El músculo representa aproximadamente el 60% del peso corporal de un pez y su correcto desarrollo es un indicador del estado de bienestar animal.
La reducción de la harina de pescado en los alimentos y la sustitución de la proteína dietética por nutrientes más baratos con un impacto ambiental reducido son desafíos actuales para la acuicultura sostenible.
Científicos lograron ampliar el conocimiento de las bases biológicas y procesos moleculares en los cuales se sustenta y explica el desarrollo y la modulación de un tejido tan importante como es el caso del músculo esquelético, información valiosa para la industria acuícola.
El músculo representa aproximadamente el 60% del peso corporal de un pez y su correcto desarrollo es un indicador del estado de bienestar animal.
La principal fuente de proteína de las dietas suministradas a peces de producción acuícola es la harina de pescado, la que se obtiene por medio de pesquerías de peces silvestres, «por lo tanto, una reducción en la cantidad de proteína en los alimentos acuícolas aliviará la dependencia de las pesquerías silvestres (a menudo sobreexplotadas) y el impacto ambiental de la acuicultura», analiza el Dr. Alberto Sáez, investigador del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Facultad Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma de Chile.
De hecho, el exceso de proteína en los alimentos acuícolas aumenta la oxidación de aminoácidos, la liberación de amoníaco y la eutrofización de los ecosistemas receptores de efluentes.
Las características metabólicas de los peces, en particular de los carnívoros, limitan la sustitución de las proteínas de la dieta por otros nutrientes. Por eso, el estudio en el que participa el Dr. Alberto Sáez busca incrementar el conocimiento de la expresión de genes implicados en la regulación nutricional y el crecimiento de la musculatura esquelética en función de los macronutrientes de diferentes dietas.
«En la actualidad existe una importante y creciente corriente de investigación enfocada en la búsqueda de materias primas alternativas, principalmente proteínas de origen vegetal y de insectos, las cuales deben ser validadas desde un punto de vista biológico y metabólico sin generar efectos negativos en el crecimiento», explica el investigador.
En este sentido, los biomarcadores moleculares de crecimiento pueden transformarse en herramientas de diagnóstico temprano, que pueden ofrecer información valiosa sobre el impacto metabólico de dietas experimentales en el desarrollo de la musculatura esquelética.
De ahí la importancia de que por primera vez en un estudio se identifiquen ciertos genes como bioindicadores, según el investigador, sería interesante poder validarlos en peces de importancia comercial en Chile, principalmente en Salmón del Atlántico (Salmo salar) o Salmón Coho (Oncorhynchus kisutch).
«Además, es absolutamente necesario poder migrar a fuentes de proteínas más sustentables en reemplazo de la proteína proveniente de la harina de pescado, y es aquí donde la región de la Araucanía podría tener un rol sumamente importante involucrando y acercando la industria agrícola con la acuicultura», recalca el investigador.
A futuro se podría pensar en el diseño y validación de un «kit de biomarcadores» específico para cada especie de pez de importancia comercial con el objetivo de evaluar de forma temprana las consecuencias fisiológicas de las dietas experimentales.
Resultados y método
El Dr. Alberto Sáez participó en un estudio realizado en Dorada (Sparus aurata), una especie de pez del género Sparus ampliamente cultivada en Europa, específicamente en la región mediterránea.
«Decidimos estudiar este pez ya que representa el porcentaje más importante de la producción acuícola de peces marinos en Europa, alcanzando el 46% del total», señala el especialista. Además, es una especie carnívora, por lo que utilizan de forma muy eficiente sus aminoácidos para crecer y obtener energía.
Se distribuyeron 330 peces en 12 acuarios a una temperatura de 21ºC. Se dividieron en cuatro grupos de tres acuarios cada uno, tres de ellos, fueron alimentados con tres dietas formuladas con similares niveles energéticos, pero con variaciones en la composición de los macronutrientes: Dieta HLL (alta inclusión de proteína, baja en lípidos y baja en carbohidratos); Dieta MHL (media inclusión de proteína, alta en lípido, baja en carbohidrato); y dieta LLH (baja inclusión de proteína, baja en lípidos y alta en carbohidratos). Un cuarto grupo de peces fue sometido a condiciones de ayuno prolongado por el mismo periodo de tiempo en el cual el resto de los peces fue alimentado.
Se alimentaron de esta manera por 37 días, con un punto de muestreo a los 23 días, en el cual se obtuvieron muestras de musculatura esquelética para realizar análisis de expresión de genes mediante microarrays (herramienta biotecnológica que permite conocer la expresión diferencial de miles de genes a la vez).
Al final del experimento muestras de músculo esquelético e intestino posterior fueron obtenidas para evaluar crecimiento y digestibilidad. «La composición de los macronutrientes y el ayuno prolongado afectó significativamente la expresión de genes que codifican para factores de transcripción, como es el caso de los factores reguladores miogénicos (MRFs), implicados en el control del proceso de formación y diferenciación de las fibras musculares» detalla el investigador de la Universidad Autónoma de Chile. En este sentido, los peces mantenidos en ayuno prolongado disminuyeron significativamente la expresión de genes Myod2, Myf5, miogenina y Myf6.
Paralelamente los peces alimentados con dietas con altos niveles de proteínas y bajos niveles de carbohidratos mejoraron el crecimiento y las tasas de conversión de los nutrientes, según lo que indica el estudio, influido principalmente por el aumento de la expresión de Myod2.
«Sin embargo, las dietas con bajos niveles de proteínas y altos niveles de carbohidratos restringieron el crecimiento disminuyendo la expresión del gen que codifica para el factor de crecimiento insulínico tipo 1 el cual se ha descrito como un potente estimulador del crecimiento y de la proliferación celular», explica el Dr. Alberto Sáez.
Los análisis de expresiones diferenciales realizados por medio de microarrays revelaron que la expresión de los genes igfals, tnni2 y gadd45a pueden ser usados como biomarcadores para evaluar el efecto de los macronutrientes en las dietas en función del crecimiento y el desarrollo de la musculatura esquelética de Sparus aurata.
Como señala el investigador, los resultados pueden ser extrapolados a nuestro país, aplicado directamente a las especies salmónidas de importancia comercial en Chile, las cuales son especies carnívoras, sumado, además el alto grado de conservación de elementos genómicos entre peces teleósteos.
Sáez-Arteaga, A; Wu, Y; Silva-Marrero, J; Rashidpour, A; Almajano, M.P.; Fernández, F; Baanante, I.V.; Metón, I. Gene markers of dietary macronutrient composition and growth in the skeletal muscle of gilthead sea bream (Sparus aurata) Aquaculture, Volume 555, 2022, https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2022.738221
