Micotossine. Metaboliti secondari di funghi filamentosi. Tossici per gli organismi superiori. Micotossicosi: intossicazione causata da micotossine

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1 Aspetti Zootecnici Antonio Gallo Ricercatore TD Feed&Food Science and Nutrition Institute, Università Cattolica del Sacro Cuore Tel:

2 Micotossine Metaboliti secondari di funghi filamentosi Tossici per gli organismi superiori Micotossicosi: intossicazione causata da micotossine Più frequente effetti Indiretti

3 Principali Funghi micotossicogeni

4 Micotossine e Ruminanti Diete per ruminanti Concentrati Sottoprodotti Foraggi Esposizione ampia gamma di micotossine Rumine: difesa attiva

5 Micotossine e Ruminanti Microflora complessa: Batteri /ml Protozoi 10 6 /ml Lieviti 10 4 /ml

6 Assorbimento delle Aflatossine Assorbimento AFs Ingestione (Sudakin et al., 2003) Inalazione (Rastogi et al., 2006) Contatto (Jakab et al., 1994) AFB1 are candidates for passive diffusion because of the lipophilic properties and low-molecular mass molecules ( FW) da Yiannikouris and Juoany (2002) The rate of AFB1 uptake by intestine tissue is nearly proportional to AFB1 concentration confirming passive diffusion da Kumagai (1989) Diversi autori (Polan et al., 1974; Trucksess et al., 1983; Coulombe, 1993; Hiesh and Wogan, 1994) affermano che sia l assorbimento che la metabolizzazione e l escrezione dell AFs sono processi molto rapidi. Quanto rapidi???

7 Assorbimento delle Aflatossine singolo Bolo Orale (4.9 mg AFB1, 1.0 mg AFB2, 10.6 mg AFG1, 0.9 mg AFG2) AFB1 e AFM1 (ng/l) AFB1 AFM minuti Istituto di Scienze degli Alimenti e della Nutrizione

8 Meccanismo di Assorbimento Impianto Vaginale (4.9 mg AFB1, 1.0 mg AFB2, 10.6 mg AFG1, 0.9 mg AFG2) AFB1 e AFM1 (ng/l) AFB1 AFM minutes

9 Meccanismo di Assorbimento Impianto Vaginale (4.9 mg AFB1, 1.0 mg AFB2, 10.6 mg AFG1, 0.9 mg AFG2) AFM1 (ng/l) mungiture

10 Assorbimento delle micotossine La comparsa ematica delle AFs e dell AFM1 a 5 dalla somministrazione del bolo indica un rapido assorbimento delle tossine ed una altrettanto rapida attivazione del sistema ossidativo CYP La presenza nel circolo sanguigno delle AFs è probabilmente legata ad un assorbimento che inizia già a livello delle mucose boccali ed esofagea Il passaggio delle tossine attraverso la mucosa vaginale, tipicamente non di assorbimento, conferma che il più probabile meccanismo di assorbimento delle AFs è la diffusione semplice

11 Metabolizzazione delle Aflatossine Somministrazione di 14 C-AFB1 a ratti Hsieh and Wong, 1994

12 Metabolizzazione delle Aflatossine Adapted from Yiannikouris and Juoany, 2002 Moschini et al., 2008

13 Metabolismo ruminale Risultati discordanti 50% dell AFB1 degradata in inoculo ruminale Engel and Hagemeister (1978) No degradazione (Kiessling et al., 1984; Westakle et al., 1989) Conversione in composti più solubili (Aflatossicolo, AFM1, ) (Trucksess et al., 1983)

14 Metabolismo Ruminale Il rumine lega le Aflatossine: clorofilline batteri pareti di lievito (Breinholt et al., 1999; Peltonen et al., 2000; Diaz and Smith, 2005; Gratz et al., 2005; Oatley et al., 2005). Gallo and Masoero, 2010

15 Effetto dell AFB1 sull attività fermentativa del rumine Auerbach et al. (1998) 9,5 ppb di AFB1 in inoculo ruminale Nessuna alterazione nella digestione della fibra Westlake et al. (1989) 1000 ppb di AFB1 in inoculo ruminale -50% digestione della fibra

16 Escrezione delle aflatossine % Bile e Feci (Wong and Hsieh, 1980; Coulombe and Sharma,1985) Escrezione AFs % Urine (Eaton et al., 2004; Yannikouris and Juoany, 2002) Latte Animali in lattazione AFB1- glutatione (CAST, 2003) % 4-15 % AFB1- glucuronide (Holenski et al., 1987) % less 10 % 16 % AFM1 AFP1 (Groppman, 1988) AFB1-N 7 - Guanina AFM1 Carry Over 1-3 %

17 Aflatossicosi nei Ruminanti Garrett et al., 1968 Vacche da carne AFB1 nella dieta 700 ppb Effetti sugli animali Anoressia Riduzione performance produttive Insorgenza malattie

18 Aflatossicosi nei Ruminanti Garrett et al., 1968 Vacche da carne AFB1 nella dieta ppb Effetti sugli animali Aumento significativo peso fegato Nessun effetto sulle performance degli animali

19 Aflatossicosi nei Ruminanti Helferich et al., 1986 Vacche da carne AFB1 nella dieta 600 ppb Effetti sugli animali Riduzione ingestione alimenti Riduzione del peso degli animali Lesioni epatiche

20 Aflatossicosi nei Ruminanti Helferich et al., 1986 Vacche da carne AFB1 nella dieta 60 e 300 ppb Effetti sugli animali Nessun effetto sugli animali

21 Aflatossicosi nei Ruminanti Mertens et al., 1977 Vacche da latte Dose AFB1 100 e 300 µg/kg BW AFB1 nella dieta 2 e 6 ppm Effetti sugli animali Drastica riduzione nella produzione di latte

22 Aflatossicosi nei Ruminanti Guthrie, 1979 Vacche da latte AFB1 nella dieta 120 ppb Effetti sugli animali Riduzione performance riproduttive degli animali Aumento del 25% nella produzione di latte dopo 5 giorni rimozione alimenti contaminati

23 Aflatossicosi nei Ruminanti Petterson and Anderson, 1982 Vacche da latte AFB1 nella dieta 100 ppb Effetti sugli animali Riduzione della produzione di latte

24 Aflatossicosi nei Ruminanti Jones and Ewart, 1979 Vacche da latte AFB1 nella dieta 20 ppb Effetti sugli animali Riduzione dell ingestione di alimenti Riduzione della produzione di latte Aumento produzione di latte (quanto?) dopo rimozione alimenti contaminati

25 Aflatossicosi nei Ruminanti Harvey et al., 1991 Agnelli AFB1 nella dieta 2600 ppb Effetti sugli animali Riduzione ingestione alimenti Cambiamenti parametri biochimici (GOT e GGT) Lesioni epatiche Morte

26 Aflatossicosi nei Ruminanti Fernandez et al., 2000 Agnelli AFB1 nella dieta circa 2000 ppb Effetti sugli animali Effetto diretto parametri Immunitari Riduzione risposta cellulo-mediata Minore immunità umorale

27 Aflatossicosi nei Ruminanti Edrington et al., 1994 Agnelli AFB1 nella dieta circa 1000 ppb Effetti sugli animali Riduzione ingestione alimenti (anche 32 giorni dopo sospensione trattamento) Riduzione efficienza conversione alimentare Cambiamenti parametri biochimici (GOT e GGT)

28 Aflatossicosi nei Ruminanti Suliman et al., 1987 Pecore adulte AFB1 nella dieta 750 ppb Effetti sugli animali Cambiamenti parametri biochimici Lesioni epatiche Morte

29 Aflatossicosi nei Ruminanti Masoero et al., 2007 Vacche da latte AFB1 nella dieta 5 ppb

30 Aflatossicosi nei Ruminanti Lavori datati Alti livelli di contaminazione delle diete Risposta dose-effetto non lineare Non investigata presenza di altre micotossine

31 Effetto Sinergico Ruminanti alimentati con diverse tipologie di alimenti Ingestione di più Micotossine Quale effetto sui ruminanti?

32 Effetto Sinergico Effetto Sinergico = 10 Effetto Additivo = 6 Effetto Meno che Additivo = 5 Effetto Antagonista = 3 CAST, 2003

33 Effetto Sinergico Cast, 2003

34 Effetto Sinergico Effetto Additivo e Meno che additivo i più frequenti Effetto Sinergico solo in 6/33 lavori 5 dei quali con AFs E nei ruminanti?

35 Deossinivalenolo (DON) Contamina cereali e foraggi insilati Effetti sugli animali Ridotta ingestione di alimenti Vomito Ridotta capacità fermentativa Ridotta utilizzazione intestinale delle proteine

36 DON e Ruminanti Charmley et al., 1993 Vacche da latte DON nella dieta ppb Effetti sugli animali Riduzione produzione di latte 13%

37 DON e Ruminanti Diaz et al., 2001 Vacche da latte DON nella dieta circa 2500 ppb Effetti sugli animali Dopo aggiunta di sequestranti, aumento nella produzione di latte del 25%

38 Tossina T-2 Contamina cereali (frumento, orzo, sorgo) Effetti sugli animali Gastroenteriti Riduzione nell ingestione di alimenti Ridotta sintesi proteica Immunodepressione

39 T-2 e Ruminanti Pier et al., 1980 Vacche da latte T-2 nella dieta 640 ppb Effetti sugli animali Feci molli Enteriti Ulcere abomasali e ruminali

40 Fumonisine (FB1 + FB2) Contamina cereali (mais, frumento, orzo, avena) Poco degradata a livello ruminale (solo 10-20%) Effetti sugli animali Danni epatici Alterato metabolismo lipidico Ridotta ingestione di alimenti Immunodepressione

41 Fumonisine e Ruminanti Osweiler et al., 1993 Manze Fumo nella dieta 148 ppm Effetti sugli animali Lesioni epatiche (2 animali su 6) Immunodepressione dopo 1 mese: riduzione nell ingestione di alimenti

42 Fumonisine e Ruminanti Diaz et al., 2000 Vacche da latte Fumo nella dieta 100 ppm Effetti sugli animali Ridotta produzione di latte (-6 kg/capo/giorno) Forte riduzione nell ingestione di alimenti Aumento GOT e GGT (alterata attività epatica)

43 Zearalenone e Ruminanti Contamina Cereali (Mais, Frumento, Orzo, Avena), Soia e Foraggi Insilati Effetti sugli animali: Interferenza con ciclo estrale Ridotte performance riproduttive Cisti ovariche Veloce maturazione dei follicoli Aborto

44 Zearalenone e Ruminanti Mirocha et al., 1978 Vacche da latte ZEA nella dieta 25 e 100 ppm Effetti sugli animali Nessun effetto Aumento dimensione dei corpi lutei

45 Zearalenone e Ruminanti Coppock et al., 1990 Vacche da latte ZEA nella dieta 660 ppb (+ 440 ppb di DON) Effetti sugli animali Riduzione ingestione di alimento Feci molli Interferenza con performance riproduttive?

46 Limiti di Legge AFB1 Desossinivalenolo Tossina T-2 Zearalenone Ocratossina A Fumonisine B1 + B2 mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg Materie prime per mangimi Mangimi complementari e completi, ad eccezione di: mangimi complementari e completi per animali da latte mangimi complementari e completi per vitelli (< 4 mesi)

47 Livelli di contaminazione delle diete considerati problematici Micotossina Alimenti a rischio Livello micotossina nella dieta Aflatossine Bovini da carne Cereali e sottoprodotti 300 ppb X 50 Bovini da latte Mais, Cotone e sottoprodotti 2 ppb (per contaminazione da AFM1 nel latte) Desossinivalenolo (DON) Cereali e sottoprodotti, Bovini da carne (> 4 mesi) Foraggi 20 ppm Bovini da carne (< 4 mesi) Cereali e sottoprodotti, 2 ppm limite X 15 Foraggi Cereali e sottoprodotti, Foraggi Bovini da latte 2 ppm Tossina T-2 Bovini da latte Cereali e sottoprodotti 700 ppb Zearalenone (ZEA) Bovini da latte Cereali e sottoprodotti, 400 ppb Foraggi Fumonisine (FB1 + FB2) Bovini da latte Cereali e sottoprodotti 100 ppm limite limite X 5 Henry, 2006 Whitlow & Hagler,2010

48 Effetto dei bassi dosaggi sulle performance di crescita dei SUINI 40% Riduzione Percentuale delle Performance di Crescita 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Dose max Ammessa Dose max Raccomandata Aflatossine OTA DON Fumonisine Concentrazione nella dieta (µg/kg; Aflatossine; OTA; DON) (mg/kg; Fumonisine)

49 Effetto dei bassi dosaggi sulle performance di crescita 80% degli AVICOLI Riduzione Percentuale delle Performance di Crescita 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Dose max Ammessa Dose max Raccomandata Aflatossine Ocratossina Fumonisine DON Concentrazione della dieta (µg/kg; Aflatossine) (mg/kg; DON; Ocratossina) (mg/kg; Fumonisine)