Сергей Викулов - Ведущий ветеринарный врач (свиноводство) компании «Каргилл»
Светлана Серебренникова - Ведущий специалист по кормовым решениям компании «Каргилл», к. б. н.


Часть 1. Почему микотоксины намного опаснее, чем нам кажется?

Ежегодно растет количество исследований кормовых ингредиентов на наличие и количество содержания микотоксинов. Присутствие микотоксинов в зерне и не только увеличивается в связи с изменением погодных условий, интенсификации производства и селекции.

Компания “Каргилл” является мировым лидером по количеству проводимых лабораторных анализов по определению уровней микотоксинов, имеет самую обширную базу данных и колоссальный опыт в вопросах борьбы с микотоксинами в свиноводстве.

Эксперты “Каргилл” представляют цикл публикаций, состоящий из двух статей, которые рассказывают о микотоксинах в свиноводстве и передовых методах борьбы с ними. Первая статья цикла посвящена видам микотоксинов и их влиянию на организм свиней.

МИКОТОКСИНЫ — это группа разнородных по строению соединений, являющихся низкомолекулярными вторичными метаболитами. Продуценты микотоксинов - это микроскопические плесневые грибы, чаще всего это несовершенные грибы родов Fusarium, Aspergillus, Penicillum, Trichoderma, Myrothecium.


Рис 1. Классификация основных групп микотоксинов

Все микотоксины классифицируются по молекулярному строению и выделяются в основные группы и отдельные виды: афлотоксины, трихотецены, охратоксины, фумонизин, зеараленон и его производные: монилиформин, фузарохроманон, циклопиазоновую кислоту, патулин, цитринин и т.п., на сегодняшний день открыто и исследовано более четырехсот видов микотоксинов.

Основные характеристики наиболее часто встречаемых групп микотоксинов:

1. АФЛОТОКСИНЫ – получили свое название по первым буквам латинского названия класса токсинов Aspergillus flavus toxins, являются биологическими контаминантами. Высокий класс опасности. Основные продуценты: несколько видов грибов аспергилл, которые поражают семена и плоды растений с высоким содержанием масла. Сильнее всего продуценты АФЛОТОКСИНОВ поражают сырье, хранящееся в теплом и влажном месте;

2. ТРИХОТЕЦЕНЫ (ТТМТ) – в большинстве своем слаботоксичны. Основные продуценты - грибы из рода Fusarium. Поражаются такие культуры как кукуруза, пшеница, овес, ячмень, а также масличные и бобовые;

3. ОХРАТОКСИНЫ - микотоксины, выделяемые плесневыми грибами Aspergillius ochreaceus. Выделен целый ряд ОХРАТОКСИНОВ: охратоксин А, охратоксин В, охратоксины С и D. Наиболее опасен охратоксин А (нефротоксин), он поражает зерна пшеницы, ячменя, овса, кукурузы и является термоустойчивым;

4. ФУМОНИЗИНЫ- микотоксины, продуцируемые плесневыми грибами рода Fusarium. Поражение зерновых культур этими плесневыми грибами происходит в поле, на корню, в процессе хранения возможна только контаминация сырья. Наиболее часто встречаемыми являются Фумонизины В1, В2, В3. Чаще всего обнаруживают контаминацию зерна кукурузы и продуктов его переработки, в меньшей степени в зерне и сырье других злаковых культур;

5. ЗЕАРАЛЕНОН (ZON) – микотоксин, продуцируемый плесневыми грибами Fusarium graminiarum, Fusarium culmorum и др. При обнаружении зеараленона, зачастую обнаруживается и дезоксинеаваленон, поэтому следует учитывать токсичность зеараленона в сочетании с другими токсинами. Зеараленон термостоек, контаминирует такие культуры как кукуруза, ячмень, овес и пшеница, его продуценты активизируются в теплую и влажную погоду, когда среднесуточная температура составляет не менее 15 градусов тепла, а влажность воздуха не менее 20%.

ВЛИЯНИЕ МИКОТОКСИНОВ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

По статистике ВОЗ, мировые потери сельского хозяйства от поражения токсикогенными грибами и загрязнения микотоксинами за последние 10 лет увеличились в девять раз и достигли 22 миллиардов долларов. Россия не является исключением. На сегодняшний день 132 страны мира регламентируют содержание микотоксинов в сельскохозяйственном пищевом сырье, продуктах питания и кормах для животных, и только 100 стран регламентируют содержание микотоксинов в кормах (Россия, как одна из крупнейших сельскохозяйственных стран, регламентирует пять микотоксинов). В связи с глобальным потеплением климата, регистрируется все более широкое распространение основных продуцентов микотоксинов. Так, например, возбудитель фузариоза до 2003 года регистрировался в России на Дальнем Востоке и на Северном Кавказе, но, начиная с 2003 года, фузариоз стал регистрироваться на Северо-Западе России, а уже в 2007 году степень заражения зерна достигла 93.3 % в целом по России.

Чем же так опасны микотоксины для людей и животных?

Природа распорядилась так, что микроскопические грибы распространены повсеместно( в почве, воздухе, воде, на растениях, в складских помещениях, на оборудовании ККЗ), и поэтому загрязнение микотоксинами и плесневыми грибами, возможно на любом этапе производства продукции - в поле, при транспортировке, хранении, переработке и т.д. Основной причиной роста плесневых грибов является заготовка и хранение сырья в условиях повышенной влажности и при несоблюдении температурных режимов. От экономического ущерба, причиняемого микотоксинами, застраховаться сложно, точнее, практически невозможно. Минимальные, на первый взгляд, потери в приросте живой массы животных, вызванные потреблением ими с кормом незначительного количества микотоксинов, в конечном итоге складываются в огромные убытки. Мероприятия по профилактике микотоксикозов сельскохозяйственных животных и птиц- дополнительная и весомая статья расходов. Это далеко не полный список потерь и затрат, который тянет за собой локомотив микотоксинов.

Для того чтобы минимизировать негативное воздействие микотоксинов на животных по всему миру в научных центрах и лабораториях компании “Каргилл” ведется исследовательская работа, а в лабораториях компании по всему миру действуют отделы токсикологии. Компанией “Каргилл” разработана концепция и создана система мониторинга, позволяющие поставить на контроль содержание микотоксинов в сельскохозяйственной продукции. Лаборатории анализируют сырье и готовую продукцию для самой компании, клиентов и стратегических партнеров. На сегодняшний день в компании имеется самая обширная база и статистика по микотоксинам в мире. Для контроля микотоксинов используется иммуноферментный метод определения, метод ИФА используется обычно для определения наличия микотоксинов выше определенных уровней или их отсутствия. Арбитражными методами количественного определения микотоксинов являются газожидкостная хромотография (для Т2 токсина); высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) с использованием УФ-фотометрического детектора для (ДОН), с использованием флуоресцентного детектора ( АФЛАТОКСИНЫ и ЗЕАРАЛЕНОН).

Токсическое воздействие микотоксинов на организм животного определяется химической структурой микотоксинов, концентрацией, способом воздействия, состоянием здоровья животного. Негативные последствия могут варьироваться от отказа от корма до летального исхода. Безусловно, основным негативным эффектом микотоксинов является иммуносупрессия: эта черта характерна для АФЛАТОКСИНА, ТРИХОТЕЦЕНОВЫХ метаболитов, ОХРАТОКСИНА.

АФЛОТОКСИНЫ

Свиньи обладают высокой чувствительностью к афлатоксинам, образуемым плесневыми грибами (Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus), которые растут в теплых, влажных условиях и присутствуют во многих самых распространенных ингредиентах (Thieu et al., 2008). Четыре афлатоксина описаны в соответствии с их флуоресценцией при хроматографии: синей (B1, B2) или зеленой (G1, G2). B1 считается наиболее токсичным, а пятый метаболит (М1) является высоко канцерогенным. Все эти метаболиты могут присутствовать в молоке свиноматки в различных концентрациях в зависимости от первоначальной зараженности корма. В молоке свиноматки могут обнаруживаться афлатоксины B1, G1 и M1 (Silvotti et al., 1997). После экспериментальной интоксикации у поросят наблюдали поврежденные лимфоциты и макрофаги, что указывает на нарушение работы иммунной системы вследствие воздействия афлатоксинов на свиноматок. В случаях острого афлатоксикоза при гистологическом исследовании выявляется центродолевой некротический гепатит. Клинические признаки острого афлатоксикоза включают анорексию, признаки поражения нервной системы и внезапную смерть животных (Hale and Wilson, 1979).

Афлатоксины B1, B2, G1, G2, M1 и M2, образуемые Apergillus flavus, снижают продуктивность и ухудшают здоровье даже при низком содержании в корме. Обычно наблюдается сниженное потребление корма, приводящее к угнетению роста, связанное с иммунной функциональной супрессией. Также отмечалось увеличение массы печени (Rustemeyer et al, 2010.) и почек, селезенки и поджелудочной железы (Shi et al, 2007).

Афлатоксины также являются канцерогенами: они связываются с ядерной ДНК, препятствуя образованию РНК, ферментов и других белков. Причина, по которой афлатоксин М1 (особенно канцерогенный) является смертельно опасным, в том, что он связывается с эндоплазматическим ретикулумом и макромолекулами (Booth and McDonald, 1982). Поэтому потенциальное остаточное содержание этого афлатоксина в мышечных тканях свиной туши является важным для здоровья человека.

ТРИХОТЕЦЕНЫ

ДЕЗОКСИНИВАЛЕНОЛ (DON)
Микотоксины трихотецены представляют собой группу метаболитов грибов, имеющих одинаковую структуру основной цепи, и включают Т-2 токсин, HT-2 токсин, диацетоксицирпенол (MAS), неосоланиол, 8-ацетоксинеосоланиол, 4-деацетилнеосоланиол, ниваленол, 4-ацетоксиниваленол (Фузаренон-X), DON (вомитоксин) и 3-ацетилдезоксиниваленол (Leeson et al., 1995).

Дезоксиниваленол (DON) – трихотецен типа В, который образуется грибом Fusarium graminearum. DON – наиболее часто встречающийся трихотецен во всех странах мира. Этот микотоксин даже в относительно низких дозировках приводит к огромным экономическим потерям, связанным со снижением продуктивности свиней вследствие частичного отказа от корма и сниженного его потребления (Smith et al., 2005, Wang et al , 2012), вероятно, вследствие нейрохимического дисбаланса в головном мозге (Prelusky, 1997). Высокие же дозировки вызывают рвоту (Rotter et al, 1996) и полный отказ от корма (Haschek et al., 2002, Prelusky et al., 1994).

Эти проявления могут объясняться не только дозировкой, но и синергизмом с другими трихотеценами или другими микотоксинами, содержащимися в корме. Другие клинические признаки включают проблемы с пищеварением (мягкий стул, диарея), умеренный почечный нефроз, уменьшение размера щитовидной железы, гиперплазию слизистой оболочки желудка, повышенное соотношение альбумина к а-глобулину и изменения других гематологических параметров, а также повышенную подверженность заболеваниям (JECFA 56th, 2001) и сниженную массу плода. (Friend et al, 1983)

T-2
T-2 образуется в результате жизнедеятельности гриба Fusarium tricinctum и является одним из наиболее токсичным микотоксинов. Вызываемый T-2 микотоксикоз или «болезнь плесневелой кукурузы» у свиней характеризуется многочисленными кровоизлияниями в серозную оболочку печени, желудка и пищевода (выявляемыми при вскрытии). В кишечнике и брюшной полости может обнаруживаться кровь, а на слизистой пищевода и подвздошной кишки пастообразное вещество кремового цвета (Weaver et al., 1978c). T-2 обладает радиомиметическим эффектом, который делает его сильнодействующим иммунодепрессантом. Экспериментальное заражение этим токсином (в дозе 2 и 3 мг/кг корма) корма свиней на откорме приводит к снижению содержания эритроцитов, резкому уменьшению среднего объема эритроцита и содержанию гемоглобина в эритроците. Кроме того, может значимо снизиться количество Т-лимфоцитов. Этот эффект зависит от дозировки (Rafai et al., 1995).

T-2 также оказывает огромное влияние на репродуктивную функцию свиней. Опытное кормление свиноматок в последнем триместре зараженным кормом, содержащим Т-2 в концентрации 1-2 ppb (Glavits et al., 1983), приводило к угнетению функции яичников, сопровождавшемуся гистологической дегенерацией и атрофией. Экспериментальная интоксикация свиноматок в течение 220 дней с использованием корма, зараженного Т-2 токсином в дозе 12 ppb, приводит к повторным приходам в охоту и рождению маленьких гнезд с большим количеством мелковесных поросят (Weaver et al., 1978a, b). В этом исследовании Т-2 токсин не оказывал влияния на общее состояние свиноматок, и у поросят не было обнаружено никаких поражений. В другом исследовании (Vanyi et al., 1991) изучали влияние Т-2 токсина на поросят после экспериментальной интоксикации супоросных свиноматок высокой суточной дозой Т-2 токсина в последнем триместре. У рожденных этими свиноматками поросят наблюдалась диарея, изнуренное состояние и кома, вскоре после рождения они погибли. В молоке свиноматок и в содержимом желудка поросят были обнаружены метаболиты Т-2. Причиной комы могла быть гипогликемия, обусловленная выраженным снижением содержания гликогена в печени.

ФУМОНИЗИНЫ

Фумонизины, группа микотоксинов, образуемых, главным образом, видом Fusarium moniliforme, вызывают отек легких (Haschek et al.,2002) и также снижают иммунитет у свиней (Riley and Petska, 2005). Клинические признаки синдрома отека легких, такие как сниженное потребление корма, одышка, слабость, цианоз и смерть, проявляются, как правило, в течение недели после потребления свиньями высоких доз фумонизинов в короткие сроки (Rotter et al., 1996). Одновременно с отеком легких часто развивается печеночная токсичность, которая в некоторых случаях наблюдается у животных, употребивших высокие дозы фунизинов без последующего развития отека легких (Colvin et al,1993).

Ежедневные внутривенные инъекции фумонизина B1 свиньям показали, что индуцированный фумонизином отек легких вызван левосторонней сердечной недостаточностью, а не изменением проницаемости эндотелия (Smith et al., 2000). Constable и др. (2003) далее отметили, что левосторонняя сердечная недостаточность была вызвана уменьшением сердечного выброса и характеристического импеданса. Отек легких, токсичность для печени и почек в результате воздействия фумонизина имеют прямую зависимость со степенью нарушения метаболизма сфинголипидов. (Riley and Petska, et al., 2005). Патологические изменения, такие как некроз поджелудочной железы, отмечали также Voss и др. в 2007 г.

ОХРАТОКСИНЫ

Охратоксин A образуют несколько видов Penicillium и Aspergillus. Охратоксикоз, вызванный высокими дозами охратоксина А, характеризуется нарушением функции печени (проявляющимся изменением цвета и увеличением почек), энтеритом и ожирением печени, а также некрозом лимфатических узлов наряду с разнообразными другими патологическими состояниями (Terao and Ohtsubo, 1991). Воздействие низких доз охратоксина может приводить к снижению продуктивности, включая снижение потребления корма и снижение привесов, а более высоких доз – к задержке иммунного ответа и повышение чувствительности к инфекциям (Stoev et al., 2000).

Иммуносупрессивные эффекты охратоксина A у свиней хорошо описаны (Harvey et al., 1992). Поскольку охратоксин образует прочную связь с альбумином и белками сыворотки, быстро и эффективно всасывается, присутствующий в сыворотке охратоксин - белковый продукт является биомаркером воздействия охратоксина на свиней. На реальных предприятиях предпринимались попытки установить корреляцию между концентрациями охратоксина А в крови свиней и уровнем заражения корма. Например, в Дании используют измерение остаточных концентраций охратоксина А в почках свиней, как эффективную систему контроля качества для минимизации потенциально вредных остаточных количеств охратоксина в свиноводческой продукции (Jorgensen and Peteresen, 2002).

ЗЕАРАЛЕНОН

Свиньи очень чувствительны к зеараленону (Andretta et al., 2008). Микотоксину, который чаще всего вызывает нарушения репродуктивной системы, включая снижение процента успешных осеменений (из-за имитации эстрогена), повышенную частоту рождения поросят с искривленными конечностями и в исключительных случаях гибель эмбрионов. Эстрогеноподобный эффект обусловлен структурным сходством зеараленона (и многих его метаболитов) и эстрадиола (Osweiller, 2000). Наиболее чувствительными к зараженному корму являются ремонтные свинки (Edwards et al., 1987a), но заражение зеараленоном имеет также заметные последствия для свиноматок второго опороса, которые составляют примерно 19% от общего репродуктивного стада. Воздействие Зеараленона усугубляет и без того плохой приход в охоту и маленький размер гнезда, которые обычно появляются в следствие стресса от первой лактации, что еще больше снижает продуктивность. У ремонтных свинок и свиноматок после потребления зеараленона наблюдается краснота и опухание вульвы, и может произойти выпадение влагалища и прямой кишки (Rainey et al., 1991). При получении свиноматкой с кормом высоких доз зеараленона в первые 15 дней после осеменения, развитие эмбрионов останавливается. Последствием является не только гибель потомства, но и свиноматки в таких случаях не приходят в охоту в течение нескольких месяцев (Smith et al. 2005). Описаны также последствия для молодых хрячков в период полового развития, включающие сниженное либидо, сниженную концентрацию тестостерона в плазме и другие эффекты (Kordic et al, 1990).

Следующая статья цикла будет посвящена выбору правильной стратегии и методов борьбы с микотоксинам.


Эксперты компании «Каргилл» всегда готовы проконсультировать вас по вопросам продукции, оборудования и технологических решений. Свяжитесь с нами по эл. почте: Provimi_moscow@cargill.com или позвоните по телефону: +7 (495) 213-34-12.