El estrés oxidativo y el metabolismo antioxidante

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.