Introducción
El género Penicillium, ampliamente distribuido en el medio ambiente, comprende unas 350 especies, conocidas tanto por sus aplicaciones industriales como por su capacidad de producir micotoxinas. Estos metabolitos secundarios que pueden resultar tóxicos para mamíferos y otras especies animales.
Las toxinas elaboradas por Penicillium se producen tanto en condiciones de campo como de almacenamiento. Dentro de estas, la ocratoxina A (OTA) es una de las más relevantes debido a su toxicidad renal y sus propiedades carcinogénicas, teratogénicas e inmunosupresoras.
Imagen 1. Molécula Ocratoxina A (OTA)
Características morfológicas
La estructura característica de Penicillium spp. es el conidióforo, que tiene forma de pincel, y da nombre al género (del latín Penicillus, ‘pincel pequeño’). En el Penicillium verrucosum se distinguen las siguientes partes:
- Conidio: Esporas asexuales producidas en la parte terminal de las fiálides. Los conidios son pequeños, esféricos o elípticos.
- Fiálide: Célula especializada en la producción de conidios, con forma de botellas alargadas, conectadas a las métulas.
- Métula: Estructuras ramificadas que soportan las fiálides.
- Rama: Extensiones del micelio que soportan las estructuras reproductivas, divididas en ramas primarias y secundarias.
- Estipe: una estructura larga y tubular que emerge del micelio basal.
Imagen. 2 (a) Representación de la estructura del Pensilium verrucosum: 1) Conidio, 2) Fiálide, 3) Métula, 4) Rama, 5 Estipe (b) Imagenes microscopio Pensilium verrucosum
Producción de Ocratoxina por Penicillium
La ocratoxina A, aislada por primera vez en Sudáfrica en 1965 (Van der Merwe et al., 1965), es mayormente producida por los hongos Aspergillus y Penicillium. Dentro de este último, las especies Penicillium verrucosum y Penicillium nordicum son las principales productoras. Estas especies son frecuentes en climas templados y fríos, desarrollándose principalmente en cereales almacenados en condiciones de humedad y temperatura inadecuadas.
Determinados factores abióticos favorecen las condiciones óptimas para la producción de micotoxinas:
- Actividad del agua (aw): Niveles entre 0,80 y 0,85 son óptimos para la producción de OTA.
- Temperatura: La producción ocurre entre 4 °C y 31 °C, con un rango óptimo entre 20-25 °C.
- pH y sustrato: Los cereales con pH neutro y alto contenido en carbohidratos favorecen la producción de micotoxinas.
Impacto en Alimentos y Salud
La OTA es particularmente preocupante en granos destinados al consumo humano y animal. Debido a su estabilidad térmica, persiste durante el procesamiento, contaminando derivados como harinas o alimentos para animales. La exposición crónica a OTA se ha asociado en animales con efectos tóxicos, incluyendo pérdida de peso, disminución de la eficiencia alimenticia y daño renal acumulativo.
Metabolismo y mecanismo de acción
La mayor absorción de la OTA tiene lugar en el estómago y yeyuno proximal. En porcinos y aves, esta absorción es elevada, alcanzando entre un 40 y un 60%. Los rumiantes absorben muy poca OTA, ya que la flora ruminal la transforma rápidamente a ochratoxina α (OTα) (Kuiper-Goodman et al., 1989, Petzinger et al., 2002). La OTA presenta una eficiente circulación enterohepática (Kuiper-Goodman et al., 1989, Petzinger E, et al., 2002). En el torrente sanguíneo se encuentra unida a la albúmina y a otras proteínas sanguíneas (Galtier et al., 1998, Sreemannarayana et al., 1988).
Ocratoxicosis en los animales
La nefropatía porcina es una enfermedad no infecciosa descrita por primera vez en Dinamarca en 1928 (Krogh P et al., 1991) que se asoció, desde un principio, al consumo de cereales enmohecidos. Los signos clínicos en la nefropatía porcina incluyen polidipsia, poliuria, disminución de la producción, depresión, apatía y ocasionalmente la muerte (Cook WO et al., 1991).
La nefropatía aviar asociada a OTA fue descrita por primera vez en 1975 en Dinamarca. Las aves que padecían este síndrome presentaban riñones pálidos y de tamaño superior al normal. Además, en el análisis histológico, se observaron fibrosis intersticial y degeneración de los túbulos proximales y distales de los nefrones.
Vías metabólicas y síntesis de la OTA
En la actualidad, más de 30 especies de los géneros Aspergillus y Penicillium son conocidos por producir OTA (Ferrara et al., 2020; Perrone y Gallo., 2017; Wang et al., 2016). Se han identificado alrededor de 20 análogos diferentes de OTA, sin embargo, la ocratoxina A (OTA) es el derivado más tóxico. Se encontró que este grupo contiene cinco genes altamente conservados, una PKS (otaA), NRPS (otaB), una monooxigenasa del citocromo P450 (otaC ), una halogenasa (otaD) y un factor de transcripción de leucina básica (bZIP) (otaR1). Además, se han descrito genes que codifican una oxidorreductasa dependiente de flavina-adenina dinucleótido (otaE) y una proteína de unión al ADN binuclear Zn2Cys6 similar a GAL4 (otaR2) (Gallo et al., 2017; Wang et al., 2018b) (Fig. 1a).
La vía biosintética de la ocratoxina A (OTA) comienza con el gen PKS, otaA, que utiliza acetil-CoA y malonil-CoA para sintetizar 7-metilmelleína, que luego es oxidada a beta-ocratoxina por otaC. El gen que codifica la NRPS, otaB, cataliza la formación del enlace amida entre la beta-ocratoxina y la beta-fenilalanina, lo que da lugar a la biosíntesis de la ocratoxina B (OTB). Finalmente, la OTB es clorada por otaD para producir OTA.
En cuanto a la regulación: la otaR1 actúa como el regulador específico de la vía, controlando la expresión de los cuatro genes biosintéticos (otaA, B, C y D). Y la otaR2 modula únicamente la expresión de otaA, B y D. (Ferrara et al., 2016; Gallo et al., 2012, 2014; Wang et al., 2018b) (Fig. 1b).
Figura 1. (A) Clúster de genes biosintéticos de ocratoxinas en A. ochraceus. Las flechas indican la dirección de la transcripción génica, y los genes que regulan el clúster están señalados con una flecha dorada. (B) Vía biosintética propuesta de las ocratoxinas (Ferrara et al., 2020; Wang et al., 2018b).
Prevención y Legislación
Para minimizar la contaminación por OTA se recomienda:
- Control de condiciones de almacenamiento: Mantener la actividad del agua baja y una temperatura adecuada.
- Uso de fungicidas o métodos de biocontrol: Como bacterias antagonistas o atmosferas modificadas.
- Legislación: La legislación europea establece valores de recomendación de OTA (UE 2016/1319) en los productos destinados a la alimentación animal.
| Materia prima/piensos | Valor recomendado en ppm con un 12% de humedad |
|---|---|
| Cereales y productos a base de cereales | 0,25 |
| Piensos compuestos para cerdos | 0,05 |
| Piensos compuestos para aves de corral | 0,1 |
| Piensos compuestos para gatos y perros | 0,01 |
Conclusión
El control de Penicillium en la cadena alimentaria es crucial para garantizar la seguridad alimentaria. Una mejor comprensión de los factores que influyen en la producción de OTA permite desarrollar estrategias de mitigación más efectivas y proteger la salud pública.
