Aflatoxins absorption in the gastro-intestinal tract and in the vaginal mucosa in lactating dairy cows

Abstract

The objective of the experiment was to monitor plasma levels of aflatoxin B1 (AFB1), B2 (AFB2), G1 (AFG1), G2 (AFG2) and M1 (AFM1) in lactating dairy cows fed a single oral bolus with aflatoxin naturally contaminated corn meal (Trial 1). The possible aflatoxins (AFs) absorption through mucous membranes was also investigated using the vaginal mucosa (Trial 2). In trial 1, seven lactating Holstein dairy cows were given a single oral bolus of a naturally contaminated corn meal assuring an intake of 4.89 mg AFB1, 1.01 mg AFB2, 10.63 mg AFG1 and 0.89 mg AFG2. Blood samples were collected at 0 and 5, 10, 15, 20, 25, 30 minutes after treatment. In trial 2 an aflatoxin dosage similar to that of trial 1 was provided through vaginal implant to eight lactating Holstein dairy cows. Blood samples were collected at 0 and 15, 30, 60, 180, 360 minutes after treatment. Individual milk samples of six milkings, one before and five after treatment, were also collected. Plasma and milk samples were analysed by HPLC for AFB1, AFB2, AFG1, AFG2 and AFM1 contents. In trial 1 AFB1 in plasma peaked (33.6 ng/L) as soon as 20 minutes after treatment. The plasma AFM1 was already detectable at 5 minutes (10.4 ng/L) and peaked at 25 minutes (136.3 ng/L). In trial 2 only AFB1 and AFM1 were detectable in plasma, starting from the first sampling time (15 minutes), with values of 10.7 and 0.5 ng/L, respectively. The AFB1 peaked at 30 minutes (23.9 ng/L). The AFB1 excreted in milk as AFM1 had the highest concentration (203.0 ng/L) in the first milking after treatment and decreased close to the starting values after 36 hours from treatment.

The prompt appearance of studied aflatoxins, and their metabolites, in plasma suggests absorption might also take place in mouth or oesophageal mucous membranes, before the rumen compartment.

Results support the hypothesis that the cytochrome P450 oxidative system, which is present in these tissues and in leukocytes, could be involved in the conversion of the AFB1 in AFM1. The absorption of AFB1 through the vaginal mucosa confirms the passive diffusion as a probable mechanism for AFB1 absorption.

Riassunto

L’obbiettivo dell’esperimento è stato di monitorare il livello plasmatico dell’aflatossina B1 (AFB1), B2 (AFB2), G1 (AFG1), G2 (AFG2) e M1 (AFM1) in vacche in lattazione trattate con un singolo bolo orale a base di mais naturalmente contaminato da aflatossine. Anche il possibile assorbimento delle aflatossine (AFs) attraverso le membrane è stato studiato usando la mucosa vaginale. Nel primo esperimento a sette vacche in lattazione di razza Frisona è stata somministrata una singola dose orale di mais contaminato che ha assicurato un’ingestione di 4,89 mg di AFB1, 1,01 mg di AFB2, 10,63 mg di AFG1 e 0,89 mg di AFG2. Prelievi di sangue sono stati effettuati a 0 e 5, 10, 15, 20, 25, 30 minuti dal trattamento. Nella seconda prova, un dosaggio di aflatossine simile alla prova 1 è stato somministrato attraverso un impianto vaginale a otto vacche da latte di razza Frisona. Prelievi di sangue sono stati effettuati a 0 e 15, 30, 60, 180, 360 minuti dal trattamento. Sono stati raccolti anche campioni individuali di latte di sei mungiture, una prima e cinque dopo il trattamento. I campioni di plasma e di latte sono stati analizzati con HPLC per determinarne il contenuto AFB1, AFB2, AFG1, AFG2 e AFM1. Nella prima prova l’AFB1 nel plasma ha raggiunto il picco (33,6 ng/L) dopo 20 minuti dal trattamento. L’AFM1 nel plasma è stata riscontrata a 5 minuti (10,4 ng/L) e ha raggiunto il picco a 25 minuti (136,3 ng/L). Nel secondo esperimento solo l’AFB1 e AFM1 sono state riscontrate nel plasma e dal primo prelievo (15 minuti) con valori di 10,7 e 0,5 ng/L, rispettivamente. L’AFB1 ha raggiunto il picco a 30 minuti (23,9 ng/L). L’AFB1 escreta nel latte come AFM1 ha avuto la più alta concentrazione (203,0 ng/L) con la prima mungitura dopo il trattamento ed è ritornata a valori vicini alla condizione iniziale dopo 36 ore dal trattamento. La rapida comparsa delle aflatossine considerate, e dei loro metaboliti, nel plasma suggerisce che l’assorbimento può aver luogo anche nelle mucose boccale o esofagea, e perciò ancor prima del rumine. I risultati supportano l’ipotesi che il sistema ossidativo citocromo P450 presente in questi tessuti e nei leucociti possa essere coinvolto nella conversione dell’AFB1 in AFM1. L’assorbimento dell’AFB1 attraverso la mucosa vaginale conferma la diffusione passiva come un probabile meccanismo per l’assorbimento dell’AFB1.

Key words:

• Aflatoxin B1
• Aflatoxin M1
• Cows
• Absorption
• Milk

Parole chiave:

• Aflatossina B1
• Aflatossina M1
• Vacche
• Assorbimento
• Latte