Compuestos idénticos a los naturales como aditivos alimenticios en la acuicultura

Los compuestos idénticos a los naturales son nuevos aditivos biotecnológicos para alimentos de animales, han sido utilizados en la dieta de peces y organismos acuáticos con resultados prometedores que apuntan a una importante contribución a la práctica de una acuicultura más sostenible

El desarrollo sostenible de la acuicultura es fundamental, ya que este sector está categorizado como la fuente más importante de productos acuáticos para el consumo humano, y se pronostica que siga creciendo en los próximos años.

En este sentido, los compuestos idénticos a los naturales (NICs, por sus siglas en inglés) pueden considerarse una alternativa prometedora y de gran importancia para esta industria, debido a que, como aditivo en la dieta de los peces, promueve el rendimiento del crecimiento, controla la microbiota intestinal e infecciones bacterianas, y mejora el estado inmunológico y oxidativo de los peces.

Esta es una revisión de estudios recientes donde los NICs han sido utilizados en la dieta de peces para establecer su uso y contribuir a una acuicultura más sostenible.

Ventajas del uso de los compuestos idénticos a los naturales en lugar de los metabolitos secundarios de las plantas

Los metabolitos secundarios de plantas tienen una enorme importancia económica en las industrias de alimentos, farmacéutica, química y agrícola, debido a su actividad biológica y características especiales.

Sin embargo, la investigación sobre la síntesis de productos naturales comenzó hace varias décadas con un enfoque dirigido hacia la obtención de NICs presentes en los aceites esenciales de plantas y oleorresinas.

“Entre sus ventajas, en primer lugar, se cuenta su mayor disponibilidad que los componentes naturales porque es posible obtener químicos de plantas que no están presentes en un país o región específica, o incluso fuera del período de cosecha.”

En segundo lugar, la producción de compuestos específicos en forma sintética es más económica que obtener las mismas sustancias directamente de las plantas, debido a la disminución en el número de pasos y reactivos necesarios para extraer los compuestos deseados, lo cual facilita y disminuye el costo de su producción; además, pueden ser usados en forma pura y en la concentración exacta requerida (Figura 1).

Considerando estas ventajas, los NICs se están comenzando a utilizar como aditivos alimenticios en la nutrición animal, en lugar de los componentes vegetales, como una opción no-antibiótica prometedora, porque presentan los mismos efectos beneficiosos que los metabolitos secundarios de las plantas.

“En consecuencia, muchos estudios han analizado el efecto de los NICs añadidos a la alimentación animal, obteniendo resultados positivos en el rendimiento del crecimiento y la salud de varias especies, incluyendo cerdos, pollos de engorde y rumiantes.”

En el mercado están disponibles muchas formulaciones comerciales que incluyen NICs: Xtract® 6930 para pollos de engorde, Aviplus® y Enviva® TM EO 101G para pollos de engorde y cerdos y Crina® Rumiants para rumiantes, entre otros.

Efectos beneficiosos de los NICs cuando se usan como adictivos en la alimentación de peces. Comparación con otros animales

La información disponible sobre el efecto de los NICs en los peces es muy limitada, al contrario de lo reportado para otras especies animales. Los estudios llevados a cabo usando NICs como aditivos en la alimentación de peces se muestran en la Tabla 1.

1. Efectos en el desempeño del crecimiento

A partir de la incorporación de NICs como aditivo alimenticio en la dieta de peces se han reportado diferentes resultados sobre el desempeño del crecimiento.

El salmón del Atlántico (Salmo salar) de agua de mar alimentado solo con NICs y la lubina de Europa (Dicentrarchus labrax) alimentada con una combinación de NICs y ácidos orgánicos (AviPlus®), no mostraron diferencias en cuanto al crecimiento en comparación con los especímenes alimentados con la dieta control.

“Sin embargo, la carpa prusiana de agua dulce (Carassius gibelio) alimentada con NICs (Xtract® 6930) y la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) alimentada con AviPlus® mostraron un mejor rendimiento del crecimiento y mejor tasa de conversión alimenticia en comparación con los peces control.”

Los resultados obtenidos pudieran revelar que el tipo de especie, los NICs utilizados y la duración de la administración del alimento juegan un papel importante para la mejor absorción de nutrientes, un uso óptimo del alimento y mejor rendimiento animal.

Los resultados obtenidos en peces son similares a los alcanzados en cerdos, pollos de engorde y rumiantes.

2. Efectos sobre la microbiota intestinal

Solo dos investigaciones han estudiado los efectos de las NICs como aditivos alimenticios para peces en la microbiota intestinal y sus resultados difieren.

Los especímenes de lubina europea alimentados con AviPlus® mostraron una proliferación de bacterias beneficiosas de ácido láctico, así como un aumento en la diversidad de la microbiota intestinal en comparación con la dieta control.

Sin embargo, no se detectó ningún efecto sobre la diversidad y composición de la microbiota intestinal en especímenes de trucha arcoíris alimentados con AviPlus® (Busti et al., 2020; Pelusio et al., 2020).

Estudios en otros organismos arrojan resultados similares.

“El efecto positivo de los NICs en la microbiota intestinal de los pollos de engorde fue descrito como un incremento de bacterias benéficas y decrecimiento de bacterias perjudiciales.”

Asimismo, se han reportado trabajos en los cuales no se observó ningún efecto de los NICs en la microbiota de cerdos o rumiantes.

3. Efectos sobre el estado inflamatorio

El estado inflamatorio de peces también puede ser modulado por los NICs. En este sentido, los especímenes de la lubina europea alimentados con AviPlus® experimentaron una regulación positiva en las citoquinas pro y antinflamatorias, en comparación con los peces alimentados con la dieta control; mientras que los especímenes de la trucha arcoíris alimentados AviPlus® no mostraron diferencias significativas.

Sin embargo, también se ha observado en cerdos y pollos de engorde una respuesta inmune más fuerte mediante la regulación del estado inflamatorio y la activación de glóbulos blancos en dietas con NICs.

4. Efectos de desafío bacteriano y de estrés en peces

El estrés y brote de enfermedades en las piscifactorías es un problema común en la acuicultura, con efectos negativos en las especies cultivadas. Por esta razón, en algunos estudios los peces se someten a la simulación de diferentes situaciones que tienen lugar en las granjas.

En una investigación, especímenes de salmón del Atlántico se expusieron al piojo de mar, mientras que la lubina de Europa y la trucha arcoíris a condiciones de estrés.

“Las dietas de NICs suministradas resultaron en una fuerte respuesta inmunológica en comparación con la dieta control.”

En los especímenes del salmón del Atlántico alimentados con NICs, disminuyó la infección por piojos de mar y se modificó la expresión de algunos reguladores de la transducción de señales y estrés relacionados con varias proteínas presentes en el moco epidérmico.

La lubina europea y la trucha arcoíris alimentadas con AviPlus® mostraron una fuerte respuesta inmune al estrés en comparación con los peces de la dieta control.

Los especímenes de lubina europea alimentados con dieta control aumentaron la expresión genética de citoquinas proinflamatorias, mientras que los peces alimentados con AviPlus® regularon a la baja la expresión génica de citoquinas antinflamatorias y mantuvieron la microbiota intestinal comparable a las condiciones normales.

“Por lo tanto, los resultados obtenidos en estos estudios revelan que los efectos observados en el estado inmunológico de peces, depende principalmente de las especies, la duración y el tipo de alimento administrado.”

Después de la adición de NICs a la dieta, también se ha observado una disminución de las infecciones bacterianas en cerdos y pollos de engorde.

5. Efectos en el camarón blanco del océano Pacífico

Se evaluó el efecto de AviPlus® sobre el crecimiento, la microbiota del intestino, la respuesta inmunitaria innata y la resistencia a enfermedades contra Vibrio parahaemolyticus de los especímenes de camarón blanco (Litopenaeus vannamei) del Océano Pacífico.

Se probaron diferentes dietas y los especímenes se alimentaron ad libitum tres veces al día durante 8 semanas y, luego, se desafiaron con la bacteria patógena V. parahaemolyticus.

Antes del desafio, los especímenes alimentados con dieta de AviPlus® no mostraron diferencias en el rendimiento del crecimiento o la supervivencia al compararlos con especímenes de la dieta control.

Sin embargo, se incrementó la actividad de la proteína sérica total, fosfatasa alcalina y fenoloxidasa en contraste con el control, así como la actividad antioxidante del peróxido de glutatión.

Con respecto al efecto en la microbiota del intestino, los especímenes de la dieta AviPlus® mostraron mayor riqueza y diversidad, que los especímenes control, en el aumento de la bacteria Firmicutes phylum y reducción de la bacteria of Proteobacteria phylum.

“Los especímenes alimentados con dietas de AviPlus® redujeron la expresión del gen proinflamatorio de citoquinas en contraposición con los especímenes de la dieta control.”

Después del desafío con V. parahaemolyticus (48 h), los especímenes de la dieta AviPlus® mostraron una mayor resistencia a las enfermedades, aumentando la supervivencia en relación con los especímenes control.

Además, los camarones alimentados con dietas de AviPlus® aumentaron la expresión del gen antioxidante de la catalasa, del gen de la lisozima antibacteriana y la penaeidina en comparación con los especímenes control, lo que demuestra un posible efecto positivo en la contribución de estas moléculas contra la infección bacteriana estudiada.

6. Efectos bactericidas de los NICs contra bacterias patógenas en peces

Finalmente, la aparición y el incremento de enfermedades infecciosas son de los principales problemas de la acuicultura. Por lo general, las bacterias patogénicas responsables de causar infecciones están presentes de forma natural en el ambiente acuático e incluso en las poblaciones de peces silvestres, pero rara vez causan enfermedades.

Sin embargo, las condiciones de estrés que ocurren en la acuicultura propician la aparición de infecciones bacterianas debido a la disminución de actividad del sistema inmunitario del huésped, situación aprovechada por las bacterias para incrementar su virulencia.

Este es el caso de las especies de Vibrio, en su mayoría, patógenos oportunistas que toman ventaja de la inmunosupresión del huésped para infectarlo.

“Por esta razón, en un contexto global de mayor resistencia a los antibióticos, los aditivos alimenticios con propiedades antimicrobianas son una estrategia útil y cada vez más necesaria.”

En este sentido, los NICs han sido estudiados contra las bacterias patogénicas gramnegativas de los peces V. harveyi y V. anguillarum.

En cuanto a los resultados, los terpenos timol, carvacrol, eugenol, geraniol y los aldehídos terpénicos vainillina y cinamaldehído inhibieron el crecimiento tanto de V. harveyi como de V. anguillarum, mientras que eucaliptol, linalol, mentol, alfa-pineno y limoneno presentaron una menor actividad contra el crecimiento de tales bacterias.

Estos resultados apoyan el uso de los NICs como posibles aditivos de alimentos para peces y corrobora la actividad antibacteriana de terpenos, aldehídos fenólicos o flavonoides y NICs contra Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Clostridium perfringens, Enterococcus cecorum grampositivos y Escherichia coli gramnegativos, permitiendo su uso en la prevención y terapia de diversas enfermedades severas e infecciones.

Conclusiones

Los resultados disponibles de los estudios realizados en peces y organismos acuáticos mediante el uso de NICs sugieren que pueden considerarse una alternativa prometedora para ser incluida en sus dietas.

Además, es importante resaltar que la combinación de NICs empleada, las especies específicas de peces y la duración de la administración del alimento, juegan un papel crucial en la obtención de resultados positivos que promuevan el rendimiento del crecimiento, mejoren la microbiota intestinal y refuercen el estado inmunológico y oxidativo de los peces; así como para controlar infecciones bacterianas como la vibriosis, contribuyendo a la práctica de una acuicultura más sostenible.

Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine del artículo “NATURE-IDENTICAL COMPOUNDS AS FEED ADDITIVES IN AQUACULTURE” escrito por JOSÉ MARÍA GARCÍA BELTRÁN – University of Murcia; MARÍA ÁNGELES ESTEBAN – Universidad de Murcia.
La versión original fue publicada en MARZO 2022 en FISH AND SHELLFISH IMMUNOLOGY.
Se puede acceder a la versión completa a través de https://doi.org/10.1016/j.fsi.2022.03.010