¿Qué es el estrés oxidativo y cómo afecta a la producción porcina? ¿Existen herramientas para combatirlo?

Se generan diferentes tipos de radicales libres, siendo los más importantes:

Especies reactivas de oxígeno (ROS).

Especies reactivas de nitrógeno (NOS).

En concentraciones bajas, las ROS tienen una función a nivel celular asociada a la respuesta frente a la hipoxia, resistencia a patógenos y regulación de muchos sistemas de señalización celular.

Los desequilibrios en el estado normal redox pueden desencadenar efectos tóxicos a través de la producción radicales libres que dañan a todos los componentes de la célula, incluyendo las proteínas (producción de carbonilos), los lípidos (peroxidación) y el ADN (generación de aductos). Ello da lugar a:

Pérdida de funcionalidad de células y órganos.

Mayor gasto energético.

Aumento de los problemas metabólicos y sanitarios.

Pérdida de productividad.

Aumento de los costes de producción.

Figura 1. Equilibrio entre radicales libres y antioxidantes. Cuando la liberación de radicales libres (ROS) supera la capacidad del cuerpo para detoxificarlos o reparar el daño, se genera un estrés oxidativo que puede afectar la salud celular.

Situaciones de estrés oxidativo

De acuerdo con Hao et al. (2021), el estrés oxidativo en cerdos se produce principalmente ante las siguientes situaciones:

En el momento del nacimiento, el lechón experimenta una transición abrupta desde una respiración pasiva a través de la placenta a una hipoxia a nivel de útero y, posteriormente, a una respiración espontánea una vez que ha sido expulsado. Al mismo tiempo, se producen cambios en temperatura, humedad, iluminación, etc. Durante las primeras horas-días de vida, el sistema antioxidante del lechón neonato es débil y no es capaz de contrarrestar la alta liberación de radicales libres.

Tras el destete, se produce un aumento de los niveles de ciertos marcadores oxidativos como:    – Malondialdehido (MDA), producto de la oxidación lipídica.   – Hidroxilos de proteínas, producto del daño debido a la oxidación proteica.

Existen numerosos estudios que han puesto de manifiesto los daños por estrés oxidativo asociados a la exposición a micotoxinas, como deoxinivalenol (DON).

Multitud de factores sociales y ambientales pueden inducir estrés oxidativo, entre ellos: Cambios de pienso. Comederos y bebederos insuficientes o poco accesibles. Altas densidades. Peleas. Instalaciones inadecuadas. Mala higiene. Temperaturas extremas (frío o calor). Deficiencias en el transporte. Infecciones.

Numerosas publicaciones han analizado la relación entre las infecciones víricas y bacterianas y el estrés oxidativo, poniendo de relieve la existencia de mecanismos asociados al estrés oxidativo que favorecen en el desarrollo de enfermedades (Lykkesfeldt et al., 2007; Zhao et al., 2019)

Los animales de producción están sometidos a situaciones de estrés biológico, lo que compromete su estado fisiológico e impacta la productividad.

Problemas asociados al estrés oxidativo

Impacto del estrés oxidativo en cerdas reproductoras

En cerdas, el impacto del estrés oxidativo se produce fundamentalmente al final de la gestación y durante la lactación, lo que se traduce en:

Disminución de lechones nacidos totales y lechones nacidos vivos.

Menor peso al destete.

Disminución de ingesta de pienso en lactación.

Pérdida de condición corporal.

Descenso en la producción de leche.

Impacto del estrés oxidativo en lechones

En el caso de los lechones, el estrés oxidativo tiene un gran impacto especialmente en el momento del destete.

Por un lado, se trata de animales jóvenes con un tracto digestivo inmaduro y, por otro, concurren una serie de factores ambientales relacionados con el momento del destete (establecimiento de nuevas jerarquías, cambio de instalaciones, factores de manejo, infecciones, etc.) que provocan estrés oxidativo.

La combinación de estos factores (tracto digestivo inmaduro, ingesta reducida y estrés oxidativo) tienen un impacto significativo sobre la morfología del intestino y la función de la barrera intestinal.

Es frecuente que los lechones sufran infecciones entéricas, siendo la inflamación una respuesta genérica a ellas como parte de la inmunidad innata.

Este proceso conlleva que los patógenos sean fagocitados y destruidos por una batería de enzimas y ROS producidas dentro de las células fagocíticas.

En condiciones normales esta respuesta es beneficiosa para el organismo, siempre y cuando la inflamación no ocasione pérdida de la integridad de los tejidos y de su funcionalidad.

Impacto del estrés oxidativo a nivel intestinal

En condiciones de estrés oxidativo excesivo, a nivel intestinal se observa una reducción de la ratio vellosidad-cripta, lo que provoca una disminución de la de la capacidad de digestión, secreción y absorción de nutrientes.

Los lechones destetados tardan aproximadamente dos semanas en recuperar la ratio adecuada.

Figura 2. Impacto del estrés en la barrera intestinal. El aumento del estrés y los procesos metabólicos celulares elevan la producción de radicales libres (ROS), lo que reduce la expresión de proteínas en las uniones estrechas del epitelio intestinal. Esto incrementa la permeabilidad intestinal, facilitando la entrada de antígenos, toxinas y patógenos, y comprometiendo la funcionalidad de la barrera intestinal.

El estrés oxidativo también provoca un aumento de los procesos metabólicos celulares, con la liberación de gran cantidad de radicales libres que provocan daños, apreciándose a nivel intestinal un descenso en la expresión de las proteínas de las uniones estrechas.

Es decir, una mayor permeabilidad y pérdida de funcionalidad de la barrera intestinal con la consecuente traslocación de toxinas, patógenos y antígenos.

Este fenómeno aumenta con destetes tempranos (<21 días), necesitando estos animales hasta nueve semanas para restaurar su integridad intestinal.

Marcadores de estrés oxidativo

El estado de estrés oxidativo del organismo se puede medir a diferentes niveles:

  Utilización de parámetros que indiquen el estado oxidativo: ROS, peróxido de hidrógeno o sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS).

Medición de la capacidad antioxidante: capacidad antioxidante total del plasma (TAC), capacidad antioxidante para reducir el ion férrico (FRAP), capacidad antioxidante equivalente de Trolox (TEAC) o capacidad de absorción de radicales de oxígeno (ORAC), entre otros.

Estos marcadores pueden medirse en plasma y, más recientemente, también en saliva, aprovechando las ventajas que ofrece este medio para la obtención de muestras (Cerón et al., 2020).

¿Cómo podemos contrarrestar el estrés oxidativo?

El organismo tiene un sistema de defensa que actúa a dos niveles:

Enzimático, a través de algunos enzimas antioxidantes, como glutatión peroxidasa, superóxido dismutasa o catalasa, que son capaces de eliminar los radicales libres (Reiter et al., 2003).

No enzimático, como ácido úrico y glutatión.

Desde una perspectiva nutricional, existen estudios que señalan que algunos aminoácidos funcionales, como cisteína, arginina y triptófano, tienen un efecto antioxidante al aumentar los niveles de los enzimas antioxidantes o disminuir el nivel de hormonas relacionadas con el estrés.

A través de la dieta también es posible aportar antioxidantes, como vitaminas, oligoelementos, carotenoides y polifenoles (flavonoides y compuestos fenólicos).

La vitamina E es la principal fuente antioxidante que se suministra con la dieta.

Se distribuye por el organismo y se sitúa en las membranas celulares, previniendo la oxidación de los ácidos grasos poliinsaturados que constituyen los fosfolípidos. Además, neutraliza radicales libres y se convierte en una forma oxidada que puede regenerarse en presencia de ácido ascórbico.

En el estudio realizado por Silva-Guillen et al. (2020), se observó que la suplementación con vitamina E y polifenoles mejora la capacidad antioxidante total en lechones.

La biodisponibilidad, bioeficacia y estabilidad de vitaminas y polifenoles es variable, existiendo diferentes tipos de radicales libres y un amplio rango de entornos biológicos.

Por ello, lo recomendable sería no trabajar con una única fuente de antioxidantes, sino utilizar mezclas por su efecto sinérgico (Molecular nutrition and food research, 2007).

En Agrifirm llevamos años trabajando con una mezcla de polifenoles naturales, denominada Vitanox, obtenidos a partir de extractos de plantas.

Además de las pruebas in vitro y pruebas in vitro con significación biológica hemos realizado pruebas in vivo en lechones, tanto en granja experimental como en granjas comerciales, sometiendo a los animales a diferentes desafíos frente a un control negativo obteniendo mejoras consistentes en parámetros productivos:

Mejora en ganancia media diaria.

Menor índice de conversión.

Reducción del número tratamientos veterinarios.

Menor mortalidad y animales retirados.

Impacto positivo sobre el estado sanitario general.

Vitanox, es una mezcla de polifenoles naturales que he demostrado su capacidad para luchar contra el estrés oxidativo en los cerdos.

Bibliografía

Diccionario de la Real Academia de Medicina de España.

NTP 355: Fisiología del estrés. Silvia Nogareda Cuixart Licenciada en Medicina y Cirugía Esp. Medicina de Empresa.

Lauridsen C. 2019. From Oxidative Stress to Inflammation: Redox Balance and Immune System.

Yue Hao et Al. 2021. Research Progress on Oxidative Stress and Its Nutritional Regulation Strategies in Pigs.

Qihui Li et al. 2021. Nutritional Strategies to alleviate oxidative stress in sows.

Yuan Shi-bin et al. 2007. Effects of Oxidative Stress on Growth Performance, Nutrient Digestibilities and Activities of Antioxidative Enzymes in Weanling Pigs.

Cerón et al. 2022. Basics for the potential use of saliva to evaluate stress, inflammation, immune system, and redox homeostasis in pigs.

Camila Peres Rubio et al. 2019. Biomarkers of oxidative stress in saliva in pigs: analytical validation and changes in lactation.

Y.V. Silva-Guillen et al. 2020. Growth performance, oxidative stress and immune status of newly weaned pigs fed peroxidized lipids with or without supplemental vitamin E or polyphenols.

Juan Romo-Valdez et al. 2022. Estrés por calor: influencia sobre la fisiología, comportamiento productivo y reproductivo del cerdo.

Emilio Romero et al. 2020. Fisiología del estrés y su integración al sistema nervioso y endocrino.

Elhachem et al. 2021. The Importance of Developing Electrochemical Sensors Based on Molecularly Imprinted Polymers for a Rapid Detection of Antioxidants.

Durand et al. 2021. Review: Implication of redox imbalance in animal health and performance at critical periods, insights from different farm species.

Shalaby et al. 2013. Antioxidant compounds, assays of determination and mode of action.

Reiter el at 2003. Melatonin as an antioxidant: biochemical mechanisms and pathophysiological implications in humans.

Molecular Nutrition Food Research, 2007.

Lykkesfeldt, J., & Svendsen, O. 2007. Oxidants and antioxidants in disease: Oxidative stress in farm animals.

Zhao, Y., Gao, X., Sun, W., Li, D., & Zhao, H. 2019. Oxidative stress and antioxidant defenses during viral infections: A comprehensive review. Ramanathan, R., Mullen, A. M., Trevisan, S., et al. 2014. Oxidative stress in the living animal and postmortem muscle biology.

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