La toxicidad del DON
Casi todos los tricotecenos pueden provocar vómitos en patitos, gatos, perros, cerdos, palomas y otros animales. Los cerdos son los más sensibles al efecto vómito del DON, entre 100 y 200 veces más sensibles que otros animales. DON también puede causar una reacción antialimentaria. El mecanismo del vómito no es solo la estimulación de las membranas mucosas por el DON, sino también la acción del sistema nervioso central. Una vez, se mezcló la sarna del trigo que contenía 18-20 mg/kg de toxina DON en el alimento en diferentes proporciones del 0,5-50% y se alimentó a ratas durante 18 meses. Se encontró que una alta proporción de animales tenía diversos grados de daño en los testículos, el útero, el hígado y los riñones.
Las propiedades químicas del DON son muy estables y generalmente no se destruyen durante el procesamiento, almacenamiento y cocción. Puede mantener su toxicidad durante mucho tiempo en condiciones de laboratorio y tiene una fuerte resistencia al calor. Solo sufre una pequeña cantidad de daño cuando se calienta a 121°C durante 25 minutos. Un ambiente ácido no afecta su toxicidad, pero un tratamiento alcalino o de alta presión puede destruir algunos productos de cereales procesados que contienen DON. Durante el procesamiento no es posible una eliminación completa debido a limitaciones técnicas. Después de que los humanos consumen granos y aceites que contienen una cierta cantidad de DON, se presentan síntomas como malestar gástrico, mareos, hinchazón, dolor de cabeza, náuseas, vómitos, entumecimiento de manos y pies, debilidad general, enrojecimiento facial y leucopenia debido a una intoxicación alimentaria. Los síntomas graves incluyen fluctuaciones en la respiración, el pulso, la temperatura corporal y la presión arterial, debilidad en las extremidades, marcha inestable y embriaguez, por lo que en algunos lugares se la llama "enfermedad del valle de los borrachos".
Las cepas productoras de DON prosperan en condiciones frescas y húmedas. Se encuentra ampliamente en la cebada, el trigo, el maíz y la avena. Diferentes animales tienen diferentes sensibilidades al DON. Los cerdos son los animales más sensibles a las toxinas eméticas, especialmente los lechones destetados. Cantidades mínimas de toxinas de 0,3 a 0,5 mg/kg en el alimento pueden hacer que los cerdos se nieguen a comer, disminuyan el crecimiento y disminuyan la resistencia a las enfermedades infecciosas. Cuando el alimento contiene más de 1 mg/kg de DON, provocará que los cerdos se nieguen a comer, letargo, retraso severo en el crecimiento, aumento lento de peso, disminución de la inmunidad, pérdida de coordinación muscular y vómitos. Además, el DON puede acumularse en humanos y animales y tiene efectos teratogénicos, neurotóxicos, embriotóxicos e inmunosupresores.
La domitoxina se absorbe principalmente en el tracto gastrointestinal, llega al hígado a través de la circulación sanguínea y se excreta por los riñones a través de la orina, provocando daños extensos en diversos órganos. La vida media del DON en el cuerpo humano es de 2 a 4 horas y se metaboliza rápidamente. Después de 8 horas, no se pueden detectar DON ni sus metabolitos.
El DON puede provocar reacciones de vómito en patitos, cerdos, gatos, perros, palomas y otros animales, e incluso provocar la muerte en casos graves. La toxicidad aguda del DON está relacionada con el tipo, edad, sexo y vía de infección del animal. Los animales machos son más sensibles a la toxina. Los principales síntomas de los animales con intoxicación aguda incluyen inestabilidad, reacción lenta, pelo erizado, pérdida de apetito, vómitos, etc. , también puede provocar reacciones antialimentarias en animales, entre los que los cerdos son los más sensibles al DON. DON puede causar pérdida de apetito, vómitos, pérdida de peso, aborto espontáneo, muerte fetal y debilidad de la descendencia, suprimir la función inmune y reducir la resistencia del cuerpo. Después de 10 a 20 minutos de alimentar con 14 mg/kg de DON, los cerdos en crecimiento y engorde desarrollarán síntomas como vómitos, ansiedad anormal y rechinar de dientes. El vómito solo ocurre el día 1. Además, cuando el contenido de DON es de 0 a 14 mg/kg, la ingesta de alimento de los cerdos en crecimiento y engorde disminuye en un 6% por cada aumento de 1 mg/kg. Cuando el contenido de DON excede los 10 mg/kg, los cerdos en crecimiento y engorde. negarse a comer por completo. Existen pocos estudios internacionales sobre la toxicidad crónica del DON. Se realizó un experimento de exposición de dos años en ratas. Las concentraciones de toxina emética fueron 0, 1, 5 y 10 mg/kg respectivamente, y las ratas machos y hembras se dividieron en cuatro grupos.
Después del experimento, se encontró que ningún animal en cada grupo murió y el aumento de peso de los animales se correlacionó negativamente con la dosis de exposición. La concentración de IgA e IgG en el plasma de las ratas hembras fue mayor que la del grupo de control, el daño y la prevención de DON fueron mayores y los indicadores bioquímicos y hematológicos también fueron obviamente anormales. El examen patológico también reveló tumores hepáticos y daño hepático.
La ingestión prolongada de trigo enfermo contaminado con DON o toxinas crudas es tóxica para los animales, lo que puede afectar su crecimiento, tasa de reproducción y tasa de supervivencia de la descendencia, e incluso estancar el crecimiento, formando "zombis", lo cual es perjudiciales para el corazón, causan daños al hígado y los riñones, e incluso dañan el sistema hematopoyético, provocando la muerte. Sin embargo, los animales de diferentes especies y géneros difieren en su sensibilidad al DON. Los cerdos son los animales más sensibles, los rumiantes se ven menos afectados que otros animales y la salud, la producción de leche y el consumo de pienso de las vacas lecheras apenas se ven afectados. DON y sus productos desoxigenados no son detectables en la leche.
Se ha demostrado que en muchas especies el DON pasa a través de la placenta al feto. Después de que las cerdas preñadas se infectan con DON, se puede detectar DON en el plasma, el hígado y los riñones del feto. La alimentación con DON puro a ratones suizos provocó embriotoxicidad obvia y malformaciones esqueléticas: el feto absorbió DON en una dosis de 10 a 15 mg/kg, y la tasa de absorción fetal fue del 80% en una dosis de 5 mg/kg. La alimentación con 5 mg/kg de DON durante los 5 a 19 días de gestación en ratas ralentizará el desarrollo fetal. La ingesta de alimento y el aumento de peso diario promedio de las ratas hembra se reducirán significativamente. El esternón se reducirá, la capacidad de osificación de las falanges y las vértebras se reducirá, lo que puede deberse a toxicidad materna y tamaño fetal reducido. Los experimentos teratogénicos y reproductivos en roedores han confirmado que el DON afecta el crecimiento del peso corporal de las ratas, lo que provoca una mayor resorción embrionaria, una osteogénesis deficiente y una menor tasa de supervivencia de las crías después del nacimiento. Además de detectar que la concentración masiva de DON en el plasma y los tejidos corporales de ratas jóvenes recién destetadas era significativamente mayor que la de ratas adultas, las concentraciones masivas de IL-6 y TNF-α en el bazo y los pulmones de ratas jóvenes indujeron por DON también fueron mayores que los de ratas adultas. La expresión de ARNm de IL-6, IL-1β y TNF-α en el bazo es 2-3 veces mayor que la de ratas adultas, lo que indica que las ratas jóvenes tienen múltiples efectos sobre DON. Vesely et al. estudiaron los efectos tóxicos del DON en embriones de pollo de 3 días y descubrieron que el rango de dosis de embriotoxicidad es muy estrecho (1 ~ 3 mg/kg). DON causó deformidad en la cabeza y deformidad en el desarrollo corporal de embriones de pollo en el grupo experimental, y la tasa de deformidad fue significativamente mayor que en el grupo de control. Una encuesta muestra que la proporción de contaminación por micotoxinas en los piensos y materias primas de mi país es del 60% al 70%, de los cuales la proporción de DON que excede el estándar es cercana al 70%. La tasa de detección de DON en el maíz, el salvado y los DDGS. muestras llega al 90%, respectivamente 92,9%, 92,3%, 100%. La tasa de detección de harina de soja fue del 54,5%. Los niveles de DON en el salvado y la harina de soja no excedieron la norma, con contenidos promedio de 0,44 mg/kg y 0,05 mg/kg respectivamente, que se consideraron contaminación leve. La tasa de DON del maíz por encima del estándar fue del 57,1%, el contenido promedio de toxinas fue de 1,01 mg/kg y el contenido más alto fue de 2,13 mg/kg, lo que se considera contaminación moderada. La tasa de excedencia de DON en los DDGS es del 88,2%, el contenido promedio de toxinas es de 1,36 mg/kg, el contenido mínimo es de 0,85 mg/kg y el contenido máximo es de 1,72 mg/kg, lo que se considera contaminación moderada. El contenido promedio de DON en el maíz y los DDGS es significativamente mayor que el del salvado y la harina de soja (P
Referencia del cromatograma de DON de la harina de trigo.
La contaminación por síndrome de Down está muy extendida en países de todo el mundo. En todo el mundo, como China, Japón, Estados Unidos, la ex Unión Soviética y Sudáfrica, el DON contamina principalmente cultivos de cereales como el trigo, la cebada, la avena y el maíz, y también contamina el pan, las galletas, los snacks de trigo y otros alimentos. Además, los residuos de DON también se encuentran en la leche y los huevos de los animales. La contaminación de los cereales por DON está relacionada con las cepas de virus, la temperatura, la humedad, la ventilación, la luz solar y otros factores. La sarna del trigo se distribuye principalmente en la zona templada húmeda, y la mayor parte. Nuestro país está ubicado en esta zona. Esta es una de las razones de la grave contaminación por DON en nuestro país, especialmente en los años lluviosos. La intoxicación por sarna del trigo es también una de las intoxicaciones alimentarias por hongos más importantes en mi país. atrajo cada vez más atención.
El DON es menos tóxico, pero es el más probable y está muy extendido en los piensos de zonas cálidas, la incidencia de intoxicación por DON es mayor en los cereales. En Japón, la concentración de DON en el trigo y la cebada es de 40 ppm; en Canadá y Ontario, la concentración de DON en el trigo blanco de invierno es de 8,5 ppm, y en algunos países asiáticos, la concentración de DON es de 8,5 ppm en los productos agrícolas crudos del país. Se analizaron muestras de piensos procesados y se descubrió que más del 70% de las muestras de piensos procedentes de China contenían una cierta cantidad de DON.
La muestra del año 2000 tuvo el mayor contenido de DON, alcanzando 4582 microgramos/kg. En 2003, la tasa de detección positiva de DON en las muestras de piensos compuestos de China fue del 100% y el contenido medio fue de 600 μg/kg. Se estima que la tasa de detección de DON en materias primas para piensos en mi país fue del 100% en 2005, lo que representa una amenaza para la salud humana. La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) estipula que el estándar de seguridad para el DON en los alimentos es de 1000 μg/kg. Si el contenido de DON supera los 1000 μg/kg, causará daños a la salud de los seres humanos y de algunos animales.
La contaminación de materias primas de cereales por DON es bastante común en China, seguida de las materias primas de petróleo. Se recolectaron 31 porciones de maíz, 21 porciones de alimento de precio completo y 27 porciones de alimento de proteína vegetal de Mongolia Interior, Ningxia, Heilongjiang, Liaoning, Hunan, Hubei, Hebei, Guangdong y otras provincias y ciudades. La tasa de detección de DON en muestras de maíz fue del 100% y el contenido promedio fue de 820 μg/kg. La tasa de detección de DON en los materiales de precio completo probados fue del 100% y el contenido promedio fue de 1020 μg/kg. La tasa de detección de DON en la proteína del alimento fue del 87% y el contenido promedio fue de 240 μg/kg. Según el estudio de Gu Wei de 2003, más del 70% de las muestras enviadas desde China estaban contaminadas con toxinas eméticas. En 1998-1999, 2000 y 2001, las concentraciones medias de toxinas eméticas fueron de 548, 607 y 378 microgramos/kg, respectivamente. Según los resultados de la investigación de Alltech, en 2005, la tasa de detección de DON en materias primas para piensos en mi país fue del 100% y la tasa de superación fue del 27,3% (la más alta fue de 89,81 ppb).
El fusarium pertenece a los mohos del campo y generalmente se contamina durante el crecimiento del cultivo. Su temperatura óptima de crecimiento es de 5 a 25 ℃. Debido a las características anteriores de Fusarium, la distribución de DON y su contaminación de las materias primas para piensos también muestran algunas características: 1) Fusarium contamina principalmente cultivos de cereales y oleaginosas en el campo. DON es la contaminación severa de granos recién cosechados con vomitoxina. 2) La contaminación por DON de las materias primas de cereales en mi país es bastante común, seguida de las materias primas de petróleo. 3) El grado de contaminación por DON es diferente en diferentes regiones y años. Debido a las diferencias de temperatura y humedad, el maíz cosechado en diferentes regiones y en la misma temporada porta bacterias muy diferentes, y el maíz cosechado en la misma región, en diferentes estaciones y en diferentes años también porta diferentes bacterias. El principal género de maíz en el norte es Fusarium (como algunos maíz en Henan y Shanxi), mientras que el principal género de maíz en el noreste es Penicillium arcuate, seguido por Fusarium. Por lo tanto, algunos granos del norte de China están más contaminados con DON, mientras que los del noreste de China están relativamente menos contaminados. En cuanto a la cosecha, se relaciona con la cantidad de lluvia en el momento de la cosecha. Por ejemplo, en 2003, debido a las lluvias excesivas en algunas zonas del norte de China, parte del maíz quedó gravemente contaminado con DON. Se utilizó una pequeña cantidad de maíz para producir pienso, lo que afectó gravemente la palatabilidad del pienso y provocó el retorno del maíz. alimentar. En 2004, debido al buen tiempo de la temporada de cosecha, los niveles de DON no alcanzaron niveles nocivos. Parte del maíz nuevo de 2005 excedió el estándar en diversos grados. Las investigaciones muestran que el DON puede tener efectos sobre el sistema inmunológico. DON es a la vez un inmunosupresor y un inmunosupresor, y su efecto está relacionado con la dosis. DON puede suprimir la respuesta inmune a los patógenos en el cuerpo mientras induce su propia respuesta inmune. DON causa un trastorno del sistema inmunológico similar a la nefropatía por IgA humana en animales de experimentación. Al mismo tiempo, DON también puede inducir la producción de citocinas superinducidas por las células T y activar macrófagos y células T para que produzcan citocinas proinflamatorias.
Estudios experimentales de toxicología animal muestran que la sensibilidad de diferentes especies de animales al DON es: cerdos>ratones>ratas>aves de corral y rumiantes. El DON puede producir efectos tóxicos extensos en humanos y animales, y la ingestión de dosis bajas puede causar disminución del apetito, crecimiento lento, retraso en el desarrollo y aumento de la mortalidad. Síntomas como intoxicación aguda, vómitos, sangrado rectal y diarrea se producirán en grandes cantidades o durante mucho tiempo, que son muy similares a la inflamación intestinal. La toxicidad del DON para los animales se divide principalmente en inmunotoxicidad y citotoxicidad. DON puede inducir a los macrófagos a expresar citocinas y quimiocinas inflamatorias en concentraciones bajas. Las altas concentraciones de DON pueden suprimir la inmunidad, inducir la apoptosis de las células inmunitarias e inhibir su proliferación. También afecta la secreción de citocinas inmunitarias, debilita las respuestas inmunitarias e inhibe la proliferación de linfocitos, la fagocitosis de macrófagos y los efectos bactericidas. El timo es donde las células T se desarrollan, diferencian, seleccionan y maduran. Protimocitos a través de protimocitos y células doble negativas CD4-CD8. Se desarrollan y diferencian en células T maduras dos subpoblaciones de células CD4+CD8+ doblemente positivas y de timocitos CD4+CD8- o CD4-CD8+ monopositivas.
Por lo tanto, durante todo el desarrollo del timo, las células T sufren una selección tanto positiva como negativa. Los timocitos positivos individuales después de la selección positiva pueden reconocer tanto antígenos extraños como autoantígenos, pero esta característica de reconocer autoantígenos es perjudicial para el cuerpo. Solo los timocitos que tienen baja afinidad por los autoantígenos y no los reconocen se diferenciarán aún más en células T maduras después de la selección negativa; de lo contrario, se producirá apoptosis. Por lo tanto, cuando las células T se activan en el timo, provocarán una selección negativa y apoptosis de los timocitos. Durante la activación de las células T o la selección negativa de los timocitos, DON promueve la expresión de genes que suprimen la inmunidad, por lo que el timo es muy sensible a DON. . Sandra confirmó que el DON provoca selectivamente que genes inmunosupresores (genes que inhiben las mitocondrias, los ribosomas o la síntesis de proteínas) se expresen altamente en la etapa de protimocitos después de la administración oral de 5, 10 y 25 mg de DON/kg durante 3, 6 y 24 horas. También demuestra que durante el proceso de desarrollo de los timocitos en células T, la etapa doble positiva CD4+CD8+ es más sensible al DON. Una concentración de alta calidad de DON puede inducir significativamente la apoptosis de los timocitos e inhibir su proliferación.
Sin embargo, durante la reacción de activación de las células T, los timocitos fueron estimulados por bajas concentraciones de DON durante 3 horas. Muchos genes, como los genes dependientes del calcio y los genes diana del factor de transcripción nuclear (NFkB), fueron estimulados. expresa, induciendo el agotamiento endoplásmico de las reservas de calcio reticular y la activación de NFkB, lo que da como resultado grandes cantidades de transportador de calcio dependiente de iones de calcio que fluye a través de la membrana celular, aumentando la concentración de calcio intracelular, activando la calcineurina y desfosforilando el factor nuclear de T activado (NFAT), que se induce con DON NFAT.
Los macrófagos desempeñan un papel clave en la defensa inmune de los animales. Como parte de la respuesta inmune, forman la primera línea de defensa y también participan en la inmunidad adquirida. Los macrófagos se activan para producir diferentes factores inflamatorios y expresan algunos receptores de superficie celular específicos o grupos de diferenciación (CD). Los estudios han demostrado que bajas concentraciones de DON pueden aumentar la secreción y producción de factores inflamatorios individuales, mientras que altas concentraciones de DON pueden inducir la apoptosis de los macrófagos. El factor de necrosis tumoral (TNF)-α es un factor importante en la activación de los macrófagos, que aumenta la expresión de los receptores de la superficie celular (CD14, CD54 y CD119) y los antígenos leucocitarios humanos (HLA-DP/DQ/DR) de forma dosis dependiente. manera, y se ha demostrado que DON interfiere con el proceso de activación de macrófagos por TNF-α independientemente de la concentración de masa. DON actúa sobre el supresor de la señalización de citocinas (SOCS) a nivel de los receptores de citocinas y las quinasas de doble cara (JAK), inhibiendo la transducción de señales de los receptores de citocinas (receptores TNF-α), inhibiendo así la tirosina quinasa/señalización. Transducción de señales por transductores y Los activadores de la transcripción (JAK/STAT) interfieren con el proceso de activación de los macrófagos estimulantes del TNF-α. El lipopolisacárido induce la expresión de la polimerasa de óxido nítrico (iNOS). El interferón (IFN)-β es una señal indispensable en este proceso de inducción. La expresión de IFN-β conduce a la expresión de STAT, proteína reguladora de interferón e iNOS. DON también puede inhibir la activación y expresión de iNOS e IFN-β, e inhibir directa o indirectamente la producción de NO e IFN-β. Las citocinas inflamatorias inducidas por DON, como TNF-α, IL-1β, IL-6, etc., pueden dañar la fertilidad. En particular, se ha confirmado que el TNF-α afecta el desarrollo de ovocitos porcinos y bovinos. Durante la meiosis, el ovocito y las células del cúmulo que lo rodean forman un ovocito (las células del folículo se forman cuando sobresalen hacia la cavidad del folículo durante el desarrollo del ovocito), y el ovocito sufre cambios estructurales y moleculares en el ovocito y la interacción entre las dos células gradualmente. madura. Independientemente del tamaño de las células del folículo, el papel de las células del cúmulo en el proceso de maduración de los ovocitos no cambia, por lo que la expansión y muerte de las células del cúmulo son factores clave para que los ovocitos adquieran capacidades de desarrollo. Durante el proceso de maduración de los ovocitos porcinos, se descubrió que una gran cantidad de células del cúmulo murieron después de la infección por DON y la capacidad potencial de desarrollo de los ovocitos disminuyó, lo que sugiere que la toxicidad del DON para los ovocitos se debe indirectamente a la inhibición de la proliferación de las células del cúmulo y al control. el ciclo celular del cúmulo de. En la meiosis, el huso se forma durante la metafase de la primera división y la formación del huso es una composición dinámica de microtúbulos. La síntesis anormal de microtúbulos y la división cromosómica anormal después de la fertilización pueden inhibir el desarrollo embrionario. Schoevers et al. encontraron en AOC infectados con DON que a medida que aumentaba la concentración de DON, el número de ovocitos que alcanzaban la segunda metafase disminuía significativamente y la cromatina nuclear y los microtúbulos de muchos ovocitos se distorsionaban bajo el microscopio, lo que indica que los ovocitos maduros son más células. sensible a DON en la metafase I a la metafase II.
Cuando los ovocitos se infectan con una alta concentración (2 μm ol) de DON, se produce una distorsión en la fase-metafase I de formación del huso meiótico (a esta concentración, la proliferación de células del cúmulo se inhibe por completo, si la concentración es baja, la distorsión es mayor); ocurren durante la anafase I o la metafase II. DON también perjudica el desarrollo de los ovocitos y reduce el desarrollo embrionario en las siguientes tres etapas: 1) durante la formación del huso meiótico; 2) antes de la formación del huso meiótico (porque el DON ha reducido la capacidad de los ovocitos para madurar el potencial de desarrollo en las primeras 21 horas); Durante la fertilización. DON también puede interferir con la formación del huso meiótico al afectar directamente a las proteínas cinetocoras (puntos clave para la formación del huso), lo que provoca que la meiosis se detenga en la metafase I o la telofase I.