Protodioscin levels in Brachiaria spp. in a sheep production system and a brief review of the literature of Brachiaria spp. poisoning in ruminants

ABSTRACT: Plants of the genus Brachiaria, used in several countries as forage, are poisonous to some livestock species. Their toxic principle is protodioscin, and the main form of clinical presentation of the toxicosis is hepatogenous photosensitization. Here we compare protodioscin levels in B. decumbens and B. brizantha and review the literature on the concentrations and methodologies of collection and analysis of the toxic principle in Brachiaria spp. and the risk of contamination of pastures by more toxic species that may facilitate poisoning by plants of this genus in sheep. The experiment was conducted in pastures originally formed by B. brizantha, with many B. decumbens invasion points. The occurrence of cases of poisoning by Brachiaria spp. was the criterion for confirming pasture toxicity. The forage samples were collected at ten random points every 28 days through manual grazing simulation. The samples were analyzed for protodioscin by high-performance liquid chromatography (HPLC) with light scattering by evaporation (ELSD) after being dried and crushed. In the flock of 69 sheep, five poisoning cases occurred, three sheep died, and two recovered. The protodioscin levels found in the evaluated pastures ranged from 0.70 to 0.45%; higher levels appeared in B. decumbens (7.09%) compared to 1.04% in B. brizantha. We suggest that Brachiaria spp. should be avoided in pastures where sheep are grazing.

RESUMO: Plantas do gênero Brachiaria, utilizadas em vários países como forragem, são tóxicas para várias espécies pecuárias. Seu princípio tóxico é a protodioscina, e a principal forma de apresentação clínica da toxicose é a fotossensibilização hepatógena. Este estudo teve como objetivo comparar os níveis de protodioscina em B. decumbens e B. brizantha e revisar a literatura sobre as concentrações e metodologias de coleta e análise do princípio tóxico em Brachiaria spp. e o risco de contaminação das pastagens por espécies mais tóxicas que podem facilitar a intoxicação por plantas desse gênero em ovinos. O experimento foi conduzido em pastagens originalmente formadas por B. brizantha, com diversos pontos de invasão por B. decumbens. Ocorrência de casos de intoxicação por Brachiaria spp. foi o critério para confirmação da toxicidade da pastagem. As amostras de forragem foram coletadas a cada 28 dias em dez pontos aleatórios por meio de simulação de pastejo manual. As amostras foram analisadas para protodioscina por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com dispersão de luz por evaporação (ELSD) após serem secadas e trituradas. No rebanho de 69 ovelhas, cinco desenvolveram a intoxicação, três morreram e duas se recuperaram. Os níveis de protodioscina encontrados nas pastagens avaliadas variaram de 0,70 a 0,45%; níveis mais elevados apareceram em B. decumbens (7,09%) em comparação com 1,04% em B. brizantha. Sugerimos que Brachiaria spp. deve ser evitada no pasto de ovelhas em pastejo.

Protodioscin levels in Brachiaria spp. in a sheep production system and a brief review of the literature of Brachiaria spp. poisoning in ruminants / Níveis de protodioscina em Brachiaria spp. em um sistema de produção de ovinos e uma breve revisão da literatura da intoxicação por Brachiaria spp. em ruminantes

Plants of the genus Brachiaria, used in several countries as forage, are poisonous to some livestock species. Their toxic principle is protodioscin, and the main form of clinical presentation of the toxicosis is hepatogenous photosensitization. Here we compare protodioscin levels in B. decumbens and B. brizantha and review the literature on the concentrations and methodologies of collection and analysis of the toxic principle in Brachiaria spp. and the risk of contamination of pastures by more toxic species that may facilitate poisoning by plants of this genus in sheep. The experiment was conducted in pastures originally formed by B. brizantha, with many B. decumbens invasion points. The occurrence of cases of poisoning by Brachiaria spp. was the criterion for confirming pasture toxicity. The forage samples were collected at ten random points every 28 days through manual grazing simulation. The samples were analyzed for protodioscin by high-performance liquid chromatography (HPLC) with light scattering by evaporation (ELSD) after being dried and crushed. In the flock of 69 sheep, five poisoning cases occurred, three sheep died, and two recovered. The protodioscin levels found in the evaluated pastures ranged from 0.70 to 0.45%; higher levels appeared in B. decumbens (7.09%) compared to 1.04% in B. brizantha. We suggest that Brachiaria spp. should be avoided in pastures where sheep are grazing.(AU)

Plantas do gênero Brachiaria, utilizadas em vários países como forragem, são tóxicas para várias espécies pecuárias. Seu princípio tóxico é a protodioscina, e a principal forma de apresentação clínica da toxicose é a fotossensibilização hepatógena. Este estudo teve como objetivo comparar os níveis de protodioscina em B. decumbens e B. brizantha e revisar a literatura sobre as concentrações e metodologias de coleta e análise do princípio tóxico em Brachiaria spp. e o risco de contaminação das pastagens por espécies mais tóxicas que podem facilitar a intoxicação por plantas desse gênero em ovinos. O experimento foi conduzido em pastagens originalmente formadas por B. brizantha, com diversos pontos de invasão por B. decumbens. Ocorrência de casos de intoxicação por Brachiaria spp. foi o critério para confirmação da toxicidade da pastagem. As amostras de forragem foram coletadas a cada 28 dias em dez pontos aleatórios por meio de simulação de pastejo manual. As amostras foram analisadas para protodioscina por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com dispersão de luz por evaporação (ELSD) após serem secadas e trituradas. No rebanho de 69 ovelhas, cinco desenvolveram a intoxicação, três morreram e duas se recuperaram. Os níveis de protodioscina encontrados nas pastagens avaliadas variaram de 0,70 a 0,45%; níveis mais elevados apareceram em B. decumbens (7,09%) em comparação com 1,04% em B. brizantha. Sugerimos que Brachiaria spp. deve ser evitada no pasto de ovelhas em pastejo.(AU)

Comparison of two collection methods to determine protodioscin concentrations in Brachiaria spp. and to monitor Brachiaria spp. poisoning / Comparação entre dois métodos de coleta para determinar as concentrações de protodioscina em Brachiaria spp. e monitorar a intoxicação por Brachiaria spp

The objective of this study was to evaluate the methods of collecting Brachiaria spp. (Simulated Grazing vs. Total Collection) for the determination of protodioscin concentrations and to monitor the intoxication in sheep susceptible and resistant to poisoning by Brachiaria spp. The collection of Brachiaria spp. was done through two different methods. The first one consisted in throwing a metallic square at 10 random picket points. The second was performed simulating, with the hands, the grazing behavior of sheep. The leaf blades obtained by the two methods were conditioned in a forced ventilation oven. The extraction and quantification of protodioscin from the dry milled plant material was done by reverse-phase high-performance liquid chromatography (HPLC). The collections were carried out at three stages of the life of experimental lamb (suckling, rearing, and finishing). The lambs were divided into resistant and susceptible to intoxication by Brachiaria spp. The criterion for a lamb to be considered sensitive was to present some clinical signs at some stage of its life. No significant differences were observed between the general averages of the two collections when the evaluation was done in the whole period. However, a significant difference was found at the onset of the clinical signs. The concentrations of protodioscin in this period were higher in Brachiaria spp. collected by the simulating grazing method. Both methodologies were efficient to determine the level of protodioscin in the pastures of Brachiaria spp. However, during the periods when the outbreaks occurred, the simulated grazing method was more reliable.(AU)

Objetivou-se avaliar dois métodos de coleta de Brachiaria spp. (Pastejo Simulado vs Coleta Total) para determinação das concentrações de protodioscina e efetuar o monitoramento da intoxicação em rebanhos sensíveis e resistentes à intoxicação por Brachiaria spp. Foram realizadas coletas de Brachiaria spp. através de duas metodologias. A primeira consistiu em fazer o lançamento de um quadrado metálico em 10 pontos aleatórios do piquete. A segunda foi realizada simulando com as mãos o comportamento de pastejo dos ovinos. As lâminas foliares obtidas pelas duas metodologias foram acondicionadas em estufa de ventilação forçada. O material seco e moído foi encaminhado para extração e quantificação da protodioscina por cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC) de fase reversa. As coletas foram realizadas em três fases de vida dos cordeiros (cria, recria e terminação). Os cordeiros foram divididos em resistentes e sensíveis a intoxicação por Brachiaria spp. O critério para o ovino ser considerado sensível foi apresentar algum sinal clínico da intoxicação em alguma fase de sua vida. Não foram observadas diferenças significativas entre a média geral das duas coletas quando a avaliação foi feita no período total. Porém, foi observada diferença significativa no período de aparecimento dos casos. As concentrações de protodioscina neste período foram superiores pelo método do pastejo simulado. Ambas as metodologias mostraram-se eficientes para determinação da concentração da protodioscina nas pastagens de Brachiaria spp. No entanto, nos períodos em que ocorreram os surtos, o método do pastejo simulado foi mais fidedigno.(AU)

Ensayos de masculinización de trucha arcoíris Oncorhynchus mykiss suministrando Tribulus terrestris en el alimento / Masculinization assays of rainbow trout Oncorhynchus mykiss feeding with Tribulus terrestris / Ensaios de masculinização da truta arco-íris Oncorhynchus mykiss alimentação com Tribulus terrestres

Resumen Tribulus terrestris (TT) es una planta herbácea que induce la producción de testosterona una vez es ingerida. Con el fin de determinar el porcentaje de neomachos de trucha arcoíris, obtenidos a partir de la utilización de Tribulus terrestris en el alimento; se trabajó con 1.200 larvas 100% hembras adquiridas comercialmente, que se repartieron equitativamente en 12 tanques de concreto. Se suministró alimento balanceado comercial (50% de PB) desde el día 15 poseclosión y durante 96 días con los siguientes tratamientos: 3.000 mg de TT/kg de alimento (tratamiento A), 5.000 mg TT/kg de alimento (tratamiento B), control positivo 3 mg de MT/kg de alimento (tratamiento C) y control negativo con etanol (tratamiento D). Se determinaron parámetros productivos y diferenciación gonadal mediante la técnica de squash. Se midieron parámetros fisicoquímicos del agua. Con cada tratamiento A y B se obtuvo un porcentaje de machos de 2,67% (P>0,05) y hubo presencia de intersexos pero sin significancia estadística. Las ganancias diarias de peso fueron 0,128, 0,132, 0,109 y 0,088 g/d para los tratamientos A, B, C y D respectivamente. Las ganancias de talla se encontraron entre 0,063 cm (D) y 0,077 cm (B); ambas variables tuvieron diferencia estadística significativa (P<0,05). La sobrevivencia, el factor de conversión alimenticia y la incidencia de costos no estuvieron afectados significativamente por los tratamientos. Se concluyó que Tribulus terrestris mezclado con alimento balanceado en dosis de 3.000 mg/kg y de 5.000 mg/kg no induce la masculinización de la trucha arcoíris; sin embargo, no incide negativamente en la sobrevivencia de la misma, ejerce un efecto anabólico significativo, reflejado en ganancias de peso y talla y no resulta costoso utilizarlo comparado con el método convencional de la hormona 17α-metil testerona. No se recomienda su uso para este fin por la ineficiencia. Este estudio es el primer reporte en Colombia al respecto de este tema.

Abstract Tribulus terrestris (TT) is herbaceous plant that induces testosterone production once ingested. In order to determine the percentage of rainbow trout neomales, obtained from feeding with Tribulus terrestris; 1,200 larvae commercially acquired 100% females, was distributed in 12 concrete tanks and fed commercial balanced food (50% CP) from day 15 poseclosión for 96 days with the following treatments: 3.000 mg TT / kg feed (treatment A), 5,000 mg TT / kg feed (treatment B) control MT positive 3mg / kg feed (treatment C) and negative control with ethanol (treatment D). Productive parameters and gonadal differentiation were determined by squash technique. In water, physico-chemical parameters were measured. With each treatment A and B a percentage of males 2.67% (P <0.05) was obtained and there was the presence of intersex but without statistical significance. The daily weight gains were 0.128, 0.132, 0.109 and 0.088 g/d for treatments A, B, C and D respectively. Size gains found from 0.063 cm (D) until 0.077 cm (B); both variables had statistically significant difference (P <0.05). Survival, feed conversion factor and the incidence of costs were not significantly affected by the treatments. In conclusion, Tribulus terrestris mixed with meal doses of 3,000 mg / kg and 5,000 mg / kg does not induce masculinization of rainbow trout; however, no negative impact on the survival of it, has a significant anabolic effect, reflected in gains weight and height and is not expensive to use compared to the conventional method of hormone 17α-methyl testerone. Its use for this purpose is not recommended for inefficiency. It is the first study reported in Colombia in this regard.

Resumo Tribulus terrestris (TT) é uma planta herbácea que induz a produção de testosterona, uma vez ingerida. Com a fim de determinar a percentagem de neomales de truta arco-íris, obtidos a partir de a utilização de Tribulus terrestris no alimento; realizado com 1.200 larvas comercialmente adquidas 100% do sexo feminino, que foram uniformemente distribuídos em 12 tanques de concreto. Uma dieta comercial foi fornecida (50% PB) a partir do dia 15 poseclosión e durante 96 dias com os seguintes tratamentos: 3.000 mg TT / kg de ração (tratamento A), 5,000 mg TT / kg de ração (B tratamento) controle MT positiva 3mg / kg de ração (tratamento C) e controle negativo com etanol (tratamento D). Os parâmetros de produção e diferenciação gonadal foram determinados pela técnica de polpa. Parâmetros físico-químicos da água foram medidos. Com cada tratamento A e B, se chegou o um percentagem de machos 2,67% (P <0,05) e houvo a presença de intersexo mas sem significância estatística. Os pesos alacanzados diário foram 0,128, 0,132, 0,109 e 0,088 g/d para os tratamentos A, B, C e D, respectivamente. Os tamanhos obtidos encontrados a partir de 0,063 cm (D) e 0,077 cm (b); ambas variáveis apresentaram diferença estatisticamente significativa (P <0,05). A sobrevivência, o fator de conversão do alimentação e a incidência de custos não foram significativamente afetados pelos tratamentos. Em conclusão a Tribulus terrestris misturado com doses concentradas de 3,000 mg / kg e 5000 mg / kg não induzem masculinização de truta arco-íris; mas, não tem nenhum impacto negativo sobre a sobrevivência da mesma, tem um efeito anabólico significativo, mostrandose em peso e lucro de altura e não é costoso para utilizar em comparação com o método convencional de hormônio 17α-metil testerona. A sua utilização para esse fim não é recomendado pela ineficiência. É o primeiro estudo relatado na Colômbia no este respeito.

The effect of ensiling and haymaking on the concentrations of steroidal saponin in two Brachiaria grass species / O efeito da ensilagem e fenação sobre as concentrações de saponina esteroide em duas espécies de gramínea Brachiaria

Brachiaria (signalgrass) is now the most widely used tropical grass genus in Central and South America. However, Brachiaria spp. can cause hepatogenous photosensitization in livestock. Steroidal saponins, specifically protodioscin, present in Brachiaria spp. may be responsible for liver injury and subsequent photosensitization. The objective of this study was to determine the effect of ensiling Brachiaria decumbens and Brachiaria brizantha or making hay from Brachiaria decumbens on the concentrations of steroidal saponin in these grasses. Brachiaria grass had no detectable levels of the saponin protodioscin after 24 days of ensiling. In addition, in Brachiaria decumbens, the concentration of the protodioscin decreased 48% over the first three days after haymaking and then remained constant. These results suggest that livestock consuming Brachiaria either as silage or hay may have reduced risk of intoxication by protodioscin. .

Brachiaria atualmente é o gênero de gramínea tropical mais amplamente utilizado na América Central e do Sul. Entretanto, as espécies de Brachiaria podem causar fotossensibilização hepatógena em animais de produção. Saponinas esteroides, especificamente protodioscina, presentes em Brachiaria, podem ser responsáveis pelo dano hepático e consequentemente fotossensibilização. O objetivo deste estudo foi determinar o efeito da ensilagem de Brachiaria decumbens e Brachiaria brizantha e fenação de Brachiaria decumbens sobre a concentração de saponina esteroide. As amostras de Brachiaria ensiladas não tiveram concentrações detectáveis de saponina protodioscina depois de 24 dias de ensilagem. Assim como em Brachiaria decumbens, a concentração de protodioscina reduziu 48% nos três primeiros dias após a fenação e posteriormente manteve-se constante. Estes resultados sugerem que animais de produção, ao consumirem Brachiaria tanto como silagem ou feno, podem ter o risco de intoxicação por protodioscina reduzido.

Steroidal saponin concentrations in Brachiaria decumbens and B. brizantha at different developmental stages / Concentrações de saponina esteroidal em diferentes fases do desenvolvimento de Brachiaria decumbens e B. brizantha

Brachiaria species contain steroidal saponins and are involved in outbreaks of hepatogenous photosensitization. This research presents the levels of a steroidal saponin, protodioscin, in the seeds and aerial parts of B. brizantha and B. decumbens during different developmental stages (growth, bloom, fructification and seed fall). The butanolic fraction of the ethanolic extract of each stage was submitted to thin layer chromatography (TLC) and spectrophotometric analysis through the Ehrlich reagent in 515nm. The chromatograms in TLC of the butanolic fraction of B. brizantha and B. decumbens showed similar spots as the protodioscin standard. The estimated level of protodioscin isomers in B. brizantha and B. decumbens ranged from 0.5 percent to 2.1 percent, having the highest level at the end of their developmental stages during seed falling comparison with the previous one. Protodioscin was not detected in the seeds. Outbreaks of Brachiaria spp. poisoning in central Western Brazil are frequently observed in pastures that had been more than 30 days without animals grazing, and also during the growing or blooming stage of the pastures. Other saponin determinations in toxic and non toxic pastures are necessary to determine the saponin concentrations that cause intoxication.

As Brachiaria spp contêm saponinas esteroidais envolvidas no desenvolvimento de fotossensibilizacão hepatógena. No presente trabalho foram determinados os teores da saponina esteroidal protodioscina nas partes aéreas de B. brizantha e B. decumbens, durante as diferentes fases do desenvolvimento (crescimento, floração, frutificação e queda das sementes) e nas sementes. A fração butanólica do extrato etanólico de cada fase foi submetida à cromatografia de camada delgada (CCD) e à análise espectrofotométrica por meio do reagente de Ehrlich em 515nm. Os cromatogramas em CCD da fração butanólica de B. brizantha e B. decumbens, de cada fase do desenvolvimento, apresentaram manchas similares ao padrão de protodioscina. Por meio da análise de protodioscina por espectrofotometria, os teores de protodioscina em B. brizantha e B. decumbens variaram entre 0.5 por cento e 2.1 por cento, sendo mais altos na fase de queda das sementes. Nas sementes não foi encontrada protodioscina. Surtos de intoxicação por Brachiaria spp. no Centro-Oeste brasileiro são freqüentemente observados em pastagens diferidas por mais de 30 dias e também durante as fases de crescimento e florescimento. São necessárias outras dosagens de saponinas em pastagens tóxicas e não-tóxicas para determinar as concentrações capazes de causar intoxicação.

Sheep poisoning by Panicum dichotomiflorum in northeastern Brazil: [revision] / Intoxicação por Panicum dicotomiflorum em ovinos na região nordeste: [revisão]

Different species of Panicum, including P. dichotomiflorum,have been reported as a cause of photosensitization in sheep, horses, cattle and goats. An outbreak of hepatogenous photosensitization occurred in 3 flocks of hair sheep in the Brazilian semiarid region. Eighty one out of 365 sheep were affected and 39 died. The main affected animals were nursing lambs and sheep younger than one year old. Donkeys, goats and cattle grazing in the same pasture were not affected. Clinical signs were edema of the head, followed by dermatitis, mainly in the face, ears, and croup, ocular discharge, corneal opacity with blindness, and redness of the coronary band and hoof. At necropsy of one affected lamb the liver was yellowish. Upon histologic examination scattered necrotic hepatocytes were observed in the liver and focal areas of necrosis of myocytes appeared in the heart. Samples of P. dicotomiflorum were analyzed by TLC and those containing saponins were isolated by HPLC using RP-C18 column and eluted with a mixture of MeOH and H2O. The isolated compounds were submitted to ÕH and 13C NMR spectroscopy. Reactions were positive to furostanol saponins with the same Rf of the standard protodioscin (0.21) and methylprotodioscin (0.32). The spectroscopic results indicated a mixture of (25R)- and (25S)-protodioscin isomers in a proportion of 3:1, and methylprotodioscin.

Diferentes espécies de Panicum, incluindo P. dichotomiflorum,causam fotossensibilização em ovinos, eqüinos, bovinos e caprinos. Um surto de fotossensibilização hepatógena ocorreu em 3 rebanhos de ovinos no município de Casa Nova, Bahia. Oitenta e um de 365 ovinos adoeceram e 39 morreram. Cordeiros lactentes e ovinos de menos de um ano foram mais afetados. Jumentos, cabras e bovinos que permaneciam nas mesmas pastagens não foram afetados. Clinicamente observou-se edema da face, seguido por dermatite, principalmente da face, orelhas e garupa, corrimento ocular, opacidade da córnea com cegueira, e avermelhamento do rodete coronário e casco. Na necropsia de um cordeiro afetado o fígado estava amarelado. Na histologia observou-se necrose aleatória de hepatócitos no fígado e áreas focais de necrose de miócitos no miocárdio. Amostras de P. dicotomiflorum foram analisadas por cromatografia em camada delgada e aquelas contendo saponinas foram isoladas por HPLC utilizando uma coluna RP-C18 com mistura de metanol e água. Os compostos isolados foram submetidos a espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN ÕH) e de carbono (RMN 13C). As reações foram positivas para saponinas furostanólicas com o mesmo Rf que os padrões de protodioscina (0,21) e metilprotodioscina (0,32). Este resultado e os dados espectroscópicos sugerem a presença, em P. dichotomiflorum, de metilprotodioscina e uma mistura de isômeros (25R)- e (25S)- de protodioscina em uma proporção de 3:1.