L utilizzo di sequestranti nella dieta

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1 L utilizzo di sequestranti nella dieta Fabio Abeni CRA-FLC Sede di Cremona Seminari Il problema delle aflatossine nella filiera foraggera, zootecnica e casearia: normativa, prevenzione e decontaminazione Lodi, 05 aprile 2011

2 Scaletta della presentazione 1. Perchè usare sostanze sequestranti: il trasferimento delle aflatossine dall alimento al latte 2. Fattori da considerare in un trattamento con sostanze sequestranti 1. Principio di funzionamento di un trattamento con sequestrante 2. Sistemi di screening preliminare nella valutazione di un sequestrante 3. Tipologie di sostanze ad azione sequestrante 4. Fattori che influenzano l azione del sequestrante 1. Modalità di impiego del sequestrante 2. Interazioni del sequestrante con altri fattori connessi al sistema digerente dell animale 5. Effetti secondari conseguenti all impiego di un sequestrante 3. Conclusioni pratiche

3 Perché usare sostanze sequestranti nella dieta? Il trasferimento delle aflatossine al latte Vie di eliminazione Urinaria e fecale o AFB 1 urinaria è la + efficiente Latte o AFM 1 max 2 d dopo ingestione AFB 1 da parte della vacca, scompare 4 d dopo eliminazione AFB 1 da dieta necessario prevenire contaminazione latte e le bovine (es. manze) non in lattazione?

4 Perché usare sostanze sequestranti nella dieta? Il trasferimento delle aflatossine al latte Stadio lattazione iniziale (2 4 wk) avanzata (34 36 wk) Ingestione alimento, kg/d 13,4 6,7 AFB 1 alimento, µg/kg 2,9 5,2 Ingestione AFB 1, µg/d 38,86 34,84 Produzione latte, kg/d 39,5 16,6 AFB 1 latte, µg/kg 0,06 0,04 Escrezione AFM 1, µg/d 2,37 0,66 Carry over, AFM 1 escreto/afb 1 ingerito 0,061 0,019 Elementi tratti e riadattati dai dati di Veldman et al. (1992) Anim. Prod. 55:

5 Perché usare sostanze sequestranti nella dieta? Il trasferimento delle aflatossine al latte Ingestione AFB 1, µg/d 20,00 40,00 60,00 20,00 40,00 60,00 produzione latte, kg/d AFB 1 latte, µg/kg 0,026 0,050 0,073 0,026 0,050 0,073 Escrezione AFM 1, µg/d 0,51 0,99 1,47 0,77 1,49 2,20 Carry over, AFM 1 escreto/afb 1 ingerito 0,026 0,025 0,024 0,039 0,037 0,037 Elementi tratti e riadattati dai dati di Veldman et al. (1992) Anim. Prod. 55:

6 Perché usare sostanze sequestranti nella dieta? Il trasferimento delle aflatossine al latte produzione latte, kg/d Carry over, AFM 1 escreto/afb 1 ingerito 0,017 0,023 0,030 0,036 0,043 0,049 Carryover AFM 1 escreto/afb 1 ingerito = * kg latte/vacca/d Veldman et al. (1992) Anim. Prod. 55: produzione latte, kg/d Carry over, AFM 1 escreto/afb 1 ingerito 0,008 0,012 0,016 0,020 0,024 0,028 Carryover AFM 1 escreto/afb 1 ingerito = * kg latte/vacca/d Effetto livello cellule somatiche su CO fase iniziale ingestione AF di vacche + produttive Masoero et al. (2007) Animal 1(9):

7 Perché usare sostanze sequestranti nella dieta? Biodisponibilità la proporzione di un contaminante ingerito che può raggiungere la circolazione sistemica ingestione di 10 µg del contaminante x nella matrice alimentare A tossicità ingestione di 10 µg del contaminante x nella matrice alimentare B non esercita effetti tossici Biodisponibilità orale è la risultante di 1. Rilascio del composto dalla sua matrice nel succo digestivo nel tratto gastrointestinale (bioaccessibilità) a. [Nel ruminante, interazioni con microbiologia del rumine] 2. Trasporto attraverso l epitelio intestinale entro la vena porta (trasporto intestinale, o da altro tessuto del digerente) 3. Degradazione del composto nel fegato (e intestino) (metabolismo)

8 Fattori da considerare in un trattamento con sostanze sequestranti Interventi chemio-preventivi nei confronti delle aflatossine HSCAS azione entero-adsorbente per ridurre (o bloccare) esposizione iniziale dell animale alle aflatossine Rapido adsorbimento delle aflatossine sulla superficie delle particelle dell argilla (HSCAS) nel tratto gastrointestinale diminuita biodisponibilità per trasferimento nel sangue e trasporto agli organi bersaglio

9 Principio di funzionamento di un trattamento con sequestrante Proprietà di un adsorbente o Efficacia o Specificità o Meccanismo del processo di adsorbimento (ma anche proprietà della molecola adsorbita, la micotossina) o Polarità o Solubilità o Dimensione o Forma o (distribuzione della carica e costante di dissociazione)

10 Sistemi di screening preliminare nella valutazione di un sequestrante Sistemi di valutazione dell effetto di un adsorbente Metodi che utilizzano una quantità fissa di adsorbente e tossina in soluzione acquosa possibili falsi positivi, cioè argille efficaci in vitro possono risultare meno efficaci in vivo Studio adsorbimento a singola concentrazione Es. soluzione AFB µg ml -1 5 ml di campione contengono µmol di AFB mg di adsorbente max adsorb mol kg -1

11 Sistemi di screening preliminare nella valutazione di un sequestrante AFB 1 legata, mol kg -1 Silice HSCAS Clinoptilolite Adsorbente Carbon e Studio adsorbimento a singola concentrazione. Adsorbimento teorico max: mol kg -1 (adattato da Lemke et al., 2001)

12 Sistemi di screening preliminare nella valutazione di un sequestrante Sistemi di valutazione dell effetto di un adsorbente Indice di chemioassorbimento (C α ) C α = (C b -C d )/C i C b = AFB 1 legata C d = AFB 1 de-adsorbita C i = AFB 1 iniziale Isoterme (vedi esempi vari) Metodi alternativi Modelli GI

13 Sistemi di screening preliminare nella valutazione di un sequestrante Indice di chemiassorbimento, C α Silice HSCAS Clinoptilolite Carbone Adsorbente Studio basato su indice chemioassorbimento C α (adattato da Lemke et al., 2001)

14 Sistemi di screening preliminare nella valutazione di un sequestrante AFB 1 legata, mol kg -1 Carbone Silice Clinoptilolite HSCAS AFB 1 in soluzione, mol L -1 Studio basato su isoterme di adsorbimento di AFB 1 su 4 adsorbenti (adattato da Lemke et al., 2001)

15 Tipologie di sostanze ad azione sequestrante Carbone attivo Relativamente poco specifico Allumosilicati (zeoliti, HSCAS, argille) HSCAS: alta affinità per AFB 1 complesso stabile a C, in range ph 2-10 Adsorbenti vari Polimeri Lieviti e prodotti da loro derivati

16 Interazione del sequestrante con altri fattori connessi all animale Intestino crasso Intestino tenue Ingestione aflatossine µg/d Fase liquida rumine L Rumine [aflatossine] µg/l esofago Reticolo bocca ph (?) Abomaso AF:SA Omaso (1:5000? 1:50,000? 1:500,000?) Elementi tratti e riadattati dai dati di Moschini et al. (2008) Anim. Feed Sci. Technol. 147:

17 Capacità legante vs AFB 1 AFB 1 adsorbita (mg/g) Concentrazione AFB 1 all equilibrio (mg/l) Isoterma di assorbimento di AFB1 ad un adsorbente (adattato da Ledoux e Rottinghaus, 1999)

18 Modalità di impiego del sequestrante (adattato da Masoero et al., 2009, Anim. Feed Sci. Tech. 150:34-45) Modalità impiego agente sequestrante Foraggio + farina mais contaminata AFB 1 con SA + pre-miscela pellettata Foraggio + concentrato contaminato AFB 1 pellettato con SA Foraggio + concentrato contaminato AFB 1 farina con SA Foraggio + farina mais contaminata AFB 1 + pre-miscela pellettata con SA Ingestione AFB 1 (µg/d) AFM 1 latte (ng/kg) Escrezione proporzionale AF nel latte

19 Modalità di impiego del sequestrante (adattato da Masoero et al., 2009, Anim. Feed Sci. Tech. 150:34-45) Modalità impiego agente sequestrante influisce su capacità di prevenire aflatossine nel latte Migliore legame SA con AFB 1 quando SA è nel pellettato Durante pellettatura, condizionamento pressione 80 C e 18% umidità (+6% rispetto al 12% della farina) Alcuni Autori riportano parziale distruzione AF con trattamenti quali autoclavaggio, pellettatura e estrusione > interazione tra AFB 1 e SA

20 Aspetti pratici: cosa c è in commercio Materiale Esempio prodotto commerciale Riferimento HSCAS e clinoptilolite (zeolite slovacca) Zeolite, bentonite (tipo 1) e sepiolite Croppsav, Grupo Tolsa, Madrid, Spagna Spotti et al., 2005 Dox-al Italia SpA, Correzzana, Milano, Italia Spotti et al., 2005 Bentonite (tipo 2) e PHIL75 Fatro, Ozzano Emilia, Bologna, Italia Spotti et al., 2005 Sodio bentonite Amcol International Corp., Arlington Heights, IL, USA Gallo et al., 2010 Calcio bentonite Tecnozoo, Padova, Italia Gallo et al., 2010 Zeolite Kaolinite Fluka 96096, Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Buchs, Svizzera Fluka 03584, Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Buchs, Svizzera Gallo et al., 2010 Gallo et al., 2010 Derivati parete cellulare lieviti Mycosorb, Alltech Italia, Bologna, Italia Gallo et al., 2010 Carbone attivato Acque Nymco, Milano, Italia Gallo et al., 2010 HSCAS (o argilla montmorillonite) Smectite + sepiolite (o magnesio bentonite) NovaSil plus, Trouw Nutrition Int., Verona, Italia Gallo et al., 2010 ATOX, Grupo Tolsa, Madrid, Spagna Gallo et al., 2010 Sodio-calcio bentonite Myco AD AZ, Ascor Chimici, Forlì-Cesena, Italia Gallo et al., 2010

21 Aspetti pratici: cosa c è in commercio Ingestione ss AFM 1 latte 24 2,5 kg/d ,0 AFB11,5 µg/l AFB1 + HSCAS 1 AFB1 1,0 + HSCAS 2 AFB1 + YCC 0,5 AFB1 AFB1 + HSCAS 1 AFB1 + HSCAS 2 AFB1 + YCC 10 DMI (kg/d) 0,0 AFM1 (mcg/l) Escrezione giornaliera Trasferimento 70 3,0 60 2,5 mcg/d ,0 AFB1 AFB1 1,5 + HSCAS 1 % AFB1 1,0 + HSCAS 2 AFB1 + YCC 0,5 AFB1 AFB1 + HSCAS 1 AFB1 + HSCAS 2 AFB1 + YCC 0 0,0 Excretion (mg/d) Transfer (%) Escrezione AFM 1 = concentrazione AFM 1 latte L latte prodotto Trasferimento AF = escrezione AFM 1 / AFB 1 ingerita 100 Kutz et al., (2009)

22 Effetti secondari impiego adsorbenti Su ratti, impiego di montmorillonite ha ridotto significativamente (ma in modo non chiaramente spiegato): WBC NEU LYM MON EOS (Abdel-Wahhab et al., 2002) perchè? Non ci sono effetti negativi su: disponibilità Cu, Zn e Fe in vacche con 1.25 e 2.50% di supplementazione con clinoptilolite nella dieta, da 4 wk prima del parto sino a fine lattazione (Katsoulos et al., 2005a) PCV, Hgb e WBC (Katsoulos et al., 2005b) Vitamine liposolubili (Katsoulos et al., 2005c)

23 Effetti secondari impiego adsorbenti 35 PCV % ,25 2,5 C parto Controllo Katsoulos et al., 2005b, Vet. Med. Czech 50(10):

24 Effetti secondari impiego adsorbenti WBC K/100 ml parto Controllo 1,25 2,5 C Katsoulos et al., 2005b, Vet. Med. Czech 50(10):

25 Effetti secondari impiego adsorbenti Esempio studi su clinoptilolite (inclusa esperienza nostra) CEC = 2.25 meq/g Selettività per cationi: Cs > Rb > K > NH 4 > Ba > Sr > Na > Ca > Fe > Al > Mg > Li

26 Effetti secondari impiego adsorbenti Emoglobina g/dl ads con Settimana prova Abeni et al. (2006) ADSA-ASAS Joint Meeting

27 Effetti secondari impiego adsorbenti Ematocrito % Settimana prova ads con Abeni et al. (2006) ADSA-ASAS Joint Meeting

28 Effetti secondari impiego adsorbenti Conta eritrocitaria M/µL ads con Settimana prova Abeni et al. (2006) ADSA-ASAS Joint Meeting

29 Effetti secondari impiego adsorbenti Volume globulare medio (MCV) fl ads con Settimana prova Abeni et al. (2006) ADSA-ASAS Joint Meeting

30 Effetti secondari impiego adsorbenti Emoglobina globulare media (MCH) pg ads con Settimana prova Abeni et al. (2006) ADSA-ASAS Joint Meeting

31 Effetti secondari impiego adsorbenti Volume medio eritrociti 46.0 Media di MCV fl fl tesi ads con /03/06 28/03/06 11/04/06 25/04/06 09/05/06 23/05/06 06/06/06 20/06/06 04/07/06 17/07/06 data DATA Abeni et al. (dati non pubblicati)

32 Effetti secondari impiego adsorbenti Emoglobina corpuscolare media pg Media di MCHpg 14/03/06 28/03/06 11/04/06 25/04/06 09/05/06 23/05/06 06/06/06 20/06/06 04/07/06 17/07/06 tesi ads con data DATA Abeni et al. (dati non pubblicati)

33 Effetti secondari impiego adsorbenti Concentrazione media corpuscolare emoglobina 39.0 Media di MCHC g/dl 38.5 g/dl tesi ads con /03/06 28/03/06 11/04/06 25/04/06 09/05/06 23/05/06 06/06/06 20/06/06 04/07/06 17/07/06 data DATA Abeni et al. (dati non pubblicati)

34 Effetti secondari impiego adsorbenti Ampiezza distribuzione dimensioni eritrociti 23.0 Media di RDW % % tesi ads con /03/06 28/03/06 11/04/06 25/04/06 09/05/06 23/05/06 06/06/06 20/06/06 04/07/06 17/07/06 data DATA Abeni et al. (dati non pubblicati)

35 Effetti secondari impiego adsorbenti Urine: ph ph Media di ph TRATT C T Controllo prelievo Abeni et al. (dati non pubblicati)

36 Effetti secondari impiego adsorbenti Nostra esperienza su latte (Migliorati et al., 2007) 12 wk in estate e 12 wk in primavera (totale 52 bovine) Non ci sono differenze con e senza adsorbente su produzione latte e proteina, % grasso e proteina, lattosio e solidi totali ph, acidità titolabile Differenze Maggiore produzione grasso per ADS in primavera Maggiore tempo coagulazione ADS in estate

37 Conclusioni pratiche A. Mantenere sempre alta la vigilanza sul possibile livello di ingestione di aflatossine Anche quando alimenti rispettano norme EU (20 µg/kg foraggi e 5 µg/kg concentrati) vacche da latte ad alta produzione possono arrivare ad ingerire > 40 µg/d di AFB 1 con conseguente rischio di superare 0.05 µg/kg nel latte B. Non usare indiscriminatamente e per periodi prolungati prodotti adsorbenti senza aver considerato eventuali effetti collaterali di tale trattamento a tempo indeterminato