Mycotoxins and toxigenic fungi in Norwegian pig farming: consequences for animal health and possible intervention strategies

Et av hovedmålene med prosjektet var å teste hvorvidt en kommersiell mikrobe egner seg til å bryte ned og avgifte soppgiften deoksynivalenol i grisefôr. For å få basisdata på opptak og metabolisering av giftstoffet i griser gjennomførte vi våren 2014 en studie der vi eksponerte smågris med rent deoksynivalenol og sammenliknet resultatene med laboratorieforsøk der stoffet ble inkubert sammen med leverenzymer. Forsøket bekreftet at griser raskt skyller ut giften. Dessuten ble det vist at laboratoriemodellen som baserer seg på leverenzymer fungerer svært bra for å forutsi hvordan giftstoffet metaboliseres i en levende organisme. Slike modeller vil kunne erstatte dyreforsøk i mange sammenhenger. I periodene juni/juli og september/oktober 2014 ble det gjennomført omfattende fôringsforsøk med smågris, der dyrene fikk et havrebasert kraftfôr som inneholdt fire forskjellige konsentrasjonsnivåer av mykotoksinet deoksynivalenol fra naturlig kontaminasjon. Et like stort antall med dyr fikk i tillegg tilsatt en deoksynivalenol-nedbrytende mikrobe til fôret. Et av de viktigste funnene var at mikroben ikke fungerte under forholdene i forsøket og ser derfor ut til å være uegnet for norske produksjonsforhold. Dette var en viktig avklaring siden mikroben brukes som kommersiell fôrtilsetning i mange land. I perioden desember 2015 til februar 2016 har vi gjennomført fôringsforsøk med deoksynivalenol-kontaminert kraftfôr i purker. Forsøket ble gjennomført i en såkalt patogenfri (SPF) besetning på Kløfta. Purkene fikk naturlig kontaminert fôr med tre ulike konsentrasjoner av deoksynivalenol (DON) fra ca. to uker før grisning til avvenning. Konsentrasjonen av DON i fôret var opptil 1,7 mg/kg, som er godt over de anbefalte grenseverdiene, både i Norge (0,5 mg/kg) og EU (0,9 mg/kg). Studiet viste imidlertid kun moderate effekter av muggsoppgiften DON på purkene og smågrisene. Purker som fikk DON i fôret spiste mindre og hadde en reduksjon i fôrforbruket på opptil 11% i sendrektighet og 10% i laktasjon sammenlignet med kontrollpurker. DON hadde imidlertid ingen signifikant effekt på kroppsvekt, spekkmengde, produksjon eller reproduksjonsytelse, og heller ikke på målte blodparametere hos purkene. Det ble også tatt blod- og melkeprøver fra purkene samt blodprøver fra et utvalg av grisungene for å måle muggsoppgiften. Dette materialet viser en tydelig overgang av DON fra drektige/ammende purker til nyfødte/diende grisunger. Overgangen var mer tydelig ved fødsel, hvor DON gikk gjennom morkake enn under laktasjon, hvor overgangen skjedde gjennom melk. I de siste årene har det blitt vist at deoksynivalenol forekommer i forskjellige former i planter. Eksempelvis kan plantene forandre molekylet kjemisk slik at en ikke lengre detekterer giftstoffet med en vanlig analysemetode. For å lære om reaktiviteten til deoksynivalenol har vi fokusert på reaksjonen av stoffet med en gruppe forbindelser som kalles tioler. Slike stoffer forekommer hyppig i naturen, eksempler er aminosyren cystein eller peptidet glutation. Dette er tioler som har viktige funksjoner i mange organismer, både planter og dyr/mennesker. I første trinnet har vi brukt stoffet merkaptoetanol som en modellmolekyl, optimalisert reaksjonsbetingelsene og avklart hvilke reaksjonsprodukter en får med deoksynivalenol. Vi har nå også testet reaksjonen med flere andre tioler, og har bl.a. syntetisert standarder av deoksynivalenol-cystein og deoksynivalenol-glutation-addukter. Reaksjonen av deoksynivalenol med aminosyren cystein har vi brukt som utgangspunkt i en patentsøknad for å behandle kornråvarer med tioler (som cystein) for kjemisk avgiftning med deoksynivalenol. Nylig har vi detektert deoksynivalenol som er konjugert (dvs. bundet sammen med) til glutation i norsk råkorn, i tillegg til flere nedbrytningsprodukter av et slikt konjugat (f.eks. deoksynivalenol-cystein). Vi har dermed vist at slike biotransformasjonsprodukter forekommer i planter, men deres bidrag til den totale eksponeringen med mykotoksinet er uklart. Høsten 2014 og våren 2015 har vi samlet inn prøver (luft, forskjellige typer strø, støv, fôr) i et utvalg grisehus for å kartlegge forekomsten av mikrosopper, endotoksin og mykotoksiner/andre soppmetabolitter. Ikke overraskende viste resultatene at både dyrene, men også arbeidere i grisehus, er eksponert til et mangfold av stoffer fra mikrosopper og endotoksiner (som er et nedbrytningsprodukt fra Gram-negative bakterier), inklusive sporer og sopp-partikler. Siden arbeidet ikke var del av noen av de to doktorgradsavhandlingene som var et resultat av prosjektet har bearbeidingen av det enorme datamaterialet ikke blitt gjennomført ennå. Dette satses det på å gjøre i etterkant av prosjektet.

The Norwegian pig farmers, feed industry and authorities require up-to-date knowledge on the occurrence and importance of mycotoxins and fungi in pork production. The present project is thus a holistic approach to elucidate the mycotoxin problem in Norweg ian pig farming, and involves collaboration between researchers from four Norwegian institutes, an Austrian institute and three industrial partners. It also includes training of two Norwegian PhD students. A comprehensive animal feeding study will be per formed investigating the effect of trichothecene-contaminated feed in suckling and weaned piglets and in farrowing/lactating sows with or without supplementation of the feed with a trichothecene-detoxifying commercialised microbe (Eubacterium BBSH 797). A nother part of the project will elucidate to which extend trichothecene-mycotoxins are conjugated or bound to matrix components, and thus are not necessarily detectable using routine analytical methods. This part will include the validation of commercial immunoassays. Finally, an in-depth survey of pig farms will provide data on endotoxin exposure of animals and humans, fungal diversity and occurrence of fungal metabolites/mycotoxins.