Los Nucleótidos

Introducción

El concepto de “alimento” ha venido cambiando por parte del consumidor, especialmente en las sociedades más desarrolladas. El consumidor ha comenzado a seleccionar el alimento por su valor nutritivo, efecto dietético, bajo el concepto de alimento funcional, y especialmente ha ido ejerciendo presión por “alimentos saludables" y por la ausencia de residuos indeseables como antibióticos, metales pesados, etc., La demanda de los consumidores y autoridades sanitarias ha llevado a los productores ha restringir el uso de ciertos aditivos como los antibióticos, promotores del crecimiento y otros ingredientes que pueden causar “rechazo” o una menor satisfacción en los consumidores. Este cambio ha impulsado a los productores a ensayar e incorporar aditivos naturales em las dietas animales que permitan mejorar la eficiencia de la producción, calidad del producto y disminuir la contaminación ambiental.

Diferentes alternativas se han desarrollado tales como los probióticos, prebióticos, enzimas, acidificantes y otros extractos de hierbas. Una de estas alternativas, que ha demostrado excelentes resultados, son los productos a base de nucleótidos, purificados o en su forma natural que, además de una alternativa natural, ya son considerados nutrientes esenciales, especialmente en fases iniciales y de gran desafío inmunológico.

Nucleótidos

Los nucleótidos son moléculas biológicamente activas, no proteicas y que constan de una base nitrogenada, una pentosa, y un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas que forman los nucleótidos se pueden clasificar en purinas (adenina y guanina) y pirimidinas (citosina, timina y uracilo). En la constitución del ADN los nucleótidos se emparejan, la base adenina se une con la timina y la guanina con la citosina. La base uracilo aparece sólo en el ARN, sustituyendo timina y uniéndose con la adenina.

Los nucleótidos están involucrados en diversos procesos bioquímicos que son esenciales para el funcionamiento del cuerpo. Actúan como precursores de ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN), fuente de energía (trifosfato de adenosina y guanosina trifosfato), coenzimas (dinucleótido de flavina adenina, dinucleótido de nicotinamida y adenina y coenzima A) y reguladores fisiológicos (AMP cíclico, GMP cíclico).

En situaciones de producción intensiva, cuando hay un crecimiento rápido, riesgo de enfermedades, consumo limitado de nutrientes o trastorno endógeno, los nucleótidos de la dieta tienen gran importancia para el cuerpo, pues aportan las bases y los nucleótidos para su uso inmediato en la síntesis de nucleótidos a través de la vía de recuperación. En esta vía el aporte exógeno es muy importante para los tejidos y órganos cuya síntesis de nucleótidos es deficiente, siendo por lo tanto necesario suplementar las dietas con nucleótidos. Siendo siempre metabolicamente esenciales, en estas circunstancias los nucleòtidos pasan a ser dieteticamente esenciales.

Además, los nucleótidos estan relacionados a la división y crecimiento celular, la modulación del sistema inmune y ayudan en el mantenimiento de la salud intestinal mediante la reducción de la incidencia de enfermedades entéricas.

Los nucleótidos tienen diferentes funciones en el cuerpo y entre ellos se encuentran:
1) fuente de energía química en forma de ATP (trifosfato de adenosina);
2) actúan en la formación de enzimas, tales como la coenzima A;
3) actúan como una molécula de señalización celular, por ejemplo, AMP (adenosina monofosfato) cíclico;
4) participan en la construcción de ácido desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN).

En general, los nucleótidos comprenden un grupo fosfato, un azúcar y una base nitrogenada (Figura 1). Sin embargo, esta composición puede variar, como sucede, por ejemplo, con moléculas de ADN y ARN. El azúcar presente en las moléculas de ADN es desoxirribosa y en el ARN es ribosa. Las bases nitrogenadas de ADN pueden ser: adenina, guanina, citosina o timina. En el ARN, la timina se sustituye por otra base nitrogenada llamada uracilo.

Figura 1 - Estructura de los nucleótidos

El ADN es responsable de almacenar toda la información genética del organismo. Para hacer esto, actúa como un molde para la producción de una molécula de ARN, que, a su vez, sirve para la síntesis de proteínas.

Los nucleótidos y el sistema inmune

Los nucleótidos son importantes para el mantenimiento de la respuesta inmune celular, ya que los linfocitos T son incapaces de producir eficientemente nucleótidos para su metabolismo celular. Por lo tanto, estas células son dependientes de los nucleótidos de la dieta disponibles para producir proteínas y proliferar.

Las dietas libres de nucleótidos pueden reducir la respuesta de hipersensibilidad retardada, disminuir la resistencia a la infección, reduciendo la producción de interleucina 2 (IL-2) y reducir la capacidad fagocítica de los macrófagos. Estos efectos inmunosupresores pueden estar relacionados con el papel metabólico de nucleótidos en estas células.

Los nucleótidos mejoran la utilización de los nutrientes

Cuando se utiliza en las dietas de aves y cerdos, los nucleótidos son capaces de acelerar el crecimiento y la recuperación de la lesión intestinal, y mejoran la producción de anticuerpos, linfocitos y la resistencia a las infecciones bacterianas y virales. En este grupo están los nucleótidos purificados y balanceados, que garantizan la entrega exacta de concentración necesaria.

El mayor desafío en la nutrición neonatal de aves, por ejemplo, es el cambio en el tipo de nutrientes suministrados, que cambia de proteínas y grasas del saco vitelino a una dieta que consiste principalmente de hidratos de carbono, o en el caso de los cerdos, una dieta a base de leche líquida a una dieta sólida con factores anti-nutricionales.

Actualmente, hay varias maneras de maximizar el crecimiento de los pollos y los cerdos, como las estrategias nutricionales para los primeros días de vida o fase inmediatamente después del destete.

En esta etapa, los nutricionistas suelen recurrir a herramientas tales como probióticos, prebióticos nutricionales, enzimas, etc. Entre estas estrategias están los nucleótidos.

Los nucleótidos no se consideran por lo tanto esenciales desde el aspecto nutricional, pues pueden sintetizarse en el cuerpo por la “via síntesis de novo”, proceso que se produce en el citoplasma de los hepatocitos (Mateo y Stein, 2004). En este proceso, bases de purina se sintetizan a partir de glicina, glutamina, aspartato y de CO2 y bases de pirimidina de aspartato, glutamina, NH3 y CO2, o la "vía de recuperación". Esta vía utiliza nucleósidos y bases resultantes de la descomposición de los nucleótidos para la resíntesis de ácidos nucleicos. La "vía síntesis de novo" en la mucosa intestinal no se activa incluso con una alta tasa de renovación celular, esto debido a que la mucosa intestinal depende inevitablemente de la vía de recuperación y nucleótidos de la dieta son la fuente más importante para esta ruta. La "via síntesis de novo" es un proceso considerado metabólicamente caro debido requerir un gasto importante de energía en forma de ATP (trifosfato de adenosina). La vía de recuperación puede ahorrar energía y permitir que las células que han capacidad limitada para la “síntesis de novo” (células blancas de la sangre, los enterocitos, células de médula ósea, células y los linfocitos de la mucosa intestinal) puedan mantener pools de nucleótidos (He & Sanderson limitados, 1994).

En este contexto, el efecto modulador de la adición de nucleótidos en la dieta en la maduración, la activación y la proliferación de linfocitos, la respuesta de inmunoglobulina y en la expresión génica de ciertas citoquinas ha sido ampliamente descrito en la literatura.

Los nucleótidos primero deben ser hidrolizados enzimáticamente para ser absorbidos en los enterocitos. Las enzimas implicadas en este proceso son la endonucleasa, la fosfodiesterasa nucleósido fosforilasa y que se originan en el epitelio intestinal (Markiewicz, 1983;. Morley et al, 1987), el jugo pancreático y la bilis (Holdsworth y Coleman, 1975 ). Más del 90% de los nucleótidos endógenos o dietéticos y de las bases nitrogenadas son absorbidos en los enterocitos. De los enterocitos, los productos metabólicos parciales de nucleótidos y nucleósidos endógenos o dietéticos son transportados al hígado a través de la vena porta hepática, para después ser metabolizado. Después de ser metabolizado en el hígado, los productos finales se liberan en el sistema circulatorio y entrarán en el tejido muscular. Si estos productos no se vuelven a utilizar para la producción de nucleótidos, o no sean absorbidos, las bases de purina y pirimidina se catabolizan a ácido úrico, β-alanina y β-aminoisobutirato (Rudolph, 1994).

Los estudios indican que de 2,0 a 5,0% de los nucleótidos dietéticos se retiene en el intestino delgado, el hígado y los tejidos del músculo esquelético, y este valor puede ser más alto en los animales jóvenes durante el ayuno.
Períodos de rápido crecimiento de los cerdos requieren mayores cantidades de nucleótidos para expresar su potencial genético (Mateo & Stein, 2004).

Los nucleótidos son componentes de ADN y ARN, y actúan mejorando el metabolismo de la energía, el metabolismo del nitrógeno, la morfología intestinal, la tasa de crecimiento, la respuesta inmune, la optimización de la función de los tejidos de crecimiento rápido, la tasa de maduración de las vellosidades y en la reducción de los trastornos intestinales (Tibbetts, 2002).

En situaciones de rápido crecimiento, enfermedades, consumo limitado de nutrientes o de trastorno endógeno, los nucleótidos de la dieta cobran una importancia fundamental en el cuerpo porque proporcionan bases y nucleósidos que serán utilizados inmediatamente en la síntesis de nucleótidos de "vía de recuperación". Y como ya se ha descrito anteriormente, este enfoque es extremadamente importante en los tejidos y órganos en los que la síntesis de nucleótidos es ineficiente.

Maribo, 2003 muestra que hubo una reducción en la incidencia de la diarrea y la mejora de la ganancia de peso en los lechones infectados con E. Coli, suministrando extracto de levadura en la dieta como una fuente de nucleótidos. Esto muestra la importancia de una fuente dietética de nucleótidos.

Los nucleótidos de la dieta participan en el proceso de la división y el crecimiento celular, la modulación del sistema inmune y mantener la salud intestinal mediante la reducción de la incidencia de enfermedades entéricas.
Otros autores han demostrado que existen diferencias significativas en la composición de la microflora intestinal después del destete de lechones, y los animales alimentados con dietas que contienen nucleótidos tienen un predominio de bifidobacterias (Mutai y Tanaka, 1980), mientras que las enterobacterias predominantes en el intestino de los lechones alimentados dietas sin suplementación de nucleótidos (Uauy, 1994). Esto indica que, además de promover la regeneración celular rápida y aumento de la producción de las disacaridasas en el intestino, los nucleótidos desempeñan un papel importante en la composición de la flora intestinal.

Algunos autores sugieren que el efecto sobre la flora intestinal podría ser debido a la reducción del pH intestinal cuando se incluye los nucleótidos en la dieta, lo que dificulta la proliferación de especies bacterianas patógenas y la reducción de la población bacteriana patógena daría lugar a una menor tasa de incidencia de la diarrea.

Hay estudios que muestran que el requerimiento de nucleótidos por lechones aumentó durante los períodos de estrés y los desafíos inmunes (Carver & Walker, 1995).

Para el desarrollo del sistema inmune del tracto intestinal y la microflora intestinal son requeridos nucleótidos (Cameron 2001). En consecuencia, el período de post-destete para el cerdo es un dilema, porque es el período que se requiere más nucleótidos, es uno en el que los precursores requeridos para la síntesis (glutamina y energía) están en pequeñas cantidades. Por lo tanto, la adición de nucleótidos en las dietas de los lechones post-destete es necesario para mantener la integridad del tracto gastrointestinal.

El plasma de la sangre y los nucleótidos pueden ser utilizados en dietas para los cerdos después del destete, pensando en mejorar el rendimiento de los animales. Además, las dos fuentes pueden tener un potencial efecto sinérgico, es decir, una fuente aumenta el efecto de otra.

Como se ve en esta explicación, los nucleótidos son una herramienta nutricional excelente para lograr buenos niveles de rendimiento de los animales, especialmente en las fases y los períodos de mayor reto y estrés durante la cría. Cabe recordar que tanto en los cerdos, las aves, animales de granja o mascotas, estas son las de mayor eficiencia nutricional y de baja incidencia em el costo productivo.

En la crianza de pollos (broilers) el uso de nucleótidos libres purificados en los primeros 10 días de crianza ha generado respuestas productivas, ganancias de peso de entre 60 y 150 gramos por ave.

Estos resultados inducen al análisis del uso de estas nuevas herramientas de la nutrición animal dentro del contexto de calidad de alimento que define el consumidor.

Actualización: Junio 2018

Bibliografía

Cameron, B.F.; Wong, C.W.; Hinch, G.N. et al. Effects of nucleotides on the immune function of early-weaned pigs. In: Digestive Physiology of Pigs, Proc. 8th Symposium (J.E. Lindberg and B. Ogle, eds) CABI Publishing New York, NY, p.66-68, 2001.
Carver JD & Walker WA (1995) The role of nucleotides in human nutrition. J Nutr Biochem 6, 58–72.
Uauy, R. Non-immune system responses to dietary nucleotides. Journal Nutrition, v.124. p.157-159, 1994.
Tanaka, R.; Mutai, M. Improved medium for selective isolation and enumeration of bifidobacterium. Applied and Environmental Microbiology, v.40, p.866-869, 1980.
Maribo, H. Weaning pigs without antibiotic growth promoters: strategies to improve health and performance. ANNUAL SYMPOSIUM OF NUTRITIONAL BIOTECHNOLOGY IN THE FEED AND FOOD INDUSTRIES, 19, Proceedings, Lexington. Nottinghan, UK: Nottinghan University Press, p.179-184, 2003.
Tibbetts, G.W. Nucleotides from yeast extract: potential to replace animal protein sources in food animal diets. Nutritional Biotechnology in the feed and food industries. Nottingham University Press, UK, p.435-443, 2002.
Mateo, C.D.; Stein, H.H. Nucleotides and young animal health: can we enhance intestinal tract development and immune function? Nutritional Biotechnology in the feed and food industries. Nottingham University Press, UK, p.159-170, 2004.
Rudolph, L.B. The biochemistry and physiology of nucleotides. Journal Nutrition v.124, p.124-127, 1994.
Holdsworth, G.; Coleman, R. Enzyme profiles of mammalian bile. Biochimica et Biophysica Acta, v. 389, p.47-50, 1975.
Morley, D.J.; Hawley, D.M.; Ulbright, T.M. et al. Distribution of phosphodiesterase I in normal human tissues. Journal of Histochemistry and Cytochemistry, v.35, p.75-82, 1987.
Markiewicz, A.; Kaminski, M.; Chocilowski, W. et al. Circadian rhythms of for marker enzymes activity of the jejunal villi in man. Acta Histochem, v.72, p.91-99, 1983.
Sanderson, I.R.; He, Y. Nucleotide uptake and metabolism by intestinal epithelial cells. Journal Nutrition, v.124, p.131-137, 1994.
Novak DA, Carver JD & Barness LA (1994) Dietary nucleotides affect hepatic growth and composition in the weanling mouse. JPEN J Parenter Enteral Nutr 18, 62–66.
Domeneghini C, Di Giancamillo A, Savoini G, et al. (2004) Structural patterns of swine ileal mucosa following L-glutamine and nucleotide administration during the weaning period. An histochemical and histometrical study. Histol. Histopathol. 19, 49–58.
Martinez-Puig D, Manzanilla EG, Morales J, et al. (2007) Dietary nucleotide supplementation reduces occurrence of diarrhoea in early weaned pigs. Livest Sci 108, 276–279.