Aflatoxine

 

2. Quellen

Schimmelpilze der Gattung Aspergillus befallen Nahrungs- und Futtermittel hauptsächlich nach der Ernte, das heisst während Transport und Lagerung. Aflatoxine sind vor allem in Erdnüssen, Ackerbohnen, Baumwollsamen, Fischmehl, Hafer, Mais, Reis, Sojabohnen und Weizen zu finden. Auf diesen Futtermitteln bilden Aspergillusarten gelbe, blaugrüne oder schwarze Schimmelrasen. Die Belastung von Futtermitteln mit Aflatoxinen beschränkt sich in unseren Breitengraden auf Importware (zum Beispiel Erdnussextraktionsschrot), weil die Toxinproduktion hohe Temperaturen (> 30° C) benötigt.
 

3. Kinetik

Durch das Cytochrom-P₄₅₀-System werden die Aflatoxine hauptsächlich in der Leber in verschiedene Metaboliten umgewandelt. Aflatoxin Q₁ ist der Hauptmetabolit von Aflatoxin B₁. Aflatoxin M₁ und M₂ kommen in der Milch von Kühen und Schafen vor, wenn diese aflatoxinbefallenes Futter fressen. Bei der Biotransformation entstehen auch reaktionsfähige Epoxide, die mit Makromolekülen der Zelle - wie DNS, RNS und Proteinen - kovalente Bindungen eingehen. Die Phasen-II-Reaktion erfolgt mit Glucuronsäure, Sulfat- oder Acetylgruppen. Etwa 80% einer Aflatoxin B₁-Dosis wird innerhalb 1 Woche wieder ausgeschieden. Die Plasmahalbwertszeit beträgt < 1 Stunde.
 

4. Toxisches Prinzip

-	Im Zentrum der Aflatoxinwirkung steht die DNS-Schädigung, die im Extremfall zu Leberdegeneration, Ikterus, Leberzirrhose und Lebertumoren führt. Ausserdem entfalten Aflatoxine teratogene und immunsuppressive Effekte. Bei Wiederkäuern beeinträchtigen Aflatoxine die Fermentationsaktivität der Pansenflora.
-	Die Aflatoxinrückstände in der Milch erhöhen das Leberkrebsrisiko der Konsumenten, weshalb der Verbraucherschutz über die Festlegung von Grenzwerten zu gewährleisten ist. Dagegen sind Rückstände in Organen oder Muskelfleisch ungefährlich, weil Aflatoxine im Gewebe kovalent gebunden und daher in unwirksamer Form vorliegen.

 

5. Toxizität bei Labortieren

Akute orale LD₅₀ (in mg/kg Körpergewicht):

	Maus	Ratte	Kaninchen	Huhn
Aflatoxin B1		5.5-17.9		6.3
Aflatoxin B2	570	> 116
Aflatoxin G1		2-4
Aflatoxin G2		232
Aflatoxin M1		> 1.5

 
Die akuten oralen LD₅₀-Werte von Aflatoxin B₁ sind für weitere Spezies wie folgt (in mg/kg Körpergewicht): Hund 0.5-1.0, Katze 0.6, Hamster 10.2 und Meerschwein 1.0.
 

Junge Enten sind besonders empfindlich (akute orale LD₅₀ in mg/kg Körpergewicht):

	Junge Ente
Aflatoxin B1	0.73
Aflatoxin B2	1.7
Aflatoxin G1	0.78
Aflatoxin G2	3.45
Aflatoxin M1	0.016

 
Karzinogenese: Bei der Ratte sind tägliche orale Aflatoxin B₁-Dosen von 0.01 mg/kg Körpergewicht krebserregend.
 

II. Spezielle Toxikologie - Schwein

1. Toxizität

1.1	Orale LD50

Aflatoxin B₁ 0.6 mg/kg Körpergewicht
 

1.2	Akute Toxizität

Ab einer Aflatoxin B₁-Konzentration von 2 ppm im Futter (Trockengewicht) sind bei Läufern oder Mastschweinen Todesfälle bereits nach wenigen Stunden möglich.
 

1.3	Subakute und chronische Toxizität

Bei Aflatoxingehalten zwischen 0.2 und 2 ppm im Futter ist bei Läufern oder Mastschweinen sowohl mit schlechterer Mastleistung als auch mit klinischen Symptomen und vereinzelten Todesfällen nach mehreren Tagen bis Wochen zu rechnen. Der EU-Grenzwert für Getreide liegt bei 0.02-0.05 ppm im Futter für Aflatoxin B₁.
Mutterschweine zeigen bis 0.75 ppm im Futter keine klinischen Symptome, allerdings wird Aflatoxin M₁ über Milch ausgeschieden, was bei den Saugferkeln zu Immunsuppression führen kann. Ferner sind bei Zuchtschweinen Aborte zu erwarten.
 

1.4	Empfindlichkeit

Die Empfindlichkeit nimmt mit zunehmendem Alter ab.
 

2. Latenz

Bei perakutem und akutem Verlauf wenige Stunden bis einige Tage, bei subakutem oder chronischem Verlauf kann es Wochen dauern, bis die Leistungsverminderungen offensichtlich werden.
 

3. Symptome

3.1	Allgemeinzustand, Verhalten
	Apathie, verminderter Appetit bis totale Futterverweigerung, Hyperthermie, Kollaps, plötzlicher Tod, verminderte Aktivität, schlechte Performance (ungenügende Futterverwertung, schlechte Tageszunahmen, Kümmern) verursacht durch aflatoxininduzierte Leberschädigungen
3.2	Nervensystem
	Keine Symptome
3.3	Oberer Gastrointestinaltrakt
	Erbrechen
3.4	Unterer Gastrointestinaltrakt
	Durchfall, blutiger oder schwarzer Kot
3.5	Respirationstrakt
	Dyspnoe bei akuter Vergiftung, Austritt von weissem oder blutrotem Schaum als Folge eines Lungenödems aus Nasenlöchern oder Mund möglich
3.6	Herz, Kreislauf
	Keine Symptome
3.7	Bewegungsapparat
	Keine Symptome
3.8	Augen, Augenlider
	Keine Symptome
3.9	Harntrakt
	Keine Symptome
3.10	Fell, Haut, Schleimhäute
	Ikterische Schleimhäute, raues Borstenkleid; blasses, anämisches Aussehen
3.11	Blut, Blutbildung
	Ikterus, Anämie, Aszites, Koagulopathie, Immunsuppression bei Saugferkeln
3.12	Fruchtbarkeit, Jungtiere, Laktation
	Aborte; wegen der Ausscheidung von Aflatoxin M1 in der Milch kommt es bei Ferkeln zu Immunsuppression und langsamerem Wachstum

 

4. Sektionsbefunde

-	Akute Vergiftung: Das Sektionsbild ist wegen der Koagulopathie durch multiple Blutungen in Hohlräume (Thorax, Abdomen, Darmabschnitte), petechiale Blutungen auf serösen Häuten (zum Beispiel Darmmukosa) und blutgefüllte innere Organe gekennzeichnet. Die Leber ist bei rasch eintretendem Tod nur wenig verändert (geschwollen, verhärtet, blutgefüllt, meist keine Farbveränderung). Bei länger andauernder Vergiftung ist die Leber vergrössert und wegen Verfettung gelb bis orange verfärbt.
-	Subakute und chronische Vergiftung: Das Sektionsbild ist durch Ikterus und ödembedingte Veränderungen (Aszites, vermehrte Herzbeutelfüllung, subkutane Ödeme) gekennzeichnet. Bei der chronischen Vergiftung sind die Leberveränderungen oft nur bei histopathologischer Untersuchung erkennbar.
-	Histopathologie der Leber: Bei schnellem Krankheitsverlauf nur wenige Veränderungen (extensive zentrolobuläre Nekrose der Hepatozyten, Hämorrhagien). Bei subakuten Vergiftungen können Nekrosen von Hepatozyten, veränderte Hepatozyten (kernlos, mehrkernig, Megalozyten) und eine Proliferation des Gallengangepithels, meist mit Gallenstauung, beobachtet werden. Bei chronischer Vergiftung werden Megalozytose, sowie Fibrose, Zirrhose und Hyperplasie des Gallengangepithels gefunden.

 

5. Weiterführende Untersuchungen

5.1	Allgemeines Vorgehen bei Verdacht auf Mykotoxinvergiftung

-	Die Untersuchung gestorbener Tiere veranlassen: Sektion, Histologie, etc., damit andere Krankheits- oder Todesursachen ausgeschlossen werden können.
-	Das verdächtige Futter absetzen und für den Nachweis von Mykotoxinen sicherstellen.
-	Schimmelpilze und Mykotoxine sind oft ungleichmässig im Futter verteilt, deshalb mehrere Proben an verschiedenen Orten sammeln (zum Beispiel in der Mitte und der Peripherie eines Heuballens). Viele Aspergillus-Arten zeigen eine grüngelbe Fluoreszenz, wenn sie mit UV-Licht bestrahlt werden. Diese indirekte Nachweismethode ist allerdings mit Vorsicht zu geniessen, da nur ein positives Ergebnis aussagekräftig ist.
-	Probenentnahme protokollieren: Zeitpunkt, Ort im Heuballen oder Silo, Beschaffenheit (feucht, trocken, klumpig), Farbe und Geruch der Proben.
-	Proben trocknen und in Papier einwickeln. Plastiktüten oder -behälter eignen sich nur, wenn die Proben sofort eingefroren werden.
-	Detaillierten Situationsbericht mitschicken; das Labor muss mit Hilfe Ihrer Informationen entscheiden, nach welchen Mykotoxinen gesucht wird.

 

5.2	Nachweis der Aflatoxine

Im Futter durch Enzymimmunoassay oder chromatographische Methoden.
Bei einem Verdacht auf Mykotoxine sollte folgendes berücksichtigt werden:

-	Wegen der grossen Zahl von chemisch verschiedenen Verbindungen muss in der Regel nach mehreren Toxinen gesucht werden.
-	Ein hoher Schimmelpilzbefall bedeutet nicht zwangsläufig, dass die Proben tatsächlich mit Mykotoxinen kontaminiert sind. Es ist bekannt, dass nicht alle der vielen Schimmelpilzarten Toxine bilden, und auch die potentiellen Toxinbildner brauchen für die Produktion der toxischen Verbindungen bestimmte Umweltbedingungen (Nährstoffzusammensetzung und Temperatur). Auch wenn eine bestimmte Schimmelpilzart identifiziert wird, ist es deshalb nicht möglich, auf die Gegenwart des entsprechenden Mykotoxins zu schliessen.
-	Andererseits ist es möglich, dass die Proben hohe Konzentrationen eines Mykotoxins enthalten, ohne dass die Zahl der Schimmelpilze erhöht ist. Dies könnte geschehen, wenn die Schimmelpilze während der Futterzubereitung zum Beispiel durch Erhitzung zerstört würden und nur die hitzestabilen Toxine erhalten blieben.

 

5.3	Nachweis der Aflatoxinmetaboliten

In Harn, Nieren-, Lebergewebe und Kolostrum durch chromatographische Verfahren.
 

5.4	Veränderte Laborwerte

Infolge der Leberdegeneration sind im Serum erhöhte Bilirubinkonzentrationen und erhöhte Leberenzymwerte möglich (Alanin-Aminotransferase/ALT, Aspartat-Aminotransferase/AST, γ-Glutamyltransferase/GGT, Alkalische Phosphatase/AP, Sorbitdehydrogenase/Sdh).
 

6. Differentialdiagnosen

6.1	Plötzlicher Tod mit wenigen oder ohne vorausgehenden Symptomen

Perakut oder akut verlaufende Infektionen wie zum Beispiel Ödemkrankheit; hochgradige Anämie oder Blutverlust; Herz-/Kreislaufversagen; Unfälle mit Blitzschlag oder Elektrizität; andere Intoxikationen (Botulismus, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Cholecalciferol, Coumarinderivate, Cyanamid, Dipyridium-Herbizide, Eisenverbindungen, Ethylenglycol, Fumonisine, Ionophore, Kochsalz, Kohlenmonoxid, Metaldehyd, Nitrat/Nitrit, Organophosphate und Carbamate, Phenoxycarbonsäure-Herbizide, Quecksilber, Schwefelwasserstoff, Selen, Strychnin).
 

6.2

Erbrechen

Viral, bakteriell, diätetisch; Magengeschwüre, Haarballen, Fremdkörper; Vitaminmangel (Thiamin, Riboflavin); andere Intoxikationen (Amitraz, Arsenverbindungen, Blei, Cadmium, Cholecalciferol, Cyanamid, Dipyridinium-Herbizide, Eisenverbindungen, Ethylenglycol, Fusarientoxine, Fluor, Ionophore, Kochsalz/Trinkwassermangel, Kupfer, Metaldehyd, Nitrofurane, Organophosphate und Carbamate, Phenoxycarbonsäure-Herbizide, Pyrethroide, Quecksilber, Schwefelwasserstoff, Stachybotryotoxikose, Stickstoffoxid).
 

6.3

Durchfall

Diätetisch, viral, bakteriell, parasitär; andere Intoxikationen (Arsenverbindungen, Blei, Cadmium, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Cholecalciferol, Cyanamid, Eisenverbindungen, Fusarientoxine, Fluor, Ionophore, Kochsalz/Trinkwassermangel, Metaldehyd, Mutterkornalkaloide, Ochratoxine, Organophosphate und Carbamate, Phenoxycarbonsäure-Herbizide, Pyrethroide, Quecksilber, Schwefelwasserstoff, Zearalenon, Zink).
 

6.4	Blutige oder schwarze Fäzes

Verletzungen im Rektum oder Analbereich; massiver Befall mit Trichuris; Erkrankungen, die zu Blutverlust im Gastrointestinaltrakt führen wie Magengeschwüre, Bezoare, Darminfektionen mit Lawsonia intrazellularis, Brachyspira pilosicoli; andere Intoxikationen (Arsenverbindungen, Blei, Cadmium, Coumarinderivate, Dipyridinium-Herbizide, Eisenverbindungen, Fusarientoxine, Kupfer, Metaldehyd).
 

6.6

Ikterus

Infektionskrankheiten (Eperythrozoonose, Leptospirose, systemische Salmonellose, Babesiose); Vitamin E/ Selenmangel; andere Intoxikationen (Cadmium, Cyanamid, Fumonisine, Kupfer, Selen).
 

6.7

Anämie

Eisenmangel; Infektionskrankheiten, die zu Blutverlust führen wie Proliferative Enteropathie (Lawsonia), Brachyspiren, hochgradiger Befall mit Trichuris oder Sarcoptes suis; Magengeschwüre, Bezoare; andere Intoxikationen (Blei, Cadmium, Coumarinderivate, Eisenverbindungen, Fusarientoxine, Kupfer, Mutterkornalkaloide, Selen, Zink).
 

6.8	Tot-, Frühgeburten und Aborte

Virale, bakterielle oder parasitäre Aborterreger; Uterusinfektionen; mehrtägige Hyperthermie; Stress; saisonale Aborte; andere Intoxikationen (Blei, Botulismus, Chinoxalinderivate, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Coumarinderivate, Fusarientoxine, Fumonisine, Kohlenmonoxid, Mutterkornalkaloide, Organophosphate und Carbamate, Selen, Stachybotryotoxin, Zearalenon).
 

7. Therapie

7.1	Wechsel auf unbedenkliches Futter
7.2	Antibiotische Behandlung von Begleitinfektionen

 

8. Fallbeispiele

8.1	In einem Zucht- und Mastbetrieb mit 380 Tieren Gesamtbestand wurde als Futter getrocknete Speisereste aus einem Spital, getrocknete Brotresten aus einer Bäckerei und Gemüseresten verwendet. Eines Morgens starben innerhalb von zwei Stunden nach Verzehr der Mahlzeit 50 Schweine und weitere 30 Schweine verendeten während den folgenden zwei Tagen. Die beobachteten Symptome waren Schaum- und Blutaustritt aus Mund und Nase, Tremor, Torkeln, Kollaps und Tod in einigen Fällen innerhalb von 10 Minuten. Leichtgradig erkrankte Tiere waren apathisch, erbrachen und zeigten Durchfall. Ausserdem kam es zu einzelnen Aborten. Die Sektion von sechs Schweinen ergab folgende Befunde: Dunkle, blutige Flüssigkeit in der Brust- und Bauchhöhle, Blutungen im Magendarmtrakt und Stauungserscheinungen in Lunge und Leber. Die Histopathologie ergab eine grossflächige akute zentrolobuläre Leberzellnekrose mit Blutungen, masssives subserosales Gallenblasenödem, Lungenstauung und Lungenödem. Da keine Futterreste für eine Analyse mehr zur Verfügung standen, wurde Magneinhalt und Leberproben untersucht. Die Proben wurden vor der Untersuchung zwei Wochen bei 4 Grad Celsius gelagert. Im Magen wurden 670 bis 5`000 µg Aflatoxin B1/kg Trockensubstanz und 43 bis 470 µg Aflatoxin B2/kg Tockensubstanz gefunden. In den Lebern wurde 1.4-30 µg Aflatoxin B1/kg Tockensubstanz und 0.5-5 µg Aflatoxin B2/ kg Trockensubstanz gefunden (Ketterer et al., 1982).
8.2	In einem Kleinbetrieb mit 16 Schweinen wurde eine betriebseigene Futtermischung, die verschimmelte Erdnüsse enthielt, verfüttert. Innerhalb weniger Stunden wurden die Tiere hochgradig apathisch, erbrachen, abortierten und neun Tiere verendeten (acht innerhalb von 24 Stunden nach Futteraufnahme, eines eine Woche nach Futteraufnahme). Eine Futteranalyse des Erdnussanteils ergab folgende Werte (bezogen auf die Trockensubstanz: 6-24 ppm Aflatoxin B1, 0.4-2 ppm Aflatoxin B2, 2-16 ppm Aflatoxin G1 und 0.2-2 ppm Aflatoxin G2 (Ketterer et al., 1982).
8.3	In einem Zucht- und Mastbetrieb mit 200 Tieren traten bei den Mastschweinen Anorexie und verringerte Tageszunahme auf. Als Ursache wurde eine neue Getreidelieferung vermutet, die zu früh geerntet und nur während eines Monats im Silo gelagert war. Makroskopisch waren bei genauer Betrachtung schwarze, verschimmelte Anteile sichtbar. Eine Futteranalyse aus 13 verschiedenen Proben aus dem Getreideanteil, die zu zwei zu untersuchenden Proben vermischt wurden, ergab 0.08-0.25 ppm Aflatoxin B1 bezogen auf die Trockensubstanz. Das betroffene Getreide wurde mit unbedenklichem Getreide vermischt und problemlos an die Mastschweine weiterverfüttert (Ketterer et al., 1982).
8.4	Schwein, männlich kastriert, 3 Tage alt, 3.2 kg mit schlechtem Nährzustand, hochgradigen Ikterus und hervortretend Augen, zeigte in der Sektion folgendes Bild: Magen: gut gefüllt mit Milch; Darm: mit dünnflüssigem Inhalt bis in den Enddarm; Leber: sehr klein, hellrot mit gelblicher Läppchenzeichnung, Gallengang durchgängig; Milz: dunkelrot, scharfe Ränder; Nieren: hellgelb. Diagnosen: hochgradige Hepatose und Fibrose, hochgradige multifokale Tubulonekrose. Kommentar: Die Veränderungen könnten toxisch bedingt sein. Eine Aflatoxikose z.B. verursacht ein ähnliches Bild in Leber und Niere (Institut für Veterinärpathologie der Universität Zürich).

 

9. Literatur

Cook WO, Van Alstine WG & Osweiler GD (1989) Aflatoxicosis in Iowa swine: eight cases (1983-1985). J Am Vet Med Assoc 194, 554-558
 
Hertrampf B (1984) Mykotoxikosen beim Schwein. Prakt Tierarzt 1, 30-43
 
Ketterer PJ, Blaney BJ, Moore CJ, McInnes IS & Cook PW (1982) Field cases of aflatoxicosis in pigs. Austr Vet J 59, 113-117
 
Osweiler GD (1999) Mycotoxins. In: Diseases of Swine, 8th ed (BE Straw, SD'Allaire, WL Mengeling & DJ Taylor, eds) Blackwell Science, Iowa State University Press, Ames, pp 732-734
 
Ramos AJ & Hernandes E (1997) Prevention of aflatoxicosis in farm animals by means of hydrated sodium calcium aluminosilicate addition to feedstuffs: a review. Anim Feed Sci Technol 65, 197-206
 
Sisk DB, Carlton WW & Curtin TM (1968) Experimental aflatoxicosis in young swine. Am J Vet Res 29, 1591-1602
 
Southern LL & Clawson AJ (1979) Effects of aflatoxins on finishing swine. J Anim Sci 49, 1006-1011
 
Straw BE, Dewey CE & Wilson MR (1999) Differential diagnosis of swine diseases. In: Diseases of swine, 8th ed. (BE Straw, S D'Allaire, WL Mengeling & DJ Taylor, eds) Iowa State University Press, Ames, pp 41-89
 
Waldmann KH & Plonait H (1997) Erkrankungen der Verdauungsorgane und des Abdomens. In: Lehrbuch der Schweinekrankheiten (H Plonait, K Bickhardt, eds) Parey Verlag, Berlin
 
Zimmermann W, Jost M & Wanner M (1982) Der einfluss von aflatoxinhaltiger Erdnuss in der Futterration auf Wachstum, Aminopyrin-Atemtest und einige klinisch-chemische Parameter des Schweines. Schweiz Arch Tierheilk 124, 377-387