Efectos a largo plazo de la hipoxia sobre el crecimiento y metabolismo del salmón coho
La exposición prolongada a hipoxia genera depresión metabólica y estrés en el salmón coho, con efectos que aumentan según su severidad, comprometiendo su fisiología y productividad.
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El estudio “Efecto a largo plazo de hipoxia moderada y severa sobre el crecimiento, metabolismo intermediario, neurotransmisores monoaminérgicos y ácidos grasos en juveniles de salmón coho, Oncorhynchus kisutch” realizado en conjunto por científicos chilenos de las Universidades San Sebastián, Austral de Chile, de los Lagos y Católica de Temuco investiga cómo la exposición prolongada a diferentes niveles de hipoxia afecta la fisiología, el crecimiento y otros parámetros bioquímicos y neurológicos en juveniles de esta especie de salmón.
Ambientes hipóxicos
El 95% del oxígeno consumido por los peces es utilizado para la producción de ATP, principal fuente de energía celular, lo que convierte al oxígeno en un elemento imprescindible para el corrector metabolismo de los peces. Dentro de este contexto, un ambiente hipóxico corresponde al cual que no satisface los requerimientos de concentración oxígeno de la mayoría de los organismos aeróbicos. En ambientes acuáticos, la hipoxia severa se describe al poseer niveles de oxígeno por debajo del 30%-35% (2–3 mg O2/L) de saturación, y la hipoxia leve o moderada entre 40% y 80%.
La hipoxia en ambientes acuáticos ha ido en aumento debido al cambio climático y la eutrofización, lo que afecta el bienestar animal y supervivencia de los organismos en esos cuerpos de agua. Los peces en centros de cultivos, a diferencia de su contraparte salvaje, no tienen la opción de migrar en búsqueda de sitios con mayor concentración de oxígeno, por lo que se ven obligados a soportar esas condiciones.
Los procesos de adaptación o sobrevivencia en estas condiciones conllevan a cambios en el metabolismo energético, alterando procesos fisiológicos como el crecimiento y la reproducción, y aumentando vías anaeróbicas limitadas en producción de ATP. Uno de los órganos más afectados por la hipoxia es el cerebro del pez, el que bajo estas condiciones, cambia su manera de obtención de energía a partir de carbohidratos a lípidos, alterando así los niveles de los neurotransmisores monoaminérgicos, y en consecuencia, el metabolismo lipídico del pez.
Materiales y métodos
Bajo las normativas nacionales e internacionales de manejo animal, el estudio utilizó 25 juveniles de salmón coho (Oncorhynchus kisutch) de aproximadamente 27 g provenientes de una empresa acuícola en Chile. Estos fueron aclimatados durante 30 días en un sistema de recirculación con agua de mar filtrada y estéril, con fotoperiodo 12h luz/12h oscuridad y fueron alimentaron tres veces al día con pellets comerciales (45-50% proteína, 21-23% grasa) a una ración diaria del 3% del peso corporal.
Posteriormente a 24 horas de ayuno, los peces fueron separados aleatoriamente de manera independiente en 25 tanques de 50 litros, los que fueron distribuidos en en cinco grupos experimentales con diferentes niveles de oxígeno: 100% (control - normoxia), 60%, 50% (hipoxia leve), 35% y 25% (hipoxia severa). Las condiciones de oxígeno se mantuvieron durante 30 días mediante un sistema de gasificación con N2 que permitió controlar y ajustar la saturación. Se monitoreó el oxígeno tres veces al día con sensores calibrados diariamente.
Al final del experimento, tras 24 horas de ayuno, se midieron parámetros como peso, talla, índice hepatosomático, factor condición, tasa de crecimiento y conversión alimenticia. Se extrajeron muestras de sangre, hígado, músculo blanco y cerebro para análisis bioquímicos.
Se evaluaron metabolitos sanguíneos (glucosa, triglicéridos, albúmina, lactato, proteínas totales y amonio), metabolitos en tejidos (triglicéridos, lactato, glucógeno, aminoácidos totales, agua en músculo), y actividad enzimática (varias enzimas relacionadas con actividades metabólicas en hígado y músculo). El perfil de ácidos grasos se analizó en músculo mediante cromatografía, y los neurotransmisores monoaminérgicos cerebrales (serotonina, dopamina, adrenalina, noradrenalina y sus metabolitos) se cuantificaron por HPLC electroquimioluminiscente.
Resultados
Aspectos zootécnicos
La supervivencia fue del 100% en los grupos con saturación de oxígeno (SO) de 100%, 60%, 50% y 35%, pero disminuyó a 60% en el grupo al 25% SO, donde hubo mortalidad del 40%. El peso y la longitud disminuyeron significativamente bajo condiciones de hipoxia severa (35% y 25% SO), y a su vez, la tasa específica de crecimiento (SGR) también se redujo, acompañado también de una menor eficiencia en la conversión de alimento.
Los autores sugieren que estos cambios se deben probablemente a la reducción en la producción de ATP por vías aeróbicas, disminución en la síntesis proteica y alteraciones hormonales en el eje GH-IGF-1, acompañado de una eventual reducción en el consumo voluntario de alimento, aunque el diseño experimental no permitió confirmarlo.
Metabolismo intermediario y parámetros sanguíneos
Se observaron alteraciones en metabolitos sanguíneos relacionados con el estrés hipoxémico. En general, parámetros como glucosa y lactato se modificaron indicando un cambio metabólico hacia un perfil más anaeróbico, indicando depresión metabólica.
Hubo cambios en enzimas hepáticas vinculadas con el metabolismo energético, como glucólisis, metabolismo de carbohidratos y en β-oxidación. Por su lado, a nivel muscular se observó disminución de glucógeno y aumento de glucosa, con reducción enzimática del metabolismo glucolítico y lipídico, reflejando adaptación metabólica al estrés hipóxico.
Ácidos grasos
La composición de ácidos grasos en músculo mostró alteraciones relacionadas con la hipoxia, especialmente afectando ácidos grasos esenciales, lo que podría impactar la calidad nutricional y fisiológica del tejido. Se observó una acumulación de triglicéridos en suero, hígado, músculo blanco y el cerebro, lo que sugeriría un menor catabolismo lipídico.
Al mismo tiempo, se detectaron modificaciones en la composición de ácidos grasos, aumentando ciertos ácidos grasos saturados y monoinsaturados, y disminuyendo otros poliinsaturados, posiblemente debido a una menor capacidad para la β-oxidación lo que sugiere un cambio metabólico adaptativo asociado a la hipoxia.
Neurotransmisores monoaminérgicos cerebrales
Fueron medidos los neurotransmisores serotonina, dopamina, norepinefrina y sus metabolitos. La hipoxia genera una alteración compleja y no lineal en los neurotransmisores cerebrales del salmón coho. La epinefrina y norepinefrina tienden a aumentar linealmente con la intensidad de la hipoxia, posiblemente relacionadas con mecanismos adaptativos para movilizar energía y mantener funciones vitales bajo estrés por baja disponibilidad de oxígeno. La correlación inversa entre serotonina y norepinefrina apunta a una regulación balanceada entre estos sistemas en condiciones de estrés hipóxico.
Conclusiones
La exposición a condiciones de hipoxia por periodos prolongados genera depresión metabólica y estrés en el O. kisutch, con efectos crecientes según la severidad de esta, siendo la hipoxia severa la que más impacta negativamente la fisiología y productividad del salmón.
Uno de los cambios más destacables es el cambio del uso energético hacia el metabolismo de aminoácidos y carbohidratos, con condiciones que limitan la β-oxidación de ácidos grasos, provocando su acumulación en los tejidos.
De acuerdo con el estudio, el salmón coho presenta cierta tolerancia y resiliencia bajo hipoxia moderada (60%-50% SO), exhibiendo una respuesta fisiológica menos pronunciada que la observada bajo hipoxia severa. A pesar de esta tolerancia, la exposición prolongada a condiciones hipóxicas y sumada a otros factores estresantes, se pueden generar efectos sinérgicos adversos. Por lo mismo, estos hallazgos son relevantes en el contexto de cambio climático, relacionados con la creciente duración, extensión y frecuencia de aparición de eventos hipóxicos, tanto en el ecosistema como en centros de producción.
El estudio completo en este enlace.
