Cataratas e Histidina

Cataratas e Histidina

Cataratas en salmónidos y el rol de la histidina

La carencia de histidina en los salmónidos ha sido identificada como uno de los factores más influyentes para la presentación de cataratas. Sin embargo, ¿tenemos claro cuáles son los requerimientos de este aminoácido en los peces para prevenir este problema? Estudios recientes nos dan una pauta para su suplementación.

 Las cataratas se definen como una opacidad del cristalino y/o su cápsula, provocadas por una interrupción en la disposición normal de sus fibras o alteraciones en la conformación o capacidad de retención de agua de sus proteínas. Como consecuencia se produce una dispersión anormal de la luz a través del cristalino, lo que distorsiona la imagen óptica proyectada y reduce la capacidad visual del pez, pudiendo incluso causar ceguera.

Debido a que los salmones son predadores visuales, cualquier opacidad en el cristalino limitará su habilidad para distinguir y seleccionar el alimento, disminuyendo su eficiencia de alimentación y tasa de crecimiento e incrementando la susceptibilidad a otras enfermedades. De este modo las cataratas generan un menoscabo en los parámetros productivos y constituyen además un problema asociado al bienestar animal.

Al igual que en otras especies, el cristalino de los peces se diferencia en núcleo, perinúcleo, corteza y cápsula (Figura 1). Generalmente las cataratas en los salmónidos se localizan en la corteza, pero en casos severos pueden extenderse hasta el núcleo. Por otro lado, la mayoría de las cataratas descritas en estos peces son consideradas irreversibles. No obstante, las cataratas reversibles provocadas por desbalances osmóticos son también una entidad conocida y, a menudo, están relacionadas con cambios bruscos en el ambiente.

La etiología de las cataratas es multifactorial y se han reconocido diversos factores de riesgo para su presentación en los peces:

  • Nutrición: asociadas a una carencia de zinc, vitamina A, vitamina B2 y aminoácidos esenciales, como la histidina, así como también al contenido de lípidos en la dieta y daño oxidativo.
  • Ambiente: fluctuaciones en la temperatura y salinidad del agua, sobresaturación de oxígeno y exposición a radiación UV.
  • Genética: peces triploides y cepas de crecimiento rápido son más susceptibles a desarrollar cataratas.
  • Parásitos: tremátodo Diplostomum
  • Químicos: hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), compuestos organofosforados y tioacetamida.
  • Traumas: producto de lesiones en el cristalino.
  • Otras patologías: cataratas secundarias a patologías que provocan lesiones en la piel y disfunciones osmorregulatorias, así como también cataratas producto de infecciones o inflamaciones intraoculares.

 

En los salmónidos de cultivo se han identificado claramente dos períodos de riesgo para su desarrollo, siendo éstos 1) el proceso de esmoltificación, en donde el cristalino es sensible a estrés cataratógenico de origen endógeno y exógeno y 2) las etapas de rápido crecimiento, asociado a la nutrición insuficiente del cristalino producto de deficiencias generadas por los elevados requerimientos de los peces. Sin embargo, se ha descrito que el aporte de histidina en el salmón del Atlántico durante a estos períodos ayuda a prevenir las cataratas y disminuir su severidad.

 

La histidina es un aminoácido esencial para los peces y por lo tanto debe ser suministrada a través de la dieta. Aparte de su papel en la síntesis de proteínas, la histidina y sus derivados se encuentran en los tejidos de los salmónidos en altas concentraciones, manteniendo el equilibrio osmóticola integridad de las células y los procesos metabólicos. Es así como su capacidad para prevenir y mitigar las cataratas se ha atribuido a la presencia en el cristalino de N-acetil-histidina (NAH), un metabolito de histidina que posee propiedades antioxidantes y que participa en la regulación de la osmolaridad ocular.

 

Considerando que la participación de este aminoácido en el desarrollo de las cataratas ha sido ampliamente demostrada, es que algunas de las investigaciones más recientes se han enfocado en determinar cuál es la cantidad de histidina requerida por los salmónidos para prevenir su presentación o reducir su severidad.

 

Cataratas en smolts de salmón del Atlántico, según contenido de histidina y fuente de lípidos en la dieta:

 

Remø et al., (2014) realizaron un estudio en Noruega con el objetivo de evaluar 1) si el requerimiento de histidina para reducir el desarrollo de cataratas en smolts de salmón del Atlántico después de la transferencia a agua de mar es mayor que el requerimiento para su crecimiento y 2) si el uso de aceites vegetales en el alimento contribuye a la cataratogénesis.

 

Para esto, grupos duplicados de smolts fueron alimentados por 13 semanas 10 dietas que contenían histidina, suministrada como His-HCL, en 5 niveles de inclusión (10, 12, 14, 16 y 18 g/kg de alimento) y aceite de pescado (FO) o una mezcla de aceites vegetales (VO) sustituyendo el 70% de FO. Antes de reemplazar el agua fresca por agua de mar e incorporar las dietas experimentales se hizo un muestreo para evaluar la presentación y severidad de las cataratas (semana 0) y posteriormente se realizaron 3 muestreos en las semanas 5, 9 y 13.

 

Los resultados indicaron que la fuente de lípidos no afectó el desarrollo de las cataratas ni el grado de opacidad del cristalino, por lo que los datos fueron combinados para las respectivas concentraciones de histidina. Debido a que las cataratas fueron más frecuentes (Figura 2A) y severas (Figura 2B) en los peces suplementados con histidina en una dosis de 10 g/kg de alimento, se confirmó que la cantidad de este aminoácido necesaria para mantener una óptima salud ocular es mayor que el requerimiento de 8 g/kg de MS estimado actualmente para el crecimiento de los salmones (NRC 2011).

 

 

A su vez, se demostró que al aumentar el contenido de histidina en la dieta se reduce la prevalencia de las cataratas (Figura 3A) y el grado de opacidad del cristalino (Figura 3B). A partir de estos resultados se estimó que el requerimiento de histidina para disminuir el riesgo de desarrollar cataratas en los smolts de salmón del Atlántico después de la transferencia a agua de mar es de 14,4 g/kg de alimento, mientras que su menor severidad se podría obtener al aportar 13,4 g/kg de alimento.

 

 

Histidina y desarrollo de cataratas en Salmón del Atlántico triploide adulto en agua de mar

 

Taylor et al., (2014) evaluaron en el Reino Unido el efecto preventivo de suplementar histidina sobre la presentación de cataratas en el salmón del Atlántico triploide durante la fase de engorda en agua de mar. En el estudio grupos de post-smolts diploides (2N) y triploides (3N) consumieron una dieta con un bajo (L: 12,6 g/kg de alimento) o alto (H: 17,4 g/kg de alimento) contenido de histidina durante un período de 6 meses, desde marzo a septiembre después de su primer invierno en el mar. En ambas dietas (L y H) las concentraciones de histidina se encontraban muy por encima de los niveles mínimos de inclusión estimados por la NRC (2011) para satisfacer las necesidades de crecimiento de los salmónidos.

 

Al momento de introducir las dietas experimentales la incidencia de cataratas era mayor en los peces triploides que en los diploides (46% vs 20%), así como también el grado de opacidad del cristalino (puntaje de cataratas 1,09 vs 0,26) (Figura 4). Posteriormente, la dieta tuvo un efecto significativo en la severidad de las cataratas, siendo esta menor en 3N-H que 3N-L en junio y septiembre y en 2N-H que 2N-L en septiembre. No obstante, el grado de opacidad fue siempre mayor en los peces triploides (Figura 4).

 

 

En la cosecha de los salmones se observó que la proporción de peces afectados por cataratas y la severidad de estas variaron según la ploidía y dieta (Figura 5). Es así como 78%, 52% y 48% de los individuos en 2N-H, 2N-L y 3N-H, respectivamente, mantuvieron una óptima salud ocular (puntaje de cataratas 0), mientras que sólo el 22% en 3N-L no desarrolló cataratas. Además, únicamente en los salmones triploides se detectaron cataratas severas a intensas (puntaje 5-8), con una incidencia de 8% y 14% en 3N-H y 3N-L.

 

 

Los investigadores concluyeron que la incorporación de altos niveles de histidina en la dieta (17,4 g/kg) desde el período de primavera a verano, cuando la temperatura del agua de mar aumentó, tuvo una gran influencia en la inhibición de las cataratas en el salmón del Atlántico triploide adulto. Además, los resultados sugirieron que el requerimiento de histidina en los períodos de riesgo es mayor en los salmones del Atlántico triploides en comparación con los diploides.

 

Estos estudios demostraron que la suplementación con histidina en concentraciones apropiadas según la fase de desarrollo y ploidía de los peces mitiga el desarrollo de las cataratas. Típicamente, este aminoácido ha sido aportado en la dieta de los salmónidos a través de la adición de harina de sangre, la cual es especialmente rica en histidina. Sin embargo, su desventaja con respecto a otras fuentes de histidina (como His-HCL) es su excesivo contenido de hierro, el cual es un prooxidante que puede promover estrés oxidativo con el consecuente daño en los componentes celulares, conduciendo a la interrupción de las funciones fisiológicas y favoreciendo la presentación de procesos patológicos.

 

En resumen, la manipulación de los niveles de inclusión de histidina en la dieta del salmón del Atlántico, según su fase de desarrollo y ploidía, puede ser utilizada como una estrategia para prevenir y mitigar el desarrollo de las cataratas. Asimismo, recientemente se demostró que la cantidad de histidina necesaria para cumplir con este objetivo se encuentra por encima de los requerimientos estimados para el crecimiento de estos peces.