Наличие микотоксинов (токсичных продуктов обмена веществ плесневых грибов) в продуктах питания и кормовом сырье и сегодня является глобальной проблемой. Историки предполагают, что падение различных древних культур (ацтеков, инков) связано с поражением их пищи микотоксинами. Также так называемое “проклятие фараонов”, которое ассоциируют со смертями археологов, связывают с зерновыми, очень сильно пораженными микотоксинами.
Сегодня по оценкам FAO около 25 % произведенных в мире зерновых и продуктов их переработки заражены грибками, продуцирующими микотоксины.
Фузариоз в кормлении животных
Образование микотоксинов зависит от условий окружающей среды, таких как температура и влажность, хотя их образование полностью предотвратить нельзя. К грибам, которые наиболее часто производят микотоксины в Центральной Европе, принадлежит род фузариум (фузарий).
Важнейшие представители токсинов фузариума — зеараленон (ZEN) и дезоксиниваленол (DON), которые чаще всего находят на зерновых и кукурузе. Симптомы отравления, такие как, например, повреждение органов или нарушение иммунной системы, не могут быть списаны только на действие токсина.
Для защиты здоровья животных Европейский союз установил критически допустимые концентрации в кормовом сырье. Из-за недостатка данных по жвачным Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) запросило проведение кормовых исследований для жвачных животных, чтобы проверить установленный максимально допустимый уровень концентрации микотоксинов ZEN и DON в кормах.
Организация кормового опыта по воздействию микотоксинов на дойных коров
На кормовой опытной станции FLI в Брауншфайге был проведен 13-ти недельный опыт (начиная с одной недели после отёла) по влиянию различных доз Fusarium graminearum в кукурузе.
Посредством частичной замены непораженной кукурузы (контрольной) частью пораженной фузариозом кукурузы были созданы комбикорма различной степени пораженности микотоксинами, которые далее включались в полносмешанный рацион для коров.
Благодаря различным долям такого комбикорма были образованы три кормовые группы (контрольная группа — CON, две группы с микотоксинами — FUS-50, FUS-100). При этом группа с наивысшей концентрацией микотоксинов FUS-100 содержала максимально допустимый уровень микотоксинов в кормах согласно нормам Европейского союза — 0,5 мг ZEN и 5 мг DON/кг при 88% сухого вещества.
Кормовые группы были разделены в безпривязном коровнике по разным отделениям, каждая кормовая группа состояла из 4 нетелей и 6 коров с несколькими лактациями.
Рисунок 1: Контрольная кукуруза (сверху) и кукуруза, пораженная Fusarium graminearum
Влияние микотоксинов ZEN и DON на здоровье и продуктивность дойных коров
Микроорганизмы рубца имеют способность преобразовывать ZEN и DON в их менее токсичные метаболиты β-Zearalenol (β-ZEL) и de-epoxy-DON (de-DON). Благодаря чему жвачных животных относят к наименее чувствительным к микотоксинам группам. В отличии от свиней, по жвачным имеется слишком мало данных, и они иногда противоречивы.
Рисунок 2. Коровник на опытной станции оборудован сенсорным оборудованием для сбора данных по потреблению кормов.
Особенно в более ранних исследованиях (до 1990 года) утверждалось, что при наличии в кормах ZEN и DON снижались потребление кормов и молочная продуктивность, а также наблюдались изменения в поведении дойных коров. При этом речь шла преимущественно о полевых исследованиях, в которых причины не однозначно указывали именно на поражение кормов микотоксинами фузариума.
Более новые исследования не смогли подтвердить изменения в этих параметрах. Также и в результате проведения данного опыта не наблюдалось ассоциируемых с микотоксинами влияний на клинические признаки. Также в потреблении кормов, молочной продуктивности и в составе молока не было значительных различий между кормовыми группами. Таким образом можно сделать вывод, что различная концентрация микотоксинов в течение данного 13-ти недельного опыта не имела влияния на эти параметры.
Метаболизм микотоксинов фузариума у коров
После орального потребления пораженного кормового сырья метаболизм ZEN и DON и их производных проходит в основном в печени, пищеварительном тракте и слизистых оболочках (см. Рисунок 3).
Рисунок 3. Схематическое представление метаболизма микотоксинов фузариума
С помощью микроорганизмов рубца материнские токсины метаболизируются или конъюгируют в слизистых оболочках и в печени с глюкуроновой кислотой или сульфатом (Конъюга́ция (от лат. conjugatio — соединение) — процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом).
ZEN может разлагаться до метаболитов α-Zearalenol (α-ZEL), β-ZEL, Zearalanon (ZAN) а также α- und β-Zearalanol, при этом между микотоксинами поддерживается окислительно-восстановительное равновесие. ZEN распадается главным образом на zu α- и β-ZEL. В отличие от ZEN, DON деэпоксидирует до одного метаболита (de-DON), при чем эту реакцию рассматривают как детокс-реакцию.
Токсины и их метаболиты (конъюгаты) попадают через воротную вену в печень и оттуда в желчь и системное кровообращение. Благодаря своей структуре, подобной солям желчи, ZEN и его метаболиты участвуют в энтерогепатической циркуляции и, таким образом, обогащаются в желчи, что ведет к значительному снижению поглощения, по сравнению с DON и de-DON.
Выделение происходит преимущественно через мочу в конъюгатной форме, а другие формы выделения (молоко, навоз), играют очень незначительную роль.
Трансфер микотоксинов фузариума из крови в молоко
После поедания пораженных кормов, микотоксины могут попадать в неизмененной или метаболизированной форме в продукты питания животного происхождения (carry-over) и тем самым вести к экспозиции человека.
Различные исследования показали, что ZEN и метаболиты при высоких дозах микотоксинов через желчь попадают из корма в молоко, но этот путь выделения имеет очень низкое значение.
Трансфер микотоксинов следует из крови через гематоэнцефалический барьер в молоко. С помощью разработанного Институтом животноводства метода анализа для ZEN, DON и их метаболитов в различных матрицах, стало возможным более точно охарактеризовать этот трансфер в описанном выше кормовом опыте.
Оказалось, что механизмы переноса обоих токсинов, очевидно, очень разные. В то время как в крови можно было обнаружить только ZEN и никаких метаболитов, α- и β-ZEL были дополнительно обнаружены в молоке. В результате ZEN и его метаболиты концентрируются в молоке. Напротив, концентрация DON и de-DON в молоке была намного ниже, чем в плазме крови. Из этого можно сделать вывод, что гематоэнцефалический барьер более проницаемый для липофильных веществ, таких как ZEN.
Перенос токсинов в молоко (Carry-over) и оценка допустимого суточного потребления TDI (Tolerable Daily Intake)
Перенос нежелательных веществ описан с помощью показателя carry-over. В то время как Carry-over Faktor базируется на соотношении между концентрацией микотоксинов в молоке и в корме, Carry-over Rate рассчитывают из выделений микотоксинов, которое получают из концентрации микотоксинов в молоке и надоя, и делят на потребление микотоксинов с кормом.
Показатель Carry-over Rate, который преимущественно используется для молока, дает справку о том, какая доля потребленных с кормом микотоксинов фузариума выделяется с молоком.
При концентрации ниже действительных нормативных значений скорость переноса Carry-over Rate для обоих микотоксинов фузариума может быть классифицирована как незначительная. Это было подтвержено нашим опытом, при чем максимальный показатель Carry-over Rate для ZEN и его метаболитов составляла 0,8%, а для DON и de-DON – 0,3%.
Допустимое суточное потребление (TDI) ZEN для защиты потребителя составляет 0,25 мкг / кг массы тела, а для DON — 1 мкг / кг массы тела. Чтобы достичь этих цифр, принимая во внимание критические концентрации корма и используя средние скорости переноса обоих токсинов Fusarium, человеку весом 70 кг необходимо выпивать не менее 4 литров молока в день.
Этот расчет подтверждает, что риск для потребителей незначителен с точки зрения безопасности пищевых продуктов.
