Estudio de las aflatoxinas en alimento balanceado, de sus efectos adversos en una especie de pez autóctona de importancia para la acuicultura, el Pacú (Piaractus mesopotamicus), e identificación de biomarcadores empleando metabolómica

Abstract

El pacú (Piaractus mesopotamicus, Holmberg, 1887) es un pez característico de la Cuenca del Plata, la especie muestra excelentes tasas de crecimiento en las regiones tropicales y subtropicales de Latinoamérica, aspecto que, sumado a la posibilidad de utilizar insumos de bajo costo para la elaboración de su dieta, la vuelve una interesante opción para el desarrollo de la piscicultura y la convierte la segunda más importante en volumen de producción a nivel nacional. El incremento en el uso de materias primas de origen vegetal como sustitutos de proteína animal en los alimentos balanceados empleados en la acuicultura, implica que se deban contemplar nuevos riesgos y uno de ellos es la contaminación por micotoxinas. Estudios actuales demuestran que las micotoxinas afectan el crecimiento y causan patologías que afectan los rendimientos productivos, en diferentes especies empleadas en acuicultura y que los residuos de micotoxinas se pueden acumular en la carne de los peces, pudiendo afectar la salud de los consumidores. El objetivo de este trabajo fue evaluar la ocurrencia de aflatoxinas en alimentos balanceados utilizados en acuicultura en diferentes establecimientos de Sudamérica y evaluar, en ensayos de laboratorio, las consecuencias que la presencia de estas toxinas en el alimento puedan tener sobre su acumulación en los tejidos, los efectos tóxicos letales y subletales y el desempeño biológico del pacú y la calidad de su carne, buscando además, identificar biomarcadores de exposición y/o efecto específicos y no destructivos a nivel de los metabolitos plasmáticos. Para esto, por un lado, se evaluaron las frecuencias de detección y concentraciones de micotoxinas, en muestras de alimentos balanceados comerciales o elaborado por los propios productores, analizándolas, en relación con la diversidad de prácticas de producción en los diferentes establecimientos productores de pacú. Como resultado, se detectó la presencia de al menos una micotoxina, en el 27,6 % de las muestras comerciales evaluadas y el 66,7 % de las muestras elaboradas por los propios productores. Entre las micotoxinas encontradas se detectaron tricotecenos y aflatoxinas, con valores promedio y máximos para AFB1 de 80,9 y 320,0 µg kg-1, respectivamente. A partir de las concentraciones encontradas en los alimentos, se diseñaron ensayos de laboratorio para evaluar la cinética de acumulación y detoxificación de la aflatoxina AFB1 y su metabolito AFM1. Se detectó que los residuos de estas sustancias en hígado alcanzaron un valor máximo cercano a 2 µg kg-1 para AFB1 y 5 µg kg-1 para AFM1, mientras que en músculo los residuos alcanzaron un valor máximo cercano a 0,2 µg kg-1 y 0,05 µg kg-1 respectivamente. Estos valores se detectan independientemente de la dosis suministrada, aunque el tiempo necesario para alcanzar dicho equilibrio dependió de la dosis de aflatoxinas en el alimento. En particular los valores detectados en musculo, fueron inferiores a las referencias internacional para alimentos 4,00 µg kg-1. En estos experimentos, la fase de detoxificación y eliminación de la toxina indicó que la misma se metaboliza y elimina rápidamente dentro de las primeras 72 h de alimentación libre de AFB1 y no es posible detectar valores de residuos de AFB1 y AFM1, con la metodología empleada, luego de 72hs. Por otro lado, se evaluó si exposiciones agudas a altas concentraciones de AFB1 podían inducir efectos letales para la especie. Los resultados indicaron que toxina no es capaz de inducir efectos letales sobre la especie a exposiciones de hasta 100000 µg Kg-1 durante un periodo de 15 días. Estos hallazgos, ubicaron al pacú entre las especies del mundo más tolerantes a la AFB1. En función de estos resultados y de las concentraciones medidas en las muestras de alimentos, se concluye que bajo condiciones normales de cría no serían esperables mortalidades en los peces producto del consumo de alimento contaminado con la toxina. Luego, se estudió si exposiciones crónicas a concentraciones subletales podían afectar respuestas bioquímicas e histológicas que impactaran sobre factores productivos. Los resultados mostraron que los peces expuestos bajo esta condición desarrollaron alteraciones a nivel histológico y bioquímico, que se correspondieron con daño hepático por aflatoxicosis y patologías hepáticas como hígado graso no alcohólico (HGNA/NAFLD). Pese al avanzado grado de desarrollo de estas patologías, las mismas no llegaron a afectar los índices de desempeño biológico en el tiempo evaluado, aunque si se detectaron alteraciones de parámetros comerciales como ser composición centesimal de carne, manifestadas como un aumento del contenido lipídico en músculo, que podría alterar la vida útil y la calidad sensorial del producto. Finalmente, se realizó un estudio de los perfiles metabólicos del plasma de los peces expuestos crónicamente a través del alimento contaminado con AFB1, con el fin de estudiar las vías metabólicas afectadas e identificar posibles biomarcadores de exposición. Sobre un total de 7763 iones identificados en ionización negativa y 3445 iones identificados en ionización positiva, 53 iones en total fueron seleccionados para ser propuestas como futuros biomarcadores de exposición a AFB1 (17 en positivos y 36 en negativo). Entre las vías metabólicas alterada, la vía de síntesis lípidos fue una de las más afectadas. Los iones detectados, la identificación de intermediarios de la biositesis de L-carnitina y su peso estadístico en el modelo matemático desarrollado, ello explicaría la acumulación de lípidos a nivel hepático y muscular. A partir de las variaciones en las señales de los iones seleccionados se construyó un modelo matemático, que permitió identificar la exposición crónica a AFB1 en concentraciones inferiores a los límites de detección habituales y que demuestra que las variaciones el perfil metabólico del plasma dependió de la concentración de toxina suministrada. Como conclusión final, esta tesis demuestra que: i) las aflatoxinas son un contaminante común de los alimentos balanceados utilizados en acuicultura y que su incidencia es mayor en aquellos producidos por los propios productores; ii) las aflatoxinas poseen una baja capacidad de acumularse en la carne del Pacú dado que son eficientemente metabolizadas y rápidamente eliminadas por los peces; iii) el pacú es muy tolerante a las aflatoxinas y su presencia en los alimentos balanceados no impactarían sobre la tasa de supervivencia de los ejemplares criados en establecimientos de acuicultura, en los tiempos de exposición estudiados (70 días); iv) las aflatoxinas inducen en el hígado del pacú efectos subletales a nivel bioquímico e histológico que a corto plazo se corresponden con mecanismos de compensación, pero que a largo plazo muestran síntomas de daño hepático generalizado, afectando parámetros de calidad de la carne, pero aun requiriendo de mayor tiempo de exposición para impactar sobre el desempeño biológico de los peces; v) la respuesta del metaboloma plasmático permitió detectar respuestas específicas que no sólo se condijeron con los efectos a nivel hepático y contribuyeron a explicar los cambios en la composición centesimal de la carne, sino que además permitió desarrollar un modelo para la detección de biomarcadores específicos y no destructivos para detectar en el Pacú, la exposición y los efectos a la Aflatoxina B1 por la vía del alimento.