Uso de compuestos bioactivos sostenibles provenientes de organismos marinos y levaduras para potenciar el sistema inmune del camarón y reducir la mortalidad frente a desafíos

Por: Samuel Correa Moreno*

Durante los últimos 20 años, Bioiberica ha llevado a cabo investigaciones exhaustivas con derivados de levaduras con el fin de evaluar los beneficios para la salud de diferentes especies animales y comprender los mecanismos celulares y moleculares involucrados en su aplicación. En este artículo nos centraremos en el efecto de los β-glucanos, nucleótidos, alginato y fucoidanos, compuestos bioactivos provenientes de organismos marinos y de levaduras del género Saccharomyces cerevisiae.

Los camarones se consideran una de las especies acuáticas más comercializadas a escala global. La producción mundial de camarón cultivado en 2023 ascendió a 5.6 millones de toneladas y se espera que 2024 cierre con una producción de 5.88 millones de toneladas. Ecuador, China, India, Vietnam e Indonesia representaron el 74% de la producción global de 2023.

La producción, en su mayoría de cultivos intensivos y semiintensivos en América Latina y Asia, se exporta principalmente a mercados de altos ingresos en Estados Unidos (EE. UU.), Europa y Japón. La exportación de camarones se ha incrementado de manera drástica, pasando de USD 1,200 millones en 1976 a su valor actual de USD 24,700 millones (Figura 1).

La industria camaronera a nivel global se enfrenta a numerosos desafíos, entre los que destacan las enfermedades de origen viral, bacteriano y fúngico; pero también a la búsqueda constante de ingredientes novedosos y eficaces que serán necesarios para la fabricación y hacer frente a la creciente demanda de alimentos acuícolas. El impacto ambiental, competitividad y las cuestiones de inversión son otros retos del sector.

En el caso particular de Ecuador, los desafíos mencionados anteriormente son de especial importancia, ya que la producción de camarón allí se caracteriza por su enfoque en la sostenibilidad y la adhesión a estándares internacionales de calidad, lo que ha permitido a Ecuador mantener una sólida reputación en los mercados internacionales y ser uno de los principales exportadores. Sin embargo, en los últimos años uno de los factores más críticos ha sido la dinámica del precio y los costos de producción del camarón en el país (Figura 2).

Como se ha mencionado, Ecuador es uno de los principales exportadores de camarones a nivel mundial. Esto se debe a la ubicación geográfica favorable para la acuicultura de camarones, pero también debido la implementación de regulaciones que han tenido como objetivo garantizar una producción amigable con el medio ambiente y certificar la calidad y seguridad del camarón ecuatoriano.

Estos logros han sido en parte debido a los métodos semiintensivos que se utilizan en Ecuador, a diferencia de los productores asiáticos, lo que reduce la probabilidad de brotes de enfermedades, permitiendo así la reducción en el uso antibióticos, hasta el punto que, desde marzo de 2018, siete de los productores de camarones más grandes de Ecuador lanzaron la asociación de camarones sustentables (SSP, por sus siglas en inglés), una certificación que garantiza el cero uso de antibióticos, la trazabilidad absoluta y un impacto negativo para el medio ambiente.

Esta reducción del uso de antibióticos, sumado al bajo desarrollo de vacunas para los camarones, debido a las características inherentes del sistema inmunológico de estos crustáceos, hacen que los productores, tanto en Ecuador como en otras regiones, busquen estrategias que contribuyan a mejorar de manera holística la respuesta inmune, la calidad microbiota y la mitigación del estrés en camarones.

A todos estos desafíos a los que está expuesta la industria camaronera, se le suma que los camarones, a diferencia de otras especies, tienen un sistema inmune más limitado al carecer de un sistema inmune adaptativo y depender del sistema innato. Este sistema característico de los invertebrados y camarones se caracteriza por una respuesta inmune generalizada, que consiste en barreras físicas y componentes celulares y humorales, y esta respuesta innata reacciona frente a estructuras moleculares de los diferentes patógenos.

Muchas de estas vías son relativamente bien comprendidas, e involucran una serie de receptores de reconocimiento de patrones que interactúan con proteasas de serina para iniciar la encapsulación, fagocitosis y una cascada antimicrobiana basada en el sistema enzimático de profenoloxidasa con la consecuente liberación de moléculas acumuladas en los hemocitos (lisozimas, péptidos antimicrobianos, aglutininas, etc.).

El sistema del complemento, micro RNA y la interferencia de RNA también juegan un papel en el sistema inmune en camarones. Cabe destacar que, cada vez es más aparente la sofisticación de esta respuesta innata, pues recientemente se ha sugerido la existencia de una inmunidad adaptativa y de memoria en camarones.

Teniendo en cuenta estas características inherentes del sistema inmune del camarón, junto con los altos estándares de calidad del camarón ecuatoriano y el uso restringido de antibióticos, hacen que se deba buscar estrategias para potenciar el sistema inmune de los camarones, pero que, además, sean costo efectivos y respetuosos con el medio ambiente.

Durante los últimos 20 años, Bioiberica ha llevado a cabo investigaciones exhaustivas con derivados de levaduras con el fin de evaluar los beneficios para la salud de diferentes especies animales y comprender los mecanismos celulares y moleculares involucrados en su aplicación.

Estos estudios muestran un impacto beneficioso sobre el sistema inmune y la resistencia a enfermedades, entre otros efectos beneficiosos, que podrían servir de base para seguir estudiando la utilidad de este producto como herramienta para modular la respuesta inmune y la salud intestinal en varias especies animales.

Nuestras más recientes investigaciones se han centrado en buscar efectos sinérgicos entre los nucleótidos de las levaduras y otras materias primas, con el objetivo de potenciar el sistema inmunitario de los animales en situaciones de estrés productivo. Esta es una nueva línea de investigación que hemos abierto y que tiene potencial para convertirse en nuevas herramientas para su uso habitual en sistemas productivos convencionales.

En este artículo nos centraremos en el efecto de los β-glucanos nucleótidos, alginato y fucoidanos, los cuales son compuestos bioactivos provenientes de organismos marinos y de levaduras del género Saccharomyces cerevisiae:

🗸 Los β-glucanos son polímeros de carbohidratos unidos mediante enlaces β-1-3, 1,4 o 1,6 que se han utilizado para proteger frente a potenciales patógenos y prevenir enfermedades. Los β-glucanos reaccionan con los receptores de unión de β-glucanos. Estos estimulan diferentes mecanismos celulares y humorales como la fagocitosis, la producción de especies de oxígeno, la síntesis de péptidos antimicrobianos y el sistema profenoloxidasa.

Un ejemplo es la interacción que ocurre en la superficie de los hemocitos, en la que se liberan gránulos de hemocitos, los cuales se activan con la presencia de calcio, conduciendo a la actividad de la fenoloxidasa. Esto hace que los β-glucanos reduzcan la carga de patógenos al contribuir al sistema inmune innato en camarones.

🗸 Los nucleótidos son los cimientos del ADN y ARN, que juegan un papel muy importante en diferentes procesos fisiológicos de los organismos vivos y como inmunomoduladores, en situaciones de estrés, como son: un rápido crecimiento o desafíos patogénicos que causan daño celular.

Por lo tanto, se da un requerimiento adicional de nucleótidos biodisponibles, para optimizar la proliferación celular y las funciones de los tejidos con alta tasa de replicación. Esto es especialmente importante en las células intestinales y en el sistema inmune, debido a su limitación en la síntesis de nucleótidos de-novo.

En un estudio de Burrells et al. (2001), sugiere que, a diferencia de los β-glucanos, los nucleótidos estimulan no solo el sistema inmune inespecífico, sino también la respuesta inmune específica, lo que permite generar una respuesta inmune más rápida y precisa. También existe evidencia del uso de los nucleótidos en dietas con un alto contenido de proteína vegetal y factores antinutricionales, donde se ha visto que los nucleótidos contrarrestan este efecto negativo, contribuyendo a mejorar el desempeño productivo y la resistencia a enfermedades.

🗸 Los fucoidanos son uno de los polisacáridos sulfatados con mayor presencia en la matriz extracelular. Se ha demostrado que poseen varias propiedades bioactivas, tales como actividad antiinflamatoria, antiviral y antimicrobiana. Esta actividad está correlacionada con su estructura, siendo muy dependiente del contenido de sulfato y ácido urónico.

Además, existen estudios que han demostrado efectos beneficios de los fucoidanos en el tratamiento de enfermedades inflamatorias. En acuicultura se utilizan como inmunoestimulantes, pero también mejoran el desempeño productivo. Los fucoidanos inducen la desgranulación de los hemocitos, incrementan la activación de la profenoloxidasa, la actividad fagocítica y la producción de aniones superóxidos.

🗸 El alginato es un polisacárido compuesto por dos tipos de ácidos urónicos, componentes estructurales de algas, bacterias, entre otros organismos. Es conocido por ser inmunoestimulante en camarones, al favorecer la expresión genética relacionada con el sistema inmunológico y estimular el sistema inmune no específico. En un estudio realizado por Yudiati et al. (2019) se observó que el alginato aumentaba la resistencia frente a infección por mancha blanca.

Todos estos componentes bioactivos están presentes en varias especies. Entre los polisacáridos estructurales destacan algunos organismos marinos, debido a su ratio fucoidanos/alginato, el mayor contenido de alginato y la presencia de laminarina, un polisacárido (β-glucano) característico de las especies marinas formado por enlaces β-1,3 y β-1,6 con mayor capacidad β-estimulante que otros β-glucanos. En cuanto a los nucleótidos, destaca su procedencia principalmente de levaduras como S. cerevisiae. Otro punto importante para tener en cuenta, es la extracción de estos compuestos bioactivos.

Con el fin de buscar alternativas que contribuyan a potenciar la respuesta del sistema inmune en camarones y su supervivencia frente a desafíos, el equipo de I+D de Bioiberica adelantó un estudio en el que se evaluó una asociación sinérgica de estos compuestos bioactivos, los cuales procedían de organismos marinos y un concentrado de nucleótidos libres de S. cerevisiae, en la supervivencia del camarón blanco del Pacífico (CBP) frente a un desafío mediante inmersión con Vibrio parahaemolyticus.

Este es un bacilo gramnegativo causante de la enfermedad necrotizante hepatopancreática aguda, cuya característica principal es la atrofia severa del hepatopáncreas con potencial para causar mortalidades masivas y repentinas de hasta el 100% en camarones, que se pueden observar dentro de los 30 a 35 días posteriores a la siembra.

El estudio fue realizado en un centro de investigación de referencia en camarones en Vietnam. Un total de 600 CBP (0.57±0.11 g) se utilizaron en el estudio. Tras una aclimatación de 2 días los CBP fueron clasificados en 5 grupos (4 réplicas/grupo; 30 CBP/tanques de 90L) y recibieron diferentes tratamientos durante 28 días (Tabla 1).

Se realizó seguimiento a los CBP durante los 10 días postdesafío para cuantificar y comparar la tasa de supervivencia de los diferentes grupos. Tras los 10 días de desafío, el grupo de control positivo (CP) mostró una significativa menor tasa de supervivencia (30.63±4.70%) respecto al control negativo (CN) (88.29±2.73%; p < 0.05). Los grupos que recibieron el tratamiento con nucleótidos a 500 ppm (33.95±9.62%), y 1,000 ppm (41.23±5.82%) tuvieron una mejora numérica en la tasa de supervivencia frente al CP, mientras que la combinación de nucleótidos y compuestos bioactivos marinos evidenciaron una tasa de supervivencia (59.61 ± 9.55%), significativamente mayor respecto al grupo CP (Figura 3).

Se puede concluir que la suplementación con compuestos bioactivos específicos procedentes de S. cerevisiae y un organismo de origen marino  (Sinergia N/A), logran reducir la mortalidad en camarones desafiados frente V. parahaemolyticus. Por lo tanto, estos nutrientes funcionales pueden mejorar el estatus sanitario del camarón blanco del Pacífico y contribuir al sector camaronero, al ser una alternativa sostenible a tratamientos convencionales, como antibióticos, estando alineada con el concepto “Una Sola Salud”

Este artículo es patrocinado por: BIOIBERICA

* Samuel Correa Moreno
Product Manager
Animal Nutrition Division
Bioiberica S.A.U. Las referencias y fuentes consultadas por el autor en la elaboración de este artículo están disponibles bajo petición previa a nuestra redacción. .