El deoxinivalenol (DON) es un contaminante ambiental y alimentario común que contamina ampliamente alimentos y piensos. El epitelio intestinal es la primera barrera contra los contaminantes alimentarios y es muy sensible al DON, que se absorbe principalmente en el intestino delgado y puede dañar la integridad y la función del intestino, causando inflamación intestinal. Debido a su fuerte toxicidad, el DON también puede dañar otros órganos como el hígado y los riñones. Como parte importante del tracto intestinal, la flora intestinal está estrechamente relacionada con la digestión y absorción de los alimentos y los trastornos de la flora intestinal están asociados con algunas enfermedades. Aunque los efectos tóxicos de DON se han estudiado previamente, no está claro si los efectos tóxicos de DON en diferentes especies animales son consistentes. Por lo tanto, los pollos de engorde y cerdos, 2 principales animales afectados por la exposición DON con diferentes sensibilidades fueron seleccionados como modelos experimentales en un estudio para un análisis exhaustivo y la comparación de los efectos de DON.

El desafío DON

En un estudio de 8 semanas para investigar cómo el DON afecta negativamente al crecimiento y la salud de pollos de engorde y cerdos, se utilizaron 36 pollos de engorde machos libres de patógenos específicos de 1 día de edad y 12 cerdos blancos convencionales. Los pollos de engorde fueron desafiados con la contaminación DON en la alimentación a 5 mg / kg de DON (L-DON) y 10 mg / kg de DON (H-DON) y los cerdos sólo fueron desafiados con la dosis alta de 10 mg / kg de DON (H-DON), tanto para los pollos de engorde y cerdos, se incluyó una dieta de control sin contaminación DON.

El DON perjudica el crecimiento

Después de 8 semanas de alimentación, DON disminuyó significativamente el aumento de peso(Tabla 1) de pollos de engorde y cerdos. La ingesta total de alimentos de pollos de engorde y cerdos en los grupos DON también fue menor que en el grupo control. En conclusión, DON indujo anorexia e inhibió el crecimiento de pollos de engorde y cerdos. La depresión de DON en el aumento de peso y la ingesta de alimentos fue de 33,9% y 33,5% para los pollos de engorde, y 52,6% y 38,4% para los cerdos. El retraso en el crecimiento se atribuyó a la reducción de la superficie para la digestión y absorción de nutrientes; DON condujo al acortamiento de las vellosidades yeyunales y un aumento en la profundidad de la cripta, lo que resulta en una disminución de la relación vellosidades / cripta. DON también reguló parcialmente a la baja la expresión de proteínas de la unión estrecha intestinal, lo que indica que la estructura y la función de barrera del intestino fueron dañadas, lo que también se confirmó en el análisis funcional de la flora intestinal, donde los cambios en la flora intestinal afectaron el metabolismo intestinal y la digestión.

Daño estructural intestinal

El estudio descubrió que el tratamiento con DON provocaba el acortamiento de las vellosidades yeyunales y un aumento de la profundidad de las criptas, lo que se traducía en una disminución de la relación vellosidades/criptas, de forma dependiente de la dosis de DON. DON también reguló parcialmente a la baja la expresión de las proteínas de la unión estrecha intestinal, lo que indica que la estructura y la función de barrera del intestino estaban dañadas, lo que también se confirmó en el análisis funcional de la flora intestinal, donde los cambios en la flora intestinal se asociaron con el deterioro del metabolismo intestinal y la digestión. Los investigadores también detectaron el contenido de proteínas de la unión estrecha intestinal; altos niveles (10mg/kg) de DON disminuyeron significativamente la expresión de ZO-1 y ocludina en pollos de engorde y disminuyeron la expresión de ZO-1 en cerdos, lo que indica que DON daña la estructura intestinal y la función de barrera de los animales.

DON altera la flora intestinal

La flora intestinal es una parte importante del intestino que favorece la digestión y utilización de nutrientes y actúa como barrera frente a algunas enfermedades intestinales. Para explorar el efecto del DON en la flora intestinal, se analizó el 16 S rDNA microbiano del yeyuno de pollos de engorde y cerdos; la diversidad alfa de la comunidad microbiana indicó que el H-DON afectaba significativamente a la diversidad de la microbiota del yeyuno de pollos de engorde y cerdos, pero con menor impacto en la riqueza de la microbiota. Sin embargo, en algunos estudios anteriores se observó que el DON reducía la riqueza y la diversidad de la microbiota cecal de los pollos de engorde.

El hallazgo consistente fue que DON aumentó la abundancia relativa de Firmicutes y disminuyó la abundancia relativa de Bacteroidetes tanto en pollos de engorde como en cerdos. La mayoría de los taxones bacterianos específicos en los intestinos de pollos de engorde pertenecían a 3 filos dominantes, a saber, Firmicutes, Proteobacteria y Bacteroidetes; y las bacterias reguladas a la baja cayeron en Proteobacteria y Bacteroidetes, y las bacterias reguladas al alza cayeron en Firmicutes. En los cerdos, la mayoría de los taxones bacterianos específicos pertenecían a Clostridia, Bacilli y Prevotellaceae, y la abundancia relativa de Clostridia aumentó con el tratamiento DON, mientras que las de Bacilli y Prevotellaceae disminuyó.

También se encontró que 11 taxones bacterianos muestran tendencias de cambio opuestas en pollos de engorde y cerdos después del tratamiento con DON, como Streptococcaceae, Ruminococcaceae y Desulfovibrionaceae, lo que indica que el papel de DON en pollos y cerdos tiene similitudes y diferencias. Para aclarar aún más el efecto de DON en la función intestinal de los animales, los investigadores hicieron predicciones funcionales de la flora intestinal con el software PICRYst2; DON inhibió una variedad de funciones durante el crecimiento de pollos de engorde – principalmente afectadas las vías metabólicas, tales como «metabolismo de aminoácidos», «metabolismo de la energía», y «biosíntesis de glicanos y el metabolismo».

Daños hepáticos y renales

El presente estudio analizó los tejidos del hígado y el riñón, los principales órganos de desintoxicación, tras la alimentación con DON. El hígado es un órgano importante para el metabolismo de DON y uno de los principales órganos dañados por DON. La orina es una de las principales vías para excretar DON fuera del cuerpo, por lo tanto, los riñones son vulnerables a DON también. Los resultados mostraron que los pesos absolutos de hígado y riñón de pollos de engorde y cerdos se redujeron significativamente después del tratamiento con DON. El análisis histopatológico indicó que DON, especialmente el nivel más alto (H-DON) puede conducir a la infiltración de células inflamatorias en el hígado y el tejido renal causando daño hepático y renal. Para evaluar con más detalle el daño inducido por DON, los investigadores evaluaron algunos índices funcionales; en pollos de engorde, H-DON aumentó los niveles de glutatión aminotransferasa, bilirrubina total y ácido úrico, y disminuyó los niveles de albúmina y triglicéridos; en cerdos, H-DON aumentó los niveles de aspartato aminotransferasa, bilirrubina total y creatinina 1, y disminuyó los niveles de fosfatasa alcalina y ácido úrico.

Conclusiones

El DON afecta al crecimiento animal durante el desarrollo temprano, causando daños en múltiples órganos y provocando la alteración de la flora intestinal. Los cambios en la flora intestinal están relacionados con el metabolismo intestinal y la función digestiva, lo que sugiere que la flora intestinal está asociada con la disfunción intestinal y la inhibición del crecimiento inducida por DON. Además, el DON tiene influencias similares y diferentes en pollos de engorde y cerdos. Los investigadores concluyeron: «Este trabajo contribuirá al descubrimiento de biomarcadores y antídotos para la intoxicación por DON».

Este artículo se basa en el original de Bingxuan Jia, Huikang Lin, Song Yu, Na Liu, Dianzhen Yu y Aibo Wu. 2023. Mycotoxin deoxynivalenol-induced intestinal flora disorders, dysfunction and organ damage in broilers and pigs. Revista de materiales peligrosos, 451: 131172.