Evaluación del consumo de deoxinivalenol y de un adsorbente comercial de micotoxinas en vacas lecheras a pastoreo

Mendoza Alejandro¹, La Manna Alejandro¹, Mieres Juan¹ , Acosta Yamandú¹

¹Programa de Producción de Leche, Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA). Ruta 50 km 12, 70000 Colonia, Uruguay. Correo electrónico: amendoza@inia.org.uy

Recibido: 23/9/13 Aceptado: 5/3/14

Resumen

Con el objetivo de evaluar el efecto de la ingesta de deoxinivalenol (DON) y de un adsorbente de micotoxinas en la producción de vacas lecheras, 32 vacas fueron asignadas a los siguientes tratamientos en un diseño de bloques completos al azar durante nueve semanas: oferta de 6 kg/día de concentrado/vaca con a) 0, b) 2,5, c) 5,0 o d) 5,0 ppm de DON más 0,1 % de un adsorbente de micotoxinas, equivalente a una oferta de 0, 15, 30 y 30 mg de DON/día, respectivamente. Los concentrados fueron formulados para ser isoenergéticos e isoproteicos, y se ofreció a todas las vacas la misma cantidad de pradera y ensilaje de maíz. El consumo de concentrado y la producción de leche no difirió entre tratamientos, pero la oferta de 30 mg/día de DON sin adsorbente disminuyó el porcentaje, el rendimiento de grasa y la producción de leche corregida a 4 % de grasa (LCG), e incrementó el recuento de células somáticas (RCS). La inclusión de un adsorbente en el concentrado con 5,0 ppm de DON evitó el aumento del RCS y la disminución de la producción de LCG. No hubo efecto del DON sobre la variación de peso o condición corporal, o la concentración plasmática de las enzimas aspartato aminotransferasa y gamma glutamiltransferasa. En condiciones pastoriles, una ingesta diaria mayor a 14 mg/vaca de DON redujo la productividad de vacas lecheras en lactancia temprana, lo que fue evitado mediante la inclusión de un adsorbente comercial.

Palabras clave: TRICOTECENOS, BOVINOS

Summary

Evaluation of Deoxynivalenol Intake and a Commercial Adsorbent of Mycotoxins in Grazing Dairy Cows

To evaluate the effect of deoxynivalenol (DON) intake and a mycotoxin adsorbent on dairy cow performance, 32 cows were assigned to the following treatments in a randomized complete block design for nine weeks: daily allowance of 6 kg/cow of a concentrate with a) 0, b) 2.5, c) 5.0 and d) 5.0 ppm of DON plus 0.1% of a mycotoxin adsorbent, which delivered 0, 15, 30 and 30 mg of DON/day, respectively. Every cow was daily offered with the same quantity of pastures and corn silage, and concentrates were designed to be isoenergetic and isoproteic. Concentrate intake and milk yield did not differ among treatments, but a daily allowance of 30 mg of DON without adsorbent reduced milk fat,yield, and 4 % fat-corrected milk (FCM) yield, and increased milk somatic cell count (SCC). The inclusion of an adsorbent in the concentrate with 5.0 ppm of DON avoided the increase in SCC and the reduction in FCM yield. There was no effect of DON on body weight, condition score change, or plasma concentration of aspartate aminotransferase and gamma glutamyl transferase. Under grazing conditions, a daily intake of DON higher than 14 mg/cow reduced dairy cow performance, which was avoided through the inclusion of a commercial mycotoxin adsorbent.

Key words: TRICHOTHECENES, BOVINES

Introducción

El deoxinivalenol (DON) es una micotoxina perteneciente al grupo de los tricotecenos, y es producida por diversos hongos del género Fusarium, como F. graminearum o F. culmorum. Debido a su amplia distribución en cultivos y alimentos a nivel mundial, representa un peligro potencial tanto para la salud animal como humana (Fokunang et al., 2006; Krout-Greenberg et al., 2013). En el caso de Uruguay se han constatado elevados valores de concentración de DON en granos de trigo y cebada (Pereyra y Dill-Macky, 2010), parte de los cuales o sus subproductos son utilizados en la alimentación de animales, tanto monogástricos como rumiantes.

Según Pestka (2007), los rumiantes son más resistentes que los monogástricos a los efectos deletéreos del DON debido a que los microorganismos del rumen son capaces de transformarlo a moléculas menos tóxicas como deepoxinivalenol. Sin embargo, en ganado lechero la información es escasa y en ocasiones contradictoria. En algunos experimentos el consumo disminuyó cuando se suministró un concentrado con 6,4 ppm de DON en vacas secas (Trenholm et al., 1985) o grano de maíz contaminado con F. graminearum en vacas en ordeñe (Noller et al., 1979), mientras que en otros no se reportaron efectos adversos sobre el consumo (Charmley et al., 1993) o la producción y composición de leche (Ingalls, 1996). En otro trabajo, si bien la ingesta de DON deprimió el sistema inmune de vacas lecheras en lactancia media, no se detectaron efectos negativos sobre el desempeño productivo de los animales (Korosteleva et al., 2007).

En general, los trabajos anteriores han utilizado animales no lactantes o en una etapa avanzada de la lactancia, y/o que fueron expuestos al DON por un período breve. El objetivo de este experimento fue evaluar el efecto de niveles crecientes de DON en el concentrado ofrecido a vacas lecheras a pastoreo en lactancia temprana a media sobre el consumo, la producción y composición de leche, la variación de peso y condición corporal, y la concentración de enzimas indicadoras de daño hepático. Un segundo objetivo del experimento fue evaluar la efectividad de un adsorbente comercial de micotoxinas en prevenir cualquier posible efecto deletéreo de la ingesta de DON en los animales.

Materiales y métodos

Animales y tratamientos

El protocolo experimental se desarrolló de acuerdo a las pautas establecidas en la «Ordenanza sobre uso de animales en experimentación, docencia e investigación universitaria», propuesta por la Comisión Honoraria de Experimentación Animal de la Universidad de la República (Comisión Honoraria de Experimentación Animal. Universidad de la República, 2000). Se seleccionaron 32 vacas lecheras de raza Holstein del rodeo de la Unidad de Lechería de la Estación Experimental «La Estanzuela» (34° 29' S, 57° 44' O), con partos de otoño, que fueron bloqueadas por nivel de producción previo al inicio del experimento (27,0 ± 2,5 (desvío estándar (DE)) l/día), número de lactancias (3,2 ± 1,1 (DE) lactancias) y días en lactancia (80,3 ± 20,0 (DE) días). Dentro de cada bloque, los animales fueron asignados al azar a uno de cuatro tratamientos, resultando en ocho animales por tratamiento. Todos los tratamientos recibieron una oferta diaria de 6 kg (materia fresca (MF)) de concentrado, que diferían en su concentración de DON: D0: 0 ppm, D2.5: 2,5 ppm, D5.0; 5,0 ppm, y D5.0+A: 5,0 ppm de DON más 0,1 % de un adsorbente de micotoxinas comercial elaborado a partir de glucomananos esterificados (Mycosorb®, Alltech; Nicholasville, KY, USA). Las ingestas diarias de DON fueron de 0, 15, 30 y 30 mg DON/día para D0, D2.5, D5.0 y D5.0+A, respectivamente. Los concentrados se formularon de forma que fueran isoenergéticos e isoproteicos (Cuadro 1). Para lograr los distintos niveles de DON en el concentrado se usó grano de cebada y afrechillo de trigo contaminado con 6 y 24 ppm de DON, respectivamente, determinado según el método fluorométrico cuantitativo descrito por Malone et al. (1998), utilizando kits comerciales (FluoroQuant®; Romer Lab, Union, USA) y un fluorómetro de serie 4 (BBI-Source Scientific Inc., Los Angeles, USA); los restantes ingredientes de los concentrados no presentaban cantidades detectables de DON (límite de detección = 0,5 ppm). El período experimental constó de una semana donde todos los animales consumieron la misma dieta (sin inclusión de micotoxinas o adsorbente) y se colectaron datos productivos para usar como covariable, seguido de ocho semanas donde fueron sometidos a los distintos tratamientos: las dos primeras semanas fueron de adaptación a las dietas experimentales, y en las siguientes seis semanas se realizaron las mediciones.

Las vacas se ordeñaron a dos veces por día (6.30 y 16 h). Luego del ordeñe matutino los animales pastorearon una pastura compuesta por Festuca arundinacea, Lotus corniculatus, Medicago sativa y Trifolium repens, en parcelas separadas para cada tratamiento, de dos o tres días de duración. El nivel de asignación diaria de pastura fue 10 kg de materia seca (MS)/vaca y fue igual para todos los tratamientos. Luego del ordeñe vespertino los animales de cada tratamiento fueron encerrados en corrales grupales, y se ofreció 25 kg MF/vaca de ensilaje de maíz y sales minerales a voluntad (Foser 100, Erro S.A., Dolores, Uruguay). Los animales tuvieron acceso a agua a voluntad luego de los ordeñes, en la pastura y durante el encierro nocturno.

Determinaciones y análisis de muestras

Cada semana del período de mediciones, durante seis ordeñes consecutivos, se registró la producción de leche de cada animal. En cada uno de esos ordeñes se tomó una muestra de leche de cada animal, con las que se formaron tres muestras compuestas por vaca para cada semana, que se usaron para determinar el contenido de grasa, proteína, lactosa y sólidos totales con un equipo Bentley 2000 (De Bentley Instruments, Chaska, USA), y de recuento de células somáticas (RCS) con un equipo Somacount 500 (De Bentley Instruments, Chaska, USA). En todos los casos se usaron las técnicas propuestas por la IDF (1995; 2000). Los datos de producción de leche fueron corregidos por el contenido de grasa según la siguiente ecuación: Leche Corregida a 4 % de Grasa (LCG) = litros de leche x (0,4 + 0,15 x porcentaje de grasa).

Semanalmente, y luego del ordeñe matutino y sin ayuno previo, se determinó el peso vivo (PV) de los animales con una balanza Ruddweigh 200 (International Scale Co. Pty. Ltd., Guyra, Australia), y se registró la condición corporal (CC) según la metodología propuesta por García Paloma (1990).

Durante la primera semana del experimento (cuando los animales consumieron la misma dieta) y la última, se extrajeron muestras de sangre de los animales, luego del ordeñe matutino, y una vez centrifugadas (3000 g durante 15 minutos) se separó y congeló el plasma a -20 ºC. Las muestras se utilizaron para determinar la concentración plasmática de las enzimas aspartato aminotransferasa (ASAT) (Bergmeyer et al., 1986) y gamma glutamiltransferasa (γ-GT) (Szasz, 1969) en el Laboratorio Miguel C. Rubino, de la Dirección de Laboratorios Veterinarios (DILAVE) (Montevideo, Uruguay). Si bien DON no se caracteriza por provocar lesiones a nivel hepático, otros tricotecenos pueden ejercer toxicidad a este nivel (Eriksen y Pettersson, 2004), y ya que esta información es en general escasa en vacas de alta producción, se optó por seleccionar estas dos enzimas como indicadoras de un eventual daño hepático (Russell y Rousell, 2007).

Semanalmente se tomaron muestras de los distintos alimentos ofrecidos. Durante los tres días en que se registró la producción de leche se midió individualmente el concentrado rechazado por cada animal, así como el rechazo de ensilaje en los comederos nocturnos. Para determinar el área de las franjas se determinó la disponibilidad de pastura al inicio de cada semana tirando al azar 10 rectángulos (0,2 x 0,5 m) y cortando al ras del suelo. Para estimar la composición botánica de la pastura se separó el material de tres de las muestras al azar, en las siguientes fracciones: gramíneas, leguminosas, restos secos y malezas. Una vez a la semana, en la última franja pastoreada por los animales de cada tratamiento, se determinó la disponibilidad de forraje remanente de la misma forma que para la estimación del disponible. El consumo de MS o nutrientes del concentrado, pastura y ensilaje se estimó como la diferencia entre la cantidad ofrecida y rechazada.

Todas las muestras se secaron a 60 ºC hasta peso constante y se molieron a 1 mm, y luego fueron analizadas para determinar: proteína cruda (PC) (AOAC, 1990), fibra detergente neutro (FDN) y ácido (FDA) (Van Soest et al., 1991). La concentración de energía neta para lactancia (ENL) de los alimentos se calculó de la forma sugerida por Acosta (1994).

Análisis estadístico

Los datos se analizaron de acuerdo a un diseño de bloques completamente al azar, con cuatro tratamientos y ocho repeticiones. Para todas las variables medidas, a excepción de consumo de ensilaje y pastura, la unidad experimental fue cada vaca. Los datos de RCS se transformaron con log₁₀. Para cada vaca, los resultados semanales se promediaron y fueron analizados con el PROC GLM del paquete estadístico SAS (Statistical Analysis System, SAS Institute Inc., Cary, USA; versión 9.1), usando un modelo estadístico que incluyó el efecto del tratamiento, del bloque, el valor obtenido al inicio del experimento como covariable, y el error residual.

Para las variables consumo de pastura y consumo de ensilaje, los valores semanales de cantidad de alimento desaparecido, correspondientes a datos grupales, fueron divididos entre el número de animales para obtener valores individuales. Por esta razón, estos datos no fueron sometidos a análisis estadístico y solo se presentan con fines descriptivos.

Los datos se presentan como medias ± error estándar de la media. Para la comparación de medias se usó el test de mínima diferencia significativa, estableciendo un valor de significancia con P<0,05, y de tendencia con P<0,10.

Resultados y discusión

Durante el experimento la disponibilidad de pastura fue 3830 ± 590 (DE) kg MS/ha, con una proporción de gramíneas, leguminosas, restos secos y malezas de 37,1, 24,3, 33,3 y 5,3 % (base seca), respectivamente, y la utilización del forraje disponible por los animales de los distintos tratamientos fue 51,8 ± 13,1 (DE) %. Probablemente, la elevada proporción de restos secos presente en la pastura explicó la alta concentración de FDA del material ofrecido a los animales, y por consiguiente, la baja concentración de ENL del mismo.

El consumo diario de DON ajustado por el rechazo de concentrado fue 0, 14, 28 y 28 mg/vaca/día para los tratamientos D0, D2.5, D5.0 y D5.0+A, respectivamente. A excepción del consumo de FDA proveniente del concentrado, que fue mayor en los tratamientos D0 y D2.5 respecto a D5.0 y D5.0+A (P<0,01), no hubo efecto de los tratamientos sobre el consumo diario de nutrientes del concentrado (Cuadro 2). Si bien los datos de consumo de ensilaje y pastura no fueron sometidos a análisis estadístico, y por tanto cualquier conclusión al respecto debe ser manejada con cuidado, los resultados numéricos sugieren que no habría habido diferencias marcadas entre tratamientos en la ingesta de nutrientes a partir de estos dos alimentos. Estos resultados coinciden con lo reportado por Charmley et al. (1993) e Ingalls (1996), quienes no observaron efectos adversos de ingestas entre 104 y 195 mg/día de DON, respectivamente, sobre el consumo de vacas en lactancia media y temprana. Noller et al. (1979) reportó un menor consumo de vacas lecheras asociado al consumo de grano de maíz contaminado con F. graminearum, que no había sido analizado para DON, aunque maíz cosechado en el mismo campo y analizado en otro experimento tenía entre 12 y 13 ppm. Es posible que en este caso otras micotoxinas, incluidos otros tricotecenos, estuviesen presente en el grano, y que estas hayan sido en parte responsables de esos resultados; según Speijers y Speijers (2004), el efecto tóxico del DON puede ser amplificado por la presencia de otras micotoxinas.

La ingesta de 28 mg de DON por día sin adsorbente no modificó la producción de leche, pero redujo (P<0,03) la producción de grasa y tendió (P<0,08) a disminuir su porcentaje en la leche respecto a los tratamientos D0 y D2.5 (Cuadro 3). Esto determinó que la producción de LCG tendiera a ser menor en el tratamiento D5.0 respecto a D0 y D2.5 (P<0,06). Si bien se ha reportado que el consumo de 111 mg/día de DON redujo el porcentaje de grasa láctea de vacas en lactancia temprana (Keese et al., 2008), en otros trabajos no reportaron efectos adversos de la ingesta de DON sobre esta variable (Ingalls, 1996; Seeling et al., 2006; Korosteleva et al., 2007). Mientras que en el experimento realizado por Keese et al. (2008) el menor porcentaje de grasa láctea fue atribuido a un efecto de dilución, en el presente experimento la reducción se debería a un efecto directo sobre la cantidad de grasa secretada en la leche. No existe información publicada sobre los efectos del DON en el metabolismo de los lípidos en los rumiantes, y los datos recabados en este experimento tampoco permiten identificar el sitio metabólico donde el proceso de secreción de grasa láctea pudo ser inhibido.

El rendimiento de proteína no fue afectado por los tratamientos, pero su concentración se incrementó (P<0,01; Cuadro 3) en el tratamiento D5.0 respecto a D0 y D2.5, lo que contrasta con lo reportado en otros experimentos donde no hubo efecto del consumo de DON sobre el porcentaje de proteína en leche (Charmley et al., 1993; Ingalls, 1996). Es probable que los resultados de este experimento se hayan debido a un efecto de concentración, ya que aunque no fue estadísticamente significativa, la producción de leche en D5.0 fue 6 % menor respecto a los demás tratamientos. No hubo efecto de la ingesta de DON sobre el porcentaje o secreción de lactosa, mientras que con respecto a sólidos totales, el tratamiento D5.0 tendió (P<0,09, Cuadro 3) a producir menor cantidad que los tratamientos D0 y D2.5, debido a la menor producción de grasa de dicho tratamiento.

Las vacas del tratamiento D5.0 produjeron leche con un RCS superior que las vacas de los tratamientos D0 y D2.5 (P<0,05, Cuadro 3). Este resultado, coincidente con lo reportado por Keese et al. (2008), podría haber sido una respuesta frente a una depresión del sistema inmune causada por la ingesta de DON, que haya ocasionado que los animales fuesen más susceptibles a agentes infecciosos. El DON, como otros tricotecenos, se caracteriza por afectar la síntesis proteica, pudiendo llegar a causar en caso de exposiciones prolongadas, daño celular en distintos órganos vinculados al sistema inmunológico (Pestka, 2007). Por ejemplo, Korosteleva et al. (2007) reportaron que la ingestión diaria de 79 mg de DON redujo la concentración plasmática de IgA en vacas en lactancia media respecto a una ingesta de 12 mg, sugiriendo que DON podría ejercer un efecto inmunosupresor en vacas lecheras, aunque son precisos más estudios para caracterizar esta respuesta. Los mismos autores no reportaron efectos de la ingesta de DON sobre la concentración de ASAT y γ-GT, lo que concuerda con lo observado en este experimento (Cuadro 3), y sugiere que DON no causaría lesiones a nivel hepático, al menos que puedan ser reveladas por la medición de estas dos enzimas (Russell y Rousell, 2007).

La ingesta de DON no afectó la variación de PV o CC entre el inicio y el final del experimento (Cuadro 3), resultado que coincide con lo reportado por Ingalls (1996). Si bien Noller et al. (1979) observó una menor ganancia de PV cuando se suplementó a vacas lecheras con maíz contaminado con F. graminearum, ya se explicó que dicho resultado pudo haber sido causado por la acción conjunta de varias micotoxinas y no solamente del DON. Si se considera que la condición corporal puede ser un buen indicador indirecto del estado energético de un animal (García Paloma, 1990), los resultados sugerirían que el balance de energía de los animales a lo largo del experimento no difirió entre tratamientos. Sumado a que la producción de leche no fue afectada por los tratamientos, los resultados de CC reafirmarían que el consumo de nutrientes tampoco habría diferido entre tratamientos.

Si bien se considera que los rumiantes son más resistentes que los monogástricos a los efectos tóxicos del DON (Pestka, 2007), los resultados de este experimento sugieren que ingestas superiores a 14 mg de DON/día pueden resentir la productividad de vacas lecheras a pastoreo. Un factor que podría haber causado que las vacas utilizadas en este experimento fueran más sensibles a los efectos del DON respecto a lo reportado por la bibliografía es el período de exposición a esta toxina, que fue más prolongado que en experimentos que no reportaron efectos adversos de la misma (eg Ingalls, 1996), lo que habría incrementado la probabilidad de que interfiriera a nivel del metabolismo animal. Adicionalmente, en este trabajo se utilizaron animales con un alto potencial de producción de leche y que al inicio del mismo se encontraban en el pico de la lactancia y probablemente en balance de energía negativo. Es posible que el estrés metabólico causado por estos factores haya deprimido el sistema inmune de los animales (Goff y Horst, 1997), lo que contribuiría a explicar los resultados observados.

La inclusión de un adsorbente comercial en el concentrado con 5 ppm de DON evitó la disminución de LCG y la producción de sólidos totales, y el aumento en el RCS observado en el tratamiento D5.0, no siendo diferente de los tratamientos D0 y D2.5 (Cuadro 3). Para las variables producción de grasa y porcentaje de proteína, no hubo diferencias entre el tratamiento D5.0+A con los restantes, mientras que para las variables porcentaje de grasa y sólidos totales el tratamiento D5.0+A no fue distinto de los tratamientos D0 y D5.0, pero tendió a ser menor que el tratamiento D2.5 (P<0,08, Cuadro 3). El uso de adsorbentes es una estrategia útil para reducir los efectos adversos de las micotoxinas en monogástricos (Huwig et al., 2001), pero los reportes de su uso en rumiantes son limitados. Por ejemplo, Korosteleva et al. (2007) reportaron que el agregado del mismo adsorbente usado en este experimento a la dieta de vacas consumiendo 81 mg de DON/día previno la reducción en la concentración plasmática de IgA observada en vacas con una ingesta de 79 mg de DON/día pero sin uso de adsorbente. Los resultados del presente experimento sugieren que es posible minimizar algunos de los efectos negativos del DON sobre la producción de vacas lecheras a pastoreo mediante el uso de adsorbentes de micotoxinas.

Conclusiones

Para las condiciones en que se desarrolló este experimento, la ingesta diaria de más de 14 mg de DON redujo la producción de grasa, tendió a disminuir su porcentaje en leche y la producción de LCG, y aumentó el RCS, pero no afectó la variación de peso o CC, o la concentración plasmática de ASAT y γ-GT en vacas lecheras a pastoreo. La adición al concentrado de un adsorbente comercial de micotoxinas previno el aumento en el RCS y la reducción de la producción de LCG asociada a la ingesta de DON.

Agradecimientos

Los autores agradecen a Ignacio Gaudin y Pablo Lluberas por su colaboración en el manejo de los animales. El experimento fue financiado por INIA.

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