La utilización de minerales en nutrición animal es esencial para el desarrollo, crecimiento y funciones metabólicas. La mayoría de los estudios sobre el uso de los principales minerales en nutrición de peces demuestran, principalmente, su efecto en crecimiento y calidad de carne, sin embargo, éstos también incidirían en otros aspectos metabólicos y fisiológicos como la reparación de tejidos.

Con el marco anterior, hace dos años BioMar Chile S.A. -en conjunto con Alltech Chile- inició una investigación utilizando trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) en el Centro de investigación de BioMar en Castro (Región de Los Lagos), sobre el efecto mineral en determinados aspectos metabólicos, bioquímicos y fisiológicos (además de los estudios sobre la digestibilidad de los minerales para definir su uso óptimo).

En la primera etapa, la investigación buscó  determinar y comprender el efecto del zinc (Zn) sobre la expresión génica de una proteica estructural (colágeno I) y su efecto en la cicatrización. Se puede destacar que el zinc es uno de los más importantes minerales que, al igual que el hierro (Fe) y el fósforo (P), se encuentra en todos los animales en una alta proporción.

El zinc interviene en forma directa en procesos de formación de estructuras como los huesos y además forma parte de enzimas que participan en la formación de tejidos como la matriz de metaloproteinasas, que son un grupo de enzimas dependiente de zinc que catalizan la formación de estructuras como el colágeno en sus diferentes formas.

Con el apoyo de especialistas de Aquinnovo S.A. se determinó el gen que expresa para la subunidad alfa 1 del colágeno I como candidato para la investigación. El colágeno I se encuentra en casi todos los tejidos y es parte de todas las estructuras de los animales, especialmente de la piel.

Desarrollo de la investigación

El estudio de regeneración utilizando trucha arco iris se evaluó sobre la base de la variación de la expresión génica de colágeno tipo I. Específicamente, se eligió la subunidad α1, dado que se encuentra en mayor proporción en la molécula de colágeno I. El control interno utilizado para realizar la cuantificación relativa del colágeno I correspondió al gen que codifica para el factor de elongación de la traducción, ELF1. Paralelamente, se midió la digestibilidad del zinc en la dieta base que contenía zinc de las materias primas y se comparó con la digestibilidad de una dieta que contenía zinc de las materias primas (dieta base) más una determinada concentración de zinc orgánico y con la digestibilidad de una dieta que contenía la dieta base más una concentración de zinc  inorgánico.

El diseño del ensayo de medir la regeneración se hizo sobre la base de valores creciente de zinc usando una dieta con bajo contenido de zinc como nivel basal y agregando zinc orgánico en distintos niveles para medir cuál concentración resultaba más efectiva para la activación del colágeno I. En una primera etapa, los peces utilizados en el estudio se alimentaron con la dieta de bajo contenido de zinc para bajar los niveles orgánicos del mineral en la piel, lo cual permitió un 50% de reducción de zinc. Luego, los peces se distribuyeron en cinco grupos y cada uno de ellos fue alimentado durante cuatro semanas con una de cinco tipos de dietas, las cuales partían desde una de nivel base (sólo zinc aportado por las materias primas) y las siguientes con niveles crecientes de zinc orgánico  adicional.

Posteriormente, los peces fueron sometidos a un corte de 1 cm en la piel y se realizó la medición de la expresión genética de la subunidad alfa del colágeno I como tiempo cero (T0). Los peces se alimentaron con las mismas cinco dietas por otras cuatro semanas, pero se fueron obteniendo muestras una vez por semana directamente desde la herida para medir la acción regeneradora del zinc mediante expresión génica.

Resultados

Hubo un claro aumento en la expresión génica del colágeno I, después de la alimentación con las cinco dietas con concentraciones crecientes de zinc. Aquí se utilizó la dieta basal C1 como la concentración mínima inicial proveniente de las materias primas y desde X1 hasta X4 se identifican las concentraciones crecientes de zinc orgánico agregado a la concentración inicial  (Figura 1).

Con los resultados de esta  etapa se deduce una curva para el cálculo del nivel óptimo de zinc en la dieta para lograr la mayor expresión génica del colágeno I (Figura 2).

Con respecto a la expresión génica del colágeno durante el período de cicatrización después del corte en la piel, se observa una baja en la expresión del colágeno en la segunda semana y un aumento hasta la cuarta semana, esto demuestra que la formación de colágeno I tiene un declive y después vuelve a crecer durante este período (Figura 3).

En cuanto a la digestibilidad aparente estudiada en forma paralela, se determinó que esta aumenta con la adición de zinc orgánico, en comparación con la adición de zinc inorgánico y con lo aportado sólo por las materias primas (Figura 4).

Conclusiones y discusión

Según lo manifestado por el biólogo coordinador del Departamento de R&D de BioMar Chile, Jaime Carrasco, quien dirigió la investigación en conjunto con el investigador del centro experimental de BioMar Chile en Castro, Víctor Vidal, se puede concluir que son claros los efectos favorables del zinc en la cicatrización de la piel en peces y en la formación de colágeno I, una de las proteínas más importantes que forman parte de la estructura de la piel de los animales.

Por otra parte, el estudio demostró que el uso de fuentes orgánicas muestra una mayor digestibilidad y mejoran la absorción de este importante nutriente potenciando la efectividad del mineral en análisis en la cicatrización.

“Investigaciones como éstas son realizadas para determinar el diseño de los distintos productos desarrollados por la empresa, ya sea en la línea de los alimentos como de los aditivos. En forma particular, la línea Biofocus Concept considera dentro de su desarrollo técnico, estos estudios relativos a los efectos del uso de minerales en nutrición animal”, comentó Carrasco.

El investigador de BioMar Chile agregó que “la investigación del efecto de minerales es crucial para la optimización de concentraciones en las dietas que sirvan para un propósito determinado. Futuras investigaciones están destinadas a verificar qué ocurre con otros genes activos durante la cicatrización y también con el uso de otros minerales y nutrientes esenciales en este importante daño fisiológico que sufren los peces por roce o ataque de predadores y de parásitos externos”.