El género Aspergillus ocupa el ámbito terrestre desde hace 450 millones de años y utiliza el aire para la dispersión de sus esporas. Los actinomicetos (incluyendo los Aspergillus) junto con los hongos, son elementos clave en la formación y mantenimiento de los ecosistemas edáficos, por su extraordinaria capacidad y versatilidad para degradar gran parte de la necromasa del suelo y reciclar, de forma conservadora, al nitrógeno.

Al Aspergillus fumigatus le utilizamos por ser un constituyente mayoritario del compost y otros actinomicetos, estrechamente relacionados con los Aspergillus, son importantes fuentes de productos farmacéuticos, entre los que se incluyen la penicilina (antibiótico) o la ciclosporina (inmunosupresor usado en transplantes).

Sin embargo, estos actinomicetos también tienen algo de Dr. Jekyll y Mr. Hide, pues en determinadas condiciones son capaces de excretar compuestos muy tóxicos. Por ello, y aunque normalmente son inocuos para la salud, al Aspergillus fumigatus ya se le reconoce en  como un agente infeccioso desde 1848 y, entre las prescripciones de la medicina clásica está la recomendación de evitar usar o comer los alimentos enmohecidos. 

Pero, el género Aspergillus sólo empezó a ser temido desde 1960, cuando, en la Universidad de Manchester, Campbell se enfrenta a unos productos de excreción (a los que llamó aflatoxinas A-fla-toxin en recuerdo al producto asesino del Aspergilus flavus), responsables etiológicos de una epidemia que eliminó a miles de pavos y… personas, y permitió comprobar que podían producir cáncer, y variadas afecciones pulmonares, tanto en animales como en el hombre.

Desde entonces, las aflatoxinas no ha dejado de ganar mala fama, hasta el punto de que en 1993, la “International Agency For Research on Cancer (IARC)” adscribió a uno de estos productos de excreción, la aflatoxina AFB₁, dentro del conjunto moléculas carcinogénica de la Clase 1 (IARC, 1993). Así ciertas aflatoxinas, pueden causar cáncer de hígado y “nuestro amigo compostador por excelencia”, el Aspergillus fumigatus causa infecciones mortales en pacientes con leucemia y transplantados y es un alérgeno muy potente responsable de reacciones asmáticas.

Aceptado el riesgo, ¿Qué ha ocurrido en estos últimos 50 años para que la FAO nos diga que el 25% de las reservas de grano anuales tienen esas aflatoxinas?. Investiguemos.

Las aflatoxinas forman parte de un grupo natural conocido como micotoxinas, moléculas orgánicas, con finalidad defensiva, sintetizadas por los hongos, (antes el género Aspergillus se clasificaba como hongos, hoy están dentro los actinomicetos o bacterias con hifas).  Se conocen al menos 16 tipos de aflatoxinas, de las que destacamos:

a)      Aflatoxina B₁ y B₂: producida por Aspergillus flavus y A. parasiticus.

b)      Aflatoxina G₁ y G₂: producidas por Aspergillus parasiticus.

c)      Aflatoxina M₁: metabolito derivado de la Aflatoxina B₁ (la de mayor potencialidad tóxica) para humanos y animales (su exposición puede provenir de la leche materna).

d)      Aflatoxicol.

Si como hemos dicho, el nicho ecológico de los aspergillus es el suelo, y la vía de expansión de sus esporas el aire, debemos de añadir que las aflatoxinas son muy solubles en el agua, termorresistentes y no biodegradables, con una gran afinidad por las arcillas, siendo 4 las predominantes: B₁, B₂, G₁ y G₂.

A. flavus (el que mas abundan en el suelo), A. pseudotamarii, y A ochraceoroseus producen únicamente aflatoxinas B, y Aspergillus nomius, Aspergillus bombycis, A. parasiticus y un taxón sin nombre descubierto en África producen tanto la toxina B como la G.  Finalmente, otro grupo de riesgo son las formas oxidadas de la B₁ (M₁ y M₂), cuya oxidación ocurre en el tracto digestivo de algunos animales y se excreta por leche, orina y heces (Squine, 1989).

Como en el suelo los actinomicetos sintetizan y excretan habitualmente estos “compuestos orgánicos” para incrementar el espacio de expansión, pero su degradación es difícil, su termoestabilidad muy elevada, y su adsorción  sobre bentonita y otros materiales argílicos relacionados eficaz, de la misma forma que sobre las “cenizas volcánicas”  las aflatoxinas se edafoacumulan.  Y por esto, entendemos las afirmaciones de la FAO sobre su presencia en los suelos agrarios de todo el mundo, que indirectamente afecta a una gran variedad de semillas y productos causando pérdidas multimillonarias

Pero no olvidemos el factor antrópico como responsable de la contaminación, cuando se añade a los suelos, compost de residuos orgánicos (los buenos por definición) en los que el Aspergillus fumigatus fue su principal actor degradante y componente biológico mayoritario de los compost.  Finalmente no nos podemos extrañar de que las pilas de heno sean un vector de transferencia de aflatoxinas (problema sanitario) a las vacas y otros rumiantes (productores de leche y carne), las cuales constituyen “per se” una amenaza para la calidad del forraje. En verdad, hablamos de vectores de alto riesgo.

La alta solubilidad de las aflatoxinas en agua, aporta una elevada movilidad en el medio donde se generan, que logra incrementar el ámbito de expansión del actinomiceto, pero a la vez facilita la contaminación difusa de ese medio, una vez aceptadas las aflatoxinas como contaminantes.  Así, gracias a la lluvia se lavan fácilmente y traslocan, desde los horizontes orgánicos o masas orgánicas en fermentación, hasta horizontes inferiores o capas basales de las pila de compostaje (caso de la producción de heno o del compost de residuos orgánicos).  Por esto es obligado cubrir estas pilas de compostaje para evitar que el agua la lluvia las impregne, pero no evita que las aguas de freáticos sean portadoras de ellas, pues el suelo, como sistema abierto que es, las aporta sin dificultad (y no al revés).  Juanjo, este es un buen ejemplo para demostrar que no es el agua quien contamina al suelo, mal que les pese a muchos.

En este sentido llamo la atención sobre la gran abundancia de aflatoxinas en lixiviados de compostaje (ya sean materiales nobles como lodos de depuradora, y sobre todo, residuos orgánicos de ciudad) y en los lugares de almacenamiento de granos alimentarios cuando las condiciones son húmedas y cálidas (investigación personal).

Determinados estados del medio oeste norteamericano presentan una situación crónica de contaminación en sus suelos agrícolas que se va suavizando lentamente, pero no ocurre lo mismo en otros lugares a los que se aportan residuos orgánicos compostados, con elevada tasa de  actinomicetos.  Esta acción, aplicada a la producción de pastos, está produciendo vacas estériles, lo que ya es un grave problema en Luxemburgo.

Para el Aspergillus la multiplicación y la biosíntesis/excreción de aflatoxinas no son procesos que funcionan armónicamente (esto es algo que se está estudiando intensamente).  Así aunque a ambos procesos les favorecen especiales condiciones de humedad y temperatura, sus óptimos no suelen ser coincidentes. El crecimiento de Aspergillus, se optimiza con una humedad próxima al 22%, una temperatura entre 25 y 30 ºC, además de una buena ventilación. Un déficit de oxígeno limita su crecimiento y su ausencia genera esporulación (por eso no suelen abundar en suelos con alto contenido en arcilla y su desarrollo no es coincidente con la actividad de la nitrificación (ellos captan preferentemente aminoácidos, no nitratos). Para muchos alimentos almacenados, (cacahuetes, maíz, semillas de algodón, todo tipo de frutos secos, copra, y cereales) el primero en el periodo que va desde la cosecha hasta el pelado, su proliferación se potencia cuando la actividad de agua superior a 0,85.

A una temperatura <12^oC prácticamente no se producen aflatoxinas, Su máximo térmico de producción se encuentra en torno a 27^oC.  Este óptimo difiere del de crecimiento del ascomiceto, y se encuentra entre 24 y 35 ºC, con un tenor de humedad del 17.5 % en el material orgánico y una humedad ambiental relativa entre 85 % y 87 %.

Para los amantes de la Bioquímica, diré que desvelar esta ruta bioquímica del metabolismo secundario, es un hallazgo reciente, tanto en sus pasos enzimáticos como en sus componentes genéticos. Y la verdad, me trae muchos recuerdos con lo escrito respecto a las sustancias liquínicas. En este esfuerzo investigador participaron un gran número de investigadores (entre 1980 y 2003) y los avances sobre genética, biosíntesis y metabolismo se recogen en tres revisiones: la de Eatin (1994), Bhatnagar D, et al., (2002) y Yu, (2003).

En forma resumida, la biosíntesis de las aflatoxinas presenta dos etapas:

a)      común a las sustancias liquénicas, se inicia con la formación de malonil-CoA a partir de acetato que conduce a la aparición de hexanoil-CoA y acaba en una antraquinona decacetoídica (Bhatnagar et al, 1992; Minto y Townsend, 1997). 

b)      el precursor de la antraquinona (hexanoiol CoA) evoluciona en una secuencia de compuestos determinada que en parte también la tienen ciertos líquenes: ácido norsolínico (NOR) averantina (AVN) hidroxiaverantina (HAVN), averufina (AVF), OH-versicolorona (HVN), versiconal (VAL) versicolona “B” (VERB) versicolorina “A” (VERA) dimetil-esterigmatocistina (DMST), esterigmatocistina (ST) O-metil-esterigmatocistina (OMST) y por último aflatoxina B, AFB1 y aflatoxina G₁. (Yu, 2003)

Muchos factores nutricionales y ambientales, como temperatura, pH, fuentes de C y N, factores de estres, lípidos, y sales de metales traza, afectan a esta ruta de formación de aflotoxinas por Aspergillus toxigénicos.  Evidencias de que la expresión genética está regulada por señales ambientales (pH y nitratos) se basan en que en los lugares de unión de PacC y AreA hay regiones intergénicas aflR-aflJ. El efecto del nitrato sobre la expresión genética de la ruta puede ser causada directamente modificaciones a nivel de las expresión de los genes aflR or aflJ.  Se trabaja intensamente en conocer porqué la inhibición de la síntesis de poliaminas inhibe la esporulación y la síntesis de aflatoxinas.

Entre los métodos y estrategias orientados a evitar que suelos queden contaminados o que las semillas y raíces no sufran la aspergiliosis destacan las siguientes:

1º- Buenas prácticas de cultivo que representan medidas preventivas razonables. Entre ellas se encuentran:

            empleo de variedades de semillas producidas para resistir a la infestación

            empleo de plaguicidas adecuados y aprobados

2º- El conocimiento de cómo “entran” los hongos en la raíz de la planta o colonizan su semilla es de interés y justifica la aparición de otras estrategias. Así, para que el hongo pueda infectar la raíz no basta su proximidad en el entorno radicular, debe penetrar la planta o el grano. Para ello tendrá que degradar las barreras que impiden su paso, constituidas por distintos polímeros como la pectina, los RG I y II, los xiloglucanos, la celulosa y diferentes proteínas estructurales como las extensinas.

Además, el mundo de las relaciones entre los fitopatógenos y las plantas es bastante complejo. Los fitopatógenos excretan un amplio número de enzimas líticas capaces de despolimerizar a cada uno de estos componentes (Walton, 1994). Para que la planta los acepte sin defenderse en la presencia en superficie o en el interior de la planta, se exige la generación de un complejo conjunto de señales (elicitores fúngicos y fitoalexinas vegetales) por parte ambas.  El agresor tiene que ser capaz de excretar al medio una variada gama de enzimas, tales como endo- y exo-poligalacturonasas (PGs), pectato liasas (PL) y xilanasas (XYL) dentro del conjunto llamado “complejo celulásico” ademas de peptidasas, proteasas y lipasas..   

Existe un gen, que está presente en A. giganteus, responsable de la síntesis de la “proteína antifúngica” (agp), que impide la patogeneidad de esta cepa. Su manejo biotecnológico parece ser un camino de investigación, que ya está dando buenos resultados sobre otros hongos patógenos, de gran interés ante el alto costo económico y de producción containada que supone este problema en el ámbito rural.

3º- Otro ámbito de investigación se deriva del conocimiento del metabolismo. Parece ser que algunos variantes de A. flavus y A. parasiticus, acumulan las antraquinonas como el ácido norsolorinico (NA) y la  averantina (AVN) que, como hemos visto son intermediarios en la biosíntesis de aflatoxinas (Dutton, 1988).  Esto ocurre cuando en el endospermo de la semilla infestada abundan carotenos y xantofilas. La síntesis de aflatoxinas parece inhibirse en un punto anterior a la síntesis del ácido norsolorínico. La presencia de moléculas con anillos -ionona tienen aproximadamente un poder inhibidor 25 veces mayor que los que tienen anillos de -ionona.

4º- A todo esto hay que añadir que el Flavobacterium aurantiacum es capaz de metabolizar aflatoxinas (¿otro nuevo camino estratégico?).

5º- No hay que olvidarse del comportamiento ecológico por el uso de los nutrientes y la “mansedumbre” de los actinomicetos.  Esto permite aplicar cepas edáficas de Aspergillus multiplicadas “ex situ” y viables en suelo, que sean competitivos en suelos con alto nivel de la cepa tóxica de A. flavus (productoras de aflatoxinas). Esta estrategia reduce la contaminación del maíz entre un 60 y 85 % y la química (aflatoxinas) entre un 64 y 95%. En el cultivo de algodón se han consiguido mejores resultados (hasta un 98%). Esto lo está consiguiendo, el Servicio de Investigación Agrícola (US-ARS) aplicando una cepa conocida como "AF36" que actúa estrictamente como competidor de nutrientes y la Universidad de Bonn conjuntamente con el Instituto Internacional de Agricultura Tropical en Ibadan, IITA, en Nigeria, lo intentan introducir en suelos africanos.  Ver la dirección

http://www.dw-world.de/dw/article/0,1564,1673645,00.html .

Los cultivos más afectados son los:

            cereales (maíz, sorgo, mijo, arroz, trigo, cebada)

            oleaginosas (olivo, soja, girasol, algodón)

            especias (pimienta de Chile, pimienta negra, coriandro, Curcuma longa, Zinziber                                 officinale), 

            árboles (nogal, avellano, almendro, Pistacia vera, Junglans regia, Cocos lucífera).

            frutos secos: (cacahuete: Arachis hypogaea), castaña, higos

Maíz y algodón son los cultivos más afectados en las regiones sureñas de EE.UU pero cada vez se pone más atención sobre ellas por sus repercusiones agro-económicas alimentarias y sanitarias, pues estas son frecuentes en ciertos granos (maíz, cacahuetes, semilla de algodón y nueces) cuando se cultivan bajo condiciones estresantes (durante una sequía).

Aunque la presencia de Aspergillus en productos alimentarios no siempre significa indicación de niveles dañinos por aflatoxina, si implica un riesgo alimentario significativo al consumir los productos contaminados. La actividad tóxica de las aflatoxinas recibe el nombre de aflatoxicosis y la importancia de los cuadros clínicos que son capaces de generar las aflatoxinas en hombre y animales es tan trascendente, que la FDA (Food and Drag Administration) tomó la decisión de regular su presencia en alimentos limitándola a 20 ppb en alimentos, mientras que algunas administraciones de países de la UE son más restrictivos (5 ppb), hecho que genera grandes problemas entre ambas administraciones en temas como la exportación e importaciones de alimentos.

Uno de los mayores problemas técnicos deriva de la termo-resistencia de las aflatoxinas que, en muchos casos supera a la de los mismos alimentos. Solamente el tostado de los frutos secos las destruye en una pequeña parte. Para eliminarlas son necesarios tratamientos muy drásticos, con amoniaco o hipoclorito, no utilizables con alimentos para uso humano, e incluso ni como materia prima para piensos.

El caso de la leche es todavía más agudo pues su presencia afecta directamente a nuestros bebés. La toxina puede hallarse en la leche de los animales alimentados con pasto contaminado. Las investigaciones realizadas sobre el destino biológico de la aflatoxina B₁ (AFB1) en vacas lecheras lactantes han demostrado que estas transfieren su metabolito M₁ (AFM₁) hasta la leche. Aunque la AFM₁ se considera un orden de magnitud carcinógena menor que la AFB₁, del 0,17 a 3,3% de la cantidad diaria de AFB₁ procedente del pasto o del heno, pasa a la leche.  Otro alimento que sufre de este problema es la salsa de soja donde el A. oryzae, es un componente esencial de su elaboración.

Si establecemos un orden de toxicidad y carcinogeneidad de las aflatoxinas tenemos

B₁ > G₁ > B₂ > G₂ >

De la manera mas sencilla resumiría que las aflatoxinas tienen dos grandes formas de actuación:

            Unirse a proteínas animales o humanas (generan toxiinfecciones y cuadros clínicos asociados como vómito, diarrea, alergia etc.) y

            Unirse al DNA (generando cáncer).

En los cerdos, un contenido de aflatoxinas en el pienso de 300 μg/Kg induce la aparición de intoxicación crónica en pocos meses. Si las aflatoxinas son tóxicos hepáticos muy potentes, la aflatoxina B₁ se ha demostrado carcinógena, en todos los animales en los que se ha probado. La trucha es especialmente sensible, apareciendo tumores con contenidos de 0,1 μg aflatoxina /Kg de alimento. El principal órgano diana es el hígado, aunque también pueden aparecer tumores en otros órganos. Por ello, para evitar el desarrollo de Aspergillus en los alimentos balanceados para piscifactorías (se produce en pueblecito próximo a Burgos) que contienen grandes cantidades de cáscara de camarón, hay que añadir ácido propiónico.

Clasificando las especies animales por su susceptibilidad a la toxicidad aguda por aflatoxinas, los más sensibles son los conejos, gatos, perros, pavos, truchas y cerdos pequeños. Las mas resistentes: mono, salmón, ratones, pollos leghon blancos de 16 semanas. Y son moderadamente sensibles: Equinos, bovinos, Cerdos grandes, Ovinos, Cabras y Cobayas.

Mecanismo de acción. Se ha planteado la inducción de necrosis y tumores hepáticos en ratas que pueden observarse a la combinación de macromoléculas intercelulares vitales. La Aflatoxina B₁ se combina con el DNA, inhibiendo así la síntesis de RNA, proteína y enzimas. Se relaciona con el sitio de combinación ribosoma causando degradación ribosomal. Se combina con las macromoléculas celulares imputándose a estos la citotoxicidad y carcinogenicidad de las Aflatoxinas B₁.  

Síntomas clínicos. Toxicidad aguda. Puede caracterizarse por muerte súbita signos de depresión, disnea, tos, anorexia, descargas nasales, anemia, heces sanguinolentas y posibles convulsiones. Toxicidad subaguda. Se desarrolla hipoprotombinemia, hematomas, enteritis, hemorragias. Toxicidad crónica. Disminución gradual de la eficiencia alimentaria, productividad y ganancia de peso, piel arrugada, anemia, abdomen aumentado, iteró ligero, depresión y anorexia. Pueden ocurrir abortos. 

Una página inglesa especializada en el género aspergilus, (que da apoyo a enfermos por aflatoxinas) nos enumera una serie de actuaciones del A. tracheobronchitis que parece una serie de terror, pues genera los siguientes problemas al hombre (a nosotros):

            Aspergilosis pulmonar necrótica crónica (CNPA)

            Aspergilosis broco-pulmonar alérgica (ABPA)

            Aspergilosis pulmonar fibrótica crónica (CFPA)

            Aspergilosis pulmonar cavitacional crónica (CCPA)

            Aspergilosis pulmonar invasiva,

            Aspergilosis invasiva aguda (IPA)

            Sinusitis,

            Aspergilosis cutánea primaria,

            Aspergiloma

            Alergia.

Dado que las aflatoxinas, tienen capacidad inmunosupresora, mutagénica, teratogénica y hepatocarcinogénica sobre animales y hombre, se convierten en la principal causa indirecta de muerte por infección subsidiaria en pacientes con tratamiento de leucemia o que han sufrido trasplantes de médula ósea. También se cita que las aflatoxinas son probablemente responsables de múltiples episodios de intoxicaciones masivas, con producción de hepatitis aguda, en distintas zonas de la India, Sudeste Asiático y África Tropical y Ecuatorial, y un factor de agravamiento de enfermedades producidas por la malnutrición, síndrome de Kwashiorkor (malnutrición proteica en niños). En otros ámbitos climáticos semiáridos y áridos de Arabia Saudí y Sudan, el A Flavus  actualmente se encuentra en franca expansión, causando endocarditis, pericarditis, infecciones oculares y cólico renal agudo.

Las zonas actuales de mas alto riesgo, definido por los tasa de cáncer hepático se encuentran en Kenia, Mozambique, antiguo Congo Belga, Tailandia, Republica Popular de China, Filipinas y SudAfrica donde las condiciones climáticas favorecen el desarrollo edáfico de Aspergillus y la situación socio-política, económica, social y sanitaria facilitan todo lo demás.  India, Sudeste Asiático y África tropical y ecuatorial son regiones del mundo con grandes problemas sanitarios, y Arabia Saudí se está uniendo a este club con rapidez.

No sería boticario si me olvidara hablar de remedios.  Lo más moderno es aplicar los conocimientos de inmunorreconocimiento. Así se está haciendo, con el uso de ciertos oligosacáridos como los mananooligosacáridos, (derivados de la pared celular de las levaduras –algo barato dado el vino que producimos- con un alto grado de antigeneidad, en base a sus radicales mananosilos y glucanosilos). La experiencia no puede ser mas prometedora, en el mejoramiento de la producción animal, pues la captura de de estos ascomicetos patógenos en el tracto gastrointestinal se basa en la capacidad de unirse a los puntos específicos de su pared celular bacteriana, por lo que previenen el desarrollo de colonias de aspergillus (Devegowda et al. 1997).

Como a veces lo mas moderno está reñido con la economía, la solución más barata se basa en que las aflatoxinas son moléculas de alta hidrofilia y reactividad.  Pues hagámosla reaccionar con un ad/absorbente en su tracto intestinal.  Y qué mejor que las sales de aluminio, como usamos los humanos (almagate) para eliminar la acidez, aunque si esto fuera todavía demasiado caro, para seres vivos, grandotes y rumiantes como las vacas, podríamos usar algo menos “fino” como polvo volcánico o arcillas alumínico silicatadas (claro que ellas ya se sirven al pastar), aunque para “guardar mejor las aflatoxinas” se podría emplear alguna arcilla expansiva, al estilo edáfico. Prueben y vean.  Claro que entonces trasladamos las aflatoxinas a las bostas… (en vaya lío nos hemos metido) y el suelo seguiría comprometido.

Espero no haberles alarmado mucho y vean tranquilamente la final de liga con unos buenos cacahuetes o pistachos, identifíquenlos como frutos secos nada mas (…y que gane el que Vds. esperan). Total, el infarto también mata….

Saludos cordiales

Salvador González Carcedo