Definição, etimologia e princípios gerais
As micotoxinas foram descobertas há mais de 5.000 anos na China. No ano 1962, conheceram-se pela primeira vez os seus efeitos, em decorrência de uma devastadora crise veterinária que surgiu perto de Londres (Reino Unido), na qual morreram aproximadamente 100.000 perus (Blount, 1961). Mais tarde, quando o surto foi relacionado a um farelo de amendoim contaminado com metabólitos secundários procedentes de Aspergillus flavus (aflatoxinas), os cientistas da época especularam a possibilidade de que outros metabólitos do mofo pudessem ser mortais. Logo, a classificação das micotoxinas estendeu-se para incluir uma série de compostos produzidos por fungos previamente conhecidos (ex. os alcaloides do esporão-do-centeio), alguns compostos isolados originalmente como antibióticos (ex. patulina) e uma série de novos metabólitos secundários descobertos após analisar os presumíveis mofos prejudiciais para a saúde humana e os animais (ex. a Ocratoxina A; Bennett et al., 2003).
É difícil definir as micotoxinas em poucas palavras. Todas as micotoxinas são compostos naturais de baixo peso molecular (ou seja, moléculas pequenas) produzidos como metabólitos secundários por fungos filamentosos. Estes metabólitos constituem um conjunto toxigênico e quimicamente heterogêneo, que pode causar doenças e até a morte em seres humanos e animais (Pitt et al., 2017).
A classificação das micotoxinas, bem como a sua definição, é extremamente difícil devido à complexidade da sua estrutura química, à sua origem biossintética, aos seus múltiplos efeitos biológicos e à sua produção por uma ampla variedade de espécies de fungos.
Até hoje foram identificadas mais de 400 micotoxinas, das quais cerca de uma dezena de grupos recebem regularmente atenção devido ao risco que apresentam para a saúde humana e animal (Agriopoulou et al., 2020). Embora não tenham sido demonstradas as razões pelas quais são produzidas, acredita-se que possam ser parte de um mecanismo de defesa dos fungos contra os insetos, já que muitas micotoxinas e seus metabólitos possuem propriedades inseticidas (Richard, 2007).
Os grãos e cereais são especialmente suscetíveis à contaminação por fungos produtores de micotoxinas. A contaminação pode ocorrer durante a colheita (Diener et al., 1987), o armazenamento ou o transporte (Smith et al., 1985). Quando os animais se alimentam com dietas contaminadas, a exposição potencial às micotoxinas pode gerar-lhes graves efeitos tóxicos no organismo. As intoxicações produzidas pelas micotoxinas são conhecidas como micotoxicoses. Para diagnosticar uma micotoxicose, é necessário demonstrar uma relação dose-resposta entre a micotoxina e os sintomas clínicos.
Os sintomas de uma micotoxicose dependem do tipo de micotoxina; a quantidade e duração da exposição; a espécie, a idade, o estado de saúde e o sexo do indivíduo exposto.
As micotoxinas comprometem o rendimento, saúde e bem-estar animal; o que tem impulsionado uma ampla investigação sobre este aspecto, incluindo informações sobre a biossíntese de micotoxinas e os efeitos nas diferentes espécies de animais de produção, bem como as manifestações clínicas em cada uma delas.
Caracterização e descoberta das micotoxinas comuns
Nos anos 60, detectou-se o primeiro surto por aflatoxinas (AFs), com a morte de 100.000 perus no Reino Unido. Após uma rigorosa série de testes, que abrangeram desde a análise das principais toxinas bacterianas até uma ampla gama de produtos químicos, pesticidas e ingredientes de rações, William Percy Blount identificou em 1962 que a causa subjacente destas trágicas mortes estava diretamente relacionada com a alimentação das aves.
Seria em 1963 quando se isolariam a aflatoxina B2 (AFB2), a aflatoxina G1 (AFG1) e a aflatoxina G2 (AFG2).
Figura 1. William Percy Blount (Pickova et al., 2021).
Figura 2. Aspergillus flavus.
Ao mesmo tempo, no Quênia, observou-se um aumento alarmante nos casos de doenças hepáticas entre os frangos, o que levou à descoberta de um farelo de amendoim contaminado por Aspergillus flavus (Figura 2).
Esta descoberta foi realizada pelo investigador J. J. Elphick do Commonwealth Mycological Institute do Reino Unido, que identificou este fungo graças à marcada fluorescência que apresentam as AFs (Sargeant et al., 1961). Inicialmente, as técnicas utilizadas para poder estudar este fungo incluíam a cromatografia em papel e, mais adiante, empregou-se a cromatografia em camada fina (Coomes et al., 1963; Broadbent et al., 1963).
O avanço decisivo na identificação da origem das AFs foi possível pela proximidade geográfica dos perus afetados ao porto de Londres. Esta proximidade permitiu rastrear as fontes de alimentação, o que conduziu à identificação das possíveis matérias-primas contaminadas, em particular do farelo S.S. Rossetti, que chegou do Brasil em 7 de julho de 1960. Nos anos seguintes produziram-se avanços significativos, como o desenvolvimento de métodos analíticos mais confiáveis que permitiram a identificação de quatro AFs (B1, B2, G1 e G2) a partir das suas cores fluorescentes na cromatografia em camada fina (Nesbitt et al., 1962; Pitt et al., 2017).
Pela primeira vez nos anos 1920, um milho mofado foi associado ocasionalmente a sintomas estrogênicos em suínos nos Estados Unidos (McNutt et al., 1928). O mesmo alimento foi fornecido tanto a cobaias como a ratos, resultando no desenvolvimento de inchaço do útero em ambas as espécies.
Christensen et al. (1965) conseguiram isolar os compostos presentes no milho mofado, identificando assim duas estruturas químicas diferenciadas, as quais nomearam F-1 e F-2.
A F-1 foi identificada como ergosterol e pôde ser confirmada mediante diversas reações químicas.
Por outro lado, Urry et al. (1966) determinaram a estrutura química da F-2, posteriormente denominada ZEA devido à sua estrutura e ao fungo que a produz (Fusarium graminearum; Figura 3).
Uma forma sintética do metabólito α-ZAL, conhecida como zeranol, foi utilizada como agente anabólico tanto em ovelhas como em porcas e outras espécies nos Estados Unidos (Diekman et al., 1989). No entanto, em 1989, a União Europeia (UE) proibiu o uso de zeranol.
As porcas apresentam uma elevada sensibilidade a esta micotoxina, sobretudo pelos sintomas clínicos severos que têm sido relatados na literatura e que afetam, principalmente, o sistema reprodutivo.
Figura 3. Fusarium graminearum.
Figura 4. Aspergillus ochraceus.
A OTA foi isolada e caracterizada no ano de 1965, na África do Sul, como metabólito do fungo Aspergillus ochraceus (Figura 4), durante uma grande triagem de metabólitos fúngicos desenhada especificamente para identificar novas micotoxinas (Van der Merwe et al., 1965).
Esta micotoxina tem efeitos sobretudo em nível renal, o que tem sido descrito em todas as espécies de produção animal (Figura 5).
Além disso, também foram descritas alterações a nível hepático e imunológico, apresentando um potente efeito imunossupressor, teratogênico e carcinogênico (Bennett et al., 2003).
Figura 6. Milho contaminado por Fusarium graminearum.
O DON foi descoberto na década de 1970 no Japão (Yoshizawa et al., 1973), como metabólito de Fusarium graminearum (Figura 6). Sucessivamente, Vesonder et al. (1973) publicaram dados sobre um ensaio realizado em suínos. Devido à ocorrência de surtos de síndromes eméticas (síndrome clínica de vômitos) ocasionados pela presença de DON nas rações, esta micotoxina é também conhecida como “vomitoxina”.
O DON, quando ingerido em altas doses pelos animais de produção, provoca náuseas, vómitos e diarreia e, em doses mais baixas, os suínos e outros animais de exploração apresentam perda de peso e rejeição de alimento (Rotter et al., 1996).
Posteriormente, pesquisadores canadenses conseguiram elucidar o potencial toxigénico de Fusarium graminearum, bem como a existência de dois quimiotipos importantes: 1) associado à produção de DON por meio do 15-acetildeoxinivalenol; e 2) associado à produção de DON por meio do 3-acetildeoxinivalenol (Greenhalgh et al., 1984; Kasitu et al., 1992).
A toxina T-2, produzida por Fusarium sporotrichoides (Figura 7), foi isolada pela primeira vez em 1930 na antiga União Soviética e é conhecida por induzir a doença «Aleucia Tóxica Alimentar» (ATA).
Figura 7. Fusarium sporotrichioides
Durante a Segunda Guerra Mundial, devido à escassez de mão de obra para cultivar o campo, as espécies forrageiras eram deixadas no campo, o que contribuiu para um aumento da exposição a alimentos preparados com trigo contaminado. Sucessivamente, os cientistas russos identificaram os metabólitos conhecidos como poaefusarina de Fusarium poae e esporofusarina de Fusarium sporotrichioides (Joffe, 1971). Da mesma forma, pesquisadores da Universidade de Wisconsin (Estados Unidos) conseguiram isolar a toxina T-2 em 1966, que foi sucessivamente associada ao desenvolvimento da ATA (Mirocha et al., 1973).
As fumonisinas foram descobertas de forma independente por dois grupos de pesquisa em 1988. Um deles investigava a causa do câncer do esôfago em humanos em determinadas regiões da África do Sul (Bezuidenhout et al., 1988), enquanto o outro se dedicava a encontrar a etiologia de uma doença bem conhecida que afeta os cavalos, a ELEM (leucoencefalomalácia; Wilson et al., 1990). Esta família de micotoxinas é produzida por espécies do gênero Fusarium spp. As mais conhecidas são a fumonisina B1 (FB1) e a fumonisina B2 (FB2), que podem afetar os animais ao interferirem com o metabolismo dos esfingolípidios (Figura 8).
Figura 8. Estrutura dos esfingolípidios.
Altas concentrações de FB1 e FB2 podem induzir edema pulmonar suíno (EPS) (Colvin et al., 1992; Prelusky et al., 1994). Com baixas concentrações destas toxinas, foram reportados danos a nível hepático e renal em leitões (Riley et al., 1993). Em frangos, foi descrito que as fumonisinas podem induzir dano intestinal (Javed et al., 1993).
Figura 9. Toxicidade da fusaproliferina.
Um dos primeiros trabalhos a utilizar o termo “micotoxinas emergentes” foi publicado em 2008 e centrou-se nos metabólitos de Fusarium fusaproliferina (Jestoi, 2008). Em uma publicação mais recente, as micotoxinas emergentes foram definidas como micotoxinas que não são determinadas rotineiramente nem regulamentadas pela legislação vigente; entretanto, as evidências de sua ocorrência vêm aumentando rapidamente (Vaclavikova et al., 2013). Este grupo de micotoxinas inclui a fusaproliferina, a beauvericina, as enniatinas e a moniliformina, todas produzidas por fungos Fusarium spp., entre outras toxinas.
A fusaproliferina (Figura 9), produzida por Fusarium subglutinans e Fusarium verticillioides, foi isolada em 1995 pelo investigador Ritieni. Os dados de toxicidade atualmente disponíveis são limitados e decorrem principalmente de estudos realizados com larvas de Artemia salina e embriões de frango, nos quais foram observados efeitos teratogênicos.
Por sua parte, a beauvericina (BEA; figura 10) foi isolada pela primeira vez em 1991 nos Estados Unidos (Gupta et al., 1991). Foram descritas propriedades inseticidas, antimicrobianas e antibióticas.
Embora estudos in vitro tenham demonstrado que a BEA é tóxica para roedores e aves de produção estes resultados não foram confirmados in vivo (Jestoi, 2008; Dornetshuber et al., 2009).
Relativamente às enniatinas, estas foram descritas por Gaumann e o seu grupo de pesquisa em 1947 a partir do fungo Fusarium orthoceras.
Em estudos posteriores, foi descrita uma mistura composta por enniatinas A (Figura 11), A1, B e B1 (Shemyakin et al., 1969). Além disso, um complexo rico em enniatinas A e A1 foi identificado como o componente ativo de uma fração com atividade inseticida contra larvas da lagarta-da-pícea (spruce budworm) (Strongman et al., 1988). As enniatinas apresentam propriedades antibacterianas e citotóxicas, além de induzirem estresse oxidativo, o que pode resultar em efeitos adversos sobre a saúde e o desempenho produtivo dos animais (Dornetshuber et al., 2009).
Figura 10. Estrutura da beauvericina.
Figura 11. Estrutura da enniatina.
Neste grupo de micotoxinas, incluem-se os derivados das micotoxinas que não são detectáveis através de técnicas analíticas convencionais, uma vez que a sua estrutura química/molecular foi alterada.
Por exemplo, em estudos destinados a avaliar o acúmulo de DON no milho, Miller et al. (1983) observaram que a concentração de DON no milho de campo inoculado com Fusarium graminearum diminuía durante a temporada de crescimento. Os autores especularam que esta diminuição poderia dever-se a uma transformação química da toxina pelo metabolismo da planta. Pouco depois, relatou-se que o teor de DON nos produtos alimentares fermentados com levedura era superior ao da farinha de trigo contaminada utilizada para a sua produção (Young et al., 1984). Este aumento foi atribuído à conversão enzimática de um conjugado de DON, gerado pela metabolização da toxina pela planta de trigo, em DON-3-glicosídeo (DON-3G). Outras modificações podem ser produzidas tanto pelo próprio fungo quanto pelo metabolismo dos animais, gerando formas modificadas como DON-3-glucuronídeo (DON-3-GlcA), deepoxi-DON (DOM-1) e DON-15-glucuronídeo (DON-15-GlcA) (Figura 12).
Figura 12. Metabolização do DON.
Por outro lado, a ZEA pode ser modificada por microrganismos e plantas. No entanto, estes compostos modificados podem ser completamente revertidos a ZEA pela atividade da microbiota intestinal animal ou humana. O metabolismo da ZEA pode dividir-se em duas fases, que incluem o metabolismo de fase I e o metabolismo de fase II de biotransformação (Yang et al., 2017). A zearalenona-14-sulfato (ZEA-14-S) é um dos compostos encontrados em culturas afetadas por Fusarium graminearum em 1991 (Gareis et al., 1990), como resultado do metabolismo da ZEA (Figura 13).
Figura 13. Estrutura da ZEA-14-S.
Conclusão
Embora os efeitos prejudiciais induzidos pela exposição a micotoxinas tenham sido estudados durante muitos anos. Atualmente, continuam a ser investigados os seus mecanismos de ação ao nível metabólico, bem como as estratégias necessárias para mitigar as suas consequências na saúde e produtividade animal, na rentabilidade das explorações agropecuárias e na segurança alimentar.
