básicos, incluidas bebidas como la cerveza y el vino. Aspergillus carbonarius es la principal especie que se encuentra en el fruto de la vid, que libera su toxina durante el proceso de elaboración del jugo. [18] La OTA ha sido etiquetada como carcinógeno y nefrotoxina, y se ha relacionado con tumores en el tracto urinario humano, aunque la investigación en humanos está limitada por factores de confusión . [17] [18]

La citrinina es una toxina que se aisló por primera vez del Penicillium citrinum , pero se ha identificado en más de una docena de especies de Penicillium y varias especies de Aspergillus . Algunas de estas especies se utilizan para producir alimentos humanos como queso ( Penicillium camemberti ), sake, miso y salsa de soja ( Aspergillus oryzae ). La citrinina está asociada con la enfermedad del arroz amarillento en Japón y actúa como nefrotoxina en todas las especies animales analizadas. [19] Aunque se asocia con muchos alimentos humanos ( trigo , arroz , maíz , cebada , avena , centeno y alimentos coloreados con pigmento Monascus ), se desconoce su significado total para la salud humana. La citrinina también puede actuar sinérgicamente con la ocratoxina A para deprimir la síntesis de ARN en riñones murinos. [20]

Los alcaloides del cornezuelo de centeno son compuestos producidos como una mezcla tóxica de alcaloides en los esclerocios de especies de Claviceps , que son patógenos comunes de varias especies de gramíneas. La ingestión de esclerocios del cornezuelo de centeno procedentes de cereales infectados, comúnmente en forma de pan elaborado con harina contaminada, provoca ergotismo , la enfermedad humana históricamente conocida como Fuego de San Antonio . Hay dos formas de ergotismo: gangrenoso, que afecta el suministro de sangre a las extremidades, y convulsivo, que afecta al sistema nervioso central . Los métodos modernos de limpieza de cereales han reducido significativamente el ergotismo como enfermedad humana; sin embargo, sigue siendo un problema veterinario importante. Los alcaloides del cornezuelo de centeno se han utilizado farmacéuticamente. [20]

La patulina es una toxina producida por las especies de hongos P. expansum , Aspergillus , Penicillium y Paecilomyces . P. expansum está especialmente asociado con una variedad de frutas y verduras mohosas , en particular manzanas e higos podridos. [21] [22] Se destruye durante el proceso de fermentación y, por lo tanto, no se encuentra en las bebidas de manzana, como la sidra . Aunque no se ha demostrado que la patulina sea cancerígena, se ha informado que daña el sistema inmunológico de los animales. [21] En 2004, la Comunidad Europea estableció límites a las concentraciones de patulina en los productos alimenticios. Actualmente se sitúan en 50 μg/kg en todas las concentraciones de zumos de frutas, en 25 μg/kg en los productos de manzana sólidos utilizados para el consumo directo y en 10 μg/kg en los productos de manzana para niños, incluido el zumo de manzana. [21] [22]

Las toxinas de Fusarium son producidas por más de 50 especies de Fusarium y tienen un historial de infectar el grano de cereales en desarrollo como el trigo y el maíz . [23] [24] Incluyen una variedad de micotoxinas, como: las fumonisinas , que afectan el sistema nervioso de los caballos y pueden causar cáncer en los roedores ; los tricotecenos , que están más fuertemente asociados con efectos tóxicos crónicos y mortales en animales y humanos; y zearalenona , que no se correlaciona con ningún efecto tóxico mortal en animales o humanos. Algunos de los otros tipos principales de toxinas de Fusarium incluyen: enniatinas como beauvericina ), butenolida , equisetina y fusarinas . [25]

Ocurrencia

Aunque varios hongos silvestres contienen una variedad de venenos que definitivamente son metabolitos fúngicos que causan problemas de salud notables en los humanos, se excluyen de manera bastante arbitraria de las discusiones sobre micotoxicología. En tales casos, la distinción se basa en el tamaño del hongo productor y la intención humana. [20] La exposición a las micotoxinas casi siempre es accidental, mientras que en el caso de los hongos, la identificación e ingestión inadecuada causan intoxicación por hongos es común. La ingestión de hongos mal identificados que contienen micotoxinas puede provocar alucinaciones. Amanita phalloides , productora de ciclopéptidos , es bien conocida por su potencial tóxico y es responsable de aproximadamente el 90% de todas las muertes por hongos. [26] Los otros grupos primarios de micotoxinas que se encuentran en los hongos incluyen: orellanina , monometilhidrazina , tipo disulfiram, indoles alucinógenos, muscarínicos, isoxazol e irritantes gastrointestinales (GI). [27] La ​​mayor parte de este artículo trata sobre las micotoxinas que se encuentran en los microhongos distintos de los venenos de los hongos u hongos macroscópicos. [20]

En ambientes interiores

Los edificios son otra fuente de micotoxinas y las personas que viven o trabajan en áreas con moho aumentan sus posibilidades de sufrir efectos adversos para la salud. Los mohos que crecen en los edificios se pueden dividir en tres grupos: colonizadores primarios, secundarios y terciarios. Cada grupo se clasifica según la capacidad de crecer con un determinado requisito de actividad hídrica. Se ha vuelto difícil identificar la producción de micotoxinas por mohos de interior para muchas variables, tales como (i) pueden estar enmascaradas como derivados, (ii) están mal documentadas y (iii) el hecho de que es probable que produzcan diferentes metabolitos en materiales de construcción. Algunas de las micotoxinas del ambiente interior son producidas por Alternaria , Aspergillus (múltiples formas), Penicillium y Stachybotrys . [28] Stachybotrys chartarum contiene una mayor cantidad de micotoxinas que otros mohos cultivados en interiores y se ha asociado con alergias e inflamación respiratoria. [29] La infestación de S. chartarum en edificios que contienen paneles de yeso, así como en los techos, es muy común y recientemente se ha convertido en un problema más reconocido. Cuando el panel de yeso ha estado expuesto repetidamente a la humedad, S. chartarum crece fácilmente en su cara de celulosa. [30] Esto subraya la importancia de los controles de humedad y la ventilación dentro de las viviendas residenciales y otros edificios. Los efectos negativos para la salud de las micotoxinas son función de la concentración , la duración de la exposición y la sensibilidad del sujeto. Las concentraciones que se experimentan en una casa, oficina o escuela normal suelen ser demasiado bajas para desencadenar una respuesta de salud en los ocupantes.

En la década de 1990, la preocupación pública por las micotoxinas aumentó tras los acuerdos multimillonarios sobre mohos tóxicos . Las demandas se produjeron después de que un estudio realizado por el Centro para el Control de Enfermedades (CDC) en Cleveland, Ohio , informara sobre una asociación entre las micotoxinas de las esporas de Stachybotrys y la hemorragia pulmonar en bebés. Sin embargo, en 2000, basándose en revisiones internas y externas de sus datos, los CDC concluyeron que debido a fallas en sus métodos, la asociación no estaba probada. En estudios con animales se ha demostrado que las esporas de Stachybotrys causan hemorragia pulmonar, pero sólo en concentraciones muy altas. [31]

Un estudio realizado por el Centro de Toxicología Integrativa de la Universidad Estatal de Michigan investigó las causas de las enfermedades relacionadas con los edificios húmedos (DBRI). Descubrieron que Stachybotrys es posiblemente un factor importante que contribuye al DBRI. Hasta ahora, los modelos animales indican que la exposición de las vías respiratorias a S. chartarum puede provocar sensibilización alérgica, inflamación y citotoxicidad en las vías respiratorias superiores e inferiores. La toxicidad de los tricotecenos parece ser una causa subyacente de muchos de estos efectos adversos. Hallazgos recientes indican que dosis más bajas (los estudios generalmente involucran dosis altas) pueden causar estos síntomas. [29]

Algunos toxicólogos han utilizado la medida de Concentración sin Preocupación Toxicológica (CoNTC) para representar la concentración en el aire de micotoxinas que se espera que no causen ningún peligro a los humanos (expuestos continuamente durante una vida de 70 años). Hasta ahora, los datos resultantes de varios estudios han demostrado que las exposiciones comunes a micotoxinas transmitidas por el aire en ambientes interiores construidos están por debajo del CoNTC; sin embargo, los entornos agrícolas tienen potencial para producir niveles superiores al CoNTC. [32]

En la comida

Las micotoxinas pueden aparecer en la cadena alimentaria como resultado de la infección por hongos de los cultivos , ya sea al ser ingeridas directamente por los humanos o al ser utilizadas como alimento para el ganado.

En 2004, en Kenia, 125 personas murieron y casi 200 más necesitaron tratamiento médico después de comer maíz contaminado con aflatoxinas . [33] Las muertes se asociaron principalmente con maíz de cosecha propia que no había sido tratado con fungicidas ni secado adecuadamente antes del almacenamiento. Debido a la escasez de alimentos en ese momento, es posible que los agricultores hayan estado cosechando maíz antes de lo normal para evitar robos en sus campos, por lo que el grano no había madurado completamente y era más susceptible a la infección.

Las especias son sustrato susceptible para el crecimiento de hongos micotoxigénicos y la producción de micotoxinas. [34] Se descubrió que el chile rojo, la pimienta negra y el jengibre seco eran las especias más contaminadas. [34]

Los métodos físicos para prevenir el crecimiento de hongos productores de micotoxinas o eliminar las toxinas de los alimentos contaminados incluyen el control de la temperatura y la humedad, la irradiación y el tratamiento fotodinámico. [35] Las micotoxinas también se pueden eliminar química y biológicamente utilizando agentes antifúngicos/antimicotoxinas y metabolitos vegetales antifúngicos . [35]

en alimentos para animales

Los hongos dimórficos , que incluyen Blastomyces dermatitidis y Paracoccidioides brasiliensis , son agentes causantes conocidos de micosis sistémicas endémicas . [36]

Hubo brotes de alimentos para perros que contenían aflatoxinas en América del Norte a finales de 2005 y principios de 2006, [37] y nuevamente a finales de 2011. [38]

Las micotoxinas en los forrajes para animales, particularmente en el ensilaje , pueden disminuir el rendimiento de los animales de granja y potencialmente matarlos. [39] [4] Varias micotoxinas reducen la producción de leche cuando son ingeridas por el ganado lechero . [39]

En suplementos dietéticos

La contaminación de plantas medicinales con micotoxinas puede contribuir a problemas adversos para la salud humana y, por tanto, representa un peligro especial. [40] [41] Se han informado numerosos casos naturales de micotoxinas en plantas medicinales y medicinas a base de hierbas [42] [43] en varios países, incluidos España, China, Alemania, India, Turquía y Medio Oriente. [40] En un análisis de suplementos dietéticos de origen vegetal realizado en 2015, las concentraciones más altas de micotoxinas se encontraron en los suplementos a base de cardo mariano , con hasta 37 mg/kg. [44]

Efectos en la salud

Algunos de los efectos sobre la salud que se encuentran en animales y humanos incluyen muerte, enfermedades o problemas de salud identificables, sistemas inmunológicos debilitados sin especificidad a una toxina y como alérgenos o irritantes. Algunas micotoxinas son perjudiciales para otros microorganismos como otros hongos o incluso bacterias; la penicilina es un ejemplo. [45] Se ha sugerido que las micotoxinas en los alimentos almacenados para animales son la causa de raros cambios fenotípicos de sexo en las gallinas que hacen que parezcan y actúen como machos. [46] [47] El impacto de las micotoxinas en la salud puede ser "muy duro" y puede clasificarse en tres formas "como mutagénicas, cancerígenas y genotóxicas ". [48]

Inhumanos

Micotoxicosis es el término utilizado para el envenenamiento asociado con la exposición a micotoxinas. Las micotoxinas tienen el potencial de provocar efectos agudos y crónicos en la salud a través de la ingestión, el contacto con la piel, [49] la inhalación y la entrada al torrente sanguíneo y al sistema linfático. Inhiben la síntesis de proteínas, dañan los sistemas de macrófagos , inhiben la eliminación de partículas del pulmón y aumentan la sensibilidad a las endotoxinas bacterianas. [30] Las pruebas de micotoxicosis se pueden realizar utilizando columnas de inmunoafinidad . [50]

Los síntomas de la micotoxicosis dependen del tipo de micotoxina; la concentración y duración de la exposición; así como la edad, salud y sexo del individuo expuesto. [20] Los efectos sinérgicos asociados con varios otros factores, como la genética, la dieta y las interacciones con otras toxinas, han sido poco estudiados. Por lo tanto, es posible que la deficiencia de vitaminas, la privación de calorías, el consumo excesivo de alcohol y las enfermedades infecciosas puedan tener efectos combinados con las micotoxinas. [20]

Mitigación

Las micotoxinas resisten en gran medida la descomposición o la degradación durante la digestión, por lo que permanecen en la cadena alimentaria en la carne y los productos lácteos. Incluso los tratamientos térmicos, como cocinar y congelar, no destruyen algunas micotoxinas. [51]

Eliminación

En la industria alimentaria y de piensos se ha convertido en una práctica común añadir agentes aglutinantes de micotoxinas como montmorillonita o arcilla bentonita para adsorber eficazmente las micotoxinas. [52] Para revertir los efectos adversos de las micotoxinas, se utilizan los siguientes criterios para evaluar la funcionalidad de cualquier aditivo aglutinante:

Dado que no todas las micotoxinas pueden unirse a dichos agentes, el último enfoque para el control de las micotoxinas es la desactivación de las micotoxinas. Mediante enzimas ( esterasa , deepoxidasa), levaduras ( Trichosporon mycotoxinvorans ) o cepas bacterianas ( Eubacterium BBSH 797 desarrollada por Biomin ), se pueden reducir las micotoxinas durante la contaminación previa a la cosecha. Otros métodos de eliminación incluyen separación física, lavado, molienda, nixtamalización , tratamiento térmico, radiación, extracción con solventes y el uso de agentes químicos o biológicos. Los métodos de irradiación han demostrado ser un tratamiento eficaz contra el crecimiento de moho y la producción de toxinas. [52]

Reglamento

Muchas agencias internacionales están tratando de lograr una estandarización universal de los límites regulatorios para las micotoxinas. Actualmente, más de 100 países cuentan con regulaciones sobre micotoxinas en la industria de piensos, de los cuales 13 micotoxinas o grupos de micotoxinas son motivo de preocupación. [53] El proceso de evaluación de una micotoxina regulada implica una amplia gama de pruebas en el laboratorio que incluyen extracción, columnas de limpieza [54] y técnicas de separación. [55] La mayoría de las regulaciones y métodos de control oficiales se basan en técnicas líquidas de alto rendimiento (por ejemplo, HPLC ) a través de organismos internacionales. [55] Se da a entender que cualquier regulación relativa a estas toxinas se realizará en coordinación con cualquier otro país con el que exista un acuerdo comercial. Muchas de las normas para el análisis del rendimiento del método para micotoxinas las establece el Comité Europeo de Normalización (CEN). [55] Sin embargo, hay que tener en cuenta que la evaluación científica de riesgos suele estar influenciada por la cultura y la política, lo que, a su vez, afectará las regulaciones comerciales de micotoxinas. [56]

Las micotoxinas de origen alimentario se estudiaron exhaustivamente en todo el mundo a lo largo del siglo XX. En Europa, los niveles legales de una variedad de micotoxinas permitidas en alimentos y piensos están establecidos por una serie de directivas europeas y reglamentos de la CE . La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. ha regulado y aplicado límites a las concentraciones de micotoxinas en las industrias de alimentos y piensos desde 1985. Es a través de varios programas de cumplimiento que la FDA monitorea estas industrias para garantizar que las micotoxinas se mantengan en un nivel práctico. Estos programas de cumplimiento toman muestras de productos alimenticios, incluidos maní y productos de maní, nueces, maíz y productos de maíz, semillas de algodón y leche. Todavía faltan datos de vigilancia suficientes sobre algunas micotoxinas que se producen en los EE. UU. [57]

Ver también

Referencias

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