- Mikotoksin biyobelirteçlerinin çiftlik düzeyindeki araştırmasında büyük ilerlemeler kaydedilmiştir.
- Biyobelirteçlerin çiftlikte kullanımına ilişkin zorluklar arasında numune alımı zamanlaması; mikotoksin metabolizmasında türe bağlı farklılıklar; laboratuvar deneyimindeki değişkenlik ve mevcut biyobelirteç referans değerlerinin eksikliği bulunmaktadır.
Mikotoksinlerin hayvan sağlığını bozduğu ve hayvancılıkta ekonomik kayıplara neden olduğu bilinmektedir. Sahada, hayvanlarda mikotoksin kaynaklı bozuklukların teşhisi genellikle zordur çünkü mikotoksin içeren yemlere ulaşmak artık mümkün değildir veya yem analiz sonuçları kesin değildir. Kan veya diğer vücut sıvılarının analiziyle mikotoksin maruziyetini doğrudan değerlendiren mikotoksin biyobelirteçlerinin çiftlik düzeyinde uygulaması gelişmektedir. Potansiyeline rağmen mikotoksin biyobelirteçlerinin sahada uygulanmasında hala önemli sınırlamalar bulunmaktadır. Sonuçları yorumlamanın şu anda neden zor olduğunu ve hangi yönlere dikkat edilmesi gerektiğini tartışıyoruz.
Mikotoksinler (mantarların toksik ikincil metabolitleri) gıda ve yemlerin doğal kirleticileridir. İnsan ve hayvan sağlığı için risk oluşturan çok sayıda mikotoksin tespit edilmiştir. Mikotoksinlerin dünya çapında sık görülmesi ve toksik etkileri nedeniyle düzenli takipleri gerektirmektedir.
Yem analizi: iyi kurulmuş ancak yine de zor
Yem ve gıda ürünlerindeki mikotoksinlerin analizi en geleneksel izleme yaklaşımıdır. Yemdeki mikotoksinleri tespit etmek için, zaman tasarrufu sağlayan cihazlardan, nispeten daha karmaşık ve daha pahalı olan spektrometrik bazlı yöntemlere kadar pek çok farklı yöntem geliştirilmiştir. Düzenlemeler veya önerilerle ele alınan mikotoksinlerin analizi için laboratuvarlar, yöntemlerinin doğruluğunu referans materyaller veya yeterlilik testlerine katılım yoluyla doğrulayabilir.
Bununla birlikte, en doğru analiz yöntemi bile ancak numune alma prosedürünün doğru uygulanması durumunda anlamlı sonuçlar verebilir. Bu, yemdeki mikotoksin analizinin potansiyel bir tehlikesidir. Mikotoksinler yem partileri içerisinde homojen bir şekilde dağılmazlar ancak sıcak noktalarda meydana gelirler. Bu nedenle, temsili bir numune ve dolayısıyla mikotoksin kontaminasyonu hakkında anlamlı bilgi elde etmek için numune alma süreci çok önemlidir. Yemdeki mikotoksin düzeyleri ile hayvanlardaki olumsuz sağlık etkileri arasındaki ilişkiye dair çok sayıda bilimsel veri ve saha raporu, verilerin yorumlanmasını kolaylaştırmaktadır. Ancak saha koşullarında numune alma zamanı mikotoksikoz teşhisini zorlaştırabilir: numune alma zamanı ile klinik belirtilerin başlangıcı arasında yem partileri değiştiğinden artık analiz için mevcut olmayabilirler.
Mikotoksin biyobelirteçleri: laboratuvardan çiftliğe geçişteki zorluklar
Yukarıdaki zorlukların üstesinden gelmek için hayvanların biyolojik matrislerindeki (örn. kan, safra, idrar, dışkı veya doku) mikotoksin biyobelirteçlerinin ölçümü geliştirilmiştir. Mikotoksin maruziyetinin doğrudan hayvanda değerlendirilmesine ilişkin temel konsept mikotoksikoz tanısında önemli ilerlemelere olanak sağlayacaktır.
Mikotoksin biyobelirteçleri iki kategoriye ayrılabilir: mekanizmaya dayalı biyobelirteçler ve maruziyete dayalı biyobelirteçler. Mekanizmaya dayalı biyobelirteçler, protein, enzim veya gen ekspresyon seviyelerindeki değişiklikler gibi mikotoksinlerin neden olduğu biyolojik tepkiyi ifade eder. Bu durum, fumonisinlerin, şu anda en iyi bilinen mekanizma bazlı mikotoksin biyobelirteci olan sfinganin/sfingozin oranı üzerindeki etkileriyle örneklendirilmektedir. Maruziyete dayalı biyobelirteçler, mikotoksinin kendisinin ve/veya biyolojik matrislerdeki metabolitlerinin ölçümünü tanımlar; örneğin sütteki aflatoksin M1 analizi. Maruziyete dayalı biyobelirteçlerin doğasında olan özgüllük (yani sütte aflatoksin M1 varlığı yalnızca aflatoksin B1 alımından kaynaklanabilir) ve kütle spektrometresi alanındaki önemli ilerlemeler nedeniyle, bu biyobelirteçler üzerindeki araştırmalar son yıllarda yoğunlaşmıştır. Yüksek hassasiyete sahip yeni analitik teknikler ve araçlar, bilim adamlarının hayvanlardaki başlıca mikotoksinlerin akıbetini, yani kan dolaşımına ne kadar hızlı emildiklerini veya vücutta hangi metabolitlere dönüştüklerini çözmelerine olanak tanıdı. Bir sonraki ve muhtemelen en çok beklenen adım, deneysel ortamlarda kazanılan bilgilerin çiftliklere aktarılmasıdır. Bununla birlikte, mikotoksin biyobelirteçlerinin sahada uygulanması şu anda büyük sınırlamalardan muaf değildir. Kandaki maruziyete dayalı biyobelirteçlere vurgu yaparak, mikotoksin biyobelirteçlerinin sahada uygulanması için aşağıdaki hususların dikkate alınması gerekir.
- Numunenin doğru zamanda alınması
Birincisi, mikotoksinler heterolog bir kirletici grubu temsil eder. Bu nedenle mikotoksinler; ne kadar emildikleri, dolaşıma ne kadar çabuk girdikleri ve idrar/ dışkı yoluyla vücuttan ne kadar hızlı atıldıkları gibi kinetik profillerinde önemli farklılıklar gösterir. Başka bir deyişle, belirli bir zaman noktası kandaki bir mikotoksini tespit etmek için ideal olabilir ancak diğerini yakalamak için çok erken, hatta çok geç olabilir. Ne yazık ki aynı mikotoksinin farklı hayvan türlerinde farklı özellikler gösterebilmesi durumu daha da karmaşık hale getirmektedir. Örneğin deoksinivalenolün emilim derecesi ve kanda maksimum seviyelere ulaştığı zaman noktası domuzlar ve kanatlılar arasında farklılık gösterir. Bu, mikotoksin ve ilgilenilen türlere bağlı olarak, biyobelirteç analizinin son yem alımına göre planlanması ve/veya yorumlanması gerektiği anlamına gelir ki bu genellikle çiftlikte pratik değildir. Aksi takdirde kandaki biyobelirteç analizi, mikotoksin maruziyetini olduğundan az tahmin etme riskini taşır.
- Doğru biyobelirteç ve matris
Genellikle maruziyete dayalı mikotoksin biyobelirteçlerinin kandaki konsantrasyonları düşüktür, yani düşük ng/mL aralığındadır. Fumonisinler gibi çok zayıf emilen mikotoksinleri kanda tespit etmek neredeyse imkansızdır. Burada dışkı analizi daha umut verici olacaktır. Ek olarak, mikotoksinler emildikten sonra büyük oranda metabolize edilir ve ilgili metabolit(ler) genellikle biyolojik matrislerdeki ana toksinin seviyelerini aşar. Bu nedenle, metabolizmadaki türe bağlı farklılıklar dikkate alınarak her bir mikotoksin için doğru biyobelirtecin belirlenmesi önemlidir. Bu nedenle biyobelirteç-matris kombinasyonu, ilgili ve hedef türlerin mikotoksine göre uyarlanmalıdır. Ne yazık ki birçok mikotoksinin kinetiği besi hayvanı türlerinde tam olarak açıklanamamıştır. Bu, örneğin ortaya çıkan mikotoksinler için uygun biyobelirteçlerin seçimini engeller.
- Bilinmeyeni bilmek
Deoksinivalenol, zearalenon veya okratoksin gibi önemli mikotoksinler için bile maruziyete dayalı biyobelirteçlerin düzeylerini etkileyen faktörler yeterince araştırılmamıştır. Açıkçası, yutulan yem miktarı (ve dolayısıyla yutulan toksin) biyobelirteç konsantrasyonlarını etkiler. Sonuç olarak, yem alımı azaltılan hasta veya zayıf hayvanlar, nispeten düşük biyobelirteç seviyeleri gösterebilir. Hayvanın cinsiyeti veya yaşı gibi diğer faktörlerin yanı sıra diğer mikotoksinlere veya yem kirleticilerine birlikte maruz kalma gibi diğer faktörlerin de biyobelirteç seviyelerini etkilediğine dair göstergeler vardır. Bu alanda yapılacak daha fazla araştırma, mikotoksin biyobelirteç tepkisindeki bireyler arası farklılıkların açıklanmasına yardımcı olacaktır. Örneğin, aynı yem partisine maruz bırakıldığında ve aynı zaman noktasında örnek alındığında bile, bir gruptaki hayvanlar, biyobelirteç düzeylerinde belirgin farklılıklar gösterebilir. Bu farklılıklar şu anda biyobelirteç sonuçlarının gruplar, üretim döngüleri veya çiftlikler arasında karşılaştırılmasını sınırlamaktadır.
- Doğru laboratuvar
Herhangi bir biyolojik sıvı veya doku karmaşık bir matrisi temsil eder ve bu, analitik ölçümü etkileyebilir. Yemdeki mikotoksin analizinin aksine, mikotoksin biyobelirteç yöntemlerinin değerlendirilmesine yönelik herhangi bir referans materyal veya yeterlilik testi mevcut değildir. Bu nedenle seçilen analitik yöntem ve laboratuvarın deneyimi, güvenilir mikotoksin biyobelirteç analizi için büyük önem taşımaktadır.
- Doğru yorum
Açıklandığı gibi çiftliklerdeki mikotoksin biyobelirteçlerini analiz ederken birçok faktörün dikkate alınması gerekir. Belki de aşılması gereken en büyük engel, mikotoksin biyobelirteçleri için referans değerlerinin oluşturulmasıdır. Bu tür referans veya kesme değerleri, biyobelirteç sonuçlarının yeterli şekilde yorumlanması ve hayvanlara yönelik sağlık riskinin doğru bir şekilde çıkarılması için gereklidir. Şimdiye kadar yapılan araştırmalar, maruziyete dayalı biyobelirteçlerin düzeylerini klinik belirtilerle veya mikotoksikozun şiddetiyle ilişkilendirmede başarısız oldu. Örneğin, zearalenon ve metabolitlerinin safradaki konsantrasyonu, solungaçların üreme organlarındaki morfolojik değişiklikleri yansıtmamaktadır.
Sonuç
- Mikotoksin biyobelirteçlerinin değerlendirilmesine yönelik analitik yöntemler zaman ve maliyet açısından daha verimli hale geldikçe, bu alandaki bilimsel ilerlemenin hızlanacağı ümit edilmektedir. Doldurulmuş bilgi boşlukları ve daha büyük veri setlerinin mevcudiyeti, gelecekte mikotoksin biyobelirteçlerinin çiftlik düzeyinde uygulanmasını kolaylaştırabilir. Ancak mevcut sınırlamalar hala bu uygulamanın kullanışlılığını engellemektedir.
Referanslar
Baldwin, T., Riley, R., Zitomer, N., Voss, K., Coulombe Jr, R., Pestka, J., Williams, D. & Glenn, A. 2011. The current state of mycotoxin biomarker development in humans and animals and the potential for application to plant systems. World Mycotoxin Journal, 4, 257-270.
Dänicke, S. & Brezina, U. 2013. Kinetics and metabolism of the Fusarium toxin deoxynivalenol in farm animals: Consequences for diagnosis of exposure and intoxication and carry over. Food and Chemical Toxicology, 60, 58-75.
Dänicke, S. & Winkler, J. 2015. Invited review: diagnosis of zearalenone (ZEN) exposure of farm animals and transfer of its residues into edible tissues (carry over). Food and Chemical Toxicology, 84, 225-249.
Den Hollander, D., Croubels, S., Lauwers, M., Caekebeke, N., Ringenier, M., De Meyer, F., Reisinger, N., Van Immerseel, F., Dewulf, J. & Antonissen, G. 2021. Applied Research Note: Biomonitoring of mycotoxins in blood serum and feed to assess exposure of broiler chickens. Journal of Applied Poultry Research, 30, 100111.
Renaud, J. B., Miller, J. D. & Sumarah, M. W. 2019. Mycotoxin Testing Paradigm: Challenges and Opportunities for the Future. Journal of AOAC International, 102, 1681-1688.
