Investigations on the toxicokinetics, bioavailability and Sa/So ratio as a biomarker of Fumonisin B1 (FB1) after iv and po exposure in pigs and the impact of a feed additive with fumonisin esterase activity

In der Schweinehaltung gilt Fumonisin B1 als einer der wichtigsten Kontaminanten von Mais-basierten Fütterungsformen. Dieses Mykotoxin verursacht durch Infektionen und plötzliche Todesfälle von landwirtschaftlichen Nutztieren große ökonomische Verluste wobei Schweine als sensitivste Spezies gelten. Deshalb ist es von großem Interesse, Dekontaminierungs- und Detoxifizerungsstrategien zu entwickeln, um pulmonale, hepatische und immunologische Veränderungen bei Schweinen zu vermeiden. Deshalb war das Ziel dieser Arbeit, mit einem geeigneten Indikator die Wirksamkeit einer enzymatischen Detoxifizierungsmethode nach einer akuten oralen Aufnahme von FB1 bei Schweinen zu untersuchen. Außerdem wollten wir die Mechanismen der Absorption, der Verteilung und des Metabolismus von FB1 bei Schweinen aufklären, wobei wir auch klinische Manifestationen nach akuter iv und po Intoxikation überwacht haben. Hierbei wurden Daten aus Blut, Urin und Kot analysiert und ausgewertet. Der zugrunde liegende Versuch dieser Arbeit wurde mit 31 zehn Wochen alten Börgen der Deutsche Landrasse durchgeführt. Diese wurden mit Verweilkathetern in den Vv. jugulares versehen und in eine der fünf Versuchsgruppen eingeteilt, in welchen sie eine der folgenden Einmaldosen erhielten: 1) Kontrollfutter und 0.9 % NaCl iv, 2) 139 nmol FB1 oder 3) 139 HFB1/kg Körpergewicht iv, 4) 3425 nmol FB1/kg Körpergewicht po oder 5) 3321 nmol FB1/kg Körpergewicht und 240 U FumD/kg Futter po. Blut, Urin und Kotproben wurden regelmäßig erfasst und nach einer Sammelperiode von 120 h wurden die Tiere durch Ausbluten nach Elektroschock getötet. In diesem Versuch haben wir die Bioverfügbarkeit des Fumonisins von 3.1 % nach einer einmaligen Applikation von FB1 bestätigt. Das Ergänzen eines Futtermittelzusatzstoffes mit Fumonisinesterase Aktivität verminderte diese um 90 % (auf nur noch 0.3 %). Nach oraler Aufnahme wurden Fumonine vornehmlich fäkal ausgeschieden und erreichten ihren Höhepunkt 48 h nach Aufnahme. 20 % der initialen Dosis waren hierbei zu partiell hydrolysierten Spaltprodukten metabolisiert. Das Enzym verminderte die Ausscheidung von FB1, FB2 und FB3 über Kot und Urin um 90 % und veränderte insbesondere im Kot die Anteile der Ausscheidungsfraktionen hin zur vermutlich weniger toxischen, vollständig hydrolysierten Form (FB1 > FB3 > FB2). Aufgrund der Hemmung der de novo Ceramid-Synthese durch FB1 wird das Sa/So Verhältnis gemeinhin als Biomarker in Flüssigkeiten und Geweben nach Fumonisin Exposition verwendet. In dieser Studie war das Sa/So Verhältnis sowohl nach iv als auch nach po Gabe von FB1 nach 24 h im Serum signifikant erhöht und flachte selbst nach 120 h nicht ab. Diese Zunahme war ebenfalls im Liquor cerebrospinalis der betreffenden Tiere nach 120 h zu erkennen, wobei der Mechanismus hinter diesem Anstieg noch geklärt werden muss. Der Anstieg des Biomarkers wird vornehmlich durch eine deutliche Erhöhung des Sphinganins ausgelöst. Die orale Verabreichung der Fumonisinesterase FumD verhinderte diese Veränderungen im Sphingolipid Metabolismus, was unsere durch Daten untermauerte Vermutung unterstützt, dass Fumonisin zur vollständig hydrolysierten Form umgewandelt wird. Dennoch konnten wir in keiner der Gruppen klinische Lungenerkrankungen oder histologisch pulmonale Läsionen feststellen, nur einige hämatologische und klinisch-biochemische Parameter zeigten eine statistische Interaktion zwischen Behandlung und Zeit. In dieser Arbeit war es uns möglich, die Detoxifizierungsmethode mit einem Futtermittelzusatzstoff mit Fumonisinesterase Aktivität nach einmaliger Fumonisingabe an Schweinen zu verifizieren, wobei wir toxikokinetische Daten, Bioverfügbarkeit und die Evaluierung eines Biomarkers in verschiedenen Matrizes wie Blut, Kot und Urin herangezogen haben.