Biomonitoring of microcystin and aflatoxin co-occurrence in aquaculture using immunohistochemistry and genotoxicity assays

This work investigated the effects of co-occurring aflatoxin B1 (AFB1) and microcystin (MC) in aquaculture, using immunohistochemistry and genotoxicity methods. Tilapia (Oreochromis niloticus) were exposed to AFB1 by intraperitoneal and MC (cell extract of Microcystis aeruginosa) by intraperitoneal and immersion routes. The interaction of MC-AFB1 was evaluated co-exposing the intraperitoneal doses. Blood samples were collected after 8, 24, and 48h to analyze the micronucleus frequency and comet score. The interaction of MC-AFB1 showed a synergic mutagenic response by higher micronucleus frequency of co-exposed group. A slight genotoxic synergism was also observed in the comet score. Immunohistochemistry detected MC in al lthe fish liver tissues exposed to MC by intraperitoneal route, and only the immersed group with the highest dose of MC showed a positive response. Although MC was non-detectable in the edible muscle, the combination of immunohistochemistry with genotoxicity assay was an attractive biomonitoring tool in aquaculture, where the animals were frequently exposed to co-occurring synergic hazards.

Imunoistoquímica: detecção de microcistina em tilápia exposta ao extrato de Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria) / Imunohistochemistry: detection of microcystin in tilápia exposed to Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria) extract

A deterioração da qualidade de água pela piscicultura associa-se à eutrofização, com florescimento de cianobactérias. Microcystis aeruginosa destaca-se como principal produtora de microcistinas (MCs), grupo de hepatotoxinas com potencial promotor de tumor. No presente trabalho desenvolveu-se método imunoistoquímico para a detecção de MC em tilápias (Oreochromis niloticus) submetidas à injeção intraperitoneal (i.p.) ou imersão em extrato de M. aeruginosa BCCBUSP 262, empregando anticorpo monoclonal anti-MC (M8H5) e sistema polímero-peroxidase. As tilápias (N=42) foram submetidas a sete tratamentos, sendo três grupos inoculados i.p. com 2,0x105, 4,0x105 e 1,0x106 cels.Kg-1 de M. aeruginosa BCCBUSP 262 e quatro submetidos à imersão em diferentes concentrações do extrato da cianobactéria (variando de 1,0x104 a 1,0x105cel.mL-1). Analisando fígado e tecido muscular pelo ensaio imunoistoquímico, não se detectou marcação em tecido muscular. Todos os animais inoculados i.p. apresentaram marcação positiva para MC no fígado, mas em teste de imersão, apenas os expostos a maior dose (1,0x105 cels.mL- 1) apresentaram marcação positiva. Embora MC não seja detectada em tecido muscular, assim como no fígado de animais imersos em extrato de M. aeruginosa CCBUSP 262 em concentrações menores que 1,0x105 cels.mL-1, os resultados constituíram-se base para o desenvolvimento metodológico objetivando a aplicação da imunoistoquímica no diagnóstico rápido no controle de qualidade de pescados.

The deterioration of the water quality due to aquaculture is associated with eutrophication, with bloom of cyanobacteria. Microcystis aeruginosa is distinguished as main producer of microcystins (MCs), group of hepatotoxins with tumor promoter potential. In the present work immunohistochemical method for detection of MC in tilápia (Oreochromis niloticus), fish submitted to intraperitoneal injection (i.p.) or immersion in extract of M. aeruginosa BCCBUSP 262 was developed, using monoclonal antibody anti- MC (M8H5) and polymer peroxidase system. The tilápias (N=42) had been submitted to the seven treatments, three groups inoculated i.p. with 2.0x105, 4.0x105 and 1.0x106 cells. Kg-1 of M. aeruginosa BCCBUSP 262 and four groups exposed to the immersion in different extract concentrations of cyanobacterium. Analyzing liver and muscular tissue for immunohistochemical assay, muscular tissue was not stained. All the animals inoculated i.p. presented positive marking for MC in the liver, but in immersion test, only the ones exposed in the highest dose (1,0x105 cels.mL-1) presented positive marking. Although MC was not detected in muscular tissue, as well as in the liver of animals immersed in extract of M. aeruginosa BCCBUSP 262 in concentrations less than 1.0x105 cels.mL-1, the results would constitute in the base for the methodological development aiming the application of the immunohistochemistry in the rapid diagnosis in quality control of fish.

A comparison between enzyme immunoassay and HPLC for ochratoxin A detection in green, roasted and instant coffee

An indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay (ic-ELISA) for ochratoxin A (OTA) detection in green, roasted and instant coffees was developed using anti-OTA monoclonal antibody. Immunological reagents prepared were OTA-BSA (4.76 mg/mL), anti-OTA.7 MAb (2x10³-fold dilution) and HRP-anti IgG (10³-fold dilution). The detection limit was 3.73 ng OTA/g and correlation coefficients (r) between this immunoassay and high performance liquid chromatography were 0.98 for green coffee, 0.98 for roasted and 0.86 for instant. OTA levels detected by ic-ELISA were higher than by HPLC, with ELISA/HPLC ratio of 0.66 - 1.46 (green coffee), 0.96 - 1.11 (roasted) and 0.93 - 1.82 (instant). ELISA recoveries for OTA added to coffee (5 - 70 ng/g) were 81.53 percent for green coffee, 46.73 percent for roasted and 64.35 percent for instant, while recoveries by HPLC were 80.54 percent, 45.91 percent and 55.15 percent, respectively. Matrices interferences were minimized by samples dilution before carrying out the ELISA assay. The results indicate that MAb-based ic-ELISA could be a simple, sensitive and specific screening tool for OTA detection, contributing to quality and safety of coffee products.

ELISA competitivo indireto (ic-ELISA) baseado em anticorpos monoclonais foi desenvolvido para a detecção de ocratoxina A (OTA) em café verde, torrado e instantâneo. Os reagentes imunológicos necessários à reação consistiram de OTA-BSA (4,76 mg/mL), anti-OTA.7 MAb (diluído 2x10³) e anti IgG-HRP (diluído 10³), apresentando limite de detecção de 3,73 ng OTA/g. Os coeficientes de correlação (r) entre o imunoensaio e cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) foram de 0,98 (café verde), 0,98 (torrado) e 0,86 (instantâneo). Ic-ELISA detectou valores superestimados de OTA em relação a CLAE, com valor ELISA/CLAE variando de 0,66 - 1,46 (café verde), 0,96 - 1,11 (torrado) e 0,93 - 1,82 (instantâneo). As recuperações médias de OTA adicionada em café (5 - 70 ng/g) foram de 81,53 por cento (café verde), 46,73 por cento (torrado) e 64,35 por cento (instantâneo) por ELISA, em relação a 80,54 por cento, 45,91 por cento e 55,15 por cento por CLAE, respectivamente. A interferência de matriz no imunoensaio foi minimizada pela diluição das amostras previamente à análise por ELISA. O ic-ELISA desenvolvido pode ser considerado uma técnica alternativa simples, sensível e específica para análise de OTA, contribuindo para a qualidade e segurança de produtos de café.

Fumonisins in corn: correlation with Fusarium sp. count, damaged kernels, protein and lipid content

A contaminação natural por fungos e fumonisinas foi avaliada em 109 amostras de milho recém-colhido do Estado do Paraná e correlacionada com grãos ardidos (%). Além disso, grãos sadios e ardidos de 24 amostras de milho foram selecionados a fim de comparar o perfil da microbiota fúngica e níveis de fumonisinas. A correlação entre os teores de proteínas/lipídios e os níveis de fumonisinas também foi analisada nos 15 híbridos de milho mais freqüentemente cultivados no Estado do Paraná. A contagem total de fungos em 109 amostras de milho recém-colhido variou de 1,9x104 a 3,5x106 UFC/g, Fusarium sp. de 1,0x103 a 2,2x106 UFC/g e, níveis de fumonisinas de 0,13 a 20,38 µg/g. A contagem total de fungos/Fusarium spp. e níveis de fumonisinas apresentaram correlação positiva (p<0,05). Adicionalmente, houve uma correlação positiva entre grãos ardidos (%) e a contagem total de fungos/ Fusarium spp. (p < 0,05). Os níveis de fumonisinas nos grãos sadios variaram de 0,57 a 20,38 µg/g, enquanto que nos grãos ardidos variaram de 68,96 a 336,38 µg/g. Não foi observada correlação significativa entre os níveis de fumonisinas e os teores de proteínas/lipídios. Esses resultados ratificam a importância do monitoramento constante da contaminação por fungos toxigênicos e fumonisinas em milho e derivados a fim de garantir a qualidade e segurança dos produtos e minimizar o risco potencial à saúde humana e animal.

Anti-Fusarium moniliforme activity and Fumonisin biodegradation by Corn and Silage microflora

A aplicaçäo de microroganismos visando controle de fungos micotoxigêncos ou detoxificaçäo em armazenagem consiste em uma área promissora, já que reduz contaminaçäo de ecossistema por resíduos agrotóxicos. Visando controle biológico, microorganismos isolados de milho e silagem foram analisados perante efeito anti-F, moniliforme (linhagem 113F) em associaçäo com a detoxificaçäo de fumonisinas. Após análise de 150 isolados, selecionou-se quatro bacilos Gram-positivos e uma levedura com melhor atividade inibitória. O halo de inibiçäo variou de 50 a 72.5 mm usando culturas íntegras e 25 a 52.5 mm, para extrato bruto de cultivo. Os isolados S9, S10, S69 (bacilos esporulados) e SE3071 (levedura) degradaram 43 por cento, 48 por cento, 83 por cento r 57 por cento de FB1 respectivamente, em relaçäo à concentraçäo inicial. O pH aumentou gradativamente com o tempo de incubaçäo

Screening and isolation of anti-Fusarium moniliforme compounds producing microorganisms from soil and corn

Fusarium moniliforme, fitopatógeno cosmopolita de milho, é responsável pela produçäo de micotoxina recentemente descoberta, denominada fumonisima. Com a finalidade de avaliar a inibiçäo de F. moniliforme, 34 antagonistas isolados de 60 amostras de solo e de 20 amostras de milho foram testados contra F. moniliforme 113F, produtor de fumonisina. O extrato bruto foi preparado com a cultura de microrganismos selecionados em caldo infuso de cérebro e coraçäo (BHI) e concentrados, adicionando-se etanol na proporçäo 1:1. A presença de organismos inibidores de F.moniliforme ocorreu em 29 amostras de solo, obtendo-se 36 microrganismos antagonistas. Referente ao milho, 15 amostras apresentaram microrganismos inibidores, permitindo o isolamento de 15 antagonistas. A caracterizaçäo destes 51 isolados demonstrou que 5 consistiram de leveduras, 3 cocos Gram-positivos , 3 cocos Gram-negativos e 40 bacilos Gram positivos, destacando-se a predominância do último grupo. Todos os 51 isolados