av Rui A Gonçalves, Biomin Holding, Österrike
Inom vattenbruk, fumonisiner (FUM) har i allmänhet associerats med minskad tillväxthastighet, foderförbrukning och fodereffektivitet, och försämrad sfingolipidmetabolism. Fumonisintoxicitet
är relaterad till denna förmåga att hämma sfinganin (sfingosin) N-acyltransferas (ceramidsyntas), ett nyckelenzym i lipidmetabolism, stör denna väg. Detta beror på den långkedjiga kolväteenheten (liknande den för
sfingosin och sfinganin) i dessa mykotoxiner, som spelar en roll för deras toxicitet.
Känslighet hos sötvattensarter
Lite information finns tillgänglig om effekterna av fumonisiner på vattenbruksarter, och den mesta forskningen fokuserar på sötvattensarter.
Kanalmalen (Ictalurus punctatus) är den mest studerade arten. Dessa fiskar kan tolerera relativt höga halter av FUM, med en känslighetsnivå på cirka 10 mg fumonisin B1 (FB1)/kg foder. Biverkningar av fumonisin-kontaminerade dieter har också rapporterats hos karp (Cyprinus carpio L.):olika experiment har observerat spridda lesioner i den exokrina och endokrina bukspottkörteln, och interrenal vävnad, troligen på grund av ischemi och/eller ökad endotelpermeabilitet.
I en annan studie av Pepeljnjak et al., 2003, ettåriga karpar matades med pellets innehållande 500, 5, 000 eller 150, 000 μg FB1/
kg kroppsvikt, vilket resulterar i viktminskning och förändringar i hematologiska och biokemiska parametrar i målorgan.
Tuan et al. (2003) visade att utfodring av FB1 till tropiska arter vid 10, 40, 70 och 150 mg/kg foder under 8 veckor påverkade tillväxten hos niltilapia (Oreochromis niloticus) fingerlingar. I detta experiment, genomsnittlig viktökning i fisk som utfodrats med dieter som innehåller 40, 000 μg FB1/kg eller mer var lägre. Hematokrit reducerades endast i tilapia som gavs 150, 000 μg FB1/kg foder. Förhållandet mellan fritt sfinganin och fritt sfingosin (Sa:So-förhållandet) i levern ökade vid 150, 000 μg FB1/kg foder.
Pacific whiteleg räkor
Såvitt författaren vet, den enda kräftdjursart som hittills studerats med avseende på känslighet för FUM är Stillahavsräkan (Litopenaeus vannamei). Trots små variationer i testnivåer, de få tillgängliga studierna tyder på att Litopenaeus vannamei är mycket känsligare för FB1 än vad som tidigare beskrivits i sötvattensarter. García-Morales et al. (2013) har visat att koncentrationen av lösligt muskelprotein minskade, och förändringar observerades i de termodynamiska egenskaperna hos myosin, efter 30 dagars exponering för FUM i Stillahavsräkor som matats med 20 till 200 μg FB1/kg foder.
Samma författare rapporterade markanta histologiska förändringar i vävnaderna hos räkor som fick en diet innehållande 200 μg FB1/kg foder, och förändringar i köttkvalitet efter 12 dagars islagring i fisk som utfodrats med mer än 600 μg FUM/kg foder. Effekten av FUM på muskelkvalitet kan vara av stor betydelse, särskilt för räkaxporterande länder, eftersom det direkt påverkar hållbarheten. Studien av Burgos-Hernández et al. 2005 bekräftade också att FB1 orsakar histologiska förändringar i räkans hepatopankreas som ett resultat av förändringar i trypsin- och kollagenasaktivitet.
Mexía-Salazar et al. (2008) observerade också markanta histologiska förändringar i hepatopankreas, såväl som nekrotisk vävnad, i räkor utfodrade 500 μg FB1/kg. Dessa författare observerade också förändringar i både de elektroforetiska mönstren och de termodynamiska egenskaperna hos myosinet extraherat från räkor exponerade för FB1.
Marina arter som mer mottagliga
Alla vattenbruksarter testade för känslighet för FUM mot
dadeln har varit allätande eller växtätande, och alla har varit sötvattensarter, med undantag för whiteleg räkor. Höga nivåer av FUM har uppmätts i växtmjöl som vanligtvis används för köttätande marina arter, men det har inte gjorts några studier som undersöker den möjliga effekten av FUM på marina arter. För att fylla denna kunskapslucka, två försök utfördes på marina arter, där det finns potential att använda växtmåltider.
En av studierna utfördes med guldtång (Sparus aurata), en av de viktigaste vattenbruksarterna som odlas i Europa och en bra modell för att studera effekten av FUM på köttätande marina arter.
I den här studien, som fortfarande utvärderas, tredubbla grupper om 35 guldgult (totalt 315 fiskar), med en genomsnittlig initial kroppsvikt (IBW) på 28,8 ± 2,1 g matades med en av tre experimentdieter under 60 dagar. De experimentella dieterna var:FUM 1, innehållande 168 μg FUM/kg foder; FUM 2, innehållande 333 μg FUM/kg; och en kontrolldiet, fri från mykotoxiner.
Preliminära resultat indikerar att de testade FUM-inneslutningsnivåerna påverkar den totala tillväxten. Tabell 1 sammanfattar effekten av FUM vid 168 och 333 μg/kg foder på de viktigaste tillväxtindikatorerna:slutlig kroppsvikt (FBW), specifik tillväxthastighet (SGR), foderomvandlingsförhållande (FCR), foderintag (FI) och proteineffektivitetskvot (PER), jämfört med kontrolldieten. De testade FUM-nivåerna påverkade inte överlevnaden.
En andra studie utfördes på piggvar (Psetta maxima; tidigare Scophthalmus maximus), en bottenlevande köttätande art, anses vara den viktigaste plattfiskarten som odlas i Europa och en med stor potential för Östasien. I den här studien, som fortfarande utvärderas, tredubbla grupper om 30 piggvar (totalt 450 fiskar) med en genomsnittlig initial kroppsvikt (IBW) på 83,7 ± 2,9 g matades med dieter innehållande 0,5, 1,0, 2,0 eller 5,0 mg FUM/kg i 63 dagar (dieter märkta FUM 0,5, FUM 1.0, FUM 2.0 och FUM 5.0, respektive).
Resultaten hittills visar att 5 mg FUM/kg foder signifikant ökade dödligheten (p <0,05). Slutlig genomsnittlig kroppsvikt, specifik tillväxthastighet och proteineffektivitetsförhållande var betydligt lägre hos fisken som matades med FUM 1.0, FUM 2.0 och FUM 5.0 dieter, och foderomvandlingsförhållandet var högre, än fisk som matades med kontroll- eller FUM 0,5-dieter. 1–5 mg FUM/kg foder minskade höjden på villi i den distala tarmborsten och minskade leverlipidinklusion (p <0,05).
Hittills resultat från dessa två försök
är av stort potentiellt intresse. Till vår
kunskap, de är de första försöken
utförs i marina arter, undersöker en pelagisk och en bentisk art. Vidare, FUM-nivåer som testats i tidigare försök ligger inom de föroreningsnivåer som ofta finns i kommersiella vattenfoder, vilket lyfter fram vikten av att screena och förhindra FUM i foder.
Marin fisk och räkor kan vara mycket känsliga för relativt låga fumonisinnivåer (<5000 μg FUM/kg foder), påverkar tillväxtprestanda och immunstatus. Detta är mycket lägre än känslighetsnivåerna för de flesta sötvattensarter, och även lägre än boskapsarter.
Detta innebär ytterligare utmaningar för den marina vattenbrukssektorn som EU-kommissionens vägledningsvärden för
FUM (fumonisin B1 + B2) i kompletterings- och helfoder för fisk är 10 mg FUM/kg foder (Europeiska kommissionen, 2006), som kan vara för högt, åtminstone för Sparus aurata, Psetta maxima och Litopenaeus vannamei. Ytterligare forskning krävs för att bekräfta om andra marina arter är lika känsliga för FUM, och för att bättre förstå effekten av andra mykotoxiner som förekommer samtidigt med FUM.
Synergism kan minska känslighetsnivåerna
Även om FUM är det dominerande mykotoxinet i växtmjöl och det efterföljande fodret, i genomsnitt 80 procent av alla färdiga foderprover är kontaminerade med mer än ett mykotoxin.
Det är, därför, viktigt att förstå effekterna av FUM och dess interaktion med andra mykotoxiner som kan finnas i fodret, speciellt andra Fusarium-mykotoxiner som produceras tillsammans med FUM. Synergi, dvs interaktionen mellan två eller flera mykotoxiner för att orsaka en kombinerad effekt som är större än summan av deras separata effekter, har inte beskrivits fullständigt inom vattenbruket. Dock, aflatoxin B1 och fumonisiner är kända för att interagera synergistiskt i fisk och räkor. Studien utförd av Mckean et al. (2006) i myggfisk (Gambusia affinis) beskriver den synergistiska effekten av aflatoxin och fumonisiner perfekt.
Författarna observerade att dödligheten bara börjar öka (till 17%) över 2, 000 ppb FUM och liknande dödlighet ses vid aflatoxinnivåer på 215 ppb. Dock, när båda mykotoxinerna kombinerades, författarna fann att dödligheten ökade till 75 procent vid 1, 740 ppb FUM plus 255,4 ppb AF.
Denna synergistiska effekt observerades även hos regnbåge (Oncorhynchus mykiss) med AFB1 vid 100 ppb och FB1 vid 100 ppb.
3, 200 ppb (Carlson et al., 2001); i Stillahavsräkor (Litopenaeus vannamei) med 300 ppb AFB1 och 1, 400 ppb FB1; och hos afrikansk havskatt (Clarias gariepinus) med AFB1 på 7,3 ppb och FB1 vid 15, 000 ppb.
Slutsatser
Havsruda, piggvar, och Pacific whiteleg räkor verkar vara mycket känsliga för FUM-kontamination. Känslighetsnivåerna hos dessa arter ligger under EU-kommissionens riktvärden
för FUM (fumonisiner B1 + B2) i kompletterings- och helfoder för fisk med 10 mg FUM/kg foder.
Vi förstår att dessa vägledande värden är baserade på känsligheten hos sötvattensvattenbruksarter. Den enorma mångfalden av arter gör det svårt att ta fram riktlinjer för vattenbruksnäringen. Ytterligare utvärdering av FUM-känslighet hos andra marina arter är väsentlig för att fastställa risken som FUM kan utgöra för fodertillverkare och jordbrukare för vattenbruk.
Även om sötvattensarter är mindre känsliga för FUM, det är viktigt att komma ihåg att foder som används av dessa arter innehåller höga halter av ett brett spektrum av växtproteiner. Detta ökar signifikant sannolikheten för samtidig förekomst av mykotoxiner i sötvattensvattenfoder, öka känsligheten för dessa mykotoxiner i fodret.
