Beta-glucanos purificados como herramienta preventiva en la acuicultura moderna

Historia del Beta-glucano

Aunque la relación de los glucanos con la nutrición animal es reciente, la historia de estos polisacáridos comenzó a escribirse hace 2.000 años en China. En la antigua China usaban el extracto de un hongo que contenía beta-glucanos 1,3/1,6 como una cura para enfermedades, pero no fue sino hasta la década de los setenta que nos dimos cuenta que las sustancias activas presentes eran glucanos. Hace más de 50 años, científicos estadounidenses descubrieron que la levadura usada en la elaboración de pan contenía un componente que tenía la capacidad de promover la resistencia a enfermedades. A esta preparación de la pared celular de levadura se le denominó zimosan. Durante las décadas del sesenta y setenta se comenzó a reunir evidencia de que el componente activo del zimosan era un beta-1,3/1,6 glucano. Durante los últimos 20 a 30 años, se ha dedicado mucho trabajo a desarrollar métodos para extraer este beta-1,3/1,6-glucano de la levadura de panadería en una forma pura y activa, y a revelar su estructura química y su mecanismo de acción en el sistema inmune. A la fecha, se ha investigado abundantemente el mecanismo de acción de la levadura beta- 1,3/1,6-glucano, así como su capacidad para estimular respuestas defensivas a las infecciones causadas por virus, bacterias, hongos y parásitos, las que han sido ampliamente documentadas en estudios científicos y confirmadas mediante experiencia práctica. Durante los últimos 25 años, se trabajó con mucha dedicación para desarrollar procesos a gran escala y nuevos métodos para extraer la levadura beta-1,3/1,6-glucano en su forma pura y activa, y la producción a escala industrial de MacroGard® (estructura molecular que muestra la Figura 1) es un resultado exitoso de este trabajo.

¿Dónde se encuentra el beta- 1,3/1,6-glucano? La levadura de panadería (Saccharomyces cerevisiae) es una muy buena fuente de beta-1,3/1,6-glucano, con alta actividad biológica. El beta-1,3/1,6-glucano MacroGard ® es extraído de la pared celular de la levadura de panadería, a través de un método de purificación único y patentado. Las células intactas de levadura de panadería no activan el sistema inmunológico, debido a que el beta-1,3/1,6- glucano bioactivo se encuentra encerrado dentro de las paredes celulares y está cubierto por componentes (manano-proteínas) que no se eliminan mediante el proceso normal de digestión en el intestino. Por lo tanto, para hacer un producto bioactivo, estos componentes de superficie deben ser eliminados mediante un proceso tecnológico, el cuál al mismo tiempo libera y expone el beta-1,3/1,6-glucano en su forma activa. Éste es un paso crucial en el proceso de producción, ya que los enlaces laterales de la molécula del beta- 1,3/1,6-glucano, esenciales para su actividad biológica, deben ser separados. Por ello, la información sobre la estructura del enlace molecular de un beta- 1,3/1,6- glucano es de gran importancia para la evaluación de la calidad. La levadura usada en la elaboración de cerveza también contiene beta-1,3-glucano dentro de su pared celular, sin embargo, la actividad biológica de este beta-1,3-glucano es bastante baja, incluso en su forma pura, ya que solamente tiene un número bajo de enlaces beta-1,6, necesarios para la actividad biológica. El contenido total de beta-1,3-glucano en la levadura de cerveza también es muy bajo comparado con la levadura de panadería.

El modo de actuar biológico de los beta- 1,3/1,6-glucanos Los glóbulos blancos, en la primera línea de defensa (macrófagos, granulocitos y linfocitos) tienen “receptores” que reconocen específicamente y se unen a las moléculas beta-1,3/1,6-glucanos. Dichas células se encuentran en todos los grupos de animales, incluyendo crustáceos, peces, animales de granja y humanos. Los glóbulos blancos, que interactúan con la molécula beta-1,3/1,6 glucano, se activan para producir y segregar sustancias anti-microbiales y, al mismo tiempo, para destruir micro-organismos invasores, células tumorales y células muertas. El beta- 1,3/1,6-glucano estimula las mismas células para producir una cantidad de diferentes moléculas de señalización (citoquinas) que afectan varios otros procesos biológicos del cuerpo. Algunas de estas citoquinas mejoran la formación de nuevos glóbulos blancos, otras activan a aquellos glóbulos blancos productores de anticuerpos (ausentes en algunas especies), y otras contrarrestan las inflamaciones del cuerpo. Eso explica porque el beta-1,3/1,6-glucano de la levadura no sólo promueve la resistencia a las enfermedades en general, sino que también la eficacia de las vacunas. Esto también explica porque el beta- 1,3/1,6-glucano reduce los efectos tóxicos de productos microbianos de tejidos infectados en el organismo. Los glóbulos blancos, que interactúan con los beta-1,3-glucanos, son activados de la misma manera que lo estarían si naturalmente estuvieran bajo una infección patógena, pero a un nivel muchísimo más elevado. Estas células activadas, en forma natural, estimulan a otras células y vías del sistema inmunológico, a través de moléculas de señalización como las citoquinas. Por último, es inducida una reacción sistémica inmunológica total. Como los beta-1,3-glucanos no son patógenos y, por lo tanto, no causan daño como lo haría un patógeno, el sistema inmunológico se encuentra efectivamente activado, pero no combatiendo, es decir, el sistema inmunológico está preparado, listo ante una infección. Esto significa, que ante una infección o daño, el sistema inmunológico es más rápido, más capaz y, generalmente, más eficiente en restablecer completamente la salud de un organismo. Los estudios han demostrado que los beta-1,3-glucanos han aumentado la capacidad de un organismo para combatir infecciones patógenas, destruir células tumorales, inducir cambios celulares en células muertas o dañadas, e incrementar la producción de anticuerpos (en presencia de un sistema inmune adaptativo). En segundo lugar, estudios del beta- 1,3/1,6-glucano evaluados en varias especies han reportado una mayor eficacia de las vacunas, reducción de los niveles de estrés, aumento de la supervivencia, menores síntomas clínicos de inflamación crónica y, en general, un sistema inmunológico más fuerte. El mecanismo de acción de los beta- glucanos se presenta en la Figura 2.

El uso de beta glucanos en acuicultura Investigadores noruegos fueron los primeros en estudiar el mecanismo de acción y la eficacia de los beta-1,3/1,6 glucanos en peces y camarones. Ellos establecieron las bases científicas para el uso actual del beta-1,3/1,6 glucano en acuicultura. Ya en el año 1990, una empresa de biotecnología en Noruega comenzó la producción de MacroGard®, usándolo como adyuvante en vacunas para peces, y siendo continuado su desarrollo por la empresa brasileña Biorigin, después de adquirir la empresa noruega Immunocorp Animal Health en el año 2008, de manera que a partir de ese año dicho producto se convirtió en parte de la cartera de alimentación animal de Biorigin. A través de constantes inversiones en tecnología e investigación, Biorigin llevó a cabo la investigación y documentación en su centro I+D, con cerca de 30 investigadores enfocados en la fermentación y productos derivados de la levadura, en institutos de investigación, universidades y con la guía de consultores, creando asociaciones que ayudaron en el desarrollo de las aplicaciones del producto. Estos trabajos demostraron que Macro- Gard® promueve la resistencia general a las enfermedades, reduce la mortalidad, mejora el crecimiento y la asimilación del alimento de muchas diferentes especies de cultivo de peces y camarones. Además, aumenta la eficacia de las vacunas, por lo que se incluye en la mayoría de las dietas antes de la vacunación. Lo importante en el cultivo de peces es que este producto mejora la capacidad del pez para responder a las vacunas inyectadas y a los antígenos. Esto implica que MacroGard® puede contribuir en la construcción de una mayor protección contra aquellos patógenos ambientales que normalmente no son los causantes de enfermedad, pero que pueden provocar grandes pérdidas si el pez está débil o estresado (patógenos oportunistas), como es típico en la acuicultura intensiva. Por lo tanto, el uso de este producto en acuicultura puede ser como una póliza de seguro para la salud. Por ejemplo, previo a periodos susceptibles de enfermedades, tales como primera alimentación, cambios fisiológicos (esmoltificación y maduración sexual), transporte y manejos, así como cambios repentinos del medio ambiente acuático (microflora, floraciones algales de primavera y otoño, temperatura, salinidad, etc).