Estrés oxidativo: ¿Cuál es la diferencia entre micotoxinas y endotoxinas?

Las micotoxinas y endotoxinas son toxinas naturales que suponen una grave amenaza para la producción animal. Muchos efectos nocivos (intestino permeable, lesiones en la boca, vellosidades dañadas) están relacionados con la capacidad de las toxinas para inducir el estrés oxidativo en los animales, lo que repercute negativamente en el rendimiento y la salud.

Diferentes tipos de toxinas  

Las micotoxinas son compuestos tóxicos producidos naturalmente por ciertos tipos de moho (hongos). El crecimiento del moho suele producirse en condiciones de calor y humedad, puede encontrarse en el propio alimento, se desarrolla antes o después de la cosecha y se forma durante el almacenamiento. Los mohos crecen en numerosos productos alimenticios -como los cereales, los frutos secos y las especias- y, cuando se estresan, pueden producir metabolitos secundarios denominados micotoxinas. La mayoría de las micotoxinas son químicamente estables y pueden sobrevivir al procesamiento de los alimentos. Los síntomas generalmente conocidos de la micotoxicidad en el ganado son vómitos, disminución de la ingesta de alimentos, reducción del crecimiento, disminución de la inmunidad, problemas de fertilidad y aumento de la mortalidad.

Las endotoxinas o lipopolisacáridos (LPS) son componentes estructurales de las bacterias gram-negativas. Forman parte de la membrana externa y se liberan principalmente cuando las bacterias se lisan -la pared celular se rompe- debido a los antibióticos o a la respuesta inmunitaria. Los LPS están formados por tres elementos (Figura 1): El lípido A (un componente hidrofóbico que sirve de ancla cuando una bacteria invade una célula huésped), un núcleo (un oligosacárido) y el antígeno O (un componente hidrofílico que se proyecta en el espacio extracelular de las células bacterianas intactas). Los estudios han descubierto que el lípido A es el responsable de la mayor parte de la toxicidad causada por las endotoxinas. Los síntomas comunes de las endotoxinas incluyen una respuesta inflamatoria que provoca fiebre y diarrea

Figura 1. Estructura del LPS 

Mecanismos de acción

Tras la ingestión de alimentos contaminados con micotoxinas, el tracto gastrointestinal es el primer órgano afectado. Los efectos en las células epiteliales incluyen la modificación de la producción de moco, la alteración de la fabricación de citoquinas, la disminución de la proliferación celular y el compromiso de la función de barrera intestinal. Tras atravesar las células epiteliales, las micotoxinas son absorbidas por la sangre y transportadas al hígado. En el hígado, las micotoxinas se metabolizan en metabolitos secundarios. Por ejemplo, la aflatoxina B1 se convierte en aflatoxina M1 y la zearalenona (ZEA) suele convertirse en α-ZEA y β-ZEA. En el hígado, las micotoxinas se siguen metabolizando. La α-ZEA, por ejemplo, es 100 veces más tóxica que su forma inicial. Tras pasar por el hígado, las micotoxinas se distribuyen sistémicamente por todo el cuerpo, afectando al sistema inmunitario y a todos los órganos.

Las endotoxinas normalmente no están presentes en los alimentos, pero se producen en el tracto gastrointestinal cuando hay un crecimiento excesivo de bacterias gram-negativas. Las actividades fisiológicas de los LPS están mediadas principalmente por el componente lípido A del LPS. El lípido A es un potente modificador de la respuesta biológica que puede estimular el sistema inmunitario de los mamíferos. Los LPS estimulan la inflamación localizada o sistémica mediante la activación de receptores. Además, los LPS -y la inflamación asociada- pueden regular la función epitelial intestinal alterando la integridad de la barrera epitelial, así como el transporte y la utilización de nutrientes.

Inducción del estrés oxidativo

La acción perjudicial tanto de las endotoxinas como de las micotoxinas tiene algunos elementos comunes. Uno de ellos es la inducción del estrés oxidativo. En condiciones normales, se producen radicales libres o “especies reactivas de oxígeno” (ERO) como parte del proceso metabólico estándar. Estas moléculas altamente inestables y químicamente reactivas son rápidamente eliminadas por el sistema antioxidante natural para evitar posibles daños. Sin embargo, cuando se expone a micotoxinas y/o endotoxinas, las concentraciones de ROS celulares superan el nivel de los antioxidantes naturales, lo que provoca un estrés oxidativo. El exceso de ERO inducirá una reacción en cadena perjudicial, causando la destrucción de los ácidos nucleicos, las proteínas y los lípidos. Como estos componentes son las moléculas básicas para todos los procesos metabólicos, las ERO afectan directamente a la viabilidad de las células, la salud de los animales y su rendimiento.

El estrés oxidativo en los animales puede determinarse mediante diferentes parámetros como el tiempo de hemólisis media de las células sanguíneas (HT50), el glutatión (GSH), la glutatión peroxidasa (GSH-Px), el malondialdehído (MDA) o la actividad de la superóxido dismutasa (SOD). La tabla 1 muestra el impacto de los niveles de estrés oxidativo causados por las micotoxinas en los lechones. Como indican los diferentes parámetros sanguíneos, los lechones expuestos al nivel máximo permitido en la UE de contaminación de los piensos por DON (0,9 ppm) experimentaron más estrés oxidativo. Estos niveles más altos de estrés oxidativo dieron lugar a una menor ingesta de pienso y a una reducción del rendimiento del crecimiento, lo que afectó negativamente a la rentabilidad.

Control negativo0,9 ppm de DON
HT50 (min)*90.9287.51 (-3.8%)
GSH-Px, U/mg de proteína**6.266.62 (+5.8%)
MDA, nmol/g de proteína***41.7544.86 (+7.4%)
Tabla 1: Impacto de las micotoxinas en los niveles de estrés oxidativo de los lechones (Research Center Agrifirm, Países Bajos)

* El HT50 es el tiempo necesario para destruir o romper el 50% de las células sanguíneas expuestas a un ataque de radicales libres, medido por el test KRL. Un HT50 más bajo indica que las células sanguíneas han sido expuestas a niveles más altos de estrés oxidativo.
** El MDA en sangre es un producto final de la peroxidación lipídica. Los valores de MDA en sangre más altos indican más estrés oxidativo.
*** En su forma reducida, el glutatión puede neutralizar los radicales libres convirtiendo el glutatión en su forma oxidada. Cuanto mayor sea la proporción de glutatión oxidado sobre el total, mayor será el estrés oxidativo al que esté expuesto el animal.

En la tabla 2 se demuestra un efecto similar sobre el estrés oxidativo. Se administró una inyección de LPS y se produjo una reducción de las actividades de SOD y GSH- Px en el yeyuno de los cerdos. Se observó un contenido significativamente mayor (P < 0,05) de MDA en la mucosa yeyunal en el grupo de LPS en comparación con el grupo de control.

ControlarLPS
SOD, U/mg de proteína*95.85 +3.13a63.12 + 2.97b
GSH-Px, U/mg de proteína**72.11 + 3.51a53.99 + 3.26b
MDA, nmol/g de proteína***0.95 + 0.16a1.51 + 0.25b
Tabla 2. Efectos de la inyección de LPS sobre las actividades de las enzimas antioxidantes y el contenido de MDA en la mucosa yeyunal de los lechones (Chin et al., 2006)
a,b Letras diferentes en una fila indican diferencias estadísticamente significativas (P<0,001).

* La SOD (superóxido dismutasa) es una enzima antioxidante responsable de la dismutación de los radicales superóxido en oxígeno y peróxido de hidrógeno. Los valores de SOD más bajos indican una menor capacidad antioxidante.
** La GSH-Px (glutatión peroxidasa) es responsable de la reducción del peróxido de hidrógeno a agua y oxígeno. Los valores más bajos de esta enzima equivalen a una menor actividad antioxidante.
*** El MDA en la mucosa yeyunal es un producto final de la peroxidación lipídica. Los valores de MDA más altos indican un mayor estrés oxidativo.

Función de barrera intestinal

Después de que las micotoxinas y las endotoxinas entren en contacto con las células epiteliales o sean absorbidas, el tracto gastrointestinal sufre un fuerte impacto por la inducción del estrés oxidativo. Además de los efectos negativos en todos los procesos celulares, el estrés oxidativo tiene un enorme impacto en la función de la barrera intestinal (Figura 2). La barrera intestinal está formada por una capa de células epiteliales cubiertas de moco. Las proteínas de la unión estrecha forman una barrera física entre dos células epiteliales adyacentes para evitar la absorción paracelular de sustancias no deseadas, como toxinas o patógenos. Cuando se expone a los radicales libres, el estrés oxidativo daña esta función de barrera intestinal modificando las proteínas celulares; esto se conoce comúnmente como “intestino permeable”. En estudios ex vivo e in vitro que miden la resistencia eléctrica transepitelial (TEER), se demostró que el DON y la fumonisina B1 aumentan la permeabilidad de la capa epitelial intestinal de cerdos y aves de corral. La función de barrera intestinal comprometida da lugar a un aumento de la permeabilidad para las toxinas, los patógenos y los antígenos asociados a los alimentos. En cuanto a las endotoxinas, Aschenbach et al. (2003), utilizaron líneas de células epiteliales intestinales y concluyeron que un aumento anormal de la endotoxina luminal induce la apoptosis de las células, lo que posteriormente altera la proteína de unión estrecha zonula occludens-1, así como aumenta la producción de óxido nítrico, lo que conduce a un aumento de la permeabilidad de la mucosa.

Figura 2. El estrés oxidativo provoca un deterioro de la función de la barrera intestinal

Contrarrestar las toxinas  

El control de las micotoxinas comienza en el campo y en el almacenamiento con el control de calidad de las materias primas. Sin embargo, como han demostrado muchos estudios de investigación, parece inevitable que las micotoxinas contaminen los piensos. Además, un sistema de gestión de la calidad no evita el riesgo de las endotoxinas, que se producen de forma natural en el tracto gastrointestinal del animal. Por lo tanto, para ayudar al animal a hacer frente a las toxinas se necesita una estrategia holística contra las toxinas para reducir el estrés oxidativo y proteger la función de barrera intestinal. Este enfoque permite a los productores de piensos y a los ganaderos evitar el excesivo estrés oxidativo causado por las mico y las endotoxinas, lo que se traduce en un rendimiento óptimo.

Especialista Agrimprove

Josep Garcia-Sirera
Product manager

Stay up-to-date

Would you like to be kept informed of our latest developments? Register here and stay up to date.

I'm interested in(Required)
Consent(Required)
This field is for validation purposes and should be left unchanged.