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Efecto antioxidante de la silimarina como estrategia productiva a considerar en la camaronicultura

El control de enfermedades en la producción de proteína a partir de animales acuáticos es una problemática cuya solución ha estado de la mano del uso de antibióticos y productos químicos que, así como aúnan en el tratamiento y control de los agentes infecciosos, también provocan efectos adversos en el organismo del huésped. Estos efectos negativos incluyen la generación de resistencia a los antibióticos y la presencia de residuos de medicamentos en la línea de producción y finalmente en el producto presentado al consumidor.

Dada la importancia que estos últimos prestan actualmente a la residualidad, la producción pecuaria en general ha explorado —entre otras alternativas—, los extractos de plantas, productos de la naturaleza que tienen propiedades medicinales capaces de destruir o inhibir varios microorganismos como bacterias, hongos y levaduras, así como propiedades antioxidantes.

Los crustáceos, como especie, se defienden de las infecciones por patógenos a partir del sistema inmune inespecífico, siendo el hemocito (fagocito de invertebrados que se encuentran en la hemolinfa), la principal célula involucrada en dicha respuesta, incluyendo la fagocitosis, activación del sistema de la profenoloxidasa (por su sigla en inglés, ProPO[1]), entre otros. La activación de la cascada de ProPO también genera intermediarios que pueden funcionar como opsoninas para mejorar la fagocitosis y estimular otras proteínas que participan en la defensa del huésped (Mak & Saunders, 2006).

Según su morfología y funciones, los hemocitos de los crustáceos se clasifican en células hialinas, semigranulares y granulares. Las células semigranulares contienen una pequeña cantidad de partículas que participan principalmente en citotoxicidad, encapsulación y en el sistema ProPO.

Al contar con una respuesta inmune inespecífica por parte del hemocito, los crustáceos enfrentan muchos problemas a partir de las condiciones de oxidación, las cuales generan una gran cantidad de radicales libres, con capacidad autocitotóxica e inmunosupresora, por lo que es mandatorio y necesario contar con productos que ayuden a soportar la acción de los hemocitos sin las desventajas que ello representa.

La silimarina, un extracto de la planta Silybum marianum (cardo mariano) que contiene varios flavonolignanos (siendo la silibina el principal), ha recibido una enorme cantidad de atención durante la última década como un remedio herbal para el tratamiento y soporte al tejido hepatopancreático en crustáceos, principal órgano en la depuración de radicales libres y subproductos de los mismos.

El conocido cardo mariano es una planta común en América del Norte, que llega a México y Europa. La silimarina, como extracto de esta planta, es utilizada por sus propiedades antioxidantes. El extracto de cardo mariano tradicional se obtiene a partir de las semillas, que contienen aproximadamente un 4-6% de silimarina. El extracto consta de aproximadamente 65-80% de silimarina (un complejo de flavonolignanos) y 20-35% de ácidos grasos, incluido el ácido linoleico. La silimarina es una mezcla compleja de moléculas polifenólicas, incluidas siete estrechamente relacionadas flavonolignanos (silibina A, silibina B, isosilibina A, isosilibina B, silicristina, isosilicristina, silidianina) y un flavonoide (taxifolina). La silibina, una fracción semipurificada de silimarina, es principalmente una mezcla de 2 diastereoisómeros (silibina A y silibina B), en una proporción aproximada de 1:1.

En muchos casos, las propiedades antioxidantes de la silimarina se consideran responsables de sus acciones protectoras. Los mecanismos antioxidantes de este componente herbal incluyen, (1) prevenir la formación de radicales libres inhibiendo enzimas productoras específicas de especies reactivas del oxígeno (ROS), o mejorar la integridad de las mitocondrias en condiciones de estrés, (2) conservar el equilibrio redox óptimo en la célula, activando una gama de enzimas antioxidantes y antioxidantes no enzimáticos, principalmente a través de la activación de Nrf2[2] —la cual es probablemente la principal fuerza impulsora de la acción antioxidante de la silimarina—, (3) disminuir las respuestas inflamatorias a través de la inhibición de las vías de NF-κB[3] —mecanismo emergente de los efectos protectores de la silimarina a nivel hepático ante la toxicidad y diversas enfermedades—, (4) vitagenes activadores, responsables de la síntesis de moléculas protectoras, incluidas proteínas de choque térmico, tiorredoxina y sirtuinas y proporcionar protección adicional en condiciones de estrés que merezcan mayor atención, y (5) la silimarina sola o en combinación con otros compuestos hepatoactivos (e.g. carnitina, betaína, vitamina B12), podría tener efectos hepatoprotectores similares a los descritos en nutrición humana, sirviendo de igual manera como estrategia de prevención de enfermedades y nutrición animal (Surai, 2015).

En cuanto a su acción específica frente a los radicales libres, la silimarina neutraliza la inhibición de los fosfolípidos causada por la toxicidad de éstos, siendo que los radicales libres actúan entonces como agentes estresantes endógenos, que conducen a la acumulación de ROS en el tejido y, como consecuencia, a la peroxidación lipídica de las membranas celulares, siendo la silimarina capaz de atenuar estas alteraciones (Surai, 2015). Actualmente, hay pocos estudios que informan acerca del uso de la silimarina y sus beneficios sobre las funciones hepáticas de algunas especies de peces y crustáceos, aunque se reconocen sus efectos positivos en el crecimiento e inmunidad de los mismos (Banaee  et al., 2011; Ahmadi et al., 2012; Jia et al., 2013; Owatari et al., 2018; Hassaan et al., 2019; Xiao et al., 2019).

La silimarina y su componente principal, la silibina, son parte del fitoquímico responsable de la regulación de las defensas ante los antioxidantes en el organismo animal. BIOTECNO cuenta en su portafolio con LIVER FREE® y LIVER FREE Aqua®, productos que incluyen en su composición este ingrediente. La capacidad de la silimarina para mantener la integridad de la membrana se evidencia por la restauración de las actividades de la misma, la restauración de las actividades de enzimas marcadoras hepáticas y enzimas antioxidantes. Adicionalmente, la silimarina también propende por la producción de enzimas dependientes del glutatión y las vitaminas antioxidantes,  en virtud de su capacidad de regular el contenido de glutatión celular, representado para el camarón ventajas metabólicas y de inmunocompetencia frente a agentes patógenos, mejorando a su vez los indicadores productivos.

Boletín realizado por: Nathalia María del Pilar Correa Valencia, MV, MSc, Dsc.


[1] Mecanismo de encapsulación utilizado por muchos invertebrados superiores pero, por razones desconocidas, no por pre-vertebrados o vertebrados. Cuando están presentes liposacáridos, glucanos o peptidoglicanos microbianos, se desencadena la cascada de coagulación y se producen cambios en la concentración de Ca2+ o en el pH, que activan una serie de serina-proteasas presentes en la hemolinfa. Estas enzimas activadas escinden ProPO para generar PO activado, la cual es una oxidorreductasa que oxida los fenoles para producir quinonas, que luego se polimerizan de forma no enzimática para formar el pigmento melanina. Tanto la melanina como los intermediarios en su síntesis son tóxicos para los microbios. Un patógeno presente en la hemolinfa y atrapado en esta cascada, termina como una mancha ennegrecida y paralizada, ya que la melanina se deposita sobre ella en un proceso llamado reacción de melanización (Mak & Saunders, 2006).

[2] Factor de transcripción que regula la expresión inducible de numerosos genes de enzimas detoxificantes y antioxidantes, mediante su unión a una secuencia específica del ADN conocida como ARE (por su nombre en inglés, Antioxidant Response Element), que puede ser activada por diversos compuestos oxidantes y electrófilos de naturaleza química muy diversa (Königsberg, 2007).

[3] Complejo proteico que controla la transcripción del ADN. Se encuentra en la mayoría de tipos de células animales y está implicado en la respuesta celular frente a estímulos como el estrés, las citoquinas, radiación ultravioleta y antígenos bacterianos o virales (López-Bojórquez, 2004).

Referencias

Ahmadi K, Banaee M, Vosoghei Ar, Mirvaghefei Ar, Ataeimehr B. (2012).  Evaluation of the immunomodulatory effects of silymarin extract (Silybum marianum) on some immune parameters of rainbow trout, oncorhynchus mykiss (Actinopterygii: salmoniformes: salmonidae). Acta Ichthyologica et Piscatoria, 42(2):113-120. https://doi.org/10.3750/aip2011.42.2.04

Banaee M, Sureda A, Mirvaghefi AR, Rafei GR. (2011). Effects of long-term silymarin oral supplementation on the blood biochemical profile of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Fish Physiology and Biochemistry, 37:885-896. https://doi.org/10.1007/s10695-011-9486-z

Hassaan MS, Mohammady EY, Mohamed R, Soaudy MR, El-Garhy HAS, Moustafa MMA, Mohamed SA, El-Haroun ER. (2019). Effect of Silybum marianum seeds as a feed additive on growth performance, serum biochemical indices, antioxidant status, and gene expression of Nile tilapia, Oreochromis niloticus (L.) fingerlings. Aquaculture, 509:178–187. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2019.05.006

Jia R, Cao L, Du J, Xu P, Jeney G, Yin G. (2013). The protective effect of silymarin on the carbon tetrachloride (CCl4)-induced liver injury in common carp (Cyprinus carpio). In Vitro Cellular & Developmental Biology-Animal, 49:155-161. https://doi.org/10.1007/s11626-013-9587-3

Königsberg M. (2007). Nrf2: La historia de un nuevo factor de transcripción que responde a estrés oxidativo. Revista de Educación Bioquímica, 26(1):18-25. URL: http://www.facmed.unam.mx/publicaciones/ampb/numeros/2007/01/g_HisNuevoFactor.pdf

López-Bojórquez LN. (2004). La regulación del factor de transcripción NF-κB. Un mediador molecular en el proceso inflamatorio. Revista de Investigaciones Clínicas, 56(1):83-92. URL: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034-83762004000100012

Mak TW, Saunders ME. (2006). Prophenoloxidase. In: The Immune Response: Basic and Clinical Principles. ISBN: 978-0-12-088451-3. URL: https://www.sciencedirect.com/topics/immunology-and-microbiology/prophenoloxidase

Owatari MS, Alves Jesus GF, Brum A, Pereira SA, Lehmann NB, de Pádua Pereira U, Martins ML, Pedreira Mouriño JL. (2018). Sylimarin as hepatic protector and immunomodulator in Nile tilapia during Streptococcus agalactiae infection. Fish and Shellfish Immunology, 82:565-572. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2018.08.061

Surai PF (2015). Silymarin as a natural antioxidant: an overview of the current evidence and perspectives. Antioxidants, 4(1):204-247. http://doi.org//10.3390/antiox4010204

Xiao P, Yang Z, Sun Jm Tian J, Chang Z, Li X, Zhang B, Ye Y, Ji H, Yu E, Xie J (2019). Silymarin inhibits adipogenesis in the adipocytes in grass carp Ctenopharyngodon idellus in vitro and in vivo. Fish Physiology and Biochemistry, 43(6):1487-1500. https://doi.org/10.1007/s10695-017-0387-7