Действие микотоксинов на жвачных животных

RuminantsИзучение действия микотоксинов на жвачных животных – это область исследования, значительно зависящая от экономических факторов, возникающих при планировании и проведении экспериментов.1 Воздействие микотоксинов на жвачных животных зависит от множества факторов, которые включают тип микотоксина и продолжительность воздействия, тип рациона (рационы жвачных животных довольно сложны и используют различные типы ингредиентов и источников белка), состояние животного (возраст, пол, порода, потребление сухого вещества (ПСВ), общее состояние здоровья, иммунный статус, стратегии кормления) и факторы окружающей среды (управление фермой, санитарное состояние фермы и биобезопасность).1,2 Актуальность проблемы растет из-за многих неизвестных метаболитов, присутствие которых посредством синергических и аддитивных взаимодействий может повысить токсичность других, известных микотоксинов.1,3 Как правило, считается, что жвачные животные более устойчивы к действию микотоксинов благодаря сложному строению их желудочно-кишечного тракта, населенного широким спектром различных микроорганизмов, некоторые из которых способны подвергать микотоксины биотрансформации.1,4,5 Однако кормовые продукты обычно контаминированы более чем одним микотоксином, и, учитывая состав рациона, жвачные животные больше подвержены действию смесей токсинов, образующихся как в поле, так и во время хранения.3

Афлатоксины (АФЛ) являются сильными канцерогенами как для животных, так и для людей (канцероген группы 1 по оценке Международного агентства по исследованию рака, IARC).1,6,7 АФЛ быстро всасывается и метаболизируется в организме, появляясь в крови и молоке, как минимум, через пять минут.5,8,9,10,11 Основной метаболит афлатоксина B1 (АФЛ B1) – это афлатоксин М1, который является еще более канцерогенным и загрязняет молоко и другие молочные продукты, поэтому присутствие АФЛ B1 в корме для дойных коров строго регулируется в большинстве стран мира.1,5,10Метаболит афлатоксина АФЛ M1 переносится в молоко в количестве примерно от 1 до 6% потребленного афлатоксина (см. содержание Источников).  Кроме того, АФЛ B1 демонстрирует противомикробную активность, о чем сообщалось в некоторых исследованиях, в которых у коров, получавших зараженный АФЛ B1 корм, наблюдалось снижение производства газа, аммиака и концентрации летучих жирных кислот (ЛЖК) при увеличении биодоступности АФЛ B1 в рубцовой жидкости.5,6,10,12 Афлатоксины также сильно угнетают иммунную систему, поэтому их действие на таких животных, как овцы и дойные коровы, даже в низких дозах может быть значительным.1,5,10,11 В целом, телята более чувствительны к афлатоксинам, чем взрослый крупный рогатый скот.1

больше об Афлатоксинах

Алкалоиды спорыньи могут вызывать нейротоксическое действие, приводящее к сокращению потребления корма, так как птицы неохотно двигаются и могут испытывать затруднения при дыхании.34 У птиц, пораженных алкалоидами спорыньи, отмечали ухудшение роста и снижение производства яиц. Наиболее характерными патологическими изменениями являются гангренозные поражения на пальцах ног, клюве и когтях.35 

больше об Алкалоидах спорыньи

Фумонизины (ФУМ) плохо расщепляются в рубце. Распространенными симптомами у жвачных животных являются диарея и изменения гематологических параметров, такие как увеличение уровня холестерина в сыворотке крови.5,20 Другие описанные в литературе симптомы включают гепатоцеллюлярные повреждения и неоплазию в эпителиальных клетках желчных протоков, а также изменения гематологических параметров, включая увеличение в сыворотке крови уровня аспартатаминотрансферазы (АСТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), билирубина и холестерина.5,20,21,22 В одном исследовании были продемонстрированы гистологические изменения у телят после кормления их в течение 31 дня рационами, содержащими 15, 31 и 148 мг фумонизинов на кг корма.20

больше о Фумонизинах

Охратоксин (ОХР) в значительной степени расщепляется микрофлорой рубца в ОХРα.13 В литературе обычно не сообщается о действии охратоксина на усвояемость питательных веществ и потребление корма, что позволяет предполагать развитие у животных механизмов устойчивости к ОХР.14 Однако известно, что не расщепленный в рубце ОХР может переходить в молоко, хотя концентрация его в молоке обычно слишком мала, чтобы представлять угрозу для потребителей.5,15

Больше об Охратоксинах

Трихотецены типа А

Действие трихотеценов типа А, таких как Т-2 и НТ-2, изучалось на молодняке жвачных животных.1,13 Основные последствия действия этих микотоксинов включают кровоизлияния, поражения в желудочно-кишечном тракте и изменения иммунного статуса.1,13 У быков наблюдалось изменение качества спермы, но в настоящее время нет информации о действии на дойных коров или животных мясного направления.

больше о Трихотеценах

Зеараленон (ЗЕН) в рубце превращается в α-зеараленол (α-ЗЕЛ) и β-зеараленол (β-ЗЕЛ), причем преобладает α-метаболит (который обладает примерно в десять раз более выраженными эстрогенными свойствами, чем исходное соединение).1,2,23  Распространенные симптомы после воздействия ЗЕН включают нарушения воспроизводства, такие как отек и гипертрофия гениталий, снижение выживаемости эмбрионов, изменение морфологии тканей матки, снижение производства тестостерона и последующая феминизация самцов и бесплодие.2,24,25,26,27

больше о Зеараленоне

Синергическое действие на жвачных

Хотя считается, что жвачные животные менее восприимчивы к действию микотоксинов, защитная функция рубца может быть нарушена при изменениях состояния здоровья животного или если последнее подвергается воздействию смесей микотоксинов. Поскольку обычно сельскохозяйственный продукт содержит в среднем 25-30 различных бактериальных и грибковых вторичных метаболитов, смеси микотоксинов могут быть довольно гетерогенными.3

В литературе сообщается, что смесь ДОН и других микотоксинов Fusarium, включая ЗЕН, ниваленол и маскированные формы ДОН (ДОН-3-глюкозид), может влиять на активность целлюлозолитических бактерий, которые очень важны для жвачных животных.1,13,26 У коров, поедавших корм, загрязненный смесями микотоксинов, вырабатываемых Fusarium, наблюдалось увеличение концентрации аммиака в рубце и снижение поступления микробиальных белков в двенадцатиперстную кишку, что предполагает изменение микробиальной популяции.28 Микотоксины грибов Fusarium, в сочетании с АФЛ B1, влияли на потребление сухого вещества и усвояемость питательных веществ лактирующими дойными коровами, что подчеркивает важность синергического действия.1,5,27 Такие микотоксины, как АФЛ, ДОН, глиотоксин, ФУМ, рокефортин C и микофеноловая кислота, довольно стабильны в рубце и могут достичь кишечника неизмененными.29

Смеси микотоксинов, вырабатываемые Aspergillus, могут наносить вред организму жвачных животных. К ним относится глиотоксин, оказывающий противомикробное, антипротозойное и иммуноподавляющее действие (реактивные формы кислорода и апоптоз лимфоцитов), а также койевая и циклопиазоновая кислоты, обладающие противомикробным действием (нарушение гомеостаза кальция, дегенерация и некроз печени).13,29,30

Штаммы Penicillium, такие как P. roqueforti и P. paneum, производят вторичные метаболиты с иммуноподавляющим и антибактериальным действием. Потребление корма, загрязненного этими грибами, может привести к потере аппетита, снижению эффективности использования питательных веществ, кетозу, изъязвлению и гастроэнтериту.2,13,29,30 В некоторых случаях также наблюдались паралич и аборты.1 Некоторые микотоксины и их смеси, продуцируемые штаммами Penicillium, такие как ОХР, цитринин, патулин и микофенольная кислота, могут ингибировать пролиферацию макрофагов, повышая восприимчивость скота к болезням.29 Также у животных, потреблявших заплесневевший силос, наблюдали другие симптомы, такие как оксидативный стресс и дисфункция липидного обмена.25

Присутствие нескольких токсинов Monascus ruber, таких как цитринин и ОХР, способно вызывать следующие симптомы: зуд, пирексия и кровоизлияния, а также лихорадка и диарея. Более того, цитринин оказывает противомикробное действие и может отрицательно влиять на микрофлору рубца.29

Действие микотоксинов на жвачных животных

АФЛ В1 - Афлатоксин B1 | АФЛ M1 - Афлатоксин M1 | ДОН - Дезоксиниваленол | ФУМ - Фумонизины | OХР – Охратоксин А | Т-2 - Т-2 Токсин | HT-2 - HT-2 Токсин | ЗЕН - Зеараленон | Спорынья - Алкалоиды спорыньи

Источники
  1. Gallo, A., Giuberti, G., Frisvald, J.C., Bertuzzi, T. and Nielsen, K.F. (2015). Review on Mycotoxin Issues in Ruminants: Occurrence in Forages, Effects of Mycotoxin Ingestion on Health Status and Animal Performance and Practical Strategies to Counteract Their Negative Effects. Toxins, 7, 3057-3111.
  2. Jouany, J.P., and Diaz, D.E. (2005). Effects of mycotoxins in ruminants. In Mycotoxins Blue Book; Nottingham University Press: Thrumpton, Nottingham, UK. pp. 295–321. 134
  3. Kovalsky P, Kos g. Nährer K, Schwab C, Jenkins T, Schatzmayr G, Sulyok and Krska R. (2016). Co-occurrence of Regulated, Masked and Emerging Mycotoxins and Secondary metabolites in Finished Feed and Maize- An Extensive Survey. Toxins, 8, 363.
  4. Charmley, E., Trenholm, H.L., Thompson, B.K., Vudathala, D., Nicholson, J.W., Prelusky, D.B., and Charmley, L.L. (1993). Influence of level of deoxynivalenol in the diet of dairy cows on feed intake, milk production, and its composition. J. Dairy Sci. 76, 3580–3587. 176
  5. Fink-Gremmels, J. (2008). Mycotoxins in cattle feeds and carry-over to dairy milk: A review. Food Addit. Contam. A Chem. Anal. Control Expo. Risk Assess. 25, 172–180. 31
  6. Jiang, Y.H., Yang, H.J., and Lund, P. (2012). Effect of aflatoxin B1 on in vitro ruminal fermentation of rations high in alfalfa hay or ryegrass hay. Anim. Feed Sci. Technol. 175, 85–89. 144
  7. Mojtahedi, M. (2013). Effect of aflatoxin B1 on in vitro rumen microbial fermentation responses using batch culture. Annu. Rev. Res. Biol. 3, 686–693. 141
  8. Council for Agricultural Science and Technology (CAST). (2003). Mycotoxins: Risks in Plant, Animal, and Human Systems; CAST: Ames, IA, USA, 4
  9. Masoero, F., Gallo, A., Moschini, M., Piva, G., and Diaz, D. (2007). Carryover of aflatoxin from feed to milk in dairy cows with low or high somatic cell counts. Animal 1, 1344–1350. 169
  10. Pulina, G., Battacone, G., Brambilla, G., Cheli, F., Danieli, P.P., Masoero, F., Pietri, A., Ronchi, B. (2014). An update on the safety of foods of animal origin and feeds. Ital. J. Anim. Sci. 13, 845-856
  11. Tripathi, M.K., Mondal, D., and Karim, S.A. Growth, haematology, blood constituents and immunological status of lambs fed graded levels of animal feed grade damaged wheat as substitute of maize. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. Berl. 92, 75-85.
  12. Morgavi, D.P., and Riley, R.T. (2007). An historical overview of field disease outbreaks known or suspected to be caused by consumption of feeds contaminated with Fusarium toxins. Anim. Feed Sci. Technol. 137, 201–212. 241
  13. Fink-Gremmels, J. (2008). The role of mycotoxins in the health and performance of dairy cows. Vet. J. 176, 84–92. 3
  14. Battacone, G., Nudda, A., and Pulina, G. (2010). Effects of ochratoxin a on livestock production. Toxins 2, 1796–1824. 227
  15. Boudra, H., Saivin, S., Buffiere, C., and Morgavi, D.P. (2013). Short communication: Toxicokinetics of ochratoxin A in dairy ewes and carryover to milk following a single or long-term ingestion of contaminated feed. J. Dairy Sci. 96, 6690–6696. 233
  16. European Food Safety Authority (EFSA). (2004). Opinion of the Scientific Panel on contaminants in the food chain [CONTAM] related to Deoxynivalenol (DON) as undesirable substance in animal feed. EFSA J. 73, 1–42. 242
  17. Keese, C., Meyer, U., Rehage, J., Spilke, J., Boguhn, J., Breves, G., and Dänicke, S. (2008). On the effects of the concentrate proportion of dairy cow rations in the presence and absence of a fusarium toxin-contaminated triticale on cow performance. Arch. Anim. Nutr. 62, 241–262. 174
  18. Keese, C., Meyer, U., Rehage, J., Spilke, J., Boguhn, J., Breves, G., and Dänicke, S. (2008). Ruminal fermentation patterns and parameters of the acid base metabolism in the urine as influenced by the proportion of concentrate in the ration of dairy cows with and without Fusarium toxin-contaminated triticale. Arch. Anim. Nutr. 62, 287–302. 175
  19. Alm, K., Dahlbom, M., Säynäjärvi, M., Andersson, M.A., Salkinoja-Salonen, M.S., and Andersson, M.C. (2002). Impaired semen quality of AI bulls fed with moldy hay: A case report. Theriogenology 58, 1497–1502. 254
  20. Osweiler, G.D., Kehrli, M.E., Stabel, J.R., Thurston, J.R., Ross, P.F., and Wilson, T.M. (1993). Effects of fumonisin-contaminated corn screenings on growth and health of feeder calves. J. Anim. Sci. 71, 459–466. 186
  21. Baker, D.C., and Rottinghaus, G.E. (1999). Chronic experimental fumonisin intoxication of calves. J. Vet. Diagn. Investig. 11, 289–292. 23
  22. Richard, J.L., Meerdink, G., Maragos, C.M., Tumbleson, M., Bordson, G., Rice, L.G., and Ross, P.F. (1996). Absence of detectable fumonisins in the milk of cows fed Fusarium proliferatum (Matsushima) Nirenberg culture material. Mycopathologia 133, 123–126. 185
  23. Kennedy, D.G., Hewitt, S.A., McEvoy, J.D., Currie, J.W., Cannavan, A., Blanchflower, W.J., and Elliot, C.T. (1998). Zeranol is formed from Fusarium spp. toxins in cattle in vivo. Food Addit. Contam. 15, 393–400. 258
  24. Minervini, F., and Dell’Aquila, M.E. (2008). Zearalenone and reproductive function in farm animals. Int. J. Mol. Sci. 9, 2570–2584. 259
  25. Santos, R.R., Schoevers, E.J., Roelen, B.A.J., and Fink-Gremmels, J. (2013). Mycotoxins and female reproduction: In vitro approaches. World Mycotoxin J. 6, 245–253. 138
  26. Winkler, J., Kersten, S., Meyer, U., Engelhardt, U., and Dänicke, S. (2014). Residues of zearalenone (ZEN), deoxynivalenol (DON) and their metabolites in plasma of dairy cows fed Fusarium contaminated maize and their relationships to performance parameters. Food Chem. Toxicol. 65, 196–204. 182
  27. Zinedine, A., Soriano, J.M., Moltó, J.C., and Mañes, J. (2007). Review on the toxicity, occurrence, metabolism, detoxification, regulations and intake of zearalenone: An oestrogenic mycotoxin. Food Chem. Toxicol. 45, 1–18. 2
  28. Santos, R.R., and Fink-Gremmels, J. (2014). Mycotoxin syndrome in dairy cattle: Characterisation and intervention results. World Mycotoxin J. 7, 357–366. 16
  29. Oh, S.Y., Balch, C.G., Cliff, R.L., Sharma, B.S., Boermans, H.J., Swamy, H.V.L.N., Quinton, V.M., and Karrow, N.A. (2013). Exposure to Penicillium mycotoxins alters gene expression of enzymes involved in the epigenetic regulation of bovine macrophages (BoMacs). Mycotoxin Res. 29, 235–243.
  30. Nielsen, K.F., Sumarah, M.W., Frisvad, J.C., and Miller, J.D. (2006). Production of metabolites from the Penicillium roqueforti complex. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 3756–3763. 11
  31. Pettersson, H. (2004) Controlling mycotoxins in animal feed. In: Mycotoxins in food, detection and control (Magan, N. and Olsen, M., eds.), pp. 262-304. Woodhead Publishing Limited. Cambridge.