La citrinina es una micotoxina que se encuentra a menudo en los alimentos. Es un metabolito secundario producido por hongos que contamina los alimentos almacenados durante mucho tiempo y puede causar una variedad de efectos tóxicos, incluidos daños en los riñones , el hígado y las células . La citrinina se encuentra principalmente en los granos almacenados, pero a veces también en frutas y otros productos vegetales.
La citrinina fue una de las muchas micotoxinas descubiertas por H. Raistrick y AC Hetherington en la década de 1930. [1] En 1941, H. Raistrick y G. Smith identificaron que la citrinina tenía una amplia actividad antibacteriana. Después de este descubrimiento, el interés en la citrinina aumentó. Sin embargo, en 1946 AM Ambrose y F. DeEds demostraron que la citrinina era tóxica para los mamíferos. [2] Como resultado, el interés en la citrinina disminuyó, pero todavía había mucha investigación. [ especificar ] En 1948, WB Whalley y colaboradores encontraron la estructura química. La citrinina es un compuesto natural y se aisló por primera vez de Penicillium citrinum , pero también es producida por otras especies de Penicillium , como la especie Monascus y la especie Aspergillus , que son hongos. Durante la década de 1950, WB Whalley, AJ Birch y otros identificaron la citrinina como un policétido e investigaron su biosíntesis utilizando radioisótopos. [ especificar ] Durante las décadas de 1980 y 1990, J. Staunton, U. Sankawa y otros también investigaron su biosíntesis utilizando isótopos estables y RMN . El sistema de expresión de grupos de genes para la citrinina se informó en 2008. [3]
En 1993, la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer de la Organización Mundial de la Salud comenzó a evaluar el potencial carcinógeno de las micotoxinas. En los últimos años se han analizado en profundidad los riesgos para la salud de las micotoxinas para los seres humanos y los animales. [4] Para garantizar la productividad y la sostenibilidad agrícolas, la salud pública y animal, el bienestar animal y el medio ambiente, la Directiva de la UE del Parlamento Europeo y del Consejo del 7 de mayo de 2002 establece niveles máximos de sustancias indeseables en los piensos para animales. Si bien se establecieron niveles máximos para varias micotoxinas para varios productos alimenticios y piensos, la presencia de citrinina aún no está regulada por estas u otras regulaciones dentro de la Unión Europea. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura aún no ha informado sobre los niveles máximos de citrinina en alimentos y piensos. [5]
La citrinina es una micotoxina policétida, que es un metabolito secundario de algunas especies de hongos. Su nombre IUPAC es ácido (3R,4S)-4,6-dihidro-8-hidroxi-3,4,5-trimetil-6-oxo-3H-2-benzopiran-7-carboxílico y la fórmula molecular es C 13 H 14 O 5 . La citrinina tiene un peso molecular de 250,25 g/mol. Forma cristales amarillos desordenados que se funden a 175 °C. [6] [7] La citrinina es una molécula plana que contiene enlaces conjugados. Como resultado de estos enlaces conjugados, la citrinina es autofluorescente. Los cristales de citrinina difícilmente se pueden disolver en agua fría, sin embargo, es posible disolverlos en disolventes orgánicos polares e hidróxido de sodio acuoso, carbonato de sodio y acetato de sodio. [8]
Como se indicó anteriormente, la citrinina se descompone a temperaturas superiores a 175 °C, siempre que se encuentre en condiciones secas. Cuando hay agua, la temperatura de descomposición ronda los 100 °C. Se conocen varios productos de descomposición de la citrinina, incluidos el fenol A, la citrinina H1, la citrinina H2 y la dicitrinina A. Las estructuras de los productos de descomposición se muestran en la figura 1, representada a la izquierda. La citrinina H1 se produce a partir de dos moléculas de citrinina y su toxicidad aumenta en comparación con la toxicidad original de la citrinina. La citrinina H2, un derivado formilado del fenol A, es menos tóxica que la citrinina. El fenol A parece producirse principalmente en condiciones ácidas. La dicitrinina A es un dímero de moléculas de citrinina que se forma principalmente durante la descomposición en un entorno neutro, cuando hay una alta concentración de citrinina. [9]
Todavía no se entiende cómo reacciona la citrinina en el cuerpo y tampoco se conocen sus intermediarios durante la biotransformación. [10]
La citrinina se presenta a menudo junto con otras micotoxinas como la ocratoxina A o la aflatoxina B1 , porque son producidas por la misma especie de hongo. La combinación que se observa con más frecuencia es la citrinina con ocratoxina A y también es la combinación más estudiada. Los efectos de la coocurrencia de estas micotoxinas son aditivos o sinérgicos. Los efectos nefrotóxicos de la ocratoxina A y la citrinina, por ejemplo, aumentan de forma sinérgica cuando se produce la exposición a ambas. [11] Además de eso, se espera que la coexposición de estos compuestos esté involucrada en la patogénesis de una enfermedad renal humana, llamada nefropatía endémica de los Balcanes . La interacción de ambas sustancias también podría influir en la apoptosis y la necrosis en los hepatocitos . [6] [12]
La información existente sobre la presencia de citrinina en los alimentos sugiere que se pueden encontrar concentraciones relativamente altas de citrinina en los cereales almacenados y en los productos a base de cereales. Debido a esto y al hecho de que las personas en general tienen un alto consumo de alimentos a base de cereales, el Panel de Contaminantes de la Cadena Alimentaria (Panel CONTAM) consideró que los cereales podrían ser el principal contribuyente a la exposición alimentaria a la citrinina. El Panel CONTAM concluyó que no había suficientes datos disponibles en la literatura para realizar una evaluación de la exposición alimentaria.
Otra forma de exposición a la citrinina es a través de la inhalación y el contacto con la piel. Sin embargo, no está muy claro el alcance de los posibles riesgos para la salud causados por la citrinina inhalada o por la exposición dérmica a la citrinina. Los investigadores descubrieron que la citrinina también se utiliza en materiales de interior. Al analizar 79 muestras a granel, descubrieron que la citrinina estaba presente en tres de ellas, con un rango de concentración entre 20 y 35000 ng/g. Además, otras micotoxinas estaban presentes en varias muestras. [8]
Existen diferentes tipos de toxicidad. Los tipos de toxicidad que se han estudiado para la citrinina son la toxicidad aguda , la nefrotoxicidad, la genotoxicidad y su carcinogenicidad.
La toxicidad aguda de la citrinina depende de la vía de administración y de la especie utilizada para la investigación. La administración oral requirió la dosis más alta para la letalidad y la LD50 de esta vía de administración es de 134 mg/kg de peso corporal (pc) para el conejo. [13] La administración intravenosa requirió la dosis más baja para la letalidad. La LD50 es de 19 mg/kg de peso corporal en conejos. [14] La LD50 intraperitoneal es de 50 mg/kg de peso corporal para el conejo. [13] La LD50 subcutánea es de 37 mg/kg de peso corporal para cobayas. [14] A través del buche la LD50 es de 57 mg/kg de peso corporal para patitos. [15]
En un estudio con ratas macho, se encontró que las ratas mostraron un aumento en la relación entre el peso de los riñones y el peso corporal después de una exposición de 70 mg de citrinina/kg de peso corporal durante 32 semanas y un aumento en la relación entre el peso del hígado y el peso corporal después de una exposición de 80 semanas. Después de una exposición de 40 semanas a la citrinina, las ratas también mostraron pequeños adenomas . [16]
En células de mamíferos in vitro, la citrinina no indujo roturas de cadenas simples de ADN , daño oxidativo del ADN o intercambios de cromátidas hermanas , pero indujo micronúcleos , aneuploidía y aberraciones cromosómicas . In vivo indujo anomalías cromosómicas e hipodiploidía en la médula ósea de ratones. Esto indica que la citrinina es mutagénica . [8] [17]
La citrinina es biosintetizada por especies de hongos de Penicillium, Monascus y Aspergillus . Para la producción de citrinina, se necesita un conjunto mínimo de genes. Estos genes se conservan en la mayoría de las especies que producen citrinina. Son citS , mrl1 , mrl2 , mrl4 , mrl6 y mrl7 . CitS produce una citrinina sintasa (CitS). El producto del gen mrl1 es una serina hidrolasa (CitA), pero su función aún no se conoce. Mrl2 codifica una oxigenasa dependiente de Fe(II) no hemo (CitB) que está involucrada en la expansión del anillo. Una aldehído deshidrogenasa dependiente de NAD(P) + (CitD) está codificada por mrl4 y otra deshidrogenasa (CitE) está codificada por mrl6. El gen mrl7 codifica una oxidorreductasa dependiente de NAD(P) + (CitC).
El primer paso de la biosíntesis de citrinina en hongos es la unión de la citrinina sintasa al compuesto de partida, un éster de tioles. Después, la serina hidrolasa, codificada por mrl1, forma un cetoaldehído en el que puede actuar la CitB. La CitB oxida el átomo de C de un grupo metilo unido al anillo aromático y produce un alcohol. La oxidorreductasa codificada por mrl7 convierte este alcohol en un bisaldehído. A continuación, la CitD lo convierte en un ácido carboxílico, a través de un intermedio tiohemiacetal que se forma como resultado de la transferencia de hidruro desde el NADPH. El último paso es la reducción de un átomo de carbono por la CitE, tras lo cual se libera la citrinina. Durante esta vía también se liberan varios productos secundarios. [1]
El Aspergillus oryzae se ha transformado para producir de manera industrial y eficiente citrinina, que normalmente no es uno de sus SM. [18] [19]
Varios estudios in vitro han revelado la participación de la toxicidad de la citrinina en la reducción de la producción de citocinas, la inhibición de la síntesis de ARN y ADN, la inducción del estrés oxidativo, la inhibición de la expresión del gen del óxido de nitrito, el aumento de la producción de ROS y la activación de la muerte celular apoptótica a través de vías de transducción de señales y el sistema de caspasa-cascada. [8]
Johannessen et al. (2007) investigaron la producción de citocinas y la viabilidad celular en respuesta al tratamiento con citrinina. Los niveles de TGFβ1 junto con la viabilidad celular se redujeron al 90% de los niveles de control cuando se incubaron 48 h con 25 μg/mL de citrinina. La incubación con 50 μg/mL durante 48 horas y 72 horas redujo aún más los niveles de TGFβ1 y la viabilidad celular al 40% y 20% de los valores de control.
Además, Johannessen descubrió que los niveles de IL-6 se redujeron al 90% cuando se expusieron a 25 μg/mL de citrinina (CTN) y al 40% cuando se expusieron a 50 μg/mL. Los niveles de IL-8 y la viabilidad celular también se redujeron al 80% y al 20% cuando se expusieron a 25 y 50 μg/mL de CTN respectivamente durante 72 horas. Estos resultados muestran que la citocina pleiotrópica TGFβ1 y las citocinas proinflamatorias disminuyeron (levemente) cuando se expusieron a dosis crecientes de CTN. Sin embargo, IL-6 e IL-8 permanecieron principalmente en concentraciones no tóxicas. [20]
Yu et al. (2006) investigaron el efecto del CTN en la viabilidad celular de una línea celular HL-60 . Cuando se expuso a 25 μM de CTN durante 24 horas, no se encontró una disminución significativa. Sin embargo, cuando se incubó a cantidades más altas, 50 y 75 μM, la viabilidad general cayó al 51% y 22% de los niveles de control respectivamente. [21]
Chan (2007) también probó el efecto de la citrinina en la viabilidad celular, pero en una línea de células madre embrionarias (ESC-B5) in vitro . Las células ESC-B5 se trataron con 10–30 μM de CTN durante 24 horas y se encontró una reducción dependiente de la dosis en la viabilidad celular. Chan determinó además que esta reducción en la viabilidad celular se debía a la apoptosis y no a la necrosis, ya que la exposición a CTN condujo a un aumento de la fragmentación del ADN nuclear o la degradación de la cromatina, que son ambas características de la apoptosis. [20] [21]
Otras indicaciones de que la reducción de la viabilidad celular es causada por la apoptosis inducida por citrinina son: aumento de la producción de ROS en ESC-B5, aumento de Bax y disminución de Bcl2 , liberación de citocromo c en el citosol, estimulación de la cascada de caspasas (aumento de la actividad de caspasa-3 , −6, −7 y −9). [20] [21] Además, Huang encontró que JNK y PAK2 (ambos asociados con la apoptosis) se activaron de manera dependiente de la dosis después del tratamiento con CTN de osteoblastos. Huang investigó más a fondo el papel de JNK y ROS al suprimir la activación de JNK con un inhibidor de JNK ( SP600125 ) y encontró una reducción significativa en caspasa-3 y apoptosis, pero ningún efecto en la generación de ROS. Estos resultados sugieren que ROS es un activador ascendente de JNK y posiblemente puede controlar caspasa-3 para desencadenar la apoptosis cuando se trata con CTN. [22]
Las micotoxinas en general pueden estimular o suprimir las respuestas inmunitarias. Liu et al. (2010) investigaron el papel de la CTN en la producción de óxido nítrico (NO), un mediador proinflamatorio, en células MES-13 (células mesangiales glomerulares de un ratón transgénico SV40). [23]
Se ha descubierto que la endotoxina LPS y los mediadores inflamatorios como IFN-γ , TNF-α e IL-1β pueden inducir la expresión del gen iNOS (enzima de síntesis de NO) activando factores de transcripción como NF-κB y STAT1a .
Cuando se expuso a CTN, la producción de NO se redujo de manera dependiente de la dosis y esto no se debió a una reducción en la viabilidad celular, ya que todavía el 95% de las células estaban vivas, mientras que la producción de NO cayó en un 20 o 40% para 15 y 25 μM. Se encontró que la expresión de la proteína iNOS se redujo cuando se trató con CTN en comparación con las células tratadas con LPS/INF-γ tanto a nivel de ARN como de proteína. CTN también redujo la fosforilación de STAT-1a y los niveles de ARNm de IRF-1 (un factor de transcripción que es el objetivo de STAT-1a y puede unirse al IRE del gen iNOS).
Además, Liu et al . (2010) descubrieron que la adición de CTN provocó una menor actividad de unión al ADN entre NF-κB y LPS/IFN-y, lo que dio como resultado una reducción de la proteína nuclear NF-κB. La fosforilación de IκB-α, un inhibidor ascendente de NF-κB, también se redujo tras la adición de CTN. Estos resultados sugieren que CTN inhibe la expresión del gen iNOS a través de la supresión de NF-κB al bloquear la fosforilación de IκB-α. [23]
Reddy et al. (1982) describieron la distribución y el metabolismo de la [ 14 C]Citrinina en ratas preñadas. A estas ratas se les administró por vía subcutánea 35 mg/kg de citrinina marcada con C el día 12 de la gestación. A partir de las concentraciones plasmáticas se pudo concluir que la radiactividad desapareció rápidamente después de 12 horas y, finalmente, solo quedó el 0,9%. Se encontró una recuperación total del 98% 72 horas después de la administración en varios tejidos y los porcentajes de reactividad encontrados en el hígado, el tracto gastrointestinal (principalmente el intestino delgado), el riñón, el útero y el feto se enumeran en la tabla 1 a continuación. [24]
Tabla 1: Distribución de citrinina a través de los tejidos
La mayor parte de la citrinina marcada radiactivamente (77%) se excretó por la orina. Alrededor del 21% se encontró en las heces; este fue un efecto tardío, ya que no se encontró radiactividad después de 30 minutos y solo el 3% después de 6 horas. Por lo tanto, la presencia de un 6,8% de radiactividad en el tracto gastrointestinal después de 30 minutos probablemente reflejó la etiqueta secretada por el hígado y sufrió circulación enterohepática antes de terminar en el intestino. [24]
Una hora después de la dosificación, se encontró un metabolito (A) en el plasma mediante HPLC. Los tiempos de retención del compuesto original citrinina (C) y este metabolito (A) fueron de 270 y 176 segundos, respectivamente. El metabolito fue más polar que la citrinina. Las muestras de orina en diferentes momentos produjeron dos metabolitos a 180 (A) y 140 (B) segundos, que fueron más polares que CTN. Las muestras de bilis tomadas 3 horas después de la dosificación produjeron un tiempo de retención de 140 segundos, lo que indica el metabolito B. Los extractos de útero produjeron el metabolito A (tiempo de retención: 180 segundos) y el feto no produjo ningún metabolito, solo el compuesto original citrinina. Estos resultados sugieren que solo el compuesto original, que se encuentra en el plasma y el útero, puede ingresar al feto y el metabolito (A), también presente en el plasma y el útero, no lo hace. Esto puede deberse a que el metabolito fue más polar y, por lo tanto, no puede cruzar la barrera placentaria.
En comparación con las ratas macho, se encontraron dos metabolitos en la orina, el plasma y la bilis con tiempos de retención similares y una apariencia más polar que el compuesto original. Estos resultados sugieren que el metabolismo de la citrinina en ratas macho tiene su origen en el hígado. [24]
Un estudio reciente de Ali et al . (2015) investigó los niveles de citrinina (CTN) y su metabolito humano dihidrocitrinona (HO-CTN) en muestras de orina de 50 adultos sanos (27 mujeres y 23 hombres). La citrinina y su metabolito principal pudieron detectarse positivamente en respectivamente el 82% y el 84% de todas las muestras de orina. Los niveles medidos para CTN variaron de 0,02 (límite de detección, LOD) a 0,08 ng/mL y para HO-CTN de 0,05 (LOD) a 0,51 ng/mL. El nivel promedio en orina fue de 0,03 ng/mL para CTN y 0,06 ng/mL para HO-CTN. Cuando se ajustó al contenido de creatinina, 20,2 ng/g creatinina (CTN) y 60,9 ng/g creatinina (HO-CTN), quedó claro que la aparición del metabolito en la orina es tres veces mayor. Esto sugiere que la orina puede potencialmente usarse como un biomarcador adicional para la exposición a la citrinina. [25]
Muchas personas consumen muchos productos a base de cereales y, como la citrinina se encuentra en ellos, esto puede llevar a un alto consumo de citrinina. Existe preocupación por la concentración de citrinina que causa nefrotoxicidad. Según el informe de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria, la concentración crítica de citrinina en niños (de hasta 3 a 9 años) es de 53 μg/kg de cereales y productos a base de cereales, mientras que en adultos es de 19 a 100 μg/kg. Lamentablemente, no hay una conclusión firme sobre la concentración exacta de citrinina que puede causar nefrotoxicidad durante largos períodos de consumo. [8]
Las investigaciones han demostrado que el riñón es el principal órgano diana de la citrinina. Muestra cambios en la histopatología y una leve morbilidad del riñón de la rata. [8] La citrinina provoca una alteración de la función renal en ratas, lo que demuestra que hay una acumulación de citrinina en el tejido renal. También se ha demostrado que la citrinina se transporta a las células tubulares proximales renales. Se requiere un transportador de aniones orgánicos para este proceso de transporte. [26] Estudios recientes muestran que el sistema respiratorio de las mitocondrias es otro objetivo de la citrinina. La citrinina puede interferir con el sistema de transporte de electrones, los flujos de Ca 2+ y la permeabilidad de la membrana. [21] [27] [28]
También se han realizado varios experimentos en ganado, como cerdos y pollos, para ver el efecto de la citrinina.
Es probable que los cerdos consuman citrinina del alimento. Se ha observado que después de la administración de 20 y 40 mg de citrinina/kg de peso corporal, los cerdos sufren depresión del crecimiento, pérdida de peso y glucosuria y disminución de la β-globulina después de 3 días. [29] [30]
En los pollos de engorde, se observan diarrea, hemorragias intestinales y agrandamiento del hígado y los riñones después de la administración de 130 y 260 mg de citrinina/kg de peso corporal durante 4 a 6 semanas. 2 Se producen efectos diferentes en las gallinas ponedoras adultas expuestas a 250 mg de citrinina/kg de peso corporal y 50 mg de citrinina/kg de peso corporal. Esta exposición provocó diarrea aguda y aumento del consumo de agua. [31]
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