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El estrés oxidativo y el metabolismo antioxidante

Publicado: 15 de agosto de 2018
Por: Garros Fontinhas, Adisseo América del Sur, y Pierre-André Geraert, Adisseo Francia
El selenio orgánico se torna más efectivo a medida que se tienen nuevas moléculas
Para acompañar las demandas de un mercado cada vez más exigente en términos de costo y calidad, las cadenas productivas de proteína animal necesitan superarse a todo momento. En dicho entorno, se destaca la eficiencia de la producción, al evitar el despilfarro y maximizar el rendimiento animal.
En los actuales modelos de producción, la nutrición y la sanidad deben estar alineadas con el desafío productivo al que están sometidos los animales. El estrés oxidativo resulta del desequilibro entre producción de radicales libres y la capacidad del metabolismo antioxidante.
El metabolismo celular (respiración) produce incesantemente radicales libres, que son esenciales para la eficiencia de la respuesta inmunológica, pues el bombardeo de radicales libres sobre los patógenos es una etapa común a los agentes inmunológicos, sean estos de respuesta innata o respuesta adaptativa. Mientras mayor sea el desafío fisiológico de la ganancia de peso, así como el desafío sanitario, mayor será la producción de radicales libres. Si la capacidad antioxidante del animal no está a la altura de dicho desafío oxidante, la eficiencia productiva y la calidad del producto final se ven comprometidos, lo que conlleva a la pérdida de conversión alimenticia, ganancia de peso, reduce la vida útil de carnes y huevos, y perjudica, asimismo, características organolépticas de los productos finales.
La eclosión de los huevos, el destete y las primeras fases de vida son períodos de desafío para los animales jóvenes, y a menudo suscitan un estado de estrés oxidativo, lo que significa que los animales están más susceptibles a enfermedades.
En la mayoría de los casos, se ha observado el estrés oxidativo por su efecto sobre la oxidación lipídica. Todas las células están cubiertas por una doble capa fosfolipídica y, así, una reducción en la oxidación lipídica ayudará a mantener la integridad celular al incrementar la resistencia a un entorno agresivo. Sin embargo, las proteínas también son blancos de las especies reactivas de oxígeno (ERO), e incluso una leve oxidación de una enzima acarreará en pérdida de su función, afectando el desarrollo muscular y también la calidad de la carne o huevo.
El metabolismo antioxidante actúa por intermedio de diversas moléculas y mecanismos, entre los cuales los ciclos de las vitaminas E y C, sistemas enzimáticos de glutatión, superóxido dismutasa y también enzimas selenio-dependientes, como glutatión peroxidasa y metionina sulfóxido reductasa.
Entre dichos sistemas, se destacan las enzimas selenio-dependientes, o selenio-proteínas, pues estas optimizan los demás ciclos antioxidantes mediante el reaprovechamiento de las vitamina E y C, y la glutatión, además de que capturan radicales libres, evitando así la oxidación de proteínas y lípidos.

Sobre el Selenio
Pero ¿qué es el Selenio?
En la tabla periódica, el selenio (Se) está en la familia de los calcógenos, la misma del oxígeno y el azufre, pero con masa atómica superior y más facilidad de entregar electrones. Debido a dicha facilidad, es un elemento bastante reactivo en su forma libre y, por ello, también bastante tóxico para animales y plantas.
El Se está presente en el suelo en sus formas inorgánicas (libres) como selenito y selenato de sodio. Los vegetales lo absorben a través de su sistema radicular en esas formas libres, reactivas, y, al no tener mecanismo de excreción de Se, lo metabolizan en una forma orgánica y estable, denominada selenio-metionina (SeMet), en la cual el Se sustituye el azufre al interior del esqueleto carbónico de la metionina.
La SeMet es la única forma estable y almacenable de Se, ya sea en los vegetales o en los animales. En el metabolismo animal, la SeMet puede sustituir la metionina en todos los metabolismos, e incluso incorporarse a las proteínas del cuerpo, que así almacena Se.
Las moléculas antioxidantes selenio-dependientes utilizan la selenocisteína (SeCys) en sus sitios activos, justamente porque la selenocisteína posee una alta reactividad, incluso superior a la de la cisteína. Cuando la SeCys sustituye una cisteína en el sitio activo de una molécula antioxidante, la capacidad antioxidante de dicha molécula se ve potenciada. A diferencia de SeMet, SeCys tiene alta reactividad y por lo tanto no se encuentra libre en el organismo animal. SeMet sólo se transforma en SeCys en una enzima antioxidante.
Cuando el animal recibe una dieta con suplementación de Se inorgánico, selenito o selenato, ambas formas se convierten inmediatamente en seleniuro de hidrógeno (H2Se), forma sumamente tóxica y reactiva, precursora de la excreción, pero que posibilita una pequeña producción de SeCys al interior de las moléculas antioxidantes. Sin embargo, al ser tóxico y reactivo, el H2Se se excreta muy rápidamente, lo que es útil a la producción de enzimas durante un corto periodo de tiempo. El resultado de la suplementación con Se inorgánico es la producción sub-óptima de enzimas selenio-dependientes y la ausencia de almacenamiento de Selenio. Así, pues, la tasa de aprovechamiento (retención) del selenito puede ser inferior al 1%.

El 100% eficiente
Para refinar los mecanismos antioxidantes, resulta esencial contar con una fuente constante de selenio-metionina (SeMet), lo que posibilita el almacenamiento de Selenio (Se) en las proteínas corporales. Mediante el turn-over proteico, se moviliza la SeMet depositada en los músculos, que entonces sirve de materia prima para la producción de enzimas antioxidantes selenio-dependientes siempre que ello es necesario.
Están disponibles desde hace muchos años productos comerciales a base de Se-levaduras, fuentes importantes de Se, pues una levadura selenizada puede contener unos 98% de selenio orgánico; sin embargo, solo el 55-65% de dicho Se orgánico se encuentra bajo la forma de selenio-metionina (SeMet). Todos los demás compuestos de Se presentes en la levadura tienen que convertirse en seleniuro de hidrógeno (H2Se) para que los use el metabolismo; asimismo, la fuente inorgánica, selenito de sodio, tiene bajísima tasa de aprovechamiento. Así, pues, una Se-levadura difícilmente entrega contenidos específicos y garantizados de selenio-metionina.
Adisseo desarrolló una nueva forma química: el ácido 2-hidróxi-4-metilo selebutanoico (HMSeBA), Selisseo®, una selenio-hidróxi-metionina en la cual el azufre (S) sustituye el Se (Figura 1). Selisseo® es un 100% selenio-hidróxi-metionina.
Se obtiene el HMSeBA mediante un proceso químico específico que asegura la pureza del producto.
La deposición de Se en los tejidos es más del 40% superior con HMSeBA que con una Se-levadura en pollos (Briens et al. 2013, 2014 - Figura 2), ponedoras (Jlali et al., 2013) y porcinos (Jlali et al., 2014). Una comparación entre el HMSeBA, una Se-levadura y una L-SeMet pura demostró que la diferencia en el contenido de Se almacenado es el resultado directo de la concentración del principio activo: la SeMet (Figura 3).
Un artículo publicado en el simposio EggMeat 2013, en Italia, comprobó que la eficiencia de la Se-levadura está relacionada a su contenido de SeMet. Así, pues, el HMSeBA tiene un 100% de SeMet, mientras que las levaduras selenizadas contienen solo cerca de un 55-65% de SeMet, como se describió anteriormente.

Más Selenio disponible para el metabolismo antioxidante 
Experimentos recientes han mostrado que, al alimentar los animales con HMSeBA, no se aumentará solamente el total de Se depositado y la cantidad de SeMet en los músculos, sino también la cantidad de SeCys como enzimas selenio-dependientes (Figura 4). 
Así como se ha demostrado que la hidróxi-metionina es significativamente más transulfurada en cisteína que otras fuentes de metionina, el HMSeBA parece brindar doble beneficio: aumento en la cantidad de SeCys incorporada a selenio-proteínas y así como mayor deposición de SeMet muscular.
Con base en la estructura química de la hidróxi-metionina, el HMSeBA se beneficia de su estabilidad. De hecho, se han sometido a pruebas dietas con tratamiento térmico, peletizadas o extrudidas, como alimentos balanceados para mascotas o para peces, y arrojaron el 100% de recuperación bajo condiciones de hasta 130ºC y 130 bars. Al alimentar aves jóvenes con dietas peletizadas conteniendo HMSeBA, se demostró la biodisponibilidad y la estabilidad total de esa nueva forma de Se orgánico. 
Se demostró ampliamente el potencial antioxidante del HMSeBA mediante la mejora en el rendimiento productivo bajo condiciones de estrés oxidativo (por ejemplo estrés por calor, desequilibrios dietéticos) o la reducción en la oxidación de la carne debido a la mejor transulfuración en cisteína. Así, pues, la selenio-hidróxi-metionina combina el 100% de eficiencia a un potencial antioxidante que no se puede alcanzar con otras formas de Se.
Desde el lanzamiento del producto, Adisseo ha estado desarrollando proyectos con instituciones de investigación y universidades orientados a comprobar los efectos de Selisseo® sobre el fortalecimiento de las defensas antioxidantes y la mejora del rendimiento reproductivo y productivo de los animales de producción. Diversos trabajos presentaron los beneficios del uso de la selenio-hidróxi-metionina en aves. Uno de ellos, que se presentó durante el PSA Latin America Scientific Conference en 2016, evaluó el efecto de la suplementación con distintas fuentes de Se en la alimentación de reproductoras pesadas sobre su progenie, los autores Zorzetto et al. (2016) concluyeron que los pollos nacidos de las reproductoras alimentadas con Selisseo® tuvieron mejor conversión alimenticia que los del grupo tratado con selenio inorgánico (Tabla 1). A su vez, el trabajo de et al. (2017), publicado en el Journal of Nutrition, demostró que Selisseo® fue más efectivo en la expresión de las selenio-proteínas en el mARN y por ello es capaz de generar protección extra en momentos de mayor estrés oxidativo, cuando se demanda más expresión de las enzimas selenio-dependientes. Trabajos con ponedoras han puesto de manifiesto el potencial que tiene Selisseo® de mejorar características relacionadas a la calidad de la cáscara (espesor y resistencia a la ruptura), aumentar las concentraciones de Se en la yema y el albumen y, además, amortiguar la disminución de postura post picos productivos.
En porcinos, se demostró que la selenio-hidróxi-metionina también es eficaz para mejorar el estatus antioxidante y los índices reproductivos de las cerdas, mejorando, asimismo, el desempeño de lechones provenientes de dichas madres. En la fase post-destete, Selisseo® redujo la incidencia de diarrea en los lechones.
En 2017, Sun et al. demostraron, además, absorción superior con el uso de Selisseo® en vacas en lactancia. La suplementación con selenio-hidróxi-metionina logró índices de más elevados de Se en plasma y leche, y también aumentó la capacidad antioxidante y mejoró la inmunidad de las vacas.
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Luis Elias Ramirez Sanabria
Pacific Blu
8 de octubre de 2018
Buenas tardes estimados foristas al señor Garros y al Doctor Raul Cortes gracias por tan buena información además me gustaría que me aclaren algo el uso del Se Met disminuye el estrés oxidativo con el fin de mejorar rendimiento en las raciones, reformular y hacer una dieta más específica para en los rubros o ganaderías mencionadas. Mejora la absorción de nutrientes para cada ración ? Gracias y saludos cordiales.
Miguel Cervantes Ramirez
Universidad Autónoma de Baja California (UABC)
20 de septiembre de 2018

Hola

Les comparto este "link" donde encontrarán un artículo recientemente publicado en la revista Amino Acids (Sept., 2018) relacionado con este tema, el cual creo que les va a ayudar a lograr una mejor comprensión del fenómeno.

The unique tRNASec and its role in selenocysteine biosynthesis

Buen día

Marco Juárez
UNAM - Universidad Nacional Autónoma de México
12 de septiembre de 2018

Creo que aquí habría que hacer la consulta a una entidad de terciería bien capacitada en el área de Enzimología y Bioquímica de músculo y huevo de aves, esto conla finalidad de determinar los puntos álgidos de la discusión relativa a sí el Selenio libre es la parte que actúa como fuente primaria en la formación de enzimas antioxidantes y en que circunstancias de gradiente de concentración o mecanismos de expresión epigenética lo hace con relación al uso de Se-met... Desafortunadamente yo no soy experto en el área, así que sería interesante escuchar a uno de los nutriólogos de aves independientes que existen su opinión al respecto. Interesante discusión, felicidades Dr. Cortes y Dr.Fontinhas, este tipo de discusiones son muy interesantes y enriquecedoras, me gustaría algún día escuchar la defensa de sus argumentos en vivo.

iván patricio peñafiel flores
22 de octubre de 2018

Saludos. Información de este género en la cual los minerales como tales no son la forma de consumir en la dieta diaria de animales, personas, sino que se deben consumir en forma orgánica, para lo cual es importante poner énfasis en la nutrición mediante alimentos "biofortificados"...Con esta cultura se dejaría de consumir las pildoras de minerales que ofrece el mercado desde hace 100 años...Gracias

Dr. Raúl Cortés Coronado
20 de octubre de 2018

Aclararia que el Se incorporado en las selenoproteinas si actua como una parte del sistema antioxidante. No esta ligado a la mejor digestion o absorcion directamente, pero si a la mejor actividad del sistema inmune lo cual secundariamente dAra beneficios en la salud intestinal.
Lo importante es que haya Se disponible para que la celula sinteitice las selenoprotinas, la SelenoMetionina no se incorpora directamente a estas proteinas, si es una buena fuente del elemento, pero no es la unica forma de aumentar la absorcion del Se, hay proteinatos en el mercado que pueden usarse con la misma eficiencia, por lo que sera cuestion de decidir cual ofrece mejor precio para lograr el fin de aumentar el selenio serico

Dr. Raúl Cortés Coronado
21 de septiembre de 2018
Estimado Miguel, muchas gracias por la referencia.
Dr. Raúl Cortés Coronado
12 de septiembre de 2018
Me parece que el punto 4 (uso de Se para síntesis de proteínas antioxidantes) es exactamente el punto que no comparto y que he tratado de aclarar. Las enzimas antioxidantes se forman con o sin Se-aminoacidos. Para que el Se sea activo como "COFACTOR" requiere estar en su forma elemental (Se) y no previamente unido a un carbono de la estructura de un aminoácido. El tipo de enlaces químicos determina o no la capacidad de actuar en el intercambio eléctrónico. Esto es una demostración tan bien documentada como las demás ideas que proporciona sobre el depósito o no de Se en el organismo a través de los Se-aminoacidos. Es decir no aceptar una, sería también no aceptar las otras. Ha sido un placer mantener este intercambio. Saludos
Dr. Raúl Cortés Coronado
11 de septiembre de 2018
Agradezco que finalmente este de acuerdo en que el Se de otras fuentes pueda ser incorporado en Se-aminoácidos y que esto tiene que ver con la retención del Se en los tejidos no con su actividad como cofactor en las enzimas antioxidantes (diferentes de las Seleno-proteinas).
Dr. Raúl Cortés Coronado
11 de septiembre de 2018
complemento: Cofactores Enzimáticos La actividad de algunos enzimas depende solamente de su estructura como proteínas, mientras que otros necesitan, además uno o más componentes no proteicos, llamados cofactores. El cofactor puede ser un ion metálico, o bien una molécula orgánica llamada coenzima: algunos enzimas necesitan de ambos. Los cofactores son generalmente estables frente al calor, mientras que muchas proteínas enzimáticas pierden la actividad por calefacción. El complejo enzima-cofactor catalíticamente activo recibe el nombre de holoenzima. Cuando se separa el cofactor, la proteína restante, que por sí misma es inactiva catalíticamente, se designa con el nombre de apoenzima. Tabla 1.- Algunos elementos inorgánicos que actúan como cofactores por enzimáticos Cu2+ Citocromo oxidasa Fe2+ o Fe3+ Citocromo oxidasa, catalasa, peroxidasa K2+ Piruvato, quinasa Mg2+ Hexoquinasa, glucosa 6-fosfatasa, piruvato, quinasa Mn2+ Arginasa, ribonucleótido reductasa Mo Dinitrogenasa Ni2+ Ureasa Se Glutatión peroxidasa Zn2+ Carbónico anhidrasa, alcohol deshidrogenasa, carboxipeptidasas A y B La tabla 1 reúne algunos enzimas que precisan de iones metálicos como cofactores. En tales enzimas el ión metálico puede actuar como: 1) Centro catalítico primario 2) Como grupo puente para reunir el sustrato y la enzima, formando un complejo de coordinación 3) Como agente estabilizante de la conformación de la proteína enzimática en su forma catalíticamente activa Los enzimas que precisan de iones metálicos, se llaman a veces metaloenzimas.
Dr. Raúl Cortés Coronado
11 de septiembre de 2018
Gracias por la referencia. En la misma dice los siguiente: As chickens are not able to synthesize SeMet, its provision through diet is a key strategy to fight commercially relevant stresses. Esto explica por si mismo que una cosa son las selenoproteínas y otras las enzimas que utilizan Se como grupo prostético (quelado), lo mismo que sucede con otros minerales activos en la SOD, CAT,etc. De otra forma no se explicaría como las aves pueden usar el elemento. No hay un "codon" para Se-Met o Se-Cys, estas se forman a partir del uso de Se por el organismo, luego se forman las proteínas por el RNA especifico que requiere el aminoácido, pero no hay una secuencia de nucleótidos específica de Se-Met (los pollos no lo tendrian de acuerdo a lo que cita el mismo artículo) Claro que si se quiere enriquecer un producto con Se, la Se-Met de la levadura y otras fuentes es la mejor opción. Para los efectos antioxidantes, es evidente que hay otras formas de obtener el Se. Saludos
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