È noto che l’ingestione delle micotossine, in particolare quelle prodotte dai funghi filamentosi del genere Fusarium, Aspergillus e Peniciliumm, può causare risposte tossiche in uomini e in altri vertebrati (Zinedine et al., 2007; Fink-Gremmels, 2008; Zain, 2011). Le micotossine sono infatti sostanze estremamente stabili che possono essere presenti anche negli alimenti a uso zootecnico, come ad esempio i foraggi prodotti a livello aziendale (Kabak et al.,2006; Cheli et al., 2013; Gallo et al., 2015). In particolare, i funghi del genere Fusarium sono estremamente diffusi sia nelle aree temperate sia nelle aree a clima caldo, e conseguentemente le micotossine da essi prodotte possono essere facilmente individuate  all’interno degli alimenti (EFSA, 2013). 

La letteratura sino ad oggi presente riporta che il deossinivalenolo (DON) può provocare numerosi problemi agli animali, più precisamente disordini gastro-intestinali, feci molli, immunosoppressione e calo delle performance. Questa riduzione delle prestazioni può essere dovuto sia al rifiuto alimentare (Pestka, 2007; Voss et al., 2007; EFSA 2004) sia all’incremento di energia richiesta dal sistema immunitario per far fronte a un suo deficit oppure a un’infiammazione (Fink-Gremmels, 2008). Ad oggi i meccanismi biologici  alla base di queste problematiche non sono ben chiari e definiti, tuttavia Antonissen e collaboratori (2014) hanno riportato che tali metaboliti provocano disbiosi, sia a livello ruminale sia a livello intestinale, incremento di permeabilità ruminale e intestinale e anche danno all’epitelio intestinale (Antonissen et al., 2014). 

Lo zearalenone (ZEN), avendo una conformazione strutturale analoga a quella dell’estradiolo, consente il legame di questa micotossina con i recettori dell’estradiolo causando azione estrogenica (Riley et al., 2005). Ad oggi risultano ben note le conseguenze dovute all’azione delle Fusarium tossine a livello intestale dei monogastrici ma poco o nulla si sa del loro effetto a carico dell’intestino dei ruminanti. 

Le fumonisine (FBs) sono invece micotossine che possiedono effetto citotossico, epatotossico e nefrotossico; possono essere assorbite a livello intestinale (Riley et al., 2005) provocandone immunosoppressione dovuti alla sotto-regolazione del marcatore dell’immunità innata.

Una volta ingerite dai ruminanti, alcune micotossine possono essere inattivate dalla flora ruminale (Fink-Gremmels et al., 2008). In particolare il DON può essere convertito nel suo metabolita de-epossidato (de-DON o DOM-1) a livello del rumine, le FBs, sono in grado di passare il compartimento del rumine-reticolo invariate mentre lo ZEN viene convertito in α-zearalenol (α-ZEL) che possiede maggior attività biologica rispetto alla molecola madre. 

Ad ogni modo, vi sono micotossine che invece possiedono la capacità di modificare la flora microbica a causa della loro attività antimicrobica ed esercitano un effetto modulatorio sul sistema immunitario degli animali ospiti, anche quando ingerite a basse dosi. 

Questa sinossi è una sintesi della review pubblicata su Dairy da Gallo et al. (2022), finalizzata a fornire una visione generale delle più recenti prove (2015-2022), condotte sia in vivo che in vitro, riguardanti gli effetti avversi delle Fusarium micotossine dell’allevamento dei bovini da latte. La maggior parte delle informazioni fornite riguardano DON, ZEN e FBs. 

Dopo una prima parte introduttiva riguardante le conoscenze attualmente disponibili in merito alle micotossine, nella review è stata riportata la tossicologia generale delle Fusarium tossine. In particolare, per ciascuna delle micotossine studiate, ovvero DON, ZEA e FBs, sono state riportate le informazioni attualmente presenti in letteratura relativamente alla tossicologia e all’ADME (assorbimento, distribuzione, metabolismo ed escrezione). È stato poi riportato il carry over delle Fusarium micotossine e dei relativi metaboliti all’interno del latte e dei tessuti edibili, proseguendo poi con la legislazione delle Fusarium micotossine all’interno degli alimenti per bovini. Per quanto riguarda i limiti di legge della contaminazione da micotossine sono stati riportanti sia i livelli massimi regolamentati che i livelli massimi raccomandati all’interno delle diete di bovini in diverse fasi fisiologiche seguendo le normative di ciascun areale geografico a livello mondiale. A titolo di esempio, si riporta la tabella riassuntiva presentata anche all’interno della review (Tabella 1).

Tabella 1. Livelli regolamentati e raccomandati delle Fusarium tossine nella dieta finale degli animali.

Dopo aver presentato i livelli regolamentati e raccomandati delle Fusarium tossine nella dieta finale degli animali, nella review è stata riportata l’occorrenza delle Fusarium micotossine con le relative fonti di esposizioni. Partendo da una review di Gallo e collaboratori (2015) sono stati realizzati grafici (Figura 1) indicanti la distribuzione delle Fusarium micotossine all’interno degli insilati. Più precisamente, per ciascuna micotossina studiata, sono state indicate le percentuali di insilati contaminati dallo specifico metabolita a livelli non rilevabili, bassi, medi e alti. 

Figura 1. Distribuzione delle Fusarium micotossine negli insilati.

Viste le pesanti conseguenze delle micotossine derivanti dall’ingestione da parte degli animali si è ritenuto utile revisionare e riportare le strategie che permettono di prevenire le contaminazioni in campo a opera delle Fusarium micotossine e anche le strategie di detossificazione delle Fusarium micotossine che possono essere applicate agli alimenti zootecnici e alle diete. 

Parte fondamentale della review è stata l’analisi della bibliografia attualmente presente  in merito agli effetti delle Fusarium tossine nei ruminanti conseguenti a prove condotte in vivo e in vitro.

Gli effetti causati da DON, ZEA e FBs sono ben documentati nei monogastrici mentre per quanto riguarda i ruminanti le informazioni ad oggi presenti risultano essere carenti e dunque sono necessari sforzi comuni per ampliare le conoscenze disponibili in tal ambito. Oltre a essere scarsi numericamente, gli studi in vivo condotti sui bovini non analizzano solamente la contaminazione da una singola micotossina ma sovente vengono effettuati studiando la co-contaminazione di varie micotossine all’interno delle diete. Le conoscenze attuali in merito alla disponibilità orale, alla degradazione ruminale e alla tossicità delle varie micotossine consentono comunque di determinare quali sostanze possono probabilmente determinare problemi per gli animali. 

Il DON, assorbito per una quota pari al 10%, viene convertito in de-epossi-DON (DOM-1) dai microrganismi ruminali. Anche se presente al di sotto dei livelli massimi raccomandati il DON può comunque indurre processi infiammatori. Queste micotossine possono inoltre interferire con la composizione del latte e, a supporto di ciò, è stato condotto uno studio che ha costatato l’interferenza della micotossina DON sulla qualità del latte (Gallo et al. 2020). Questo studio risulta di fondamentale importanza perché la maggior parte delle prove sino ad oggi condotte per valutare l’effetto delle micotossine tralascia lo studio della qualità del latte e la relativa trasformazione in formaggio. Tutto questo, molto probabilmente, causa una sottostima della perdita economica a livello aziendale conseguentemente alla somministrazione di alimenti contaminati da DON. La conversione del DON in DOM-1, caratterizzato da una tossicità inferiore rispetto alla molecola madre, non esenta comunque da conseguenze a carico delle cellule riproduttive. Il DOM-1 può essere infatti ritrovato all’interno del fluido dei follicoli ovarici a livelli analoghi a quelli misurati all’interno del siero.

I ruminanti possiedono anche la capacità di convertire lo ZEN ingerito in β-ZEL, metabolita che possiede una minor estrogenicità rispetto alla molecola madre (β-ZEL: 1/5 di tossicità rispetto allo ZEN). Ad ogni modo la conversione della molecola madre dipende anche dallo stato di salute dell’animale, dalla produttività e dall’ingestione di alimenti. In particolare un’alta ingestione alimentare di tale sostanza può portare a un calo della conversione dello ZEN in β-ZEL. Sembrerebbe che i bovini siano molto resistenti a questa micotossina e che gli effetti riproduttivi avversi potrebbero verificarsi per l’elevata concentrazione della micotossina oppure per la contemporanea presenza  della micotossina e di fitoestrogeni all’interno della dieta. Studi in vitro indicano che lo ZEN diminuisce il pH ruminale ma questo effetto non è stato osservato in vivo. 

Nei bovini l’impatto negativo delle FBs è osservato solamente quando gli animali sono esposti a livelli estremamente alti di micotossine (non riscontrati sino ad ora nelle realtà produttive), ben oltre il livello massimo raccomandato. La disponibilità orale delle micotossine è estremamente bassa, variando dall’1 al 6%. 

Per poter riorganizzare al meglio la letteratura rinvenuta sono stati dapprima studiati gli effetti delle Fusarium micotossine sulle performance produttive in allevamento e in seguito sono state revisionati anche gli effetti di tali micotossine sullo stato di salute degli animali, più precisamente in merito sia allo stress ossidativo ed immunità sia alla funzionalità intestinale. Particolare attenzione è stata inoltre rivolta agli effetti delle Fusarium micotossine sul sistema riproduttivo, riportando le evidenze conseguenti a studi condotti in vivo e in vitro. 

Sono di seguito riportate le tabelle (Tabella 2, Tabella 3, Tabella 4) estratte dalla review che includono i risultati delle sperimentazioni sino ad oggi condotte per valutare gli effetti delle Fusarium micotossine. 

Tabella 2. Effetti delle Fusarium-tossine rilevati dagli studi pubblicati dal 2015 al 2022.

Tabella 3. Effetti delle Fusarium-tossine sulla funzione riproduttiva (studi in vivo sui bovini).

Tabella 4. Effetti delle Fusarium-tossine sulla funzione riproduttiva (studi in vitro con cellule bovine).

Concludendo, il DON è la micotossina maggiormente studiata per quanto riguarda i suoi effetti sui ruminanti e quella che desta maggiore preoccupazione, seguita dallo ZEN. Basandosi sulle conoscenze attuali invece le FBs non risultano particolarmente dannose per i ruminanti, almeno ai livelli di contaminazione delle diete sino a oggi studiati o riscontrati. Ulteriori studi sono necessari per meglio capire quali i livelli soglia su cui intervenire per questo gruppo di micotossine. Merita attenzione lo studio dell’interazione fra le micotossine e i farmaci o altri composti chimici e anche l’interazione delle micotossine con i microrganismi, in quanto alcune fonti alimentari estremamente utilizzate all’interno dell’alimentazione animale, come l’insilato di mais, possono essere contaminate con micotossine prodotte da Fusarium spp e altri funghi micotossigeni in grado di crescere in queste condizioni (Gallo et al., 2015;2021). Il monitoraggio tramite pratiche non invasive, come l’analisi delle urine e delle feci, potrà inoltre supportare la conoscenza della contaminazione da micotossine nelle vacche. 

La presente nota è una sintesi del seguente articolo scientifico pubblicato su Dairy (MDPI), dove è riportata tutta la letteratura citata: Gallo, A.; Mosconi, M.; Trevisi, E.; Santos, R.R. Adverse Effects of Fusarium Toxins in Ruminants: A Review of In Vivo and In Vitro Studies. Dairy 2022, 3, 474-499. https://doi.org/10.3390/dairy3030035

Autori

Giuseppe Conte, Alberto Stanislao Atzori, Fabio Correddu, Antonio Gallo, Antonio Natalello, Sara Pegolo, Manuel Scerra – Gruppo editroriale ASPA