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Toxicidad debida a ocratoxina y vino

Toxicity due to Ochratoxin and Wine

Alberto Bertelli*, Massimiliano Migliori**
*Departmento de Morfología Humana, Universidad de Milán, Italia
studiojh@usa.net
**Unidad de Nefrología y Diálisis, ASL 12 – Hospital de Versilia, Lido di Camaiore, Italia

La ocratoxina A (OTA) es una micotoxina producida por mohos pertenecientes al género Aspergillus y Penicillium,1 que contaminan alimentos consumidos por el hombre y los animales como los cereales, derivados del trigo2 y, como últimamente se ha descubierto, también el café, la cerveza, el zumo de uva y el vino.3-7 Sin embargo, no existen estudios epidemiológicos que demuestren que el consumo de estas bebidas (incluyendo el vino contaminado) esté asociado con la nefrotoxicidad de la OTA. La ocratoxina A es metabolizada principalmente por isoformas del citocromo P450 (CYP450)8 y es convertida tanto en metabolitos activos como inactivos capaces de generar derivados de la quinona, los complejos hierro-porfirina,9 que determinan la producción de especies reactivas del oxígeno (ROS) con efectos nefrotóxicos. En efecto, el órgano diana de la OTA es el riñón. Como esta micotoxina contamina grandes cantidades de comida en los Balcanes, se cree que es la causa de la nefropatía endémica en estas regiones,10 la cual se manifiesta con los típicos señales y síntomas de las nefropatías túbulo-intersticiales asociados con cambios en los tests de función renal y con la fibrosis intersticial.11

En los últimos años, el interés por los efectos de la OTA en la salud humana ha aumentado y se han desarrollado estudios para evaluar la actividad de esta micotoxina. Puesto que las uvas y el zumo fermentado de uva pueden estar contaminados, nuestro grupo ha llevado a cabo estudios experimentales sobre la exposición aguda y crónica para valorar si la toxicidad de la micotoxina se ve influenciada por los componentes alcohólicos y no alcohólicos del vino tinto.

Los resultados obtenidos tras la administración aguda de OTA disuelta en una solución acuosa, una solución hidroalcohólica y vino tinto confirmaron,12 en la rata, su nefrotoxicidad mediada por daño oxidativo y peroxidación de los tejidos. Es bien sabido que la OTA es capaz de unirse al hierro trivalente, formando un complejo que es reducido rápidamente por NADPH-CYP450 reductasa a OTA-Fe2+, lo cual dispara la peroxidación de los lípidos en presencia de oxígeno. La OTA daña principalmente los túbulos proximales del riñón cuyas células son muy sensibles al daño oxidativo.13 Nuestra principal observación es que el consumo de etanol, tanto en solución acuosa como en vino tinto, puede prevenir la toxicidad renal inducida por OTA. Este efecto del etanol puede ser debido a la actividad de enzimas inducidos por el alcohol, especialmente enzimas CYP450-dependientes. Efectivamente, se ha demostrado que el tratamiento previo de las ratas con un inductor de CYP450 protege a los animales de la toxicidad por OTA, mientras que la administración concomitante de un reductor provoca una exacerbación.8 Además, ha quedado claramente demostrado que el etanol induce al CYP450 no sólo en el hígado,14 sino también en el riñón.15

El estudio también mostró que los componentes no alcohólicos del vino tinto ejercen una actividad antioxidante independiente. De hecho, los niveles de glutatión oxidado en los tejidos (GSSG) se mantuvieron en el grupo tratado con OTA disuelta en vino, mientras que el etanol no ejerció efecto alguno. Últimamente se ha observado que los polifenoles antioxidantes contenidos en el vino tinto son capaces de aumentar la relación entre glutatión reducido (GSH) y oxidado (GSSG) en los riñones de las ratas.16 Además, estudios recientes demuestran que in vitro el enlace covalente entre OTA y GSH podría inactivar la micotoxina, reduciendo su nefrotoxicidad.17

Basándonos en estas observaciones, decidimos evaluar el potencial de interacción entre la OTA y el etanol/vino tinto en un modelo experimental de toxicidad crónica durante tres meses.

Este estudio mostró que la ocratoxina A produce daño renal conduciendo principalmente a una nefropatía túbulo-intersticial crónica que, finalmente, acaba en fallo renal. El daño renal que tiene lugar en la nefropatía túbulo-intersticial puede ser debida al incremento de ROS,18 como ocurre en el caso de la OTA.19

En nuestro modelo experimental, el tratamiento crónico con una solución hidroalcohólica produjo un daño renal similar al inducido por OTA. Es bien sabido que el etanol produce estrés oxidativo. Sin embargo, sorprendentemente, la OTA disuelta en una solución hidroalcohólica no causó daño renal manifiesto, exceptuando un incremento en el contenido renal de lipoperóxidos sin una reducción significativa en la actividad de la superóxido dismutasa tisular. El etanol puede incrementar la formación de ROS vía inducción de CYP450 2E1, que a su vez oxida al etanol.20 Numerosos estudios en la literatura documentan que CYP450 está implicado en el metabolismo de la OTA, especialmente el CYP2E1, que convierte la OTA en metabolitos menos activos. Esto podría explicar por qué la combinación de OTA y etanol no produce el mismo daño que cuando las sustancias se administran por sí solas: el etanol puede proporcionar protección contra la OTA, induciendo al CYP2E1 y compitiendo con la ocratoxina como un sustrato de este sistema enzimático.

La administración de vino tinto Barbera d’Asti no dañó el riñón y no quedó constancia alguna de alteraciones en los índices de estrés oxidativo, probablemente porque el vino es una bebida rica en polifenoles, sustancias antioxidantes que reducen el daño renal debido a estrés oxidativo.21

No se observó ni daño renal ni estrés oxidativo en el grupo de animales al que se le administró OTA en el vino tinto. En consecuencia, se puede afirmar que el vino proporciona protección contra el daño inducido por la OTA, gracias a su contenido en polifenoles. Puesto que estos componentes son metabolizados por el mismo sistema enzimático que metaboliza la OTA y son capaces de modular su actividad,22,23 hemos propuesto tres hipótesis para explicar la protección en contra del daño oxidativo. Empezando por la suposición de que, en el caso de la OTA-vino, los sustratos metabólicos del CYP450 son tanto los polifenoles como la OTA:

1. En la primera hipótesis, el CYP450 prioriza a los polifenoles como sustratos. Estas moléculas son convertidas de la forma activa con propiedades antioxidantes a una forma inactiva. Sin embargo, la OTA se metaboliza tan sólo en cantidades negligibles, con una consecuente reducción en la formación de ROS, la cantidad de los cuales es, en consecuencia, demasiado baja para producir daño.

2. En la segunda hipótesis, la OTA es el sustrato preferido y es metabolizada tanto en formas activas como inactivas. Sin embargo, estas últimas son equilibradas por los altos niveles de polifenoles que no son metabolizados y que, por tanto, son «activos».

3. Finalmente, dado que algunos polifenoles como el resveratrol inhiben el CYP450,24 la inactivación de este sistema enzimático reduce tanto la metabolización de otros polifenoles, los cuales mantienen sus propiedades antioxidantes, como la metabolización de la OTA, que en este caso no causa daño alguno.

Se ha demostrado que un consumo moderado de vino tinto, gracias a sus componentes, reduce el incremento de la actividad renal de CYP450 inducida por etanol y previene el estrés oxidativo.25 Los datos recogidos en la literatura indican que las observaciones histopatológicas, típicas en nefropatía inducida por OTA, consisten en fibrosis túbulo-intersticial. Esto sugiere que la OTA puede alterar la regeneración del colágeno produciendo un desequilibrio entre la síntesis y la degradación que conduce al desarrollo de la fibrosis. Sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes a este fenómeno no han sido completamente dilucidados.

En nuestros estudios, exámenes histológicos de los riñones han demostrado que un tratamiento prolongado con OTA induce a cambios morfológicos significativos en términos de contenido de colágeno en el intersticio tubular renal y en la expresión de los genes relacionados con la fibrinogénesis.26 De hecho, el análisis morfológico mostró que la OTA producía la aparición de fibrosis túbulo-intersticial grave en el riñón de las ratas tratadas frente a los controles, mientras que los glomérulos no parecían verse implicados. Además, la acumulación del colágeno fue significativamente mayor en la corteza renal sugiriendo, por tanto, que la corteza es el área mayoritariamente implicada en el proceso fibrótico inducido por OTA. Los niveles de mRNA de los principales colágenos intersticiales no fueron significativamente modificados por el tratamiento con OTA. Sin embargo, hubo una tendencia hacia un incremento en la expresión de los genes COL-I y COL-III de las ratas tratadas respecto de las no tratadas. Después del tratamiento con OTA-vino, la expresión de COL-I y COL-III tendió a volver a los niveles registrados en los controles. No hubo tampoco cambios evidentes ni importantes en las ratas tratadas con etanol, vino u OTA-etanol. Este resultado sugiere que el vino tinto puede contrarrestar parcialmente el incremento de colágeno intersticial inducido por OTA.

Algunos de los interesantes resultados derivados de este estudio son el significativo incremento de los niveles de metaloproteinasa-9 promatriz (proMMP-9) y de a-actina de músculo liso (aSMA) en las ratas tratadas con OTA, en comparación con los controles, y su reducción tras el tratamiento con OTA-vino pero no tras la administración de OTA-etanol.

El MMP-9 y el aSMA juegan un papel clave en la promoción de la transición tubular epitelio-mesenquimal (EMT); un proceso en el cual las células epiteliales pierden sus únicas características y adquieren un fenotipo que se parece al de los fibroblastos, las principales células que participan en la producción de los componentes de la matriz extracelular. La OTA in vitro ha demostrado poseer un elevado tropismo para las células epiteliales de los túbulos renal (especialmente del tracto proximal) y de hecho los transportadores portan la OTA hacia los mismos. De este modo, la OTA convierte a las células tubulares epiteliales en miofibroblastos (expresando aSMA), que migran hacia el intersticio entre los túbulos, donde sintetizan y depositan colágeno intersticial, induciendo la aparición de fibrosis túbulo-intersticial. Este fenómeno ocurre gracias a la acción proteolítica del MMP-9, capaz de degradar el colágeno de la base de la membrana. Consecuentemente, la sobreexpresión de la proMMP-9 en los riñones de ratas tratadas con OTA, de acuerdo con el patrón de la expresión de la aSMA, podría ser uno de los mecanismos moleculares que juegan un papel clave en la patogénesis de la fibrosis túbulo-intersticial inducida por un tratamiento crónico con OTA. La administración concomitante de OTA y vino puede modular los niveles de proMMP-9 y aSMA, reduciéndolos y, por tanto, puede ejercer un efecto protector en los riñones. La modulación no ocurre tras el tratamiento con OTA-etanol, lo cual sugiere que es probable que sean los componentes polifenólicos del vino, en vez de los alcohólicos, los que ejercen este efecto protector en los riñones.

Considerando toda la información conjuntamente, nuestros resultados indican que la toxicidad de esta micotoxina puede ser modificada positivamente por las propiedades tanto de los componentes alcohólicos como de los no alcohólicos que contiene el vino tinto; en consecuencia, esto requiere una tremenda precaución a la hora de generalizar resultados sobre toxicidad para diferentes matrices alimentarias.

Bibliografía
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2Bauer, J. y Gareis, M.: «Ochratoxin A in der Nahrungsmittelkette», Journal of Veterinary Medicine B 1987; 34: 613-627.
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4Soleas, G.J.; Yan, J. y Goldberg, D.M.: «Assay of ochratoxin A in wine and beer by high-pressure liquid chromatography photodiode array and gas chromatography mass selective detection», J Agric Food Chem 2001; 49 (6): 2733-2740.
5Battilani, P.; Pietri, A.; Bertuzzi, T.; Languasco, L.; Giorni, P. y Kozakiewicz, Z.: «Occurrence of ochratoxin A-producing fungi in grapes grown in Italy», J Food Prot 2003; 66 (4): 633-636.
6Sage, L.; Krivobok, S.; Delbos, E.; Seigle-Murandi, F. y Creppy, E.E.: «Fungal flora and ochratoxin a production in grapes and musts from France», J Agric Food Chem 2002; 50 (5): 1306-1311.
7Sage, L.; Garon, D. y Seigle-Murandi, F.: «Fungal microflora and ochratoxin a risk in French vineyards», J Agric Food Chem 2004; 52 (18): 5764-5768.
8Omar, R.F.; Gelboin, H.V. y Rahimtula, A.D.: «Effect of cytochrome P450 induction on the metabolism and toxicity of ochratoxin A», Biochemical Pharmacology 1996; 51 (3): 207-216.
9Dai, J.; Park, G.; Wright, M.W.; Adams, M.; Akman, S.A. y Manderville, R.A.: «Detection and characterization of a glutathione conjugate of ochratoxin A», Chemical Research in Toxicology 2002, 15 (12): 1581-1588.
10O’Brien, E. y Dietrich, D.R.: «Ochratoxin A: the continuing enigma», Crit. Rev. Toxicol. 2005; 35 (1): 33-60.
12Albertazzi, A. y Porena, M.: Malattie renali, delle vie urinarie, e dell’apparato genitale maschile, Vol. 3, Piccin Edizione, 2003.
12Bertelli, A.A.E.; Migliori, M.; Filippi, C.; Gagliano, N.; Donetti, E.; Panichi, V.; Scalori, V.; Colombo, R.; Mannari, C.; Tillement, J.P. y Giovannini L.: «Effect of ethanol and red wine on ochratoxin A-induced experimental acute nephrotoxicity», J. Agric. Food Chem. 2005; 53: 6924-6929.
13Gekle, M. y Silbernagk, S.: «Mechanism of ochratoxin A-induced reduction of glomerular filtration rate», J. Pharmacol. Exp. Ther. 1993; 276: 316-321.
14Badger, T.M.; Ronis, M.J.; Lumpkin, C.K. et al.: «Effects of chronic ethanol on growth hormone secretion and hepatic cytochrome P450 isozymes of the rat», J Pharmacol Exp Ther. 1993; 264 (1): 438-447. 15Ronis, M.J.; Huang, J.; Longo, V. et al.: «Expression and distribution of cytochrome P450 enzymes in male rat kidney: effects of ethanol, acetone and dietary conditions», Biochem Pharmacol. 1988; 55 (2): 123-129.
16Rodrigo, R.; Rivera, G.; Orellana, M.; Araya, J. y Bosco, C.: «Rat kidney antioxidant response to long-term exposure to flavonol rich red wine», Life Sci. 2002; 71 (24): 2881-2895.
17Schaaf, J.G.; Nijmeiyer, S.M.; Maas, R.F.; Roestemberg, P.; de Groene, E.M. y Fink-Gremmels, J.: «The role of oxidative stress in the ochratoxin A-mediated toxicity in proximal tubular cells», Biochem. Biophys. Acta. 2002; 1588 (2): 149-158.
18Shiraishi, F.; Curtis, L.M.; Truong, L. et al.: «Heme oxygenase-1 gene ablation or expression modulates cisplatin-induced renal tubular apoptosis», Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2000; 278: F726-F736.
19Rahimtula, A.D.; Bereziat, J.C.; Bussacchini-Griot, V. y Bartsch, H.: «Lipid peroxidation as a possible cause of ochratoxin A toxicity», Biochem. Pharmacol. 1988; 37: 4469-4477.
20Asai, H.; Imaoka, S.; Kuroki, T.; Monna, T. y Funae, Y.: «Microsomal ethanol oxidizing system activity by human hepatic cytochrome P450s», J. Pharmacol. Exp. Ther. 1996; 277: 1004-1009.
21Kuhlmann, M.K.; Horsh, E.; Burkhardt, G.; Wagner, M. y Kohler, H.: «Reduction of cysplatin toxicity in cultured renal tubular cells by the bioflavonoid quercetin», Arch. Toxicol. 1998; 72: 536-540.
22Spencer, J.P.E.; Abd El Mohsen, M. y Rice-Evans, C.: «Cellular uptake and metabolism of flavonoids and their metabolites: implications for their bioactivity», Arch. Biochem. Biophys. 2003.
23Spencer, J.P.E.; Kuhnle, G.G.; Williams, R.J. y Rice-Evans, C.: «Intracellular metabolism and bioactivity of quercitin and its in vivo metabolites», Biochem. J. 2003; 372: 173-181.
24Piver, B.; Berthou, F.; Dreano, Y. y Lucas, D.: «Inhibition of CYP3A, CYP1A and CYP2E1 activities by resveratrol and other non volatile red wine components», Toxicology Letters 2001; 125: 83-91.
25Orellana, M.; Araya, J.; Guajardo, V. y Rodrigo, R.: «Modulation of cytochrome P450 activity in the kidney of rats following long-term red wine exposure», Comparative Bioc. And Phys. Part C 2002; 132: 399-405.
26Gagliano, N.; Torri, C.; Donetti, E. et al: «Ochratoxin A-induced renal cortex fibrosis and epithelial-to-mesenchymal transition: molecular mechanisms of ochratoxin A-injury and potential effects of red wine», Mol Med. 2005; 11 (1-12): 30-38.

[28.03.07]
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