Children exposure to multiple mycotoxins through food consumption: a holistic approach for risk assessment

Abstract

Food ingestion is considered a major route of human exposure to chemical contaminants, namely mycotoxins. Considering their toxic and carcinogenic effects, mycotoxins exposure assessment assumes particular importance, especially when vulnerable populations as children, are involved. Although there are increasing evidences of mycotoxins co-contamination in food, scarce data are available concerning children exposure to multiple mycotoxins, their bioaccessibility and the potential toxic effects resulting from intestinal exposure. Addressing these considerations, this thesis main objectives were: to characterize Portuguese children (under 3 years old) exposure to multiple mycotoxins through food consumption; to determine mycotoxins bioaccessibility in foods usually consumed by children; to evaluate intestinal toxic effects associated to mycotoxins exposure; and, to characterize the risk associated to the consumption of foods, considering data from exposure assessment, bioaccessibility and intestinal toxicity assays. The present thesis applied for the first time a holistic approach, gathering results obtained through different first-line methodologies, comprising probabilistic tools to estimate mycotoxins daily intake and in vitro assays to determine bioaccessibility and toxic effects. Results revealed a potential health concern for aflatoxins exposure with regard to the high percentiles of children intake. For the first time, a potential synergism was described relatively to the combined intestinal toxic effects of patulin and ochratoxin A, two known enterotoxins. The obtained results reinforce the importance to use a holistic approach to multiple mycotoxins risk assessment, especially for vulnerable populations as children. Particular attention should be dedicated to evaluate the consequences of intestinal exposure to mycotoxins, in particular to their impact on the development of intestinal diseases; RESUMO: EXPOSIÇÃO DE CRIANÇAS A MÚLTIPLAS MICOTOXINAS ATRAVÉS DO CONSUMO DE ALIMENTOS: UMA ABORDAGEM HOLÍSTICA À AVALIAÇÃO DE RISCO A ingestão de alimentos é considerada a principal via de exposição humana a contaminantes químicos, dos quais se destacam as micotoxinas. Em virtude dos seus efeitos tóxicos e carcinogénicos, é fundamental avaliar a exposição a estes compostos, particularmente em populações vulneráveis, como é o caso das crianças. Nos últimos anos, alguns estudos têm dedicado especial atenção à co-contaminação de alimentos por micotoxinas. No entanto, são ainda escassos os dados disponíveis relativos à exposição das crianças a múltiplas micotoxinas assim como a sua bioacessibilidade e potenciais efeitos tóxicos a nível intestinal. Neste contexto, a presente Tese teve como principais objetivos: caracterizar a exposição das crianças portuguesas (idade inferior a 3 anos) a múltiplas micotoxinas através da alimentação; determinar a bioacessibilidade das micotoxinas nos alimentos habitualmente consumidos pelas crianças; avaliar os efeitos tóxicos intestinais associados à exposição simultânea a micotoxinas; e, caracterizar o risco associado ao consumo de alimentos, coligindo resultados da avaliação da exposição, bioacessibilidade e toxicidade intestinal. A presente Tese desenvolveu pela primeira vez uma abordagem holística, reunindo resultados obtidos através de diferentes metodologias, nomeadamente ferramentas probabilísticas para estimar a ingestão diária de micotoxinas e ensaios in vitro para determinar a bioacessibilidade e efeitos tóxicos. Os principais resultados revelaram, pela primeira vez, que a exposição a aflatoxinas pode representar um risco potencial para as crianças que apresentaram os percentis mais elevados de ingestão. Foram também descritos efeitos sinérgicos inéditos decorrentes da exposição intestinal simultânea a duas enterotoxinas: patulina e ocratoxina A. Os resultados obtidos reforçam a importância da implementação de uma abordagem holística para a avaliação de risco de misturas de micotoxinas, em especial quando envolvidas populações vulneráveis como as crianças. As potenciais consequências da exposição intestinal a micotoxinas deverão ainda ser ponderadas, principalmente no que respeita às implicações no desenvolvimento de doenças intestinais.