Leucaena toxicity: a new perspective on the most widely used forage tree legume

Abstract

The tree legume Leucaena leucocephala (leucaena) is a high quality ruminant feed, vitally important for livestock production in the tropics, despite the presence of mimosine in the leaves. This toxic non-protein amino acid has the potential to limit productivity and adversely affect the health of animals. In the 1980s, the ruminal bacterium Synergistes jonesii was discovered and subsequently distributed in Australia as an oral inoculum to overcome these toxic effects. However, in recent times, a number of factors, including: surveys of the status of toxicity worldwide; improved understanding of the chemistry and mode of action of the toxins; new techniques for molecular sequencing; and concerns about the efficacy of the in vitro inoculum; have cast doubt on some past understanding of leucaena toxicity and provide new insights into the geographical spread of S. jonesii. There is also confusion and ignorance regarding the occurrence and significance of toxicity in many countries worldwide. Ongoing research into the taxonomy and ecology of the Synergistetes phylum, improved methods of inoculation, and improved management solutions, along with awareness-raising extension activities, are vital for the future success of leucaena feeding systems. ResumenLa leguminosa arbórea Leucaena leucocephala, conocida comúnmente como leucaena, es un alimento para rumiantes de alta calidad y de vital importancia para la producción pecuaria en el trópico, a pesar de la presencia de mimosina en sus hojas. Este tóxico aminoácido no proteico tiene el potencial de limitar la productividad y afectar negativamente la salud de los animales. En la década de 1980, se descubrió la bacteria ruminal Synergistes jonesii, la cual fue luego distribuida en Australia como inóculo oral para superar estos efectos tóxicos. Sin embargo, en los últimos tiempos un número de factores no solo han puesto en duda lo que se conocía acerca de la toxicidad de leucaena, sino que también han proporcionado nuevos conocimientos acerca de la distribución geográfica de S. jonesii. Estos factores incluyen encuestas sobre la situación de toxicidad a nivel mundial, una mejor comprensión de la química y el modo de acción de las toxinas, nuevas técnicas de secuenciación molecular y el cuestionamiento de la eficacia del inóculo in vitro. También existe confusión e ignorancia respecto a la ocurrencia e importancia de toxicidad en muchos países en todo el mundo. Las investigaciones en curso sobre la taxonomía y ecología del phylum Synergistetes y el desarrollo de mejores métodos de inoculación y de mejores soluciones de manejo, junto con actividades de extensión de sensibilización, desempeñarán un papel fundamental en el éxito futuro de los sistemas de alimentación ganadera a base de leucaena.

Intoxicação natural e experimental por Leucaena leucocephala em equinos

“…Essa substância tóxica é um aminoácido não protéico (β-[N-(3-hidroxi-4-oxopiridil)]α-ácido aminopropiônico), com efeito depilatório, não bociogênica e considerada responsável pelos sinas clínicos nos animais intoxicados (Tokarnia et al 2012). A ação antimitótica da mimosina é capaz de inibir a síntese de DNA e de cisteína, afetando os folículos ativos e o crescimento de pelos pré--formados (Malafaia et al 1994, Luo et al 2000, Halliday et al 2013. O efeito depilatório da leguminosa é evidente quando os níveis de mimosina na dieta são maiores que 0,015% do peso do animal (Halliday et al 2013).…”

“…Leucaena leucocephala é uma leguminosa arbórea de ampla distribuição muito utilizada na alimentação de ruminantes nas regiões tropicais e subtropicais (Hammond 1995, Riet-Correa et al 2004, Halliday et al 2013. É uma planta de alto valor nutritivo, com alto índice protéico, de boa digestibilidade, perenidade e palabilidade, porém seu consumo exagerado pode levar a um quadro de intoxicação, acarretanto em prejuízos econômicos pela redução na produtividade ou pela morte dos animais (Jones et al 1978, Almeida et al 2006, Peixoto et al 2008.…”

“…A intoxicação pela L. leucocephala ocorre quando seu consumo ultrapassa 30% da alimentação diária (Holmes 1981, Halliday et al 2013) e tem como princípio ativo o aminoácido não protéico denominado mimosina (Riet--Correa et al 2004). A mimosina e seus principais metabólitos, 3,4-dihidroxipiridona (DHP) e 2,3-DHP, impedem a peroxidação do iodo na tireóide (iodação), diminuindo a síntese de T3 (tri-iodotironina) e T4 (tiroxina) (Jones et al 1978, Halliday et al 2013.…”

“…A mimosina e seus principais metabólitos, 3,4-dihidroxipiridona (DHP) e 2,3-DHP, impedem a peroxidação do iodo na tireóide (iodação), diminuindo a síntese de T3 (tri-iodotironina) e T4 (tiroxina) (Jones et al 1978, Halliday et al 2013. O hipotireoidismo secundário à intoxicação reduz o metabolismo e a função de inúmeros sistemas, sendo a causa das apresentações clínicas (Jones et al 1978).…”

“…Ovinos, bovinos, caprinos são susceptíveis à intoxicação e correspondem pela maioria dos estudos e relatos (Riet--Correa et al 2004, Almeida et al 2006, Peixoto et al 2008, Oliveira Jr. et al 2009, Halliday et al 2013. Em equinos, a intoxicação por L. leucocephala é praticamente desconhecida em todo o mundo, apenas com a descrição clínica de um caso de toxicidade natural pela planta em um animal no Brasil (Mullenax 1957, Oliveira Jr et al 2009).…”