Dietas Suplementadas Con Nucleotidos Efecto en el Sistema Inmune
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Pontificia Universidad Catlica de Chile
Postgrado en Ciencias de la Agricultura
Magister en Ciencias Animales
Dietas suplementadas con nucletidos, su efecto en el
sistema inmune innato de peces.
Seminario de Postgrado
Alumno: Luis Molina Abarza - [email protected]
Profesor: Antonio Hargreaves
Santiago-Chile
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Resumen
Los peces de cultivo estn sometidos a condiciones de estrs que generan un detrimento en sus
defensas y los hacen susceptibles a enfermedades. Estas enfermedades a veces no tienen
vacunas, existe resistencia a los antibiticos y adems existen prohibiciones a sus usos, la
gentica no ayuda en el corto plazo generando peces resistentes y al mismo tiempo todos estos
factores son de alto costo. De este modo, se estimul la bsqueda de alternativas ms econmicas
y beneficiosas. As surgi un grupo de sustancias denominadas Inmunoestimulantes (IE). El
objetivo de los IE es el fortalecimiento de la inmunidad del pez mediante suplementos nutritivos.
Los Nucletidos (NT) han sido propuestos como efectivos IE, adems de econmicos, inocuos y de
fcil obtencin. La adicin de NT a las dietas de peces tendra un efecto potenciador de su
respuesta inmune, especficamente la innata. Esto es importante debido a que la defensa de los
peces contra diversos patgenos est mediada en un c.a.80% por mecanismos innatos. Pese a
que los procesos fisiolgicos por los cuales este beneficio ocurre no estn muy claros, la
investigacin ha demostrado que al suplementar dietas con nucletidos se potencian diversos
mecanismos de la inmunidad del pez como: variadas citoquinas, aumenta la actividad de
macrfagos y especies reactivas del oxgeno, los que actuarn contra virus, bacterias y parsitos.
Abstract
Due to farming, fishes are under stress conditions. This makes them more susceptible to disease.
Some diseases has no vaccines, additionally antibiotics has resistance problems and bans to their
use, genetics does not help generating resistant fish, moreover all these factors has high cost. The
industry must to seek cheaper and more beneficial alternatives. Thus emerges a group of chemicals
known as Immunostimulants (IE). The goal of IE is to strengthen the immunity of the fish through
nutritive supplementation components. Nucleotides (NT) have been proposed as effective IE, as
well as economic, safe and readily available. The supplementation of NT into the diets of farming
fishes would have a powered immune response, specifically the innate. This is very important
because its represents the a.c.80% of the defenses against fish pathogens. Although the
physiological processes by which this benefit occurs are not clear, however research has shown
that dietary nucleotides enhanced the immunity of fish by: cytokines production, macrophage
activity and reactive oxygen species, which act against viruses, bacteria and parasites.
Keywords: Supplementation Nucleotides - Immunostimulants
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ndice
Contenido Pgina
I. Introduccin.....3
II. Objetivos...5
III. Metodologa.............5
IV. Resultados.......6
a) Bioqumica y metabolismo de los nucletidos....6
b) Sistema inmune innato de los peces.......8
c) Interaccin suplementacin de nucletidos y respuesta inmune......12
V. Discusin ...18
VI. Conclusiones.....20
VII. Bibliografa.....21
Figuras:
1. Estructura de bases nitrogenadas, nuclesidos y nucletidos.6
2. Comparacin de la respuesta inmune en peces y mamferos..9
3. Posible efecto de la suplementacin de nucletidos como modulador
de la expresin gnica...15
4. Mortalidad acumulada debido al desafo con ISAv...16
5. Mortalidad acumulada debido al desafo con SRS...17
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Introduccin
La Acuicultura ltimamente se ha caracterizado por incrementar su productividad,
sin embargo esto se traduce en peces cultivados a altas densidades, tendiendo a afectar
negativamente su salud y predisponindolos a sufrir enfermedades infecciosas (Galindo-
Villegas y Hosokawa, 2004). Adems, los distintos manejos realizados en los sistemas
productivos a menudo generan estrs sobre los animales, lo que puede resultar en
inmunosupresin, derivando en menores tasas de crecimiento y un incremento en la
susceptibilidad para contraer cuadros infecciosos (Anderson, 1996), incluso eventos
naturales como cambios medioambientales y conflictos sociales por jerarquas pueden
repercutir en disminucin de las defensas (Burrel et al. 2001b).
En el caso chileno, el auge que ha experimentado la industria se ve amenazado
por la fuerte penetracin de enfermedades, las que se traducen en prdidas por cerca
US$ 150.000.000 al ao (Biodinmica S.A. 2005) y que representaran 12% de prdida
en produccin (Sthephen Gunther 2009, comunicacin personal). Otro punto, es que los
resultados de las terapias con antibiticos va oral o inyectable son variables, pudiendo
controlar las mortalidades, aunque en general no han sido capaces de controlar la
enfermedad de forma definitiva (Biodinmica 2005 S.A.). Esto nos lleva a pensar y buscar
mecanismos que generen aumentos en la inmunidad del pez.
La inmunidad est definida como la capacidad de resistir una infeccin (Sakai
1999). A su vez, la inmunidad de los peces est mediada principalmente por mecanismos
innatos o inespecficos, representando cerca de un 80% del total de inmunidad (Anderson
1992). Se han descrito distintas sustancias capaces de estimular al sistema inmune
innato, tanto humoral como celular. Entre ellos destacan: agentes qumicos, componentes
de bacterias, polisacridos, extractos animales y vegetales, factores nutricionales y
citoquinas, entre otros (Sakai 1999, Gil 2002, Galindo-Villegas y Hosokawa, 2004).
Adems de estimular el sistema inmune innato, los Inmunoestimulantes no presentaran
efectos colaterales, tampoco problemas de residuos en carne, no contaminaran, seran
fciles de administrar y no tendran perodo de carencia (Galindo-Villegas y Hosokawa,
2004).
A su vez, los inmunoestimulantes (IE) pueden actuar sinrgicamente con
antibiticos y por lo tanto mejorar los efectos de este tipo de medicacin. Sin embargo, los
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IE corresponderan principalmente agentes profilcticos que deberan ser usados para
elevar las barreras generales, no como elementos curativos (Raa 2000).
Se ha descrito que los IE generan beneficios en acuicultura al reducir mortalidades
debido a patgenos oportunistas, prevenir enfermedades virales, disminuir mortalidad en
los primeros estados de peces, mejorar la resistencia a parsitos e incrementar la
eficacia de vacunacin, entre otros (Raa 2000).
En este sentido, los Nucletidos (NT) y su suplementacin en la dieta surgen como
una opcin para mejorar el sistema inmune del pez. NT han sido estudiados en
mamferos, obtenindose mayor actividad de fagocitos (Kulkarni et al., 1986a),
mejoramiento en la produccin de Interleuquina 2 (Carver 1994), aumento de Neutrfilos
(Matsumoto et al. 1995) y positivo efecto en el tracto y flora gastrointestinal (Bueno et al.
1994, Bustamante et al. 1994 y Grimble 1994). Se ha descrito que los NT pueden ser
sintetizados directamente por la mayora de las clulas desde pirunas y pirimidinas o bien,
recogidos por la vas de salvataje o Salvage pathway (VS), sin embargo Sanderson y He
(1994) propusieron que la sntesis de novo (SN) de nucletidos y las VS tendran un costo
metablico alto y por lo tanto para optimizar recursos el aporte exgeno sera lo que se
utiliza principalmente (Uauy, 1994). Adems, las clulas encargadas de la inmunidad y
clulas intestinales no podran sintetizar nucletidos y por lo tanto dependen desde otras
fuentes sintetizadoras (Quan, 1992). Tambin se ha descrito que durante periodos de
intenso desarrollo celular, la disponibilidad de nucletidos podra limitar la maduracin de
los tejidos que tienen una alta tasa de divisin. Esto se suma a que poseeran una
capacitad baja de biosintetizarlos (Van Buren y Rudolph, 1997). As, los Nucletidos
dietarios podran reducir el costo metablico de la SN de nucletidos (Fegan 2006).
Hiptesis
Se presentar la importancia del sistema inmune innato de peces, el metabolismo
de los NT en organismos marinos y su interaccin, para as demostrar que la
suplementacin dietaria de nucletidos y ejerce un efecto positivo sobre la inmunidad
innata en peces.
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Objetivo General
Identificar los efectos a nivel inmune de la suplementacin dietaria de nucletidos
en peces.
Objetivos Especficos
- Describir sistema inmune innato del pez
- Exponer fuente, bioqumica y metabolismo de nucletidos en el pez
- Relacionar la suplementacin de nucletidos con la respuesta inmune innata de
peces.
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- Presentar efectos de la suplementacin de nucletidos
- Exponer efectos de los nucletidos sobre inmunidad de peces
Metodologa
La presente revisin bibliogrfica se realiz mediante la recoleccin y anlisis de
diversos artculos de literatura cientfica obtenidos desde Journals disponibles en internet,
destacando: Aquaculture Research Aquaculture Nutrition, Aquaculture, Fish and Fisheries,
y Journal of Fish Diseases. Tambin se contact a profesionales que se desempean en
tanto en el mbito investigacin y/o produccin de peces.
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Resultados
a) Bioqumica y metabolismo de nucletidos
Los NT estn presentes naturalmente en todos los alimentos animales y vegetales
como nucletidos libres y cidos nucleicos (Gil 2002), por lo tanto son muy abundantes en
el mundo. Son componentes biolgicos de bajo peso molecular, que consisten en una
base nitrogenada (Purina o Pirimidina) unida a una pentosa, que a su vez debe tener
enlazada al menos un grupo fosfato (ver Fig 1). Si el grupo fosfato estuviese ausente se
hablara de un nuclesido. Bases prinas corresponden Adenina, Guanina e Hipoxantina
y las bases pirimdinas son Uracilo, Citosina,y Timina.
Figura 1. Estructura de bases nitrogenadas, nuclesidos y nucletidos. (Fuente: Mateo y Stein, 2004)
Los Nucletidos juegan un rol determinante como cidos nucleicos, ya que forman
parte de la estructura del ADN y ARN. De este modo, suministran informacin para la
sntesis proteica. Otros roles en que destacan los nucletidos son: almacenamiento de
energa como ATP (adenosin-tri-fosfato), componente de coenzimas NAD, NADP y FAD
involucradas en el metabolismo de carbohidratos (Mateo, 2005), mediadores en procesos
celulares a travs de AMPc y GMPc y sirven como intermediarios en reacciones de
sntesis de glicgeno, glicoprotenas y cidos grasos poli-insaturados (Gil et al., 1985).
Funciones determinantes para la reparacin de tejidos y recambio celular (Grimble y
Westwood 2000b).
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Las purinas pueden ser sintetizadas directamente por las sntesis de novo (SN) a
travs de aminocidos. Pirimidinas son sintetizadas desde NH3 y CO2 y aspartato y
tambin sintetizadas desde glutamina en los linfocitos. Sin embargo, ambas pueden ser
rescatadas desde degradaciones intracelulares o dietarias por las vas de salvataje (VS)
(Grimble y Westwood 2000b). A pesar de esto, el aporte dietario aparece como la fuente
preferencialmente utilizada (Uauy, 1994). Tambin se ha descrito que existen algunos
tejidos incapaces de sintetizar sus propios NT y por lo tanto dependeran del aporte desde
otros tejidos-fuente (Quan, 1992). Adems, las vas SN y VS seran metablicamente
costosas y el aporte dietario podra reducir tal costo, de este modo, fomentando
nucletidos para nucletidos. En el estudio de Grimble y Westwood (2000b) se afirma que
la SN es la principal fuente de nucletidos cuando existe un adecuado aporte de
aminocidos, pero esta va puede ser inactivada o disminuida mediante la suplementacin
dietaria con pirimidinas y purinas. La cantidad para que se genere esta respuesta
depender del tejido en cuestin. Adems describieron que los tejidos que sintetizan
nucletidos tienen mejores mecanismos de trasportes que tejidos que no lo hacen.
Pese a esto, tambin se ha descrito que los requerimientos metablicos de NT pueden
ser suplidos por la dieta o bien por la sntesis de novo (SN). Adems, la posibilidad de
rescatar nucletidos desde fuentes internas del cuerpo minimizara en cierta medida el
requerimiento nutricional de NT, as las bases pricas y pirimidinas no seran requeridas
en la dieta y las vas de salvataje de nucletidos seran la principal fuente de nucletidos
para la sntesis de ADN, ARN y enzimas cofactores (Gil 2002), sin embargo todo esto en
condiciones ideales, cosa que no ocurre en produccin.
Luego de ingerir los alimentos, se produce la hidrolisis extracelular de cidos
nucleicos, esto ocurre a travs la accin de endonucleasas, fosfodiesterasas y
nuecleosido-fosforilasas pancreticas. Las endonucleasas degradan en ADN y ARN hacia
la produccin, en relaciones variables, de mono, di, tri y oligonucletidos. Esta accin se
complementa con la digestin de fosfodiesterasas y/o polinucleotidasas intestinales que
generarn finalmente mononucletidos. Luego, en el borde de cepillo los NT libres son
hidrolizados hasta nuclesidos (NS) por la accin de fosfatasas alcalinas y nucleosidasas.
Posterior a esto, los NS son convertidos a bases purinas y pirmidinas por la accin de
nucleosidasas. Segn Carver (1999), los NS son la forma principalmente absorbida y el
90% ocurre en los enterocitos. El transporte hacia esta clula presentara 2 vas: una por
difusin facilitada y otra por transportadores sodio dependientes. Una vez absorbidos
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sern degradados y los productos del catabolismo sern excretados va orina e intestino
(Carver 1999 y Grimble y Westwood 2000b). Si los nuclesidos y/o las bases no son
reutilizadas, las pricas sern degradas a cido rico y las pirimdicas a -
aminoisobutirato, NH3 y CO2 (Grimble y Westwood 2000a).
En peces se ha descrito la presencia de nucleosidasas y otras enzimas en el sistema
digestivo (Roald 1978), por lo tanto estos animales podran digerir NT y ahorrar energa
mediante la utilizacin dietaria..
En cuanto a las fuentes de NT, entre las marinas, anchovetas y sardinas tienen altos
niveles de guanina. Levaduras y extractos de stas tambin se han propuesto como
fuentes de NT. Sin embargo, la disponibilidad y digestibilidad son importantes, una
levadura completa presenta menor digestibilidad que su extracto, presumiblemente debido
a la necesidad de digerir la pared celular (Devresse, 2000).
Desde una perspectiva de la nutrogenmica, los nutrientes seran seales dietarias
que son detectadas por un sistema sensor celular que influencia una expresin proteica y
gnica y consecuentemente una produccin de metabolitos especficos. Por lo tanto, los
patrones de expresin gnica, expresin proteica y produccin de metabolitos responden
a nutrientes especficos que son vistos como seales dietarias (Muller y Kersten 2003).
En este sentido, los nucletidos se comportaran de una forma similar y fomentaran una
expresin gnica de la respuesta inmune innata. (ver Fig 3) .
Adems, los NT han sido propuestos como nutrientes condicionalmente esenciales,
ya que proveen un aporte adecuado de bases nitrogenadas para la sntesis de cidos
nucleicos en organismos estresados (Grimble y Westwood 2000b). Tambin se han
descrito como mejoradores o potenciadores del sabor en alimentacin de peces
cultivados (Diehl, 2004). Esto potenciara el consumo y mejorara la ganancia de peso,
que a su vez potenciara la inmunidad innata de los peces. Sin embargo, la respuesta
pareciera ser altamente especie-especfica (Polat y Beklevik, 1999).
b) Sistema inmune innato de peces telesteos
Los peces mantienen contacto directo con el medio ambiente y por eso se exponen
directamente a variados patgenos y microbios. Existen 2 sistemas inmunes: uno Innato y
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otro Adquirido. El primero es de respuesta rpida frente a la entrada de patgenos y
adems es inespecfico. Asimismo, no se afectara por la temperatura y corresponde al de
mayor importancia en peces (ver Fig 2). En condiciones normales el pez puede
defenderse efectivamente, pero el estrs generado en los sistemas productivos afectara
sus barreras de defensa.
Figura 2. Comparacin de la respuesta inmune en peces y mamferos (Fuente: Adaptado de Seminario
inmune y desarrollo de antivirales en la salmonicultura nacional, Biodinmica S.A. 2009.)
Los rganos relacionados con la inmunidad innata en peces corresponden a rin,
timo, intestino, bazo e hgado. En el rin est relacionado con la hematopoyesis y
tambin da lugar a la diferenciacin de clulas sanguneas. En el rin anterior cumple la
funcin inmune, mientras que la posterior principalmente filtra sangre y trabaja en
mecanismos urinarios (Galindo-Villegas y Hosokawa, 2004). Los linfocitos maduros estn
presentes primero en el timo y luego, secuencialmente aparecen en el rin y bazo
(Zapata et al. 1990) por lo cual se considera que el timo es el primer rgano linfoide donde
se desarrollan los linfocitos. A su vez, el SII est dividido en mecanismos celulares y
humorales.
El epitelio y su secrecin forman la barrera de defensa primaria entre el pez y su
ambiente. El recambio celular constante del tejido epitelial, precipitinas presentes en el
mucus, las aglutininas, protena C-reactiva (CRP), transferrina, lisozimas, la quitinasa,
citoquinas, Interleuquinas (IL), Interfern (IFN), el factor de activacin de los macrfagos
(MAF) constituyen algunas de las defensas humorales (Fletcher 1981, Secombes et al.
1996 y Olabuenaga 2000).
Respuesta inmune (%)
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La CRP en peces tiende a presentar una concentracin uniforme y constante a lo
largo de toda la vida. Se ha demostrado que aglutina bacterias y tambin presenta
especificidad por pequeas molculas orgnicas como la fosforilcolina (Volanakis et al.
1990) e interacta con el complemento. Se producira en respuesta al estrs y a
exposicin antignica (Olabuenaga 2000).
La lisozima es una enzima mucoltica con propiedades antimicrobianas. Ha sido
detectada en el suero, el mucus y en otros tejidos ricos en leucocitos, como el rin, el
bazo y el intestino, tanto en peces de agua de mar como de agua dulce (Grinde et al.
1988; Lie et al. 1989). Degrada mucopolisacridos de la pared celular de bacterias,
particularmente las Gram positivas, causando la lisis (Ellis 1990). Se encuentra tambin
en neutrfilos, monocitos y en menor cantidad en macrfagos.
Los IFNs, son citoquinas, constituyen una serie de molculas importantes como
agentes antivirales (Graham y Secombes 1990b), son glicoprotenas producidas por
macrfagos, linfocitos, fibroblastos y clulas natural killer (NK) en respuesta a una
infeccin viral o una estimulacin inmune. Se han descrito 2 tipos, el tipo I destaca
porque inhibe la replicacin del cido nucleico dentro de la clula infectada y degrada los
componentes virales y el tipo II presenta actividad estimuladora de macrfagos y
aumento del estallido respiratorio en macrfagos (Peridico acuicultura 2006) . Adems,
los estudios sugieren que el IFN es especie especfico pero no virus especfico (Johnson
et al. 1994). Los IFN tambin modularan la respuesta inmune mediante la induccin de
protena Mx (Peridico acuicultura 2006).
El sistema del complemento (C) participa en la inmunidad humoral y celular contra
diferentes patgenos y en el proceso inflamatorio (Ingram 1990; Yano 1992). Est
constituido por al menos veinte protenas plasmticas que funcionan como enzimas o
como protenas que se van uniendo cuando son activadas por la introduccin y/o
presencia de ciertas sustancias en el plasma de sangre normal. Muchas de estas
protenas son sintetizadas en el hgado y en el epitelio intestinal, mientras que otras se
originan en los macrfagos (Tyzard 1992). Actan ocasionando la lisis de una clula
blanco, participando en la muerte y eliminacin de antgenos celulares, usualmente
bacterias.
En cuanto a los mecanismos celulares, destacan: clulas fagocticas; macrfagos y
neutrfilos y clulas citotxicas o NK (natural killer).
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Las clulas NK en peces presentan un rol similar al de los vertebrados superiores, es
decir ejercen una citotoxicidad inespecfica de diferentes clulas blanco sin un previo
reconocimiento. En los peces telesteos se han encontrado clulas NK en la cabeza de
rin, bazo, sangre perifrica y el timo. Se ha descrito su presencia en distintas especies
(Greenlee et al. 1991). La citotoxicidad la efectan mediante contacto clula a clula,
representan menos del 1% de los leucocitos de sangre perifrica. En los peces seos o
telesteos, las clulas linfoides agranulares o fagocitos mononucleares seran sus
efectoras (Moody et al. 1985).
Los macrfagos se han descrito como el mecanismo ms importante debido a su
accin de reconocimiento de patgenos, actividad fagocitaria y produccin de citoquinas
(Shoemaker et al. 1997; Galindo-Villegas y Hosokawa, 2004). La fagocitosis corresponde
a un mecanismo celular de ingestin y digestin de material extrao y probablemente es
la reaccin de defensa ms distribuida tanto en vertebrados como en invertebrados. (Mac
Arthur y Fletcher 1985).
Los neutrfilos tambin son fagocticos y producen sustancias reactivas de oxgeno,
ROS (Galindo-Villegas y Hosokawa, 2004) que generaran severos daos tisulares en las
clulas blanco (Tyzard 1992).
Sin embargo, existen diversos factores que han sido estudiados y tendran un efecto
negativo sobre la capacidad inmune innata del pez, entre estos encontramos: variabilidad
individual, edad, estado fisiolgico, estrs, niveles hormonales, nutricin y factores
extrnsecos, entre otros (Revista AquaTIC, Ao 2003 n 19, pp. 1-7.)
Actualmente, uno de los factores con mayor importancia corresponde al manejo del
estrs. Correspondera a un estado del organismo y los factores que lo desencadenaran
pueden ser procesos biolgicos propios de la especie, o factores externos. Entre los
procesos biolgicos, la esmoltificacin, la migracin durante la poca reproductiva, o la
reproduccin misma, en el caso de los salmnidos son causas de estrs. As mismo,
puede desencadenarse por el transporte, manejo, temperatura excesivamente alta o
cambios bruscos de la misma, alta densidad de poblacin, inadecuados niveles de
oxgeno, niveles sub-letales de materiales txicos, mala calidad del agua, entre otros.
(Zapata et al., 1992; Maule et al., 1996).
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Dichos procesos modulan una respuesta hormonal, dominada principalmente por los
corticosteroides, siendo crucial el cortisol. Actuaran mediante una capacidad citoltica y
de alteracin de los patrones de distribucin de los leucocitos. Adems, generaran
marcada linfopenia, monocitopenia y neutrofilia, as como deplecin celular en rganos
linfoides y retraso en la respuesta inmune primaria (Ellis, 1981a; Bly y Clem, 1992, Zapata
et al., 1992). Por otra parte, inhiben la actividad microbicida intracelular de los fagocitos,
disminuyen la respuesta humoral e inhiben la proliferacin linfoide estimulada por
mitgenos. No obstante, al igual que en mamferos, la accin de los corticoides
depender de la concentracin, estado fisiolgico del animal y tiempo de exposicin
(Zapata et al., 1992; Maule et al., 1996). Por lo tanto, si estos procesos son agudos o
prolongados en el tiempo conllevar la supresin de la respuesta inmune o un desarrollo
desmesurado de la misma, lo que puede desequilibrar al resto de sistemas fisiolgicos y
desencadenar el desarrollo de enfermedad (Ellis, 1981a).
En el sistema inmune innato de los peces se han descrito 24 receptores (Toll Like),
para los inmunoestimulantes, comparados con slo 12 en los mamferos, lo que dara
cuenta de un SII bien desarrollado en peces (Peridico acuicultura 2006).
c) Interaccin entre nucletidos y sistema inmune innato de telesteos
Si bien a la fecha no existen estudios sobre cmo los nucletidos influencian la
respuesta inmune innata en peces, en mamferos se han descrito posibles hiptesis que
podran extrapolarse a organismos marinos. Sin embargo los mecanismos moleculares
por los cuales la suplementacin de NT modula el sistema inmune innato son
prcticamente desconocidos (Gil 2002).
Se ha sugerido que el intestino delgado, llamado porcin anterior en peces, debera
jugar un rol clave en la regulacin de los efectos sobre la respuesta inmune. El intestino y
su tejido linfoide asociado pueden iniciar y regular el desarrollo de clulas defensoras
como lo hace el timo (Walker, 1996). La suplementacin con NT ha mostrado aumento en
la produccin y expresin gentica de interleuquinas en el intestino delgado fetal, las que
son conocidas por sus agentes antipatognicos. Tambin se ha visto que los NT pueden
influenciar la biosntesis proteica mediante regulacin del pool de NT intracelular, por lo
tanto podran estar involucrados en la regulacin de protenas de defensa del
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Complemento. Adems, existiran seales de transduccin mediadas por la interaccin de
NS exgenos y sus receptores, contribuyendo as a modular la expresin de variados
genes, entre ellos los relacionados con la produccin citoquinas intestinales y leucocitos.
Ver Fig 3 (Leleiko et al 1983; Gil 2002.). Leleiko et al 1983, tambin reportaron que la
expresin gentica y consiguiente produccin de enzimas intestinales se afectara la
suplementar NT. A su vez, se ha propuesto que la suplementacin de NT tiene un rol en
la inmunohematopoyesis (Grimble y Westwood 2000b).
Fig.3. Posible efecto de la suplementacin de nucletidos como modulador de la expresin gnica.
(Fuente: Gil 2002)
Segn Carver y Walker 1995, la suplementacin de nucletidos podra beneficiar
rpidamente a distintos tejidos, como aquellos encargados del sistema inmune,
especialmente cuando estn bajo desafo. Adems, segn Stein y Mateo 2005, la
suplementacin de NT dietarios mejorara tanto la inmunidad innata humoral y celular. Sin
embargo es importante destacar que las respuestas a la dosis dietaria de nucletidos en
peces son poco estudiadas y como se dijo, pobremente entendidas (Li y Gatlin 2006).
Una suplementacin con Nucletidos podra ser especialmente importante durante
periodos de rpido crecimiento o replicacin celular, tales como temprano desarrollo
larvario, reproduccin o en pocas de estrs o enfermedad cuando la produccin de
leucocitos se requiera incrementar rpidamente. En este sentido, se ha expuesto que los
requerimientos de NT exgenos en mamferos pueden incrementar durante periodos de
rpido crecimiento o estrs fisiolgico (Carver y Walker, 1995). La activacin de linfocitos
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por ejemplo, generara un rpido incremento en la sntesis de NT, los cuales se requerirn
para el incremento en energa metablica y ms tarde como precursores para la sntesis
de cidos nucleicos (Carver y Walker, 1995).
La rpida proliferacin de tejidos tales como los del sistema inmune o del intestino no
seran capaces de satisfacer su requerimiento de NT por la va de sntesis de novo y, por
lo tanto utilizaran preferentemente las vas de salvataje, recuperando as nuclesidos y
nucleobases desde la sangre y dieta. Por lo tanto, Uauy et al 1996 y Gil 2001 proponen
que una suplementacin exgena a travs de la dieta debiese ser esencial para mantener
un crecimiento y funcionalidad de los tejidos.
Sin embargo, el efecto modulador de los NT sobre el intestino y tejidos con actividad
inmune han sido tradicionalmente considerados como temas separados. Hoy se conoce
que ambos estn relacionados, no solo porque un parte significante de las clulas del
intestino tienen un origen inmune, sino tambin porque el epitelio intestinal puede producir
molculas inmunomoduladoras, como las citoquinas que son relevantes en regular la
respuesta inmune (Walker, 1996).
Beneficios asociados indirectamente con la inmunidad del pez se reflejan en estudios
como el de Burrells et al., 2001b, ya que segn ellos los NT mejoraran la capacidad de
osmoregulacin y esto repercutira en generar peces smolts mejor adaptados para la
transferencia al mar. Tambin afirma que la suplementacin de NT ayudara recuperar la
tasa de crecimiento en peces sometidos a situaciones estresantes. A su vez, en el estudio
de Li et al 2007 evidenciaron que la suplementacin de nucletidos dietarios mejorara
adems el crecimiento y la utilizacin del alimento, por lo tanto menor susceptibilidad al
estrs y en definitiva menores mortalidades (Li and Gatlin 2006).
En cuando a estudios y ensayos experimentales y productivos , la suplementacin
con nucletidos ha resultado en mejoramiento de la morfologa y funcionalidad intestinal
en diversos mamferos, tambin mejoran el consumo de alimento, incrementndolo en un
46% (Kubitza et al., 1997), generaran rpida reparacin del intestino (Bueno et al., 1994),
mejoraran la microflora intestinal (Gil et al., 1986; Uauy, 1994), aceleraran el crecimiento
y diferenciacin del intestino e incrementaran la actividad enzimtica del borde de cepillo
(Uauy et al., 1990) y tambin aumentaran el metabolismo lipdico (De Lucchi et al., 1987).
Todos estos son algunos de los procesos optimizados y mejorados por la suplementacin
de NT en mamferos, que se piensa tendran el mismo o similar efecto en peces.
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A la fecha, existen algunos reportes de la efectividad de los NT dietarios en peces.
Generalmente, muchos de los beneficios de la suplementacin con NT en peces se daran
por adicin de: 5'AMP, 5'CMP, 5'GMP, 5'IMP y 5'UMP al 0.02-0.03 % en la racin,
equivalentes a 300g por tonelada de alimento (Mateo, 2005).
Sakai et al. 2001 reportaron que positivamente existiran dosis que estimulan la
actividad fagoctica de Macrfagos en carpa comn (Cyprinus carpio), ya que el grupo
suplementado con NT present mayor actividad que el control, por lo tanto los peces con
mayor actividad fagoctica estaran mejor protegidos frente a un evento infeccioso. La
actividad de las lisozimas y del sistema Complemento tambin fueron significativamente
mayores en los grupos suplementados con NT. Sin embargo, tambin sugieren que dosis
de nucletidos excesivas podran tener un efecto inhibitorio de la respuesta inmune,
debido a que en su experimento las dietas con altas concentraciones de NT presentaban
una disminucin de la accin inmune. Segn ellos no existe informacin acerca de la
estimulacin de lisozimas y complemento en mamferos, pero si se ha reportado
disminucin de la actividad fagocitaria de Macrfagos en ratones al alimentarlos con una
dieta Sin NT. Kubitza et al., 1997 describieron que se mejoraba significativamente el
consumo de alimento en turbot (Micropterus salmoides) cuando las dietas eran
suplementadas con NT e incrementos en las tasas de crecimiento de truchas
(Oncorhynchus mykiss) (Adamek et al., 1996), esto podra deberse al efecto palatable que
generan los nucletidos al ser olfateados. Ramadan et al., 1994 evidenciaron el grupo de
tilapias (Oreochromis spp) que recibi una dieta suplementada con nucletidos, tuvo un
aumento de la respuesta inmune en cuando fueron desafiadas contra Aeromonas
hydrophila.
Low et al 2003 encontraron que una dieta suplementada con cistena-5-
monofosfto (CMP), disodio uridina5monofostato (UMP), adenosina 5-monofosfato
(AMP), disodio inosina 5-monofostato (IMP), disodio guanidina-5monofostto (GMP) y
ARN entregados en una inclusin combinada al 0.03%, significativamente incrementaba la
expresin de genes en branquias y bazo relacionados con la inmunidad, y tambin
incrementara la expresin de interleuquina 1h en el rin de Scopthalmus maximus, sin
embargo la expresin de lisozimas fue significativamente menor en rin y bazo.
Segn Burrel et al 2001a para Oncorhynchus mykiss, Oncorhynchus kisutch y
Salmo Salar, el grupo suplementado con nucletidos disminuye significativamente la
mortalidad al desafiar los peces contra Vibrio anguillarum (Vibriosis) versus el grupo
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control y el grupo suplementado con glucanos. En este mismo estudio se afirma que un
grupo de peces suplementado con NT versus uno control sin NT, tuvo mejor
sobrevivencia al ser desafiados contra Anemia Infecciosa Salmn (ISAv) (ver Fig 4). El
delta de menor mortalidad implica millones de dlares en beneficio. Tambin evalu la
sobrevivencia contra Piscirickettsia salmonis (SRS), obteniendo significativamente menor
mortalidad en el grupo suplementado con nucletidos. Y al evaluar la infestacin de
Lepeophtheirus salmonis (Caligidosis), significativamente hubo menor cantidad de
parsitos en peces suplementados con NT versus el control. Asumen la menor mortalidad
a un aumento en la velocidad de respuesta de los mecanismos innatos, sin embargo no
pudieron demostrar un aumento en la actividad fagoctica ni mayor produccin de
especies reactivas del oxgeno (ERO) de stos. La menor infestacin de parsitos la
asumen a la posible reduccin de cortisol y prostaglandinas a nivel plasmtico. No
obstante, tambin se ha reportado que Morone chrysops suplementados con
oligonucletidos presentaron mayores niveles de neutrfilos y mayor produccin de ERO
que el control (Li et al. 2004a).
En el estudio de Burrells et al. 2001a, los NT dietarios parecieran ser ms efectivos
que otras sustancias IE, como los -glucanos. Debido a que estos ltimos principalmente
mejoraran slo el sistema inmune no especfico (o innato) y los NT podran ejercer sus
beneficios a travs del mejoramiento del sistema inmune especfico hacia mayores y ms
rpidas respuestas, adems de mejorar ampliamente el sistema inmune innato. Esto es
apoyado por Gil 2002 y Grimble y Westwood 2000, debido a que la suplementacin de NT
tambin increment la produccin y funcionalidad de linfocitos B y T.
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En otros ensayos productivos realizados por Wadsworth et al 2006 y 2007 de
Ewos Innovation Chile, se disearon dietas nucletidos y otros compuestos. Luego,
desafiaron los peces contra SRS y obtuvieron menores tasas de mortalidad en los grupos
que recibieron este preparado versus el control. En otros ensayos, los peces que
recibieron la dieta con NT mostraron menor grado de caligidosis versus el control sin NT.
AquaChile S.A. realiz un ensayo productivo en el 2006 donde prob dietas con
distintas concentraciones de nucletidos y de distintos proveedores versus un control. Lo
que rescato de este ensayo es que los nucletidos efectivamente aumentan la
sobrevivencia de los peces contra desafo SRS (P.salmonis). (ver Fig.5). Por lo tanto,
menores mortalidades se traducen en ms peces cosechados y ms dlares vendidos.
Se debe nombrar el estudio de Leonardi et al. 2003, en el cual evidenciaron que la
suplementacin de NT redujo los niveles de cortisol plasmtico en truchas (Oncorhynchus
mykiss) sanas y en truchas infectadas con necrosis pancretica viral (IPNv).
Es importante destacar que se ha descrito que mediante el metabolismo o
interaccin de algunos frmacos, se generaran antimetabolitos que bloquearan a su vez
el metabolismo de los NT, especialmente de purinas y pirimidinas. Esto ocurrira por
competencia de enzimas especficas o por una accin abortiva en la produccin de cidos
nucleicos (Grimble y Westwood 2000).
Fig. 5. Evaluacin de la mortalidad Acumulada (%) al desafiar peces contra SRS y que
recibieron 4 distintas dietas con 4 niveles de nucletidos. Ensayo AquaChile 2006.
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Discusin
Si bien las fuentes de nucletidos pueden ser muchas y muy variadas, su
disponibilidad para ser aprovechadas, esto es su digestibilidad de ser ptima. En este
sentido, es vital incluir en la formulacin de dietas nucletidos libres o extractos y no
aadir por ejemplo una levadura completa debido a que contiene una pared celular de
baja digestibilidad y por lo tanto los NT presentes en ella no sern eficientemente
aprovechados.
Si se propone que las mejores fuentes de NT provienen desde origen marino, no
se estara solucionando la dependencia existente por harina de pescado y sera un
retroceso. Al mismo tiempo, las fuentes de origen vegetal podran incurrir en problemas
similares a los actuales debido al reemplazo de la protena animal.
Adems del origen, es importante hacer notar que la mayora de los estudios han
sido realizados en mamferos, los cuales no presentan una fisiologa similar a la de un
pez. El metabolismo de los NT puede cambiar, la caracterizacin de la respuesta inmune
tambin podra presentar variacin. Sin embargo, la existencia de algunas enzimas
relacionadas con la digestin de estos se ha descrito. La presencia de enzimas
endonucleasas en peces existe, por lo tanto se pueden extrapolar conclusiones, pero que
no seran tan confiables. Adems, en muchos casos la presencia de alguna enzima es
especie-especfica. De este modo, aun no se tiene claro que mecanismos especficos
enzimticos estn envueltos en la digestin de NT. Sin embargo el hecho de que se haya
descrito la presencia de endonucleasas en el intestino de peces, podran repercutir en que
el pez utiliza los nucletidos libres suplementados y vas de salvataje para evitar la SN y
as ahorrar energa. Mediante la suplementacin podra mejorarse las tasas de
crecimiento al disponer de ms energa para otros procesos metablicos.
Al suplementarse nucletidos debera entregarse un set de estos y no solo uno o
algunos, ya que si se agregan slo algunos se podra caer en el efecto limitante del que
se encuentre ausente.
La suplementacin de NT y su efecto en el sistema inmune innato ha sido probada
mediante el desafo de los peces con variadas enfermedades tanto virales, bacterianas y
parasitarias. No obstante, estas pueden corresponder a diferentes cepas, variando mucho
en cuanto a su patogenicidad y virulencia. Por lo tanto, al realizar aseveraciones se debe
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tener precaucin debido a que dentro de un mismo agente infeccioso pueden existir cepas
con ms o menos virulencia, afectando de este modo el resultado del ensayo.
Las dosis de NT suministradas a los peces pareciesen carecer de un estudio
cientfico riguroso y lucen casi arbitrarias, la concentracin ptima a suplementar no ha
sido bien detectada y se vio que altas dosis tienen efecto inhibitorio de otras sustancias.
Podran estar siendo extrapoladas desde investigaciones en mamferos. Para poder
determinar una dosis especfica a suplementar se debera acompaar con datos de
variabilidad existente por especie, variabilidad propia de cada individuo, distintos hbitos
alimenticios, diferentes hbitat, etc.
Adems, la cantidad de especies estudiadas es pequea, sin embargo, se estn
estudiando las especies econmicamente ms relevantes. Los tamaos muestreados
generalmente no son grandes, incluso las tcnicas de muestreo y herramientas
estadsticas utilizadas no son justificadas y carecen de rigurosidad.
Un punto importante es que los NT como inmunoestimulantes, son inocuos,
seguros, naturales y otorgaran un buen nivel de proteccin frente a diversos patgenos,
adems se podran complementar en el uso de vacunas.
Si bien esta revisin de ha centrado en el SII de peces, tambin se ha descrito que
la capacidad de los nucletidos repercute hacia mayores y ms rpidas respuestas del
sistema inmune especfico o adquirido. En este sentido, NT comparados con -glucanos,
ejercen una respuesta ms amplia, a diferencia de los otros que slo mejoraran la
fagocitosis. Sin embargo, en un estudio que suplemento peces con NT y que mostraron
mayores tasas de sobrevivencia no se debi a un mejoramiento en la actividad de ERO
de macrfagos como se esperaba.
Un punto no menor es que el intestino e hgado poseen poderosos mecanismos
homeostticos los cuales degradan las purinas y pirimidinas ingeridas por la dieta y
podran reemplazarlas va SN. Sin embargo es posible que tejidos perifricos reciban solo
pequeas cantidades de NT de origen dietario. Se ha sealado tambin, que si un tejido
transporta mal los nucletidos implicara en que no sintetiza nucletidos o lo hace en una
baja tasa. Esto podra ser cierto para algunas especies de peces o quizs no. Adems, la
rpida proliferacin de tejidos tales como los del sistema inmune o el intestino no seran
capaces de satisfacer su requerimiento de NT por la sntesis de novo y por lo tanto
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deberan utilizaran preferentemente las vas de salvataje, sin embargo estas 2 vas son
metablicamente costosas y se preferir el aporte dietario de nucletidos. Por lo dems,
existiran otros beneficios en la produccin de peces, debido a que los NT tambin
aumentan el sabor del alimento, por lo tanto incrementaran el consumo y ganancia de
peso, y mejorara la eficiencia de conversin al tener un epitelio intestinal en ptimas
condiciones.
Sin embargo, cuando se propone a los NT como una forma de fortalecer las
defensas de los peces se est pensando en condiciones ideales, pero muchas veces los
animales ya se encuentran bajo un proceso de estrs. Por lo tanto, el consumo de
alimento sera menor y/o su aprovechamiento puede verse seriamente disminuido, por
consiguiente los NT podran no ser aprovechados o el consumo de ellos podra no ser es
suficiente para estimular una respuesta inmune. Esto hace ver que el manejo del estrs
es un punto no menor, pero que en el proceso productivo no se trata.
Si bien la informacin cientfica disponible hasta ahora va en una direccin, la
explicacin de porqu y cmo los nucletidos ejercen estas respuestas en los peces, aun
no es muy clara. Sin embargo, la estimulacin de la expresin gnica y vas metablicas
relacionadas con la inmunidad parecieran ser la clave del mecanismo de accin de los
nucletidos.
Conclusines
Los peces estn posibilitados para digerir y metabolizar nucletidos exgenos
debido a la presencia de enzimas que actan sobre stos. La suplementacin de
nucletidos efectivamente tiene un efecto potenciador del sistema inmune innato de
peces. Existe mayor actividad de macrfagos, neutrfilos y clulas NK. La suplementacin
de NT repercuti en mayor produccin de citoquinas: Interleuquinas e IFN, tambin
aument las EROs, Los NT dietarios son capaces de disminuir el cortisol plasmtico.
Suplementacin de NT aumenta el consumo, mejora el epitelio intestinal e incrementa el
pool celular de NT. Nucletidos tienen un efecto sinrgico con las vitaminas. Los
nucletidos disminuyen significativamente la mortalidad contra SRS e ISAv. Por lo tanto,
se propone que la suplementacin de NT puede modular una respuesta inmune contra
Bacterias, Parsitos y Virus. Sin embargo, se plantea el estudio de la suplementacin de
NT sobre cortisol, debido a que los mecanismos por los cuales se relacionan en los peces
son desconocidos.
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