domingo, 3 de julio de 2011

Micotoxinas

Por German Puigdomenech

Cuando hablamos de hongos en microbiología nos estamos refiriendo a un grupo de organismos vivos que podemos clasificar en levaduras y hongos filamentosos (mohos). Estos últimos son organismos eucariotas multicelulares y filamentosos constituidos por micelios verdaderos, carecen de clorofila y están formados por una serie de células alineadas, llamadas hifas. El micelio es el conjunto de hifas ramificadas las que resultan visibles cuando se encuentran sobre el alimento, y tienen color y aspecto característico.
Mientras que lo metabolitos primarios ayudan al crecimiento y se asocian a la fase de crecimiento del microorganismo, los metabolitos secundarios constituyen una serie de compuestos que no son esenciales para el crecimiento vegetativo, dentro de este grupo, por ejemplo, se pueden enumerar antibióticos y las micotoxinas, las que generalmente se forman al final de la fase exponencial o al principio de la fase estacionaria en la curva de crecimiento microbiano.

Las micotoxinas, término que deriva del vocablo griego “mikes” hongo y “toxina” veneno, son compuestos que tienen lugar cuando la fase de crecimiento llega a su etapa final y durante la fase estacionaria, son moléculas relativamente pequeñas con un peso molecular menor a 700.

Toxicidad y riesgos.

Desde hace siglos el hombre ha utilizado los hongos que se desarrollan en los alimentos para obtener otros alimentos con características organolépticas diferentes al original. Existe una larga tradición de empleo de algunos hongos en la producción de quesos, salame, fermentación de la cerveza, producción de vinos y otras bebidas alcohólicas, etc., y alguno de ellos se utilizan en la producción de fármacos con fines terapéuticos.
Las micotoxinas son metabolitos secundarios tóxicos con diferentes propiedades químicas, biológicas y toxicológicas producidas por hongos toxigénicos que se desarrollan en distintos productos.
Las micotoxicosis son las intoxicaciones provocadas por micotoxinas. La incidencia de micotoxicosis aguda es un problema de salud animal ya que los alimentos deteriorados por hongos se desechan o destinan al consumo animal, mientras que para el hombre tiene mayor importancia la toxicidad crónica asociada al consumo de pequeñas cantidades de micotoxinas durante periodos prolongados.
Los primeros casos de micotoxicosis datan de la Edad Media y fueron debido a  la contaminación de centeno con Claviceps purpurea, la epidemia provocada por los alcaloides  producidos por este hongo, el cornezuelo del centeno, se conoce como ergotismo. Actualmente los brotes de ergotismo son infrecuentes debido a que los procesos normales de limpieza y molido del grano eliminan la mayor parte del cornezuelo de centeno y los alcaloides son relativamente lábiles y se destruyen con el horneado.
El interés por las micotoxinas se acrecienta en 1960 cuando miles de pavos, patos y otros animales domésticos murieron en Inglaterra a causa de una enfermedad (conocida como enfermedad X de lso pavos) que se atribuyó  a la presencia de toxinas de Aspergillus flavus en harina de cacahuete importada de Sudamérica.
Elevados niveles de micotoxinas en la dieta pueden causar efectos adversos agudos y crónicos sobre la salud del hombre y una gran variedad de especies animales. Estos efectos afectan a distintos órganos y sistemas como el hígado, riñón, sistema nervioso, endocrino e inmunitario, los síntomas causados por micotoxinas suelen ser diferentes unos de otros y esto se debe a las propias estructuras químicas de dichas moléculas.
En general, el riesgo de intoxicación aguda por micotoxinas en el hombre es bajo o moderado en comparación con las intoxicaciones de origen microbiológico o por contaminantes químicos. Según Kuipper y Goodman, en la exposición crónica y teniendo en cuenta la severidad de las lesiones crónicas, especialmente cáncer, las micotoxinas presentan mayor riesgo tóxico que los contaminantes de origen antropogénico, aditivos alimentarios y plaguicidas.
En la siguiente tabla se exponen los principales efectos fisiopatológicos producidos por las micotoxinas:

MICOTOXINA
EFECTOS
Aflatoxinas B y G
Daño hepático agudo, cirrosis, inducción de tumores, disminución de la eficacia del sistema inmunitario, teratogénesis, excreción por la leche, acumulación en tejidos, etc.
Citrinina
Nefrotóxica. Toxicidad renal en monogástricos (poliuria, proteinuria, creatinuria, glucosuria y aumento de nitrógeno ureico en sangre), temblores corporales, inmunosupresión, etc.
Esterigmatocistina
Hepatológica, Nefrotóxica, alteración pulmonar, diarreas, autógenas in vivo, inductoras de tumores y teratógenas
Fumonisinas
Neurotóxicas, nefrotóxicas, edemas pulmonares y cerebrales, hepatotóxicas, lesiones cardíacas, se excretan por leche.
Ocratoxina
Nefropatía endémica de los Balcanes, acumulación en riñón, tubulonefritis, vómitos, teratogénesis, mutagénesis, etc.
Patulina
Trastornos gastrointestinales y neurológicos, temblores, inductora de tumores.
Rubratoxina
Congestión con hemorragias de hígado, riñón y glándulas suprarrenales, pulmón y bazo, etc.
Tricotecenos: toxina T2, nivalenol y otros
Vómitos, taquicardias, diarreas, pérdida de la atención, edemas, necrosis de tejidos cutáneos, disminución de glóbulos blancos y plaquetas circulantes, alteración del sistema nervioso, pérdida de apetito, degeneración patológica de las células de la médula ósea, nódulos linfáticos, etc.
Zearalenona
Síndrome estrogénico, problemas reproductivos, etc.


Fuente: María José Ruiz y Guillermina Font.

En cuanto a la toxicidad crónica, la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer (IARC; International Agency for Research on Cancer) clasifica varias micotoxinas como carcinogénicas o potencialmente carcinogénicas para el hombre, de acuerdo a los siguientes  grupos:

Grupo 1: agente carcinogénico en humanos
Grupo 2 A: agente probablemente carcinogénico en humanos, existe limitada evidencia sobre humanos pero suficiente en animales
Grupo 2 B: agente posiblemente carcinogénico, evidencia en humanos y animales de experimentación limitada
Grupo 3: agente no clasificable como carcinogénico para humanos y no puede incluirse en otro grupo
Grupo 4: agente probablemente no carcinogénico en humanos, la evidencia tanto en humanos como en animales de experimentación así lo sugiere

En la siguiente tabla se clasifican las micotoxinas según la IARC


MICOTOXINA
IARC
Aflatoxinas
1
Aflatoxina M1
2B
Citrinina
3
Esterigmatocistina
2B
Fumonisina B1
2B
Ocratoxina A
2B
Patulina
3
Toxinas derivadas de Fusarium graminearum, Fusarium culmorum, Fusarium crookwellwnse (zearalenona, deoxinivalenol, nivalenol y fusarenona X)
3
Toxinas derivadas de Fusarium sporotrichioides (toxina T2)
3


Fuente: IARC

Especies productoras de micotoxinas.

El reino Fungi incluye cuatro divisiones: Chytridiomycota, Zygomycota, Basidiomycota y Ascomycota. Los hongos productores de micotoxinas se concentran en esta última división, no habiéndose citado productores en la división Chytridiomycota y muy pocos en la Zygomycota. En la división Basidiomycota nos encontramos con determinadas especies tóxicas, por ejemplo, Amanita phalloides, Amanita muscaria, Tricholoma spp. que son responsables del envenenamiento producido por la ingestión accidental de setas, conocido con el nombre de  micetismo.
La división Ascomycota incluye más de 30.000 especies y engloba a la gran mayoría de los hongos causantes de micotoxicosis.
De todas las micotoxinas conocidas, las aflatoxinas,  la citrinina, las fumonisinas, la ocratoxina A, la patulina, los tricotecenos y la zearalenona se consideran entre las micotoxinas más importantes, fundamentalmente son producidas por especies pertenecientes a los géneros Aspergillus, Fusarium y Penicillium, que son lso que agrupan un mayor número de especies productoras. Muchas de estas especies infectan lso cultivos y producen las micotoxinas en diferentes productos vegetales antes de su recolección, denominándose clásicamente  como hongos de campo, sin embargo, algunas especies se engloban en la categoría que se denomina hongos de almacenamiento.
Estas especies producen las micotoxinas o incrementan su producción cuando el producto ya se ha recolectado y las condiciones de almacenamiento permiten  o estimulan su crecimiento.

En la siguiente tabla se incluyen lso principales géneros productores de micotoxinas y número de especies micotoxigénicas:

GENERO
ESPECIES MICTOXIG.
Penicillium
32
Aspergillus
15
Fusarium
12
Byssochlamys
2
Stachybotrys
2
Trichoderma
2
Alternaria
1
Chaetomiun
1
Paecilomyces
1
Rhizopus *
1



*Rhizopus pertenece a la división Zygomycota, el resto a la división Ascomycota.

Factores determinantes en la producción de micotoxinas.

De toda la flora contaminante de alimentos sin tener en cuenta las condiciones de conservación o almacenamiento, solamente una parte de la flora inicial llega a proliferar lo suficiente como para determinar la alteración del producto. En la práctica, se puede considerar una serie de factores que influyen en la selección de la microflora presente inicialmente en lso alimentos y que son la causa de la multiplicación de una parte de ella, estos factores se agrupan de la siguiente manera:
Factores intrínsecos: relacionados con la composición química y las propiedades físicas o biológicas del alimento, aquí se incluye entre otros, la composición del alimento como así también la actividad de agua y pH.
Factores extrínsecos: o propios del ambiente donde se conserva el alimento. Están integrados principalmente por la temperatura de almacenamiento, humedad ambiental, tensión de oxígeno, composición gaseosa ambiental o del envase, y la presencia o ausencia de luz.
Factores relacionados con los tratamientos tecnológicos a los que ha sido sometido el producto, estos tratamientos pueden ser físicos (principalmente térmicos), químicos y biológicos.
Factores implícitos, es decir, las relaciones de dependencia o competencia entre los diferentes microorganismos que se encuentran en un alimento.

Factores que afectan al desarrollo fúngico  a la producción de micotoxinas.

Los factores intrínsecos, extrínsecos e implícitos pueden ejercer sin duda, una presión sobre el desarrollo de los mohos toxicogénicos y por lo tanto sobre la acumulación de micotoxinas.

La temperatura: los hongos están adaptados a desarrollarse en un amplio intervalo de temperaturas, de manera que las condiciones de producción de la mayoría de las materias primas para la industria alimentaria pueden conducir a la existencia de un problema fúngico o de micotoxinas. Por otra parte, el almacenamiento de dichas materias primas a temperaturas ambiente favorece el crecimiento  fúngico, y la refrigeración no suele ser suficiente para frenar la alteración por parte de los hongos.
Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus crecen desde 10 a 43 °C con un óptimo crecimiento entre los 32 y 33 °C, las aflatoxinas se producen  a temperaturas entre los 12 y 40 °C. El nivel más alto de aflatoxinas producidas por A. flavus en caldo de cultivo se ha observado a 25 – 30 °C tras dos semanas de incubación.
Aspergillus ochraceus crece a temperaturas entre 8 y 37 °C con un crecimiento óptimo entre 24 y 37 °C. La ocratoxina A se produce entre los 12 y 37 °C con un óptimo desarrollo a 31 °C.
Penicillium verrucosum crece entre los 0 y 31 °C con un óptimo crecimiento en 20 °C, la producción de ocratoxina A se da en todo este intervalo con un óptimo desarrollo en 20 °C.
Penicillium expansum es un psicrófilo que crece bien a 0 °C pero también puede crecer a -2/-3 °C, la temperatura óptima de crecimiento es 25 °C y la máxima es de 35 °C. La patulina puede producirse entre 0 y 25 °C, siendo óptimo el desarrollo de la micotoxina a 25 °C.
Fusarium graminearum es un fitopatógeno de gramíneas, especialmente trigo, produce deoxinivalenol, nivalenol y zearalenona. Es una de las especies toxigénicas de Fusarium más ampliamente difundidas. Su temperatura óptima de crecimiento está entre los 24 y 26 °C igual que para la producción de las micotoxinas.
Alternaria alternata produce micotoxinas a  temperaturas entre los 14 y 28 °C y la  temperatura óptima de producción de micotoxinas depende de estas.

Actividad de agua: al igual que la temperatura, la actividad de agua son factores determinantes para el desarrollo fúngico. En general para todas las especies productoras de micotoxinas, la actividad de agua oscila entre los 0,80 y 0,99 aw, existiendo mínimos de 0,77 como por ejemplo para Aspergillus ocharaceus.

Influencia del pH: los hongos son capaces de crecer en un amplio rango de pH, normalmente entre 3 y 8 aunque habitualmente tienen su pH óptimo cercano al 5.
A pesar de que el pH no es un condicionante tan importante para el desarrollo fúngico como lo pueda ser la aw y la temperatura, el cambio de valor en el pH del sustrato o alimento puede alterar la respuesta fúngica al resto de los factores. Por lo general, las especies de Aspergillus y Fusarium toleran mal los valores muy ácidos (2,3), excepto Fusarium graminearum que es capaz de crecer a un pH de 2,1 a 30 °C. En cuanto a especies de Aspergillus, su crecimiento se ve menos afectado a valores de pH alcalinos, las especies de Penicillium  son capaces de crecer dentro de un amplio intervalo de pH siendo capacea de desarrollarse a valores de pH más bajos que otros géneros.
En cuanto a la producción de micotoxinas la influencia del pH se estrechamente ligada al resto de los factores ambientales.

Sustrato: otro factor importante sobre la producción de micotoxinas es el sustrato sobre el que estos hongos se desarrollan. Tradicionalmente muchos estudios de producción de micotoxinas se han llevado a cabo en condiciones óptimas de laboratorio y con medios que por lo general, suponen idóneos para la síntesis de estos metabolitos fúngicos.
En la práctica, en la naturaleza no ocurre lo mismo, y se ha descrito en numerosas ocasiones cómo, para una determinada cepa fúngica, la capacidad para producir micotoxinas y la cantidad sintetizada es función del sustrato sobre el cual el moho se desarrolla. Por ejemplo, se ha demostrado que la síntesis de ocratoxina A por parte de Penicillium verrucosum es superior en cereales que en leguminosas, del mismo modo que el trigo resultó más apropiado para la producción de esta micotoxina que en maíz, en cambio, para Aspergillus ochraceus la producción es mayor en leguminosas que en cereales, por ejemplo.


Bibliografía.
(a disposición)