Patulina

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Patulina. Generalidades.

La patulina es una toxina producida por muy diferentes mohos, pero fue en Penicillium patulum, más tarde llamado Penicillium urticae y hoy conocido como Penicillium griseofulvum, en la década de 1940 donde se describió primero (Bennett, 2003). OMS La patulina es una micotoxina que ha sido aislada de múltiples Micromycetes de los géneros Aspergillus, Byssochlamys, Gymnoascus, Paecilomyces y Penicillium aunque ahora se han añadido a la lista algunas cepas de Mucor y algunos Deuteromycetes (Okeke, 1993)

Hoy en día, Penicillium expansum, causante de múltiples perdidas en frutas, se conoce como uno de los mayores productores de patulina. Dicha sustancia, además, puede observarse en zumos de manzana no fermentados, y se sabe tóxica a altas concentraciones en laboratorio, aunque las evidencias de su toxicidad natural son indirectas. Sin embargo esto ha sido suficiente para que la OMS en conjunto con la FAO, hayan establecido un máximo tolerable de ingesta de esta sustancia de 0,4 mg/kg de peso al día. (Bennett, J. W., Klich, M., 2003).

La patulina puede detectarse en frutas, hortalizas, cereales enmohecidos y piensos. No obstante, no puede excluirse la presencia de esta micotoxina en las frutas aparentemente sanas. El grado de contaminación está relacionado con el grado de podredumbre y la patulina apenas se extiende fuera de los tejidos alterados. (Otero Fernández-Trevejo, 2001).

La patulina es un metabolito secundario producido por muchas especies de hongos, de entre los cuales, el más importante es Penicillium expansum (como se dijo anteriormente) (Falleiros De Pádual, 2005). Centrándonos más en España, el trabajo de Jiménez, M. (1991), no detectó la existencia de patulina en harina, aunque sí se encontraron cepas de Penicillium griseofulvum capaces de producirlo en condiciones experimentales de laboratorio. En dicho experimento se demostró que la mayor capacidad de producir patulina se obtenía en cultivos de entre 20 y 30 días, cuya temperatura óptima para la producción fue de 28ºC.

Otras formas de nombrar a la Patulina

Sinónimos de patulina son los siguientes: clairformina, clavacina, clavatina, claviformina, expansina, gigantina, leucopina, micoína c, micoína c3, micosina, penatina, penicidina y tercinina-hexano (Falleiros De Pádual, 2005).

Dónde se encuentra

En la mayoría de los países europeos la demanda de productos orgánicos está en continuo crecimiento. Pero esto requiere el desarrollo de métodos de detección e identificación de micotoxinas en la cadena de producción para poder determinar los puntos críticos del cultivo, almacenaje o procesado de estas sustancias. Algunas condiciones ambientales favorecen el desarrollo de organismos que contaminan vegetales en los lugares de crecimiento, maduración, cosecha y almacenaje. La capacidad de estos microorganismos de adaptarse a un medio cambiante, les permite contaminar alimentos almacenados y su pudrición, o al menos, su inutilidad para el consumo humano, y muchas veces animal. Zanahorias, berzas, tomates, pimientos, judías verdes, patatas y cebollas se encuentran entre los vegetales más importantes en este tipo de alimentación. Sin embargo, el desarrollo de microorganismos sobre ellos los inutiliza muchas veces para su consumo. (Levinskaité, 2005; )

Los organismos que sobre ellos nos podemos encontrar son los siguientes:

La capacidad toxigénica de determinadas cepas de Penicillium expansum, como productor de patulina está comprobada, y frecuentemente este hongo se encuentra en frutas y vegetales. La capacidad productiva del hongo ha sido confirmada, sobre distintos alimentos, siendo el crecimiento, y la capacidad productiva de micotoxina mayor (0.025 mg/Kg) en patata, frente a zanahoria o cereales. Por otro lado, el hongo posee capacidad para producir otros metabolitos secundarios tóxicos dependiendo del medio de crecimiento. Si bien P. expansum es el principal productor de patulina, no es el único, ni es la única toxina que produce.

Estructura química y biosíntesis

La producción de micotoxinas depende de la humedad y el calor que posean los hongos para vivir. Aquellas micotoxinas con varias estructuras químicas, o pequeñas lactonas, como es el caso de la patulina, que son relativamente pequeñas (menos de 1000 Daltons), su detección se suele basar en cromatografía líquida de alta resolución en capa fina, o en métodos inmunoanalíticos. (Piecková, 1999)

Ahora bien, de todo esto, lo realmente importante es que la fórmula química de la patulina es 4-hidroxi-4H-furo(3,2-c)piran-2(6H)-ona , pues es esta fórmula la que le va a conferir todas sus cualidades farmacocinéticas y toxicológicas

Características químicas y farmacológicas

Lo primero que tenemos que tener en cuenta es que la dosis de micotoxinas requerida para causar un efecto particular es normalmente un orden de magnitud menor si la vía de administración es por el tracto respiratorio que si es por ingestión. (Piecková, 1999). Esto es debido a que la administración por vía respiratoria (al igual que la vía peritoneal) es equivalente a la vía intravenosa, mientras que por vía digestiva, la sustancia se debe absorber en el intestino delgado y pasar por el hígado, y lo que normalmente tiene lugar es una destoxificación (destrucción) de sustancias. Por otro lado, la estabilidad de la patulina ha sido investigada en zumos de frutas, maíz, harina y sorgo; y se sabe estable en zumos de uvas y manzanas así como en maíz; pero no lo es en zumo de naranja, pan horneado y zumo de manzana fermentado con Saccharomyces spp. La desaparición en estos medios de la patulina ha sido atribuido a su rápida reacción con los grupos sulfhidrilo habidos en proteínas.(Ciegler, 1976).

La patulina se presenta como un sólido blanco, cristalino, con un punto de fusión entre 105-108ºC; además es soluble en agua, etanol, acetato de etilo, cloroformo y acetona, ligeramente soluble en éter etílico y benceno, e insoluble en pentano y hexano. Inestable en soluciones alcalinas, en solución con compuestos sulfurosos pierde su actividad biológica. Es estable en medio ácido. (Falleiros De Pádual, 2005). Posee una absorción untravioleta máxima a 276 nm y bandas infrarrojas a 5.6, 6.0, 6.1 μm (Stott; Bullerman, 1975).

La patulina posee una intensa actividad antibiótica contra las bacterias Grampositivas y Gramnegativas así como contra el bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosis). Posee también actividad antifúngica. (Falleiros De Pádual, 2005) El complejo patulina-cisteína, cuando se crea bajo determinadas condiciones in vivo o in vitro (a razón de 1:1, en ácido acético-amonio acetato 0.25 M, pH=5,4) es también bacteriostático hacia algunas bacterias Grampositivas y Gramnegativas, y retiene cierta capacidad de inactivar la enzima aldolasa del músculo de conejo (contiene grupo etilo) (Ciegler, 1976).

Según el trabajo de Sands (1971) 20mg/mL de carbón activado puede eliminar más del 90% de la patulina marcada en un derivado alcohólico de manzana.

Diversos ensayos han puesto de manifiesto la capacidad de inhibición de la germinación de esporas de patógenos del arroz como son -Pyricularia oryzae Drechdera oryzae y Gerlachia oryzae. Todos los extractos que se usaron en dicho ensayo revelaron altos niveles de patulina. (Okeke, 1993)

Efectos "No deseados".

En los Anales del Real Jardín Botánico de Madrid, se puede acceder a un estudio, en el cual, podemos ver como la patulina inhibe la germinación de las semillas de Triticum vulgare var. lutescens; Lactuca sativa var. capitata; Raphanus sativus en proporción a su concentración.

La patulina aún no puede ser usada para el tratamiento médico por sus efectos tóxicos. Diversos estudios han puesto de manifiesto que produce hiperemia, congestión y lesiones hemorrágicas, especialmente en el tracto digestivo; así como náuseas y vómitos. Diversos autores han propuesto la alteración de la función de barrera de las células del epitelio intestinal, provocando daños y degeneración así como la consecuente inflamación y hemorragia; por otro lado también se ha postulado una disminución de la producción de IFN-γ por los linfocitos TH1, por parte de la patulina, convirtiéndose ésta en un factor de riesgo para alergias. (Falleiros de Pádual, 2005).

La patulina posee un efecto dosis dependiente inhibidor de la proliferación de linfocitos en sangre de cerdo, de acuerdo con el trabajo de Bernhoft et al (2004).

La patulina también interactúa con otras toxinas de la forma que se dice a continuación:

Se sabe, además, que la patulina es bastante tóxica en animales, y se ha demostrado su poder carcinogénico en ratas sometidas a dosis subletales. La dosis letal media de patulina para embriones de pollo antes de la incubación se ha determinado en 68,7 μg, con un intervalo de confianza al 95% de (33.0-860.3); para aquellos de 4 días de edad fue de 2,35 μg, con un intervalo de confianza al 95% de (2.35-2.79).

Por otro lado, la patulina y el complejo de patulina y cisteína (15-150 μg) se han demostrado teratogénicas para los embriones de pollo.

Otros estudios biológicos han puesto de manifiesto que la dosis letal de patulina intraperitoneal para ratones es de 5,7mg/kg, con un intervalo de confianza al 95% igual a (1.6-9.4).

Efectos teratogénicos burdos fueron observados a las mínimas dosis en ambos casos (huevos antes de la incubación y de 4 días de edad).

Además, se puede afirmar que la patulina y la cisteína poseen efectos sinérgicos; aunque posee la característica de no poseer letalidad incluso a 50 veces la dosis letal calculada para la patulina.

Tanto los efectos teratogénicos como los tóxicos se han demostrado más pronunciados en embriones de 4 días de edad, lo cual puede ser debido a que casi toda la patulina es inactivada antes del desarrollo del embrión debido a reacciones con proteínas aún no incorporadas en los tejidos más susceptibles (Ciegler, 1975)

Efectos legales

A partir del descubrimiento de las aflatoxinas en la década de 1960, muchos países han adoptado reglamentos para proteger a consumidores de efectos nocivos de las micotoxinas, que contaminan y estropean alimentos, y, por otro lado, para asegurar prácticas equitativas de comercio.

Distintos elementos juegan un papel en los procesos de toma de decisión debido a la necesidad de fijar niveles límite para las micotoxinas. Incluyen: factores científicos para evaluar el riesgo, como la disponibilidad de datos toxicológicos, datos de consumo de alimentos, información sobre el nivel y la distribución de las micotoxinas en los productos básicos y metodologías analíticas. Factores económicos como los intereses comerciales y aspectos vinculados con la inocuidad de los alimentos.

Por tanto, se deben ponderar los diversos factores que juegan en el proceso de toma de decisiones al fijar tolerancias para las micotoxinas.

Para analizar la patulina en zumos de fruta al nivel de 50 µg/kg se dispone de metodologías analíticas validadas. Sin embargo, el límite de la UE de 10 µg/kg en alimentos para bebés y para lactantes se fijó a proviso hasta tanto se cuente con un método analítico adecuado. (FAO, 2004).

En la U.E. es el Reglamento comunitario 1425/2003 (que remite al Reglamento (CE) no 466/2001) el que regula la aceptabilidad de un lote de comida en cuanto a su contenido en patulina, que es adaptado a la legislación española por el Real Decreto 481/2004, de 26 de marzo.

En lo que a patulina se refiere sólo es interesante el Reglamento comunitario 1425/2003

Referencias

[1] Bennett, J. W., Kich, M.; 2003; Mycotoxins; Clinical Microbiology Reviews; 16,3:497-516

[2] Bernhoft, A.; et al; 2004; Combined effects of selected Penicillium mycotoxins on in vitro proliferation of porcine lymphocytes; Mycpathologia; 158:421-450

[3] Bhatnagar et al., 1992 in: “Levinskaité, L., Lugauskas, A., Valiuskaité, A.; 2005; Potential toxin-producing micromycetes on fruit and berries of horticultural plants treated with fungicides; Botanica Lithuanica Suppl. 7: 47–54”.

[4] Bustinza Lachiondo, F., Caballero López, A.; Contribución al estudio de la influencia de los antibióticos en la germinación de las semillas; Anales del Jardín Botánico de Madrid; p.189

[5] Ciegler, A., Beckwith, A. C., Jackson, L. K.; 1976;Teratogenicity of Patulin and Patulin Adducts Formed with Cysteine A; Applied and environmental microbiology. American Society for Microbiology; 31,5:664-667

[6] Falleiros de Pádual, R.A., Machinski Junior, M.; 2005; Toxicological aspects and occurrence of patulin in apple juice; Semina: Ciências Agrárias, Londrina, 26,4: 535- 542.

[7] FAO; 2004; Reglamentos a nivel mundial para las micotoxinas en los alimentos y en las raciones en el año 2003; Estudio FAO: Alimentación y nutrición.

[8] Gould, S. J.; Shen, B.; Whittle, Y. G.; 1989; Biosynthesis of Antibiotic LL-C 10037α: The Steps beyond 3 -Hydroxy anthranilic acid; J. Am. Chem. Soc.; 111:7932-7938

[9] Jiménez, M., Mateo, R., Mateo, J.J., Huerta,T., Hernández, E.; 1991; Effect of the incubation conditions on the production of patulin by Penicillium griseofulvum isolated from wheat; Mycophatologia; 115, 3. (Abstract).

[10] Lagauskas, A.; Repeckiene, J., Novosinskas, H.; 2005; Micromycetes, producers of toxins, detected on stored vegetables; Ann. Agric. Environ. Med. 12: 253-260

[11] Levinskaité, L., Lugauskas, A., Valiuskaité, A.; 2005; Potential toxin-producing micromycetes on fruit and berries of horticultural plants treated with fungicides; Botanica Lithuanica Suppl. 7: 47–54”.

[12] Okeke, B. et al; 1993; Identification of mycotoxin-producin fungal strains: a step in the isolation of compounds active against rice fungan diseases; J. Agric. Food Chem. 41:1731-1735

[13] Otero Fernández-Trevejo, E., Arias Verdés, J.A., Sersa Espinosa, R,; 2001; Validación de un método para la determinación de patulina en jugos y purés de frutas por HPLC; Rev. Cubana Aliment Nutr, 15(1):20-25

[14] Piecková, E., Jesenká, Z.;1999; Microscopic fungi in dwellings and theri health implications in humans; Ann Agric Environ Med; 6:1-11.

[15] Sands, D. C.; McIntyre, J. L.; Walton, G. S.; 1976; Use of activated charcoal for the removal of patulin fron cider; Applied and Environmental Microbiology; 32, 2:388-391

[16] Stott, W. T., Bullerman, L. B.; 1975; Influence of carbohydrate and nitrogen source on patulin productin by Penicillium patulum; Applied Microbiology; 30,5: 850-854

[17] Tanenbaum, S.W., Bassett, E. W.; 1959; The Biosynthesis of Patulin, III. evidence for a molecular rearrangement of the aromatic ring; the journal of biological chemistry; 234.

Enlaces externos

http://www.romerlabs.com/mycotoxins.html