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Aflatoxin

Estructura química de la aflatoxina B1 Las aflatoxinas son varios carcinógenos y mutágenos venenosos producidos por ciertos mohos , especialmente especies de Aspergillus como As...

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Estructura química de la aflatoxina B1

Las aflatoxinas son varios carcinógenos y mutágenos venenosos producidos por ciertos mohos , especialmente especies de Aspergillus como Aspergillus flavus y Aspergillus parasiticus . Según el USDA , "probablemente sean las micotoxinas más conocidas y más investigadas del mundo". [ 1 ] Los hongos crecen en el suelo, la vegetación en descomposición y diversos alimentos básicos y productos básicos como heno, maíz , cacahuetes , café , trigo , mijo , sorgo , yuca , arroz , chiles , semillas de algodón , frutos secos , semillas de sésamo , semillas de girasol y diversos cereales y semillas oleaginosas. Se han encontrado tanto en alimentos para mascotas como para humanos, así como en piensos para animales de granja. Los animales alimentados con alimentos contaminados pueden pasar productos de transformación de aflatoxinas a la leche, productos lácteos y carne. [ 2 ] Por ejemplo, se sospecha que el pienso para aves de corral contaminado es la fuente de carne y huevos de pollo contaminados con aflatoxinas en Pakistán. [ 3 ]

Los niños son particularmente vulnerables a la exposición a aflatoxinas, que está relacionada con la inmunosupresión , el retraso del crecimiento , [ 4 ] el retraso del desarrollo, [ 5 ] la aflatoxicosis, [ 6 ] y el cáncer de hígado . Algunos estudios han informado una asociación entre el retraso del crecimiento infantil y la exposición a aflatoxinas, aunque este vínculo no se ha detectado de manera consistente en todos los estudios. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Además, una relación causal entre el retraso del crecimiento infantil y la exposición a aflatoxinas aún no ha sido demostrada de manera concluyente por estudios epidemiológicos, aunque tales investigaciones están en curso. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] Los adultos tienen una mayor tolerancia a la exposición, pero también están en riesgo. No se conoce ninguna especie animal que sea inmune. Las aflatoxinas se encuentran entre las sustancias más carcinógenas conocidas. [ 14 ] Después de ingresar al cuerpo, las aflatoxinas pueden ser metabolizadas por el hígado a un intermediario epóxido reactivo o hidroxiladas para convertirse en la aflatoxina M1 menos dañina .

La intoxicación por aflatoxinas suele producirse por ingestión, pero el compuesto de aflatoxina más tóxico, la B1 , puede penetrar a través de la piel. [ 15 ]

Los niveles de acción de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) para la aflatoxina presente en alimentos o piensos son de 20 a 300 ppb . [ 16 ] La FDA ha tenido ocasión de declarar retiros de alimentos tanto para humanos como para mascotas como medida de precaución para prevenir la exposición. 

El término "aflatoxina" deriva del nombre de la especie Aspergillus flavus , en la que se descubrieron por primera vez algunos de sus compuestos. En Inglaterra, durante las décadas de 1950 y 1960, se identificó una nueva enfermedad con características desconocidas que aumentó la mortalidad de los pavos. Posteriormente, en 1960, se reconoció en Inglaterra la aflatoxina como agente causal de la misteriosa enfermedad X del pavo , que provoca una mortalidad excesiva en los pavitos. [ 17 ] Las aflatoxinas forman uno de los principales grupos de micotoxinas .

Principales tipos y sus metabolitos

La aflatoxina B1 se considera la más tóxica y es producida tanto por Aspergillus flavus como por Aspergillus parasiticus . La aflatoxina M1 está presente en el caldo de fermentación de Aspergillus parasiticus , pero tanto esta como la aflatoxina M2 también se producen cuando un hígado infectado metaboliza las aflatoxinas B1 y B2 .

  • Aflatoxina B 1 y B 2 (AFB), producida por A.  flavus y A.  parasiticus.
  • Aflatoxina G 1 y G 2 (AFG), producida por algunos A.  flavus del Grupo II y Aspergillus parasiticus [ 18 ]
  • Aflatoxina M 1 (AFM 1 ), metabolito de la aflatoxina B 1 en humanos y animales (la exposición en niveles de ng puede provenir de la leche materna).
  • Aflatoxina M 2 , metabolito de la aflatoxina B 2 en la leche de ganado alimentado con alimentos contaminados [ 19 ]
  • Aflatoxicol (AFL): metabolito producido por la ruptura del anillo de lactona.
  • Aflatoxina Q 1 (AFQ 1 ), principal metabolito de AFB 1 en preparaciones hepáticas in vitro de otros vertebrados superiores [ 20 ]

AFM, AFQ y AFL conservan la posibilidad de convertirse en epóxido. Sin embargo, parecen mucho menos capaces de causar mutagénesis que el ABM no metabolizado. [ 21 ]

Aparición

A la derecha, fluorescencia emitida bajo luz ultravioleta por el crecimiento de hongos, lo que indica la probable presencia de aflatoxina. A la izquierda, la misma fruta bajo luz natural.

Los productos básicos que se contaminan regularmente con aflatoxinas incluyen la yuca, los chiles, el maíz, la semilla de algodón, el mijo, los cacahuetes, el arroz, el sorgo, las semillas de girasol, los frutos secos, el trigo y diversas especias destinadas al consumo humano o animal. Se han aislado aflatoxinas de todos los principales cultivos de cereales y de fuentes tan diversas como la mantequilla de cacahuete y el cannabis. En ocasiones, se encuentran productos de transformación de aflatoxinas en huevos, productos lácteos y carne cuando los animales son alimentados con granos contaminados. [ 2 ] [ 22 ]

Aflatoxins are produced by both Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus, which are common forms of "weedy" molds widespread in nature. Aflatoxins occur also in Aspergillus pseudocaelatus, Aspergillus nomius and Aspergillus pseudonomius.[23] The presence of these molds does not always indicate that harmful levels of aflatoxin are present, but it does indicate a significant risk. The molds can colonize and contaminate food before harvest or during storage, especially following prolonged exposure to a high-humidity environment or to stressful conditions such as drought. Aflatoxin contamination is increasing in crops such as maize as a result of climate change.[24][25]

The native habitat of Aspergillus is in soil, decaying vegetation, hay, and grains undergoing microbiological deterioration, but it invades all types of organic substrates whenever conditions are favorable for its growth. Favorable conditions for production of aflatoxins include high moisture content (at least 7%) and temperatures from 55 to 104 °F (13 to 40 °C), where the optimum is 27 to 30 °C (81 to 86 °F).[26][27]

A study conducted in Kenya and Mali found that the predominant practices for drying and storage of maize were inadequate in minimizing exposure to aflatoxins.[28]

Prevention

A primary means of limiting risk from aflatoxins in the food supply is food hygiene in the commercial commodity supply chain, such as rejecting moldy grain for use in food processing plants and testing of batches of ingredients for aflatoxin levels before adding them to the mix. Regulatory agencies such as the FDA set limits on acceptable levels. Grain drying itself, which is necessary for viable combine harvesting in many regions, assists in this effort by preventing stored grain from being too damp in the first place.

The use of nixtamalization, the processing of maize or other grains by soaking and cooking in alkali solution, greatly reduces aflatoxin concentrations.[29][30]

There is very limited evidence to show that agricultural and nutritional education can reduce exposure to aflatoxin in low to middle-income countries.[31]

Pathology

Esquema que resume las principales vías de contaminación/exposición a AFB1 y AFM1 y sus efectos adversos para la salud humana.

No se conoce ninguna especie animal inmune a los efectos tóxicos agudos de las aflatoxinas. Los adultos tienen una alta tolerancia a la exposición a las aflatoxinas y rara vez sucumben a la aflatoxicosis aguda, [ 32 ] pero los niños se ven particularmente afectados, y su exposición puede provocar retraso en el crecimiento y en el desarrollo, además de todos los síntomas mencionados a continuación. [ 5 ]

La exposición a altos niveles de aflatoxinas produce una necrosis hepática aguda (aflatoxicosis aguda), que posteriormente puede derivar en cirrosis o carcinoma hepático . La insuficiencia hepática aguda se manifiesta con hemorragias , edema , alteraciones en la digestión, cambios en la absorción y/o el metabolismo de los nutrientes, y alteraciones mentales y/o coma . [ 32 ]

La exposición crónica subclínica no produce síntomas tan dramáticos como la aflatoxicosis aguda. La exposición crónica aumenta el riesgo de desarrollar cáncer de hígado y vesícula biliar, [ 33 ] ya que los metabolitos de la aflatoxina pueden intercalarse en el ADN y alquilar las bases a través de su grupo epóxido . Se cree que esto causa mutaciones en el gen p53 , un gen importante para prevenir la progresión del ciclo celular cuando hay mutaciones en el ADN, o para señalizar la apoptosis (muerte celular programada). Estas mutaciones parecen afectar a algunas ubicaciones de pares de bases más que a otras; por ejemplo, la tercera base del codón 249 del gen p53 parece ser más susceptible a las mutaciones mediadas por aflatoxina que las bases cercanas. [ 34 ] Al igual que otros agentes alquilantes del ADN, la aflatoxina B1 puede causar inmunosupresión, y la exposición a ella se asocia con una mayor carga viral en personas VIH positivas. [ 35 ] [ 36 ]

La manifestación de las enfermedades relacionadas con las aflatoxinas está influenciada por factores como la especie, la edad, la nutrición, el sexo y la posibilidad de exposición simultánea a otras toxinas. El principal órgano afectado en los mamíferos es el hígado, por lo que la aflatoxicosis es principalmente una enfermedad hepática. Entre las condiciones que aumentan la probabilidad de aflatoxicosis en humanos se incluyen la disponibilidad limitada de alimentos, las condiciones ambientales que favorecen el crecimiento de moho en los alimentos y la falta de sistemas regulatorios para el monitoreo y control de las aflatoxinas. [ 37 ]

Una dieta regular que incluya verduras apícolas , como zanahorias , chirivías , apio y perejil, puede reducir los efectos cancerígenos de la aflatoxina. [ 38 ]

No existe un antídoto específico para la aflatoxicosis. El tratamiento sintomático y de apoyo, adaptado a la gravedad de la enfermedad hepática, puede incluir fluidoterapia intravenosa con dextrosa, vitamina K activa, vitaminas del grupo B y una dieta restringida, pero rica en proteínas de alta calidad y con un contenido adecuado de carbohidratos.

En otros animales

En los perros, la aflatoxina tiene el potencial de causar enfermedad hepática. Se requiere un consumo continuo de aflatoxina durante varias semanas o meses para que aparezcan signos de disfunción hepática. [ 39 ] Algunos artículos han sugerido que el nivel tóxico en el alimento para perros es de 100 a 300  ppb y que se requiere una exposición o consumo continuo durante algunas semanas o meses para desarrollar aflatoxicosis. [ 40 ] No hay información disponible que sugiera que los perros recuperados sucumban posteriormente a una enfermedad inducida por aflatoxina.

Los pavos son extremadamente susceptibles a la aflatoxicosis. Estudios recientes han revelado que esto se debe al metabolismo eficiente de la aflatoxina B1 mediado por el citocromo P450 en el hígado de los pavos y a la desintoxicación deficiente mediada por la glutatión-S-transferasa . [ 41 ] [ 42 ]

Algunos estudios en hámsteres preñados mostraron una relación significativa entre la exposición a la aflatoxina B1 ( 4  mg/kg, dosis única) y la aparición de anomalías del desarrollo en su descendencia. [ 43 ]

Detección en humanos

Se han utilizado con mayor frecuencia dos técnicas principales para detectar los niveles de aflatoxina en humanos, aunque no están disponibles comercialmente.

El primer método consiste en medir el aducto de AFB1 - guanina en la orina de los sujetos. La presencia de este producto de degradación indica exposición a la aflatoxina B1 durante las últimas 24 horas. Sin embargo, esta técnica solo mide la exposición reciente. Debido a la vida media de este metabolito, el nivel de AFB1 - guanina medido puede variar de un día a otro, según la dieta, y no es ideal para evaluar la exposición a largo plazo.

Otra técnica que se ha utilizado es la medición del nivel de aducto de AFB1 - albúmina en el suero sanguíneo. Este método proporciona una medida más integral de la exposición durante varias semanas o meses. [ 44 ]

Cronología y lista de brotes

  • 1960: Brote de la enfermedad 'X' del pavo en Inglaterra y descubrimiento de la aflatoxina. [ 45 ]
  • 1961: Se identificó el Aspergillus flavus asociado con la toxicidad del maní.
  • 1962: Identificación de las aflatoxinas B y G mediante análisis por cromatografía en capa fina (TLC). Aislamiento y síntesis de aflatoxinas .
  • 1963: Las aflatoxinas B2, G1 y G2 fueron identificadas y caracterizadas químicamente como derivados de la difurocumarina.
  • 1965: La FDA aprobó la primera regulación sobre aflatoxinas, estableciendo un límite de 30 μg/kg.
  • 1966: Las toxinas de la leche fueron designadas como AFM1 y AFM2, y la AFM1 se detectó en la leche, la orina, los riñones y el hígado.
  • Polonia, 1973: 10 personas murieron tras la apertura de la tumba de Casimiro IV Jagellón , que contenía mohos productores de aflatoxinas. [ 46 ]
  • Kenia, 2004: brote agudo de aflatoxicosis resultante de la ingestión de maíz contaminado, 125 muertes confirmadas. [ 47 ]
  • 2005 EE. UU.: Diamond Pet Foods retiró del mercado alimento para mascotas contaminado con aflatoxinas fabricado a partir de maíz en su planta de Gaston, Carolina del Sur . [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]
  • 2009–2011 Internacional: Se identificó que la mantequilla de cacahuete comercial , los aceites de cocina (por ejemplo, aceite de oliva , cacahuete y sésamo ) y los cosméticos estaban contaminados con aflatoxina. [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] En algunos casos, la cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) y otros métodos analíticos revelaron que entre el 48 % y el 80 % de las muestras de productos seleccionadas contenían cantidades detectables de aflatoxina. En muchos de estos productos alimenticios contaminados, la aflatoxina superaba los límites de seguridad de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) u otros organismos reguladores. [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]
  • Febrero-marzo de 2013: Rumania, Serbia, Croacia importaron a Europa occidental contaminación por aflatoxinas en 2013 .
  • Febrero de 2013: Contaminación en Iowa. [ 55 ]
  • 2014 (en curso): Nepal y Bangladesh , exposiciones neonatales, encontradas en sangre del cordón umbilical . [ 56 ]
  • Kenia, 2019: cinco marcas de harina de maíz retiradas del mercado debido a contaminación. [ 57 ]
  • EE. UU., 2021: Contaminación de alimentos para mascotas fabricados por Midwestern Pet Food, que causó la muerte de al menos 70 perros. [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]
  • 2021 Sri Lanka: aceite de coco contaminado liberado para el consumo público por el gobierno local. [ 61 ] .
  • 2023 Condado de Makueni, Kenia: En un estudio transversal se utilizó para determinar la exposición dietética a aflatoxinas de 170 madres lactantes que amamantaban a niños de 6 meses o menos. Esto implicó el análisis de aflatoxinas de muestras de alimentos cocidos a base de maíz que formaban parte de sus alimentos básicos. Las aflatoxinas se determinaron utilizando cromatografía líquida de alta resolución y ensayo inmunoenzimático. Alrededor del 46% de las madres provenían de hogares de bajos ingresos, y el 48,2% no había alcanzado el nivel básico de educación. Se informó una baja diversidad dietética en general entre el 54,1% de las madres lactantes. El patrón de consumo de alimentos estaba sesgado hacia alimentos básicos ricos en almidón. Aproximadamente el 50% nunca trató su maíz, y al menos el 20% lo almacenó en recipientes que promueven la contaminación por aflatoxinas. Se detectó aflatoxina en el 85,4% de las muestras de alimentos. La media de aflatoxina total fue de 97,8 μg/kg (desviación estándar [DE], 57,7), mientras que la aflatoxina B1 fue de 9,0 μg/kg (DE, 7,7). [ 62 ]
  • 2024 Sudáfrica: La Comisión Nacional del Consumidor retiró del mercado varias marcas de mantequilla de maní debido a contaminación [ 63 ].
  • Kenia, 2012-2024: Un estudio de 13 años de duración evaluó las aflatoxinas totales y la aflatoxina B1 en granos de maní, mantequilla de maní, anacardos y nueces de macadamia. Entre 2021 y 2024, el estudio reveló que entre el 59 % y el 74 % de las muestras de frutos secos superaban los límites reglamentarios. Sin embargo, se observaron algunas mejoras. [ 64 ]

Véase también

Referencias

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  • Listado detallado e información sobre todas las micotoxinas de Aspergillus.
  • Aflatoxina archivada el 28/02/2014 en Wayback Machine , ICRISAT
  • Aspergillusflavus.org
  • Aflatoxinas: sustancia cancerígena.
  • Aflatoxina B1