La zearalenona ( ZEN ), también conocida como RAL y micotoxina F-2 , es un potente metabolito estrogénico producido por algunas especies de Fusarium y Gibberella . [1] Específicamente, Gibberella zeae , la especie de hongo donde se detectó inicialmente la zearalenona, en su etapa asexual/ anamorfa , se conoce como Fusarium graminearum. [2] Varias especies de Fusarium producen sustancias tóxicas de considerable preocupación para los productores de ganado y aves de corral, a saber, deoxinivalenol , toxina T-2 , toxina HT-2, diacetoxiscirpenol (DAS) y zearalenona. En particular, la ZEN es producida por Fusarium graminearum , Fusarium culmorum , Fusarium cerealis , Fusarium equiseti , [3] Fusarium verticillioides , [4] y Fusarium incarnatum . La zearalenona es la toxina principal que se une a los receptores de estrógeno , causando infertilidad , abortos u otros problemas de reproducción, especialmente en cerdos. [4] A menudo, la ZEN se detecta junto con deoxinivalenol en muestras contaminadas y su toxicidad debe considerarse en combinación con la presencia de otras toxinas. [5]
La zearalenona es termoestable y se encuentra en todo el mundo en varios cultivos de cereales, como maíz , cebada , avena , trigo , arroz y sorgo . [6] [7] [8] Su producción aumenta cuando el clima es cálido con una humedad del aire igual o superior al veinte por ciento. [4] El pH ambiental también juega un papel en la producción de la toxina. Cuando las temperaturas caen a 15 o C, los suelos alcalinos aún apoyan la producción de ZEN. A la temperatura preferida de Fusarium , que varía entre 25 o C y 30 o C, el pH neutro da como resultado la mayor producción de toxina. [9]
Además de sus acciones sobre los receptores de estrógeno clásicos , se ha descubierto que la zearalenona actúa como un agonista del GPER (GPR30). [8]
La zearalenona es un sólido cristalino blanco , con fórmula molecular C 18 H 22 O 5 y peso molecular 318,364 g/mol. Es una lactona del ácido resorcíclico . Presenta fluorescencia azul-verde cuando se excita con luz ultravioleta (UV) de longitud de onda larga (360 nm) y una fluorescencia verde más intensa cuando se excita con luz UV de longitud de onda corta (260 nm). [4] En metanol, los máximos de absorción UV ocurren a 236 (e = 29.700), 274 (e = 13.909) y 316 nm (e = 6.020). La fluorescencia máxima en etanol ocurre con irradiación a 314 nm y con emisión a 450 nm. La solubilidad en agua es de aproximadamente 0,002 g/100 mL. Es ligeramente soluble en hexano y progresivamente más soluble en benceno , acetonitrilo , cloruro de metileno , metanol , etanol y acetona . También es soluble en álcali acuoso . [ cita requerida ]
El isómero natural trans -zearalenona (trans-ZEN) se transforma mediante la irradiación ultravioleta en cis -zearalenona (cis-ZEN). [10]
La zearalenona se transforma metabólicamente en α-zearalenol (α-Zel) o (α-Zol), β-zearalenol (β-Zel) o (β-Zol), α-zearalanol (α-Zal), β-zearalanol (β-Zal) y zearalanona (ZAN) en animales. [9] [11] La composición relativa de estos productos metabólicos varía según la especie. En cerdos, vacas y patos, α-Zel es la forma dominante detectada. [12] [13] [4] En humanos, tanto α-Zel como β-Zel se ven en muestras de orina, siendo predominante la forma beta. [14] En pollos, β-Zel es la forma dominante y en células vegetales, se ha detectado el producto metabólico zeralenonne-14-O-β-glucósido. [4] Además, en los órganos de los animales, estos productos metabólicos se modifican aún más para producir zearalenona-14-glucurónido (ZEN-14GlcA), α-zearalenol-glucurónido (α-Zel-14G) y β-zearalenol-glucurónido (β-Zel-14G). [15]
La zearalenona puede penetrar a través de la piel humana. [16] Sin embargo, no se esperan efectos hormonales significativos después del contacto dérmico en entornos agrícolas o residenciales normales.
La estructura de la zearalenona es similar a la de los estrógenos y el α-zearalenol se une con una afinidad aún mayor a los receptores de estrógeno, mientras que la afinidad del β-zearalenol es menor que la del compuesto original y la del α-Zel. [4] Esto identifica a la ZEN y sus metabolitos como xenoestrógenos . [3] La exposición humana y del ganado a la ZEN a través de la dieta plantea problemas de salud debido a la aparición de varios trastornos sexuales y alteraciones en el desarrollo del aparato sexual. [17] [18] Hay informes de casos confiables de pubertad temprana en niñas expuestas crónicamente a la ZEN en varias regiones del mundo. [19] En ratones, el consumo de ZEN se relacionó con una disminución de los espermatozoides y óvulos potentes, un aumento de las roturas de doble cadena en el ADN y la activación de los mecanismos de reparación del ADN, seguidos de desafíos de desarrollo embrionario que redujeron la viabilidad de la descendencia. [11]
Al igual que con otras micotoxinas, el muestreo de productos alimenticios para la zearalenona debe realizarse para obtener muestras representativas del envío en prueba. Los disolventes de extracción comúnmente utilizados son mezclas acuosas de metanol, acetonitrilo o acetato de etilo seguidas de una variedad de procedimientos de limpieza diferentes que dependen en parte del alimento y del método de detección en uso. Los métodos de cromatografía de capa fina (TLC) y cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC) se utilizan comúnmente. El método de TLC para la zearalenona es: placas de gel de sílice de fase normal , eluyente: 90% de diclorometano , 10% v/v de acetona; o placas de sílice C18 de fase inversa; eluyente: 90% v/v de metanol , 10% de agua. La zearalenona da una luminiscencia azul inconfundible bajo UV. [1] La HPLC por sí sola no es suficiente, ya que a menudo puede producir resultados falsos positivos. Hoy en día, el análisis HPLC- MS/MS se utiliza para cuantificar y confirmar la presencia de zearalenona.
Por lo general, la muestra representativa se conmuta y se homogeneiza, y luego se utilizan unos pocos gramos para la extracción con una mezcla de acetonitrilo y agua. El procedimiento es el ampliamente utilizado método QuEChERS que extrae de manera rápida y eficaz moléculas pequeñas, como micotoxinas y pesticidas, de matrices alimentarias complejas y tejidos animales. El paso de determinación se basa en cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC-MS/MS). [15] Otro enfoque para el análisis de ZEA, sin el requisito de instrumentación costosa, es el desarrollo de un mimético de péptidos específico con la luciferasa de Gaussia bioluminiscente fusionada como una proteína que puede unirse específicamente a ZEA. [20]
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