La vomitoxina, també coneguda com a deoxinivalenol, en anglès: deoxynivalenol (DON), és un tricotecè de tipus B, epoxi sesquiterpenoide. Consisteix en una micotoxina que es presenta predominantment en grans de cereals com el blat, l'ordi, la civada, el sègol, i la dacsa, i menys sovint a l'arròs, el sorgo, i el triticale. La presència del deoxinivalenol està associada principalment amb els fongs Fusarium graminearum (Gibberella zeae) i Fusarium culmorum, tots dos fitopatògens importants que causen malalties en les plantes.Gautam, P. and Dill-Macky, R. 2011. Type I host resistance and Trichothecene Accumulation in Fusarium-infected Wheat Heads. American Journal of Agricultural and Animal Sciences 6(2):231-241. Gautam, P. and Dill-Macky, R. 2012. Impact of moisture, host genetics and Fusarium graminearum isolates on Fusarium head blight development and trichothecene accumulation in spring wheat. Mycotoxin Research 28 (1) Beyer M, Klix MB, Klink H, Verreet J-A (2006): Quantifying the effects of previous crop, tillage, cultivar and triazole fungicides on the deoxynivalenol content of wheat grain – a review. Journal of Plant Diseases and Protection 113: 241–246.
La distribució geogràfica de Fusarium graminearum i de F. culmorum està relacionada amb la temperatura, ja que per exemple, F. graminearum és més comú en els climes més càlids. El deoxinivalenol ha estat implicat en incidents de micotoxicosi tant en humans com en animals de granja.
Comparada amb altres micotoxines tricotecenes que es poden formar en els grans dels cereals i els farratges, la vomitoxina és relativament lleu, ja que el seu únic i principal símptoma que es dona en quasi tots els animals de granja o humans que la ingereixin és la reducció de la gana (anorèxia) i l'alentiment del seu rendiment. Tot i això, aquesta toxina pot tenir altres efectes més greus en aquell organisme al que arribi.En els aliments humans, no se sap que la vomitoxina sigui un carcinogen com sí que ho és l'aflatoxina. La Food and Drug Administration dels Estats Units ha establert un nivell d'una part per milió (ppm) com a restrictiva en contingut de vomitoxina. En animals de companyia, gats i gossos, la restricció s'ha establert en 5 ppm en els pinsos. En animals de ramaderia, les restriccions són de 10 ppm en els pinsos per a l'aviram i els remugants de carn, mentre que en vaques lleteres la restricció és de 2 ppm.
Biosíntesi de vomitoxina miniatura|527x527px|esquerra|Biosíntesi de la vomitoxinaPer a obtenir el DON, es parteix d'un tricodiè el qual, amb una hidroxilasa especial, es transforma en un trihidroxitricodiè. Seguidament, i mitjançant una epoxidació, el trihidroxitricodiè es converteix en un 12,13-epoxi-9,10-tricoen-2-ol, per més tard tornar a modificar-se fins a ser un isotricodiol amb una hidroxilació. Aquest compost, patirà un altre cop una hidroxilació i quan això passi, se li extraurà una aigua fent que el que quedi sigui un isotricodermol. Amb una transferasa, s'afegirà un acetil-CoA a aquesta molècula i més tard amb, una hidroxilasa nova, s'obté un 15-deacetilcalonetrin. Es produirà una desacetilació i sorgirà un 3,15-dideacetilcalonectrin, el qual, mitjançant una hidroxilació i una oxidació, es transformarà en la vomitoxina o DON que és el producte final.
Fusarium graminearum i Fusarium culmorum miniatura|Fusarium graminearum
Fusarium és un gran gènere del regne dels fongs que comprèn espècies que destaquen sobretot per ser filamentoses, estar relacionades amb plantes i trobar-se àmpliament distribuïts en els sòls. Moltes espècies d'aquest grup són sapròfites, però tot i això F. graminearum i F. culmorum destaquenn per ser patògenes per a les plantes amb què es relacionen i una de les principals micotoxines que secreten contra la planta que infecten és la vomitoxina.
Fase patogènica en les plantes Quan un conidi salpicat per la pluja o una ascòspora moguda per el vent d'aquests fongs arriba a les parts més vulnerables d'una planta, tenen capacitat d'infecció i formen apressoris que els serveixen per poder resistir i fixar-se sobre la planta i haustoris que li permeten penetrar el teixit de la planta per començar la infecció. Quan el fong entra en els espais intracel·lulars es comporta de forma hemibiotròfica, i en aquesta fase es detecta una baixa concentració de vomitoxina, però arriba un punt en què el fong actua de forma necrotròfica i és aleshores que necessita generar aquesta toxina, juntament amb altres factors que l'ajuden a escapar de les defenses de la planta per poder arribar-ne als raquis.
En aquests llocs de les plantes el fong es pot seguir desenvolupant i va envaint teixits de forma que al final acaba causant danys a la planta i pot formar noves estructures de reproducció en les quals es formaran les espores que tancaran el cicle, ja que seran les que podran tornar a infectar a una nova planta per acció ambiental, com, per exemple, amb el moviment per l'aire o amb ajuda d'aigua.
Tot i això, la vomitoxina no és del tot essencial en totes les interaccions de Fusarium graminearum amb les plantes, ja que per exemple, en el cas de l'ordi i l'arròs aquesta toxina no té gaire implicació com a factor d'invasió en la planta encara que al final de la parasitosi també es trobi una alta càrrega la toxina.
Factors abiòtics que influeixen pH Tot i que no es té gaire clar com afecta el pH en una infecció causada per aquestes espècies de Fusarium, se sap que a un pH extracel·lular baix hi ha un augment en la producció de tricotecè i, per tant, indirectament de vomitoxina. L'expressió dels gens Tri, que són uns dels principals gens que participen en la producció d'aquesta micotoxina, està regulada per un factor de transcripció a valors àcids de pH, encara que la regulació en pH que sigui neutre o bàsic no està clara. Tot i això, és gaire difícil establir uns resultats concrets sobre els efectes del pH enfront de la toxina dins d'un context fisiològic, ja que no se'n té suficient informació.
Disponibilitat d'aigua i temperatura Aquests dos factors determinen que hi hagi una concentració alta baixa de la vomitoxina indirectament ja quees podrà saber si hi ha hagut molt de creixement de Fusarium graminearum o no, especialment durant el període d'emmagatzematge dels grans dels cereals després de les collites. Quan hi ha una alta disponibilitat d'aigua, en els cereals que ja estiguin contaminats i recollits hi haurà una major producció de vomitoxina, que també augmentarà si si els grans es mantenen a una temperatura d'incubació de 15 °C a 30 °C.
Llum Tot i que els fongs no necessiten directament la llum per fer la fotosíntesi i nodrir-se com en el cas de les plantes, el seumetabolisme secundari depèn en certa part d'aquest factor. Els fongs tenen un complex proteic anomenat velvet que està relacionat amb el canvi de fase sexual a asexual i també intervenen en la regulació dels gens Tri que participen en la producció de tricotecens com és el cas de la micotoxina DON.
Toxicitat Sent la vomitoxina un agent tòxic per plantes, animals i éssers humans, s'han realitzat diversos estudis sobre la seva capacitat tòxica. Per a aquests estudis s'han utilitzat diferents models, com per exemple models animals, a partir dels quals es va poder determinar que aquesta podia arribar a causar problemes en la salut. L'Organització de les Nacions Unides per a l'Agricultura i l'Alimentació (FAO) ha fixat una dosi diària tolerable que correspon a 1μg de vomitoxina / kg de pes corporal.
Immunotoxicitat miniatura|213x213px|Estructura d'una immunoglobulina. Una immunoglobulina de tipus Aconstarà de dues immunoglobulines unides mitjançant una cadena de tipus J i un component secretor.
1. Lloc d'unió l'antigen.
2. Part variable.
3. Part constant. Com en el cas d'altres toxines, la vomitoxina pot alterar la resposta immunitària de l'hoste. El Comitè Científic de l'Alimentació (SCF, de l'anglès Scientific Committee on Food) va designar que diversos experiments fets amb animals van demostrar els efectes sobre el sistema immunitari, sobretot sobre la immunoglobulina. Hi ha indicis que la immunitat humoral i cel·lular es troben suprimides, és a dir, hi ha una major susceptibilitat a les malalties infeccioses. Segons el Comité Mixt FAO-OMS d'Experts dels Additius Alimentaris (JECFA, de l'anglès Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives), els resultats dels estudis d'immunotoxicitat en ratolins i porcs indicaven que dosis baixes de vomitoxina augmenten el nivell d'immunoglobulina A (IgA) a la sang. Tanmateix, no hi ha dades per tal de poder determinar el llindar de la nefropatia per IgA. La majoria dels estudis mecànics sobre els punts finals immunitaris del ratolí i porcs no eren adequats per obtenir una dosi sense efecte advers observable (NOAEL, de l'anglès no observed adverse effect level). Es van fer diversos estudis in vivo (ingesta de dieta contaminada) en animals d'experimentació i també diversos estudis in vivo en què es va treballar amb cèl·lules immunitàries humanes, ja que aquestes podien arriba a ser bastant importants per a la caracterització de la perillositat d'aquesta toxina.
Amb tots aquests estudis es va poder concloure: a) la vomitoxina té un gran impacte en la resposta immunitària (estudis fets en rosegadors i animals de granja indicaven que, en ingerir aquesta toxina, es produeix un augment de la immunoglobulina A, però aquest augment no estava associat amb la nefropatia); b) en estudis de dosis elevades, la vomitoxina va estimular una resposta inflamatòria en ratolins (produeix un augment de TNF-α i IL-1-β en dosis molt baixes); c) els efectes de la vomitoxina sobre la resposta immunitària condueixen a una major susceptibilitat a malalties infeccioses, i d) després d'una exposició a 3-Ac-DON i 15-Ac-DON en ratolins, es va observar una resposta inflamatòria, a diferència de la vomitoxinA-3-glucòsid, en què la seva resposta va ser quasi inexistent.
Neurotoxicitat Ni l’SCF ni el JECFA no van poder determinar efectes neurotòxics adequats per poder caracteritzar els possibles perills que podia causar aquesta micotoxina. La conclusió del JECFA va ser que la reducció del consum d'aliments i l'augment de vòmits observat després de subministrar vomitoxina podien estar relacionats amb l'augment de l'activitat serotoninèrgica central.
Genotoxicitat L'SCF va avaluar la genotoxicitat de la vomitoxina i va concloure que el DON no presentava cap tipus d'activitat mutagènica ni en bacteris ni en cèl·lules de mamífers. Tampoc provocava la síntesi no programada del DNA en hepatòcits primaris de rata. Es va observar que millorava la transformació a les cèl·lules embrionàries del ratolí i que, a més a més, inhibia la síntesi de les proteïnes que es trobaven a les cèl·lules d'ovari del hàmster xinès in vitro. La JECFA va concloure que la vomitoxina és un agent genotòxic degut a la presència d'aberracions cromosòmiques tant in vitro com in vivo, encara que aquests resultats observats in vitro es van considerar equívocs, ja que la majoria dels estudis de les aberracions cromosòmiques consistien en GAPS.
A partir dels estudis fets es va poder confirmar: a) la vomitoxina és genotòxica in vitro i les dades disponibles sobre la genotoxicitat de la vomitoxina in vivo no eren concloents; b) l'evidència disponible suggereix que l'estrès oxidatiu pot estar implicat en la genotoxicitat, en lloc d'una interacció directa de la vomitoxina amb l'ADN (per exemple, la formació d'adductes); c) la 3-Ac-vomitoxina estava inactiva en un assaig de mutació bacteriana i no es van reconèixer dades de genotoxicitat in vitro per a 15-Ac-vomitoxina ni per a vomitoxina-3-glucòsid, i d) no hi ha estudis de genotoxicitat in vivo sobre 3-Ac-DON, 15-Ac-DON i DON-3-glucòsid.
Carcinogenicitat