6. Naccha ocratoxinas

Ciencia UANLUniversidad Autnoma de Nuevo [email protected] ISSN (Versin impresa): 1405-9177MXICO

2005 Lidia R. Naccha / Norma C. Cavazos / Anabel Torres / Martha P. Castillo / Alfonso J.

Robledo OCRATOXINAS Y SU IMPACTO EN LA SALUD

Ciencia UANL, julio-septiembre, ao/vol. VIII, nmero 003 Universidad Autnoma de Nuevo Len

Monterrey, Mxico pp. 373-378

CIENCIA UANL / VOL. VIII, No. 3, JULIO-SEPTIEMBRE 2005 373

* Departamento de Qumica Analtica, Facultad de Medicina, UANL.Av. Madero y Dr. Aguirre Pequeo, Col. Mitras Centro, C.P. 64460,Monterrey, N.L., Mxico. Tel. (81) 8329 [email protected]

OCRATOXINAS Y SU IMPACTOEN LA SALUD

LIDIA R. NACCHA*, NORMA C. CAVAZOS*, ANABEL TORRES*, MARTHA P. CASTILLO*, ALFONSO J. ROBLEDO*

L a ingestin de alimentos que contie-nen micotoxinas, las cuales son pro-ductos txicos de hongos microsc-picos, puede causar efectos perjudi-ciales en la salud humana y animal. De las mico-toxinas, la ocratoxina puede contaminar gran varie-dad de productos alimenticios.

El presente trabajo de investigacin se generdebido a la importancia del estudio de lasocratoxinas, sobre todo por su impacto en la salud.

Se abordarn temas como: los orgenes de suestudio, la evolucin de las investigaciones realiza-das para identificarlas, los factores que afectan eldesarrollo de estas micotoxinas, el impacto que tie-nen en la salud humana, as como su detoxificacin.

El primer compuesto que se descubri, laocratoxina A, se aisl de una cepa de Aspergillusochraceus.

En varios pases se han notificado casos deocratoxicosis en animales de explotacin pecuaria(porcinos y aves), y la manifestacin primaria ha sidola nefropata crnica. En el humano se ha observa-do que causa daos hepticos, esplnicos, seos y,en algunos casos, cardacos y an cerebrales, peroprincipalmente nefrticos.

Con el fin de detectar y determinar la concentra-cin de ocratoxina A en los diferentes productos ali-menticios, se han implementado varios mtodos, conlmites mnimos de deteccin hasta de picogramos.Actualmente, los niveles aceptables de ocratoxina Avan de 1-50 g/K en alimentos, y de 100-1000g/K en piensos.

El estudio de las ocratoxinas es muy importantedebido a los peligros que presentan, ya que se hanencontrado como contaminantes naturales de los

productos alimenticios. La proteccin de la saludhumana y animal es tarea de todos.

Origen

En 1965, un grupo de investigadores sudafricanosdescubri la ocratoxina A durante un estudio dehongos toxignicos. La ocratoxina A es un metabolitotxico de Aspergillus ochraceus que se desarrollaen alimentos y piensos. Despus, una enfermedaden los cerdos que inclua la degeneracin renal, queya era reconocida desde tiempo atrs en criaderosde Dinamarca, se demostr que era inducida al ali-mentarlos con cebada mohosa. En los hongos dela cebada se encontr que Penicillium viridicatumprovocaba enfermedad renal en animales de labo-ratorio, recordando aquella descubierta de maneranatural en la nefrosis de los cerdos. La ocratoxina Ase ha aislado de estos cultivos junto con el cidooxlico y la citrinina. Posteriormente, la ocratoxinaA se encontr en la cebada y en la avena danesasempleadas como pienso para cerdos.1

Propiedades qumicas y fsicas

La ocratoxina integra una familia de compuestosde los cuales se han reconocido: ocratoxina A,ocratoxina B, ocratoxina C (etil ster de ocratoxinaA) y ocratoxina , todos stos como contaminantes

CIENCIA UANL / VOL. VIII, No. 3, JULIO-SEPTIEMBRE 2005374

OCRATOXINAS Y SU IMPACTO EN LA SALUD

Fig. 1. Las ocratoxinas y sus metabolitos.

naturales. Sin embargo, tambin existen anlogossintticos como metil ster de ocratoxina A, entreotros. La estructura particular de la ocratoxina Aconsiste en un ncleo dihidroisocumarnico clora-do, unido por un enlace amino a la L-fenilalanina,a travs del grupo 7-carboxilo (figura 1).

La degradacin produce la dihidroisocumarina,compuesto tambin encontrado en la orina de ratasenvenenadas experimentalmente. Lahidrlisis cida de la ocratoxina Acon enzimas proteolticas da comoresultado L-fenilalanina y el com-puesto conocido como ocratoxina ,del que se ha descubierto que esexcretado por la bilis.2

El primer compuesto que se des-cubri, la ocratoxina A, se aisl deuna cepa de Aspergillus ochraceus.Se trata de un compuesto cristalino,incoloro, que exhibe fluorescenciaazul bajo la luz UV. La sal de sodiode ocratoxina A es hidrosoluble,como cido es moderadamente

soluble en disolventes orgnicos polares como clo-roformo y metanol.3 Las propiedades qumicas y f-sicas de tres ocratoxinas se muestran en la tabla I.

Toxicidad

La ms txica es la ocratoxina A, su toxicidad estasociada con su anillo isocumarnico. Le siguen engrado de toxicidad el metil ster de la ocratoxina Ay la ocratoxina C.4

Mtodos de anlisis en productos ali-menticios

Se han implementado tcnicas analticas para laidentificacin y determinacin cuantitativa deocratoxina en el orden de picogramos/K.

Las ocratoxinas pueden extraerse con clorofor-mo tibio, precipitarse con hexano y removerse porfiltracin. La toxina cruda se redisuelve con cloro-formo y se purifica por extraccin con bicarbonatode sodio 0.5M, del que se puede reextraer antes dela acidificacin. La separacin de la toxina se pue-de realizar por cromatografa en capa fina (TLC) oen una columna de slicagel, empleando las siguien-tes mezclas de solventes de elucin: benceno/cidoactico (4:1) o (9:1) v/v, benceno/metanol/cidoactico (12:2:1), tolueno/acetato de etilo/cidofrmico al 90% (5:4:1). La deteccin de las dife-rentes ocratoxinas se logra por la intensidad de lafluorescencia en las placas cromatogrficas, o porespectrofluorometra, comparndose con compues-tos de referencia.

Uno de los mtodos oficiales, la AOAC, consisteen extraer la ocratoxina de los granos con clorofor-mo-cido fosfrico y aislar por particin lquido-l-

2FUDWR[LQD

)yUPXODPROHFXODU

0DVDPROHFXODUUHODWLYD

7HPSHUDWXUDGHIXVLyQ

0i[LPRVGHDEVRUFLyQQP&RHILFLHQWHGHDEVRUFLyQ

5HIHUHQFLDV

$

&+&O12

[LOHQR

6WH\Q\+RO]DSIHO

%

&+12

9DQGHU0HUZH\FROV

D

&0&O2

9DQGHU0HUZH\FROV

Tabla I. Propiedades fsicas y qumicas de algunas micotoxinas. OPS.Criterios de salud ambiental II. Micotoxinas. Publicacin cientfica No.

453.1989.


quido con una solucin de bicarbonato. El extractose retiene en una columna C18, y la ocratoxina seelude con acetato de etilo-metanol-cido actico.Se analiza por cromatografa de fase reversa y secuantifica por fluorescencia. La cromatografa deun derivado metil ster de ocratoxina confirma suidentidad.5

Se han realizado estudios para la determinacinde ocratoxina A en cereales y productos animalespor cromatografa de lquidos de alta resolucin(CLAR), usando limpieza de la muestra con colum-nas de inmunoafinidad. La limpieza se puede reali-zar manualmente o de manera automtica, em-pleando un sistema de preparacin de muestras co-merciales disponibles. El mtodo se ha aplicado acereales como trigo, centeno y cebada, cereales dedesayuno sin procesar y productos animales comorin de cerdo y morcilla. La recuperacin paramuestras de trigo y rin de cerdo contaminadoscon ocratoxina A con 13.7 g/K y 10 g/K, respec-tivamente, se encontr en un rango de 70-80%, ycon una desviacin estndar relativa de 1.3% (n=8)para trigo, y 3.0% (n=8) para muestras de rin decerdo. La tcnica de inmunoafinidad fue significati-vamente ms rpida que los mtodos que aplicanlimpieza cromatogrfica convencional, y los extrac-tos estaban ms libres de co-extractos, obtenindo-se lmites de deteccin de 0.2 g/K.6

Tambin se determin la ocratoxina en presen-cia de zearalenona. El analito se extrajo de la mues-tra con cido fosfrico y cloroformo. El extracto sepas a travs de una columna de silica gel previa-mente tratada con ciclohexano-cloruro de etileno-ter etlico. Despus de eluir la zearalenona con clo-roformo, la ocratoxina A se eluy con cloroformo-cido frmico. Se purific por cromatografa en unacolumna de bicarbonato de sodio-celita. Las mico-toxinas se determinaron por cromatografa de lqui-dos con dos columnas en serie empacadas conSpherisorb ODS de 10 m y 5 m, respectivamen-te. La ocratoxina A se detect por espectrofluoro-metra. Los lmites de deteccin para la ocratoxinaA en diferentes matrices fueron de 1-5 g/K y de 2g/K para la zearalenona.7

Existen otros mtodos: inmunoqumico, radioin-munoanlisis, inmunoenzimticos, inmunoafinidad/CLAR, CLAR/espectrometra de masas, CLAR/fluo-rescencia y cromatografa de gases conderivatizacin/espectrometra de masas, los cualesson de uso ms reciente y especializado, y permitendetectar hasta concentraciones de picogramos.8,9

Fuentes y distribucin

Las ocratoxinas son metabolitos de Aspergillusochraceus y se descubrieron como resultado de unmuestreo de laboratorio para ver la toxicidad de ungran nmero de cultivos fngicos realizados por Scotty cols., en Sudfrica. Van der Merwe y cols., ascomo Steyn y Holzapfel, aislaron derivados metlicosy etlicos de ocratoxina A y su derivado no clorado,no txico, la ocratoxina B. Los hongos que produ-cen ocratoxina son: A. ochraceus, A. ostianus, A.melleus, A. alliaceus, A. petrakii, A. sclerotiorum, A.sulphureus, Penicillium viridicatum, P. cyclopium, P.commune, P. palitans, P. purpurescens y P. variabile.

P. viridicatum del jamn fue la primera especiefuera del grupo de A. ochraceus en ser reportadacomo productora de ocratoxina A. Cepas de P.viridicatum y P. palitans productoras de ocratoxinaA y de ocratoxina A/citrinina se encontraron en gra-nos mohosos canadienses. En un grupo dePenicillium aislados de salchichas fermentadas conhongos se comprob que 17 de stos producanocratoxina A.

Factores que afectan su distribucin

Contenido de humedad y temperatura

La produccin ptima de ocratoxina A por A.ochraceus es entre 20 y 30C. La produccin mxi-ma se observ a 30C y una actividad de agua (Aw)de 0.953 (39% de contenido de agua). A tempera-turas inferiores, como 15C, fue necesaria una ma-yor humedad (Aw = 0.997 52% de humedad). Laproduccin por P. virdicatum es entre 5-10C. Estoindica que la fuerte contaminacin ocratoxnicaobservada en pases de climas fros, como Canady las naciones escandinavas, la producen principal-mente las especies del gnero Penicillium.

Fig. 2. Cebada y maz.

LIDIA R. NACCHA, NORMA C. CAVAZOS, ANABEL TORRES, MARTHA P. CASTILLO, ALFONSO J. ROBLEDO



Presencia en productos alimenticios

a) Productos vegetales. La presencia natural deocratoxinas se ha observado en maz, cebada, gra-nos calentados, piensos mezclados, frijoles blancossecos y cacahuates mohosos (figura 2).

b) Residuos en alimentos de origen animal. Di-versos estudios han revelado que los rganos afec-tados son los riones, el hgado y el tejido adiposode los animales que consumen alimentos contami-nados con ocratoxina A, siendo el rin el rganoms afectado, encontrndose hasta 104 g/K enporcinos con nefropata. Asimismo, tambin en lasaves se ha detectado mayor cantidad de ocratoxinaen los riones, aunque no se ha detectado esta toxi-na en los huevos.

Impacto en la salud

Efecto en animales

Bajo condiciones experimentales, el dao renal hasido inducido por exposicin alimentaria a ocratoxinaen animales como roedores, perros, cerdos, pja-ros y aun en pequeos rumiantes. La mayora de losinformes sobre nefropata inducida por ocratoxinahan sido obtenidos a partir de cerdos durante estu-dios experimentales, en los que se reportaron cam-bios tanto estructurales como funcionales.

En varios pases se han notificado casos deocratoxicosis en animales de explotacin pecuaria(porcinos y aves), y la manifestacin primaria ha sidola nefropata crnica. Las lesiones comprenden atro-fia tubular, fibrosis intersticial y, en etapas ulterio-res, glomrulos hialinizados. Se ha comprobado quela ocratoxina A es nefrotxica en todas las especiesanimales estudiadas hasta ahora, incluso a la msbaja concentracin; asimismo, se ha observado quetiene efecto teratognico, mutagnico e inmunosu-presor.10-12

Efecto en el hombre

Con base en estos descubrimientos, se puede inferirque el hombre pudiera estar, por tanto, expuesto aesta toxina por dos vas: consumo de alimentos di-rectamente contaminados por hongos productoresde esta toxina y consumo de carne que contengaresiduos de la toxina proveniente de animales ali-mentados con piensos contaminados.

La nefropata endmica humana es una afeccin

renal de etiologa desconocida, que hasta ahora slose ha observado en algunas partes de la PennsulaBalcnica. La nefropata endmica de los Balcaneses una enfermedad crnica, que evoluciona lenta-mente hasta la muerte. En algunas partes de la Pe-nnsula Balcnica, donde prevalece la nefropataendmica, se ha observado una elevada exposicina la ocratoxina en la dieta. Las lesiones renales ob-servadas en esta enfermedad son comparables alas advertidas en la nefropata porcina vinculadacon la ocratoxina. En el humano se ha observadoque causa dao heptico, esplnico, seo y, en al-gunos casos, cardaco y aun cerebral, pero princi-palmente nefrtico.13-15

La penetracin de la ocratoxina en la cadenaalimenticia humana en Canad se ha estudiado poranlisis de granos almacenados, sangre porcina ysangre humana. Se mostr que el 34% de los gra-nos almacenados tena capacidad de producirocratoxina hasta de 1 mg/K. Asimismo, en la san-gre obtenida de los cerdos destinados al mataderose comprob que del 16 al 65% contena 5.4 a19.4 ng/mL de ocratoxina. Consecutivamente, secolect y analiz sangre humana de pacientes conenfermedad renal y de pacientes sin esta enferme-dad, encontrando en ambos casos presencia deocratoxina en niveles detectables y, en ciertos ca-sos, concentraciones mayores de 0.5 ng/mL. Estosestudios hacen suponer que una gran parte de lapoblacin canadiense est expuesta a la ocratoxinaA, y que los posibles puntos de entrada de esta toxi-na en la cadena alimenticia humana son los granosy productos porcinos contaminados.16

En Alemania se encontraron diversos alimentoscontaminados con esta toxina, lo que explica el he-cho de que ms del 50% de las muestras de sangrehumana y suero contengan ocratoxina.17

Regulacin

Actualmente, cerca de 60 pases han actuado o hanpropuesto regular los niveles de micotoxinas en ali-mentos y piensos. Varios factores pueden influen-ciar los lmites de tolerancia para ciertas micotoxi-nas, como son la disponibilidad de informacin so-bre la exposicin alimentaria y su toxicologa, la dis-tribucin de las micotoxinas y la disponibilidad demetodologa analtica. La mayora de las regulacio-nes existentes para micotoxinas concierne a afla-toxinas, pero el nmero de pases que regula tam-bin otras micotoxinas est creciendo.


De las micotoxinas nefrotxicas, la ocratoxina Aera la nica para la que existan regulaciones en 1990.Desde entonces, al menos once pases han propuestolmites oficiales. Los niveles aceptables van de 1-50g/K en alimentos, y de 100-1000 g/K en piensos.Las bases para establecer estos criterios son dbiles yla renovacin de los lmites de tolerancia para la ocra-toxina A son altamente deseables.18

Detoxificacin

La ocratoxina A es una dihidroisocumarina clorinadaligada a travs del grupo 7-carboxilo con la L-fenilalanina por un enlace amida, es un potente txi-co para muchas especies animales. Para desactivary detoxificar esta micotoxina se ha investigado sucalentamiento y su tratamiento qumico. El calenta-miento no la detoxifica fcilmente. La molcula dela ocratoxina A posee tanto un enlace amida comoun grupo lactona. Estos sitios pueden ser atacadosmediante tratamientos fsicos y qumicos. Chetkowskiy cols., reportaron que el tratamiento del grano con-taminado con ocratoxina A, con una solucin deamonio al 2%, reduce la concentracin de ocra-toxina A a niveles indetectables, y que los compues-tos resultantes de esta descomposicin eran muchomenos txicos que la ocratoxina A. Por otra parte,Paster y cols., encontraron que la ocratoxina A esestable en presencia de amonio al 2% y 5% a 4C,y es estable por ms de 30 das a 28C. Aunque eltratamiento con lcalis es una manera efectiva dedetoxificar ocratoxina A, se debe emplear una grancantidad de ste. El tratamiento enzimtico podra serotro posible mtodo de detoxificacin de ocratoxinaA. Aunque el tratamiento enzimtico puede ser efecti-vo y suave, en la actualidad es difcil de aplicar a lacomida desde un aspecto econmico. Por ello se re-querira la innovacin de un nuevo mtodo. En la ac-tualidad se emplean agentes oxidantes y reductorespara modificar, sanitizar o incrementar las propie-dades de los alimentos. El perxido de hidrgenoes uno de estos qumicos, y es efectivo para destruiraflatoxina, zearalenona y deoxinivalenol. Sin embar-go, para la ocratoxina A no es efectivo completa-mente, slo se puede lograr la detoxificacin em-pleando lcalis fuertes en rangos de pH 10.8-12.5.19

Conclusin

Actualmente es indispensable continuar el estudiode las ocratoxinas e implementar medidas que con-

trolen o eviten la presencia de estos contaminantesen los alimentos y piensos, con el fin de evitar pato-logas severas tanto en hombres como en animales.En Mxico todava no se da a este tema la impor-tancia que merece.

Agradecimiento

Este trabajo forma parte del proyecto financiado porel Programa de Apoyo a la Investigacin Cientficay Tecnolgica (Paicyt-CA571-01).

Resumen

Las ocratoxinas pueden contaminar gran variedadde productos alimenticios. La ms txica es la ocra-toxina A , sta se aisl de Aspergillus ochraceus. Envarios pases se han notificado casos de ocratoxicosisen animales de explotacin pecuaria (porcinos yaves), y la manifestacin primaria ha sido lanefropata crnica. En el humano se ha observadoque causa dao heptico, esplnico, seo y en al-gunos casos cardaco y an cerebral, pero princi-palmente nefrtico. El estudio de las ocratoxinas esmuy importante por los peligros que presenta parala salud y debido a que se han encontrado comocontaminantes naturales de los productos alimenti-cios. La proteccin de la salud humana y animal estarea de todos.

Palabras clave: Ocratoxinas, Ocratoxina A, Toxici-dad de ocratoxina A, Nefropata.

Abstract

Ochratoxins can contaminate a large variety of foodproducts. The most toxic is ochratoxin A, which wasisolated from Aspergillus ochraceus. In several coun-tries, cases of ochratoxicosis in livestock (pigs andbirds) have been notified. The primary manifestationin animals is chronic nephropathy. In humans themost affected organ is the kidney, followed by theliver, the spleen, and the bones. Cases of cardiacand brain toxicity have also been reported. The studyof ochratoxins is very important because of the healthhazard it presents. It is specially important becausethey have been found as natural polluting agents infood, which are potentially toxic. The preservationof human and animal health is everyones responsi-bility.

LIDIA R. NACCHA, NORMA C. CAVAZOS, ANABEL TORRES, MARTHA P. CASTILLO, ALFONSO J. ROBLEDO


Keywords: Ochratoxins, ochratoxin A, ochratoxintoxicity, nephropathy.

Referencias

1. K. Huraguchi, M. Yamazaki, Toxicologybiochemistry and phatology of mycotoxinsHalsted Press, 1978.

2. C. Moreau Moulds, Toxins & Food, Wiley-Interscience Publication, 1979.

3. OPS. Criterios de salud ambiental II. Micotoxi-nas. Publicacin cientfica No. 453.1989.

4. H. Xiao, S. Madhyastha, R. Marqurdt, S. Li, J.Vodela, A. Frohlich, B. Kemppainen. Toxicity ofochratoxin A, its opened lactone form andseveral of its analogs: structure-activityrelationships. Toxicology and appliedPharmacology 137, 182-192 1996 Article No.0071.

5. AOAC Official Methods of Analysis of the Asso-ciation of Official Analytical Chemist 16th EditionVol. II, 1998.

6. M. Sharman, S. MacDonald, J Gilbert.Automated liquid chromatographicdetermination of ochratoxin A in cereals andanimal products using inmunoaffinity columnclean-up, Journal of Chromatography, 1992,603 285-289.

7. E. Josefsson, T. Moller. High Pressure LiquidChromatographic determination of OchratoxinA and Zearalenone in cereals. Journal AOAC,1979, Vol. 62, No. 5, 1165-1168.

8. Van Egmond. Analytical methodology andregulations for ochratoxin A. Food AdditContam, 1996, 13 Suppl 11-3.

9. Y. Jiao, W. Blass, C. Ruhl, R. Weber.

Identification of ochratoxin A in food samplesby chemical derivatization and gaschromatography-mass spectrometry. J.Chromatogr 1992, Mar 20 595:1-2.

10. Kuiper-Goodman T. Risk assessment ofochratoxin A residues in food. IARC Sci Publ1991:115 307-20.

11. P. Krogh. Role of ochratoxin in disease causationFood. Chem Toxicol, 1992, Mar 30:3 213-24.

12. J.E. Huff. Carcinogenicity of ochratoxin A in ex-perimental animals. IARC Sci Publ 1991:115229-44.

13. P. Krogh, B. Hald, R. Plestina, S.Ceovic. Balkan(endemic) nephropathy and foodborn ochratoxinA: preliminary results of a survey of foodstuffs.Acta path microbiol scand Sect B 85: 238-2401977.

14. G. Dirheimer, E.E. Creppy. Mechanism of actionof ochratoxin A. IARC Sci Publ 1991: 115 171-86.

15. M. Pavlovic, R. Plestina, P. Krogh. Ochratoxin Acontamination of foodstuffs in an area withBalkan (endemic) nephropathy. Acta pathmicrobiol scand Sect B 87: 243-246 1997.

16. A.A. Frolhich, R.R. Marqurdt, K.H. Ominski.Ochratoxin A as a contaminant in the humanfood chain: a Canadian perspective. IARC SciPubl 1991:115 139-43.

17. H.K. Frank. Food contamination by ochratoxinA in Germany. IARC Sci Publ 1991:115 77-81.

18. Van Egmond. Worldwide regulations forochratoxin A. IARC Sci Publ 1991: 115 331-6

19. S.G. Fouler, A.B. Triivedi, N. Kitabadake.Detoxification of citrinin and Ochratoxin A byHidrogen Peroxide. Journal AOAC Internatio-nal, 1994, V. 77, No. 3, 631-636.


6. Naccha ocratoxinas

Documents

Transcript of 6. Naccha ocratoxinas