Association of maternal sphinganine:sphingosine ratio and folate levels with neural tube defects along the South Texas border

Neural tube defects (NTDs) remain elevated in Hispanic women along the South Texas Border, despite folate supplementation and folate fortification of cereal products. Missmer et al. examined the relationships between fumonisins, a class of corn mycotoxin, and NTDs in Hispanic women who ate corn tortillas and found increased odds ratios with increasing exposure, as measured by serum sphinganine:sphingosine (sa:so) ratios. This study examined the interactions between categorized maternal serum folate levels and stratified sa:so ratios and the resultant odds ratios of NTDs, stratified by type (anencephaly and spina bifida). The hypothesis was that the above normal folate category would have lower odds ratios of NTDs at given sa:so ratio categories and that there would be a difference in odds ratio patterns for anencephaly and spina bifida. Methods. Data for 406 Hispanic women were obtained from the Missmer case-control study. Sa:so ratios were calculated and subjects were stratified into “below normal,” “normal,” and above normal range for folate. A logistic regression model was applied, controlling for BMI, serum B12, lab batch, and conception date. Results. While OR’s of NTDs increased for increasing sa:so ratios, OR’s for “above normal” folate were not decreased at any sa:so ratio and there was no statistically significant difference between OR’s of anencephaly and spina bifida. Conclusion. Folate does not appear to be protective against the potential teratogenic effect of fumonisins and did not differ in effect on OR’s of NTD by type. More research is necessary to determine the extent of fumonisin exposure in Hispanic women along the South Texas Border.^

Fumonisins and Alternaria alternata lycopersici toxins: sphinganine analog mycotoxins induce apoptosis in monkey kidney cells.

Fusarium moniliforme toxins (fumonisins) and Alternaria alternata lycopersici (AAL) toxins are members of a new class of sphinganine analog mycotoxins that occur widely in the food chain. These mycotoxins represent a serious threat to human and animal health, inducing both cell death and neoplastic events in mammals. The mechanisms by which this family of chemical congeners induce changes in cell homeostasis were investigated in African green monkey kidney cells (CV-1) by assessing the appearance of apoptosis, cell cycle regulation, and putative components of signal transduction pathways involved in apoptosis. Structurally, these mycotoxins resemble the sphingoid bases, sphingosine and sphinganine, that are reported to play critical roles in cell communication and signal transduction. The addition of fumonisin B1 or AAL toxin, TA, to CV-1 cells induced the stereotypical hallmarks of apoptosis, including the formation of DNA ladders, compaction of nuclear DNA, and the subsequent appearance of apoptotic bodies. Neither mycotoxin induced cell death, DNA ladders, or apoptotic bodies in CV-1 cells expressing simian virus 40 large T antigen (COS-7) at toxin concentrations that readily killed CV-1 cells. Fumonisin B1 induced cell cycle arrest in the G1 phase in CV-1 cells but not in COS-7 cells. AAL toxin TA did not arrest cell cycle progression in either cell line. The induction of apoptosis combined with the widespread presence of these compounds in food crops and animal feed identifies a previously unrecognized health risk to humans and livestock. These molecules also represent a new class of natural toxicants that can be used as model compounds to further characterize the molecular and biochemical pathways leading to apoptosis.

Determinação de biomarcadores de aflatoxina B1 e aplicabilidade na avaliação da eficiência de adsorventes em frangos de corte

As aflatoxinas são metabólitos secundários produzidos por fungos toxigênicos das espécies Aspergillus flavus, A. parasiticus e A. nomius. São amplamente encontradas em matérias-primas de rações animais, em especial o milho, e têm a capacidade de levar a quadros clínicos agudos ou crônicos de aflatoxicose, caracterizados por, desde a morte por hepatite aguda até a diminuição do desempenho zootécnico por diminuição de peso ou consumo de ração. A aflatoxina B1 tem sido considerada o metabólito mais perigoso, uma vez que possui alto poder hepatotóxico, além de ser mutagênica e carcinogênica. Atualmente a ciência trabalha rumo à descoberta de substâncias que sejam indicadoras confiáveis de contaminação por componentes tóxicos em homens e em animais, os chamados biomarcadores, que medem uma mudança celular, biológica ou molecular em um meio biológico (tecidos humanos, células ou fluídos) que fornecem informação a respeito de uma doença ou exposição a uma determinada substância. Sua detecção pode auxiliar na identificação, no diagnóstico e no tratamento de indivíduos afetados que podem estar sob risco, mas ainda não exibem os sintomas. Sendo assim, com o auxílio de análises que confirmem a patogenicidade da aflatoxina B1 (determinação da atividade de enzimas hepáticas, da avaliação da função renal, de hematologia, da dosagem de minerais séricos e da avaliação de desempenho zootécnico), o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade da determinação de resíduos hepáticos de aflatoxinas e do aduto sérico AFB1-lisina na avaliação da eficiência de adsorventes em frangos de corte. Utilizou-se 240 pintos de 1 dia, machos, de linhagem Cobb 500®, distribuídos aleatoriamente em 4 dietas experimentais: Controle Negativo: Ração Basal (RB); RB + 0,5% de adsorvente ((aluminosilicato de cálcio e sódio hidratado/HSCAS); RB + 0,5% de adsorvente + 500 µg de AFB1/kg de ração e; RB + 500 µg de AFB1/kg de ração.Os resultados experimentais mostram que o efeito deletério da AFB1, na concentração utilizada, é mais pronunciado que os efeitos protetores do HSCAS sobre os parâmetros de saúde dos animais. Não houve ação efetiva do adsorvente utilizado sobre quase nenhuma variável estudada, apenas para a redução das lesões histopatológicas em fígado, na redução da concentração de gama-glutamiltransferase (GGT), fósforo e aumento da contagem de hemáceas aos 21 dias de idade. Porém, influenciou positivamente a redução de resíduos hepáticos de aflatoxina G1 aos 21 dias e as concentrações de AFB1-lisina sérica aos 21 e aos 42 dias de idade. Estes dados são importantes porque permite concluir que, embora sintomatologicamente o HSCAS não tenha exercido função efetiva, molecularmente foi capaz de mostrar de eficácia sobre os alguns biomarcadores de aflatoxinas no organismo das aves

Evoluzione di micotossine regolate ed emergenti attraverso i processi alimentari: dal campo alla digestione

Nel presente lavoro di tesi sono stati studiati diversi aspetti riguardanti micotossine regolate ed emergenti al fine di fornire informazioni circa la loro mitigazione dal campo al prodotto finito, focalizzando l’attenzione sul potenziale impatto del processo tecnologico. Successivamente, il loro ruolo tossicologico, ancora in discussione, è stato indagato attraverso l’applicazione di modelli gastrointestinali. In particolare, lo studio è stato rivolto a DON, micotossina più comune nel grano, DON-3-Glc, che rappresenta la sua principale forma modificata, e alla micotossina ENN B, maggiore rappresentante tra il gruppo delle cosiddette micotossine “emergenti”. Questo studio è stato quindi suddiviso in tre sezioni. La prima è stata rivolta allo sviluppo di esperimenti in serra effettuati su diversi genotipi di grano duro al fine di comprendere meglio il meccanismo di detossificazione dal DON e la resistenza delle diverse varietà ad una delle malattie più gravi che colpiscono questa specie (fusariosi della spiga). La seconda sezione ha riguardato lo studio del reale impatto di alcune filiere di produzione strategiche sul contenuto finale in micotossine. Inoltre, una strategia di mitigazione è stata messa a punto tenendo conto del possibile sviluppo di altri contaminanti legati al processo stesso e ottenendo un prodotto finito adeguato per il consumatore. Nell'ultima sezione di questo lavoro sono invece state effettuate delle indagini circa i possibili risvolti tossicologici di questi composti, valutando il loro destino durante la digestione umana.

Assessment of toxigenic fungi in poultry feed

Introduction - Feed supplies the necessary nutrients for the growth of healthy animals, which are a part of the human diet. The presence of toxigenic fungi in animal feed such as Aspergillus spp. may contribute to 1) the loss of nutritional value of feedstuff, since fungi will assimilate the most readily available nutrients present in the feed, and 2) the development of mycotoxicoses and chronic conditions, which can raise economic issues due to animal disease and contamination of animal derived products. Aim of the study - The goal of this work was to evaluate the incidence of Aspergilli, particularly from the Circumdati, Flavi and Fumigati sections, through real-time quantitative PCR (qPCR) in 11 feed samples.

Fungi distribution in poultry feed

Feed can easily be contaminated and colonized by fungi that use up the nutrients for their own metabolism and growth, producing secondary metabolites such as mycotoxins that are not eliminated throughout the feed processing. The major problems associated with mycotoxin contaminated animal feed are metabolic disturbances resulting in poor animal productivity. In addition, handling contaminated animal feed can also raise health issues regarding workers exposure to fungi and mycotoxins. The scope of this work was to characterize fungal distribution in 11 poultry feed samples. Twenty grams of feed were suspended in 180 mL of distilled water and homogenized during 20 minutes at 200 rpm. The washed supernatant was plated in malt extract agar (MEA) and dichloran glycerol agar base (DG18) media for morphological identification of the mycobiota present. Using macro- and microscopic analysis of the colonies, fungal contamination was evident in 72.7% of the analyzed poultry feed samples. Fungal load ranged from 0 to 13140 CFU/g, and the most prevalent species/genera were F. graminearum complex (71.1%), Penicillium sp. (11.6%), Cladosporium sp. (8.8%), and Fusarium poae (3.6%). In addition to these species, we also isolated Aspergillus sections Circumdati, Nigri and Aspergilli, and Mucor and Rhizopus genus albeit at a lower abundance. The data obtained showed that, besides high fungal contamination, mycotoxins contamination is probably a reality, particularly in the final product since mycotoxins resist to all the processing operations including thermal treatment. Additionally, data claimed attention for the probable co-exposure to fungi and mycotoxins of the workers in feed industries.

Toxigenic fungi in coffee samples: a menace to public health

Introduction - Mycotoxin contamination was reported to occur in some food and commodities, such as coffee, particularly due to the presence of toxigenic fungi such as Aspergillus, Penicillium and Fusarium spp. Aspergilli are known to produce high levels of mycotoxins, such as ochratoxin and aflatoxin. Aspergillus ochraceus has been proposed as the major cause of ochratoxin A contamination in coffee beans. Aim of the study - The aim of this work was to evaluate the prevalence of Aspergillus sections Circumdati, Flavi and Fumigati in 28 green coffee samples to be used by Portuguese coffee industry, from Coffea arabica (Arabica coffee) and Coffea canephora (Robusta coffee) species from different origins.

Co-exposure to mycotoxins: the case of waste management workers

Introduction - Occupational exposures are characterized by being complex and associated to co-exposure to several contaminants by different exposure routes. Even if exposure occurs to only a chemical agent, it can have different exposure routes and can result in different health effects. The waste management setting is recognized by the presence of several chemical and biologic agents in the workplaces. Recently, it was reported occupational exposure to Aflatoxin B1 (AFB1) in one Portuguese waste management industry. However, data regarding to fungal burden showed that exposure to other mycotoxins should be expected. Aim of the study - The aim of the present work was to know if workers from this waste management industry were exposed to other mycotoxins besides AFB1.

Fungal contamination in coffee samples: a public health concern

Introduction - Fungi are natural coffee contaminants and under certain environmental conditions have the potential to produce toxins. Many studies revealed that the important toxigenic fungal genera (Aspergillus and Penicillium) are natural coffee contaminants, and are present from the field to storage. Aspergilli from the Circumdati and Nigri sections are known to produce high levels of ochratoxin A, a mycotoxin known as nephrotoxic for animals and humans. This work aimed to evaluate fungal distribution and also the prevalence of Aspergillus sections Fumigati, Flavi, Nigri and Circumdati from Coffea arabica (Arabica coffee) and Coffea canephora (Robusta coffee) green samples.

Climate changes and mycotoxins: two risk factors associated!

Many species of fungi produce bioactive compounds called mycotoxins. These compounds are produced by filamentous fungi and can contaminate food, feeds and specific indoor environments resulting in high economic losses. Severe health problems and death have been related with mycotoxins exposure through the consumption of several food commodities. There are many factors involved in mycotoxin production by fungi but climate is the most important. Thus, when changes in the weather occur, mycotoxins production will be affected. We looked for articles that were available in scientific databases, written in English and that mention in the title and/or abstract the combined terms fungi and climate change and also mycotoxins and climate change.

Risk assessment of exposure to multiple mycotoxins in food

Moulds may produce a diversity of toxins such as aflatoxins, ochratoxins, trichothecenes, zearalenone, fumonisins and others. Although toxicological, environmental and epidemiological studies have addressed the problem of these toxins one by one, more than one mycotoxin are found usually in the same contaminated food. Risk assessment for humans potentially exposed to multimycotoxins suffers very much from the lack of adequate food consumption data. Furthermore, for a given mycotoxin, synergism and antagonism with other mycotoxins, found in the same food commodities, are not taken into account. Aflatoxin B1 and ochratoxin A belong to the most frequently occurring mycotoxins. This has repeatedly been demonstrated, however, normally, the risk resulting from their simultaneous occurrence is not considered. A descriptive study was developed to monitor air fungal contamination in one hospital food unit.

In vitro experimental environments lacking or containing soil disparately affect competition experiments of Aspergillus flavus and co-occurring fungi in maize grains

In vitro experimental environments are used to study interactions between microorganisms, and predict dynamics in natural ecosystems. This study highlights that experimental in vitro environments should be selected to closely match the natural environment of interest during in vitro studies to strengthen extrapolations about aflatoxin production by Aspergillus and competing organisms. Fungal competition and aflatoxin accumulation was studied in soil, cotton wool or tube (water-only) environments, for Aspergillus flavus competition with Penicillium purpurogenum, Fusarium oxysporum or Sarocladium zeae within maize grains. Inoculated grains were incubated in each environment at two temperature regimes (25oC and 30oC). Competition experiments showed interaction between main effects of aflatoxin accumulation and environment at 25oC, but not so at 30oC. However, competition experiments showed fungal populations were always interacting with their environments. Fungal survival differed after the 72-hour incubation in different experimental environments. Whereas, all fungi incubated within the soil environment survived; in the cotton-wool environment, none of the competitors of A. flavus survived at 30 oC. With aflatoxin accumulation, F. oxysporum was the only fungus able to interdict aflatoxin production at both temperatures. This occurred only in the soil environment and fumonisins accumulated instead. Smallholder farmers in developing countries face serious mycotoxin contamination of their grains, and soil is a natural reservoir for the associated fungal propagules, and a drying and storage surface for grains on these farms. Studying fungal dynamics in the soil environment and other environments in vitro can provide insights into aflatoxin accumulation post harvest.

Redução dos níveis de Ocratoxina A por ação da enzima peroxidase

A ocratoxina A é um composto formado a partir do metabolismo secundário de fungos dos gêneros Aspergillus e Penicillium. Uma vez que a presença dessa micotoxina nos alimentos causa sérios danos à saúde humana e animal, surge o interesse pelo desenvolvimento de métodos que visem a redução dos seus níveis em diferentes matrizes. Diversos processos de descontaminação têm sido propostos, sendo que os métodos de redução biológica tem recebido destaque. Esses métodos consistem na aplicação de micro-organismos ou de suas enzimas, o que gera a biotransformação ou degradação da toxina produzindo metabólitos com menor ou nenhuma toxicidade. Diante disso, o objetivo geral do trabalho foi avaliar o efeito da peroxidase na redução dos níveis de ocratoxina A. As enzimas peroxidases testadas foram a comercial e a obtida do farelo de arroz. Para a extração enzimática foram utilizadas as frações granulométricas do farelo de arroz de 48 a 100 mesh, sendo estas frações caracterizadas quimicamente. A peroxidase foi extraída do farelo de arroz em tampão 10 mM pH 5,0 e purificada por partição trifásica, obtendo 77,1% de recuperação e 9,2 para o fator de purificação. O método utilizado para a extração da ocratoxina A do sistema aquoso foi por partição líquido-líquido utilizando como solvente o clorofórmio, sendo esse método validado segundo os parâmetros de linearidade (0,1 a 20 ng mL-1), coeficientes de correlação (0,9997) e de determinação (0,9994), e limites de detecção (0,02) e quantificação (0,03). A afinidade entre as peroxidases e a ocratoxina A foi verificada segundo os parâmetros de KM e Vmáx, resultando em 0,00027 mM e 0,000015 mM min-1, respectivamente, para a peroxidase comercial, e 0,0065 mM e 0,000031 mM min-1 para a obtida do farelo de arroz. Com relação aos percentuais de redução de ocratoxina A, foram avaliadas 3 proporções enzima:substrato (1:10, 1:5 e 8:1 para a comercial e 1:10, 1:5 e a com atividade de 0,063 U mL-1 para a do farelo), sendo que as proporções que forneceram maior redução foi a de 8:1 para a enzima comercial (0,063 U mL-1) e a correspondente a 0,063 U mL-1 para a enzima obtida do farelo. Os percentuais de redução de ocratoxina A foram de 59% para a peroxidase comercial em 300 min e 41% para a peroxidase do farelo de arroz em 1440 min. O efeito de adsorção da ocratoxina A pela enzima peroxidase foi descartado uma vez que foi realizada a sua hidrólise com a enzima pepsina e verificado um percentual de 2,7% de adsorção, demonstrando que a redução foi por ação enzimática. A enzima obtida de farelo de arroz com atividade de 0,063 U mL-1 foi aplicada em suco de uva tinto e branco. Observou-se que para o primeiro não houve redução significativa, enquanto que para o segundo a redução foi de 17%. Neste trabalho, então, foi possível verificar a capacidade de redução dos níveis da ocratoxina A pela enzima peroxidase, tanto em sistema aquoso como no suco de uva integral branco.

Feijões: características químicas e ocorrência de aflatoxinas

As leguminosas, como o feijão, são consideradas importantes fontes de nutrientes para humanos e a contaminação por fungos e consequente produção de micotoxinas pode estar diretamente influenciada pela sua composição química. Alguns compostos estão associados aos mecanismos de defesa das leguminosas atuando como inibidores de enzimas digestivas ou barreiras físicas à patógenos. É o caso dos compostos fenólicos (CF) e algumas estruturas de caráter proteico. O objetivo deste estudo foi verificar a susceptibilidade de feijões à contaminação por aflatoxinas (AFLAs), através da avaliação da presença de compostos inibidores de enzimas fúngicas. Foi realizada a validação de um método para determinação de AFLAs em feijão. Os CF livres (solúveis em metanol), conjugados (solúveis em etanol) e ligados, bem como as diferentes frações proteicas (albumina, globulina, glutelina e prolamina) foram determinadas em 10 amostras de feijão pertencentes às espécies Phaseolus vulgaris, Vigna unguiculata e Vigna angularis. O seu potencial como inibidor de α-amilase foi testado nos extratos fenólicos e protéicos. Os feijões vermelho e carioca apresentaram os maiores teores de CF totais (1766 µg.g -1 e 1190 µg.g -1 , respectivamente) e os feijões fradinho e branco os menores teores (183 µg.g -1 e 192 µg.g -1 ). Os extratos de CF conjugados apresentaram os teores mais elevados de AF, onde os feijões amendoim se destacou pela maior concentração (68 µg.g -1 ) e o feijão azuki pelo menor (28 µg.g -1 ). Nos extratos de CF livres e conjugados, o ácido clorogênico foi o majoritário em 60% dos feijões analisados e nos extratos de CF ligados, o ácido ferúlico foi o majoritário em 90% dos feijões analisados. Com relação às frações proteicas solúveis, o feijão carioca apresentou o maior teor de albumina (559 mg.g -1 ), globulina (164 mg.g -1 ) e glutelina (325 mg.g -1 ). Com relação à fração prolamina, o feijão preto (brasileiro e chinês) apresentou o maior teor (64 e 65 mg.g -1 , respectivamente), seguido pelo feijão carioca (54 mg.g -1 ). Os limites de detecção (LDm) obtidos para o método de determinação de AFLAs foram de 2,4 µg.kg-1 ; 0,036 µg.kg-1 e 0,06 µg.kg-1 para as AFLAs B1, B2 e G2 e os limites de quantificação (LQm) foram de 4,8 µg.kg-1 (AFLAB1); 0,12 µg.kg- 1 (AFLA B2 e G2). Não foram detectadas AFLAs B1, B2, G1 e G2 nos feijões analisados. Os CF dos extratos etanólicos dos feijões amendoim e azuki e os extratos contendo as proteínas solúveis em etanol dos feijões carioca e fradinho foram testados quanto ao seu potencial para inibição da α-amilase de Aspergillus oryzae (atividade de 4,8 mg amido hidrolisado.mg proteína-1 .mL-1 ). O extrato proteico do feijão fradinho se destacou, pois atingiu um percentual de inibição específica de aproximadamente 56%. Os CF apresentaram uma tendência à inibição incompetitiva e os extratos proteicos não apresentaram um comportamento de inibição que permitisse definir o mecanismo de inibição. Os extratos protéicos e fenólicos dos feijões mostraram ser capazes de inibir a amilase fúngica sugerindo que este fato pode estar associado a ausência da presença de AFLAs nas amostras analisadas.

Caraterização in vitro dos efeitos tóxicos da patulina na integridade do epitélio intestinal e potenciais efeitos protetores da cisteína

A mucosa intestinal é a primeira barreira biológica encontrada pelas micotoxinas presentes nos alimentos, sendo a patulina, uma micotoxina produzida por fungos do género Penicillium spp., uma preocupação particular atendendo a que a exposição humana a esta micotoxina pode conduzir a efeitos imunológicos, neurológicos e gastrointestinais. Considerando estes efeitos para a saúde, o presente estudo tem como objetivos a avaliação do efeito tóxico da exposição intestinal a patulina, bem como a determinação do potencial efeito protetor da coadministração de patulina e cisteína na membrana intestinal, utilizando para o efeito células Caco-2. A integridade da membrana intestinal foi determinada pela medição da resistência elétrica transepitelial (TEER). Os resultados evidenciaram um decréscimo acentuado nos valores de TEER após 24 horas de exposição celular a 95 μM de patulina. Para as concentrações mais reduzidas verificou-se uma redução máxima inferior a 25% após 24 horas de exposição. A coadministração de patulina (95 μM) e cisteína (40 μM) revelou um decréscimo nos valores de TEER. O tratamento com cisteína em concentrações superiores ( 400 μM) revelou efeito protetor da membrana intestinal, tendo em conta os valores de TEER. Estes resultados contribuem para uma avaliação do risco mais precisa associada à exposição a contaminantes alimentares.