La importancia de los antioxidantes en el manejo del estrés por calor en aves

Olvera Myrna
López Osca
Soria Arturo
Villar Gonzalo
Departamento de Investigación
GRUPO NUTEC®

INTRODUCCIÓN

De acuerdo con el endocrinólogo Hans Selye (1950), el estrés se describe desde una perspectiva biológica, como un estado interno del organismo en respuesta a factores externos que conduce a una alteración sobre la homeostasis, es decir, un estado de equilibrio que permite preservar un ambiente estable y constante dentro del organismo a pesar de los cambios externos e internos (Yoshikawa et al., 2024).

En la industria avícola moderna, la alta densidad de crianza, la baja calidad en la materia prima de los alimentos, los retos con agentes patógenos, pero sobre todo la temperatura elevada del ambiente, y los cambios drásticos de temperatura en periodos cortos de tiempo son algunos ejemplos de circunstancias estresantes a los que se ven sometidas las aves en los sistemas de producción intensivos (Surai et al., 2019; Hafez et al., 2022). Los diferentes tipos de estrés que pueden afectar a las aves son amplios y variados (Figura 1), y conocerlos definirá las medidas que se deben tomar para contrarrestarlos y ayudar a las aves a subsanar los efectos detrimentales que estos podrían tener en el bienestar y en la productividad aviar.

ESTRÉS AMBIENTAL

EFECTO DE LAS ALTAS TEMPERATURAS: ESTRÉS POR CALOR

Dentro de los principales factores que ocasionan estrés en las aves está la temperatura ambiental; en este sentido, se debe tener en cuenta que el cambio climático ha afectado gravemente a la temperatura media registrada anualmente. Por ejemplo, la temperatura promedio en el occidente de México pasó de 22°C durante julio del 2022, a tener un incremento del 10% en el mismo mes de 2023, registrando niveles entre 24 y 25°C (meteoblue.com). La temperatura repercute de forma importante sobre el comportamiento, la producción hormonal, y el estado fisiológico, metabólico e inmunológico de las aves, ya que a medida que la temperatura ambiental aumenta se incrementa la temperatura corporal del ave, afectando la ingesta voluntaria de alimento, la eficiencia alimenticia, la viabilidad, el crecimiento, la producción de huevo y la calidad de la cáscara del mismo, disminuyen (Figura 2). A este cuadro de causa y efecto se le conoce como estrés por calor o estrés térmico, el cual está intrínsecamente relacionado con el estrés oxidativo (Figura 3).

Ciertos factores juegan un papel fundamental en la capacidad de soportar temperaturas ambientales altas por encima de la zona de confort, como la etapa de la vida, el sexo, los atributos de la raza, el peso corporal general, la tasa de crecimiento y rendimiento, el estado fisiológico, los intervalos de alimentación y la humedad relativa.

Se ha descrito que el estrés térmico afecta negativamente la productividad ya que además de repercutir en la capacidad de ingesta de alimento y alterar el metabolismo del ave, puede tener implicaciones en la producción de citocinas inflamatorias, capacidad antioxidante, concentración de corticosterona en sangre, frecuencia respiratoria y el nivel de malondialdehído (estrés oxidativo). En resumen, el estrés térmico crónico reduce la ganancia de peso y el rendimiento de la canal en pollo de engorda, la masa de huevo producida y la calidad de huevo, en gallina de postura, y la fertilidad en reproductoras adicionalmente de afectar las respuestas inmunitarias en desafíos sanitarios. Puede afectar negativamente a la estructura y funciones celulares, provocando fallos en los procesos de transcripción, procesamiento del ARN y estructura/función de la membrana celular (Shehata et al., 2020). Además, produce cambios de vasoconstricción disminuyendo irrigación visceral esto como consecuencia de una vasodilatación periférica que tiene el objetivo de disipar el calor, esto genera condiciones de hipoxia en el intestino (Giannenas et al., 2022) (Figura 3).

ÍNDICE DE TEMPERATURA-HUMEDAD

De acuerdo con Ahmad y colaboradores (2022), el estrés por calor se puede clasificar en las siguientes categorías:

Además de la temperatura, la humedad es otro factor que influye de manera importante en la condición de estrés por calor, siendo que un ave entra más rápidamente en estrés por calor en condiciones de mayor humedad, como ejemplo una temperatura de 25°C que parecería ser muy confortable para el ave, bajo condiciones por encima de 50% de humedad ya se considera en situación de estrés térmico. El índice de temperatura-humedad (ITH), es un número utilizado para indicar la falta de confort causada por los efectos combinados de la temperatura (TA, en °C) y la humedad del aire (HR, en porcentaje) (Thom, 1959) (Figura 4), siendo la ecuación para calcularse la siguiente:

ESTRÉS OXIDATIVO Y ESPECIES REACTIVAS DE OXÍGENO (ERO)

El estrés oxidativo se puede definir como el desequilibrio entre la producción de especies reactivas del oxígeno (ERO) y la capacidad de un sistema biológico de decodificar rápidamente los reactivos intermedios o reparar el daño resultante (antioxidantes). Los radicales libres se producen durante el metabolismo animal (respiración, alimentación, movimiento, etc.), y se ven incrementados por la presencia de contaminantes del aire y del agua (ozono, metales pesados, pesticidas), los agentes patógenos (virus y bacterias), los factores dietéticos (alimentos oxidados) y el estrés físico (condiciones adversas de temperatura y humedad, presión atmosférica, alojamiento, manipulación) que generan ERO y estrés oxidativo (Yoshikawa et al., 2024).

Las ERO son moléculas que poseen al menos un átomo de oxígeno y reaccionan fácilmente debido a su inestabilidad química. Algunos ejemplos son el anión superóxido (O₂^•–), el peróxido de hidrógeno (H₂O₂), el óxido nítrico (NO), y el radical hidroxilo (HO^•) (Mustafa et al., 2015; Ortiz et al., 2020). La producción de ERO impacta negativamente a nivel molecular y celular a través de la peroxidación de lípidos, la oxidación de proteínas y la mutación del ADN (Lin et al., 2006; Ortiz et al., 2020). Conociendo estos efectos, surge la pregunta: ¿por qué se originan las ERO? Estas moléculas son un subproducto del metabolismo basal de las células; no obstante, se requiere de su presencia para mantener la homeostasis ya que desempeñan funciones fisiológicas como reguladores intracelulares (cuando se generan de forma regulada), pueden modificar la función de proteínas mediante la oxidación reversible de cisteínas, además existen quinasas y fosfatasas de proteínas, factores de transcripción y canales iónicos que están regulados por estas moléculas. (Yoshikawa et al., 2024).

SISTEMAS ANTIOXIDANTES

Para evitar el estrés oxidativo, el organismo tanto de las aves como en general el de muchas otras especies, posee sistemas antioxidantes. Por un lado, se cuenta con el sistema endógeno, que está compuesto por enzimas (Tabla 1) y proteínas que reducen los niveles de ERO (Young et al., 2001; Arain et al., 2018); mientras que el sistema exógeno consta de compuestos químicos que directamente interactúan con las ERO (Young et al., 2001; Yoshikawa et al., 2024), entre los cuales destacan vitaminas E, C, selenio, y recientemente se han estudiado compuestos del grupo de los polifenoles denominados flavonoides, que se describirá posteriormente con mayor detalle.

Además, existe otro mecanismo antioxidante que depende de la proteína NRF2, la cual regula la resistencia a las ERO. Cuando las células se encuentran en homeostasis, la proteína NRF2 carece de actividad y se degrada; en contraste, cuando las células sufren de estrés oxidativo, la proteína NRF2 interacciona con el ADN para inducir la expresión de las enzimas antioxidantes que se encargarán de regresar a la célula a la homeostasis (Königsberg, 2007; Qiang, 2013).

FLAVONOIDES: FITOBIÓTICOS ANTIOXIDANTES

Los fitobióticos son definidos como compuestos bioactivos derivados de las plantas, los cuales se pueden incorporar a las dietas de los animales para optimizar la productividad y bienestar animal (Athanasiadou et al., 2007). Se ha documentado ampliamente una gran gama de funcionalidades asociadas a los fitobióticos entre las que resaltan su efecto como promotores del crecimiento, así como su actividad antioxidante, antimicrobiana, antiinflamatoria e inmunomoduladora, entre otras. Dentro de los fitobióticos podemos mencionar a un grupo en particular, los polifenoles, que a su vez se subclasifican en taninos, ligninas y flavonoides.

Respecto a este último grupo, se trata de metabolitos secundarios producidos por diversos tipos de plantas, y se caracterizan por neutralizar las ERO, aumentar la actividad de las enzimas antioxidantes (sistema NRF2) y quelar iones de metales de transición. Además, las evidencias indican que en especies de la industria avícola se han observado efectos positivos sobre la anatomía, función y salud del tracto gastrointestinal por parte de los flavonoides, así como la mejoría del estado inmunitario, lo que en consecuencia disminuye el riesgo de contagio con enfermedades infecciosas y aumenta la productividad animal (Negasa, 2024).

Está diseñado para ayudar a las aves a enfrentar las condiciones de estrés gracias a las funcionalidades que proporcionan los fitobióticos incluidos en su fórmula (Giannenas et al., 2022):

1. Promueve la termotolerancia y la inmunidad

 Los flavonoides de la cúrcuma (Curcuma longa) han demostrado promover la termotolerancia de las gallinas ponedoras, mejorando el estado inmunitario a través de una moderada producción de citocinas (sustancias que provocan inflamación) y aumentando la actividad de la inmunidad humoral, necesaria para responder ante la presencia de patógenos de manera más específica. Adicionalmente, inducen un incremento de la esteroidogénesis, necesaria para la producción de huevo, y favorecen efectos hepatoprotectores.

2. Actividad antioxidante = evitar estrés oxidativo

Se ha demostrado que la Scutellaria baicalensis (SCUT) y sus metabolitos activos (baicalina y baicaleína) presentan potentes efectos antiinflamatorios en aves y mejoran el estado oxidativo del huevo. Estos flavonoides además, aumentan la capacidad del sistema de defensa antioxidante a través de la activación de la proteína NRF2 y en consecuencia, fomentan la reducción de los niveles de ERO.

3. Mejora de la salud intestinal y hepática

La suplementación con curcumina reduce los niveles de peroxidación lipídica en la yema de huevo de gallinas ponedoras criadas en condiciones de termoneutralidad. El aumento en el rendimiento se acompaña de una reducción en el daño hepático, así como de un aumento en las vellosidades del intestino, lo cual incrementa la absorción de nutrientes y la conversión alimenticia.

4. Actividad antiinflamatoria

Los extractos de cúrcuma y Scutellaria utilizados logran reducir la inflamación intestinal. Varmuzova y colaboradores (2015), demostró que la mezcla de estos activos atenúa la inflamación inducida por estrés por calor e incluso por infección causada por Salmonella.  

Mensaje final:

Como parte de la filosofía de GRUPO NUTEC® y con el objetivo de proporcionar productos de vanguardia en nutrición animal, todos nuestros fitobióticos están basados en un gran desarrollo de investigación, ya que contamos con:

• Laboratorio de Análisis Químico Instrumental con equipamiento de última tecnología (Cromatografía de líquidos, UPLC® y Cromatografía de gases), el cual empleamos en la caracterización y formulación de nuestros productos de la línea FEED SOLUTIONS®.
• Investigación de vanguardia para el desarrollo y mejoramiento de aditivos naturales que se obtienen a partir de plantas seleccionadas estratégicamente para promover la salud intestinal y modular la respuesta inmune en las aves.
• Laboratorio de Biología Molecular donde se investiga el mecanismo de acción de las moléculas que componen nuestros productos fitobióticos, así como su efecto sobre la microbiota intestinal, la respuesta inmune y otros sistemas, a través de la implementación de las ciencias OMICAS.
• Comprobación de los efectos de los fitobióticos en evaluaciones in vivo con animales del centro de investigación en nutrición animal SANUREN^MR.

Referencias:

• Ahmad R, Yu YH, Hsiao FS, Su CH, Liu HC, Tobin I, Zhang G, Cheng YH.(2022). Influence of Heat Stress on Poultry Growth Performance, Intestinal Inflammation, and Immune Function and Potential Mitigation by Probiotics. Animals (Basel). 2022 Sep 5;12(17):2297. doi: 10.3390/ani12172297. PMID: 36078017; PMCID: PMC9454943.
• Arain M. A. et al. (2018), Lycopene: a natural antioxidant for prevention of heat-induced oxidative stress in poultry. World’s Poultry Science Journal, 74(1), 89–100. https://doi.org/10.1017/S0043933917001040
• Betteridge D.J. (2000), What Is Oxidative Stress? Metabolism, Vol 49, No 2, Suppl 1 pp 3-8. doi:10.1016/s0026-0495(00)80077-3
• Díaz Arango G. (2019). aviNews A. Latina Diciembre 2019 | Estrés por Calor en Ponedoras Comerciales
• Estévez M. (2015), Oxidative damage to poultry: From farm to fork. Poultry Science, 94(6):1368-78. doi: 10.3382/ps/pev094
• Giannenas I, Sakkas P, Papadopoulos GA, Mitsopoulos I, Stylianaki I, Dokou S, Tsiouris V, Papagrigoriou T, Panheleux M, Robert F and Bampidis VA, 2022. The association of Curcuma and Scutellaria plant extracts improves laying hen thermal tolerance and egg oxidative stability and quality under heat stress conditions. Front. Vet. Sci. 9:957847. doi: 10.3389/fvets.2022.957847
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• Lin H. et al. (2006), Acute heat stress induces oxidative stress in broiler chickens. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol,144(1):11-7. doi: 10.1016/j.cbpa.2006.01.032
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• Qiang M. (2013), Role of Nrf2 in Oxidative Stress and Toxicity. Annu Rev Pharmacol Toxicol, 53: 401–426. doi:10.1146/annurev-pharmtox-011112-140320
• Shehata, A.M.; Saadeldin, I.M.; Tukur, H.A.; Habashy, W.S. (2020). Modulation of Heat-Shock Proteins Mediates Chicken Cell Survival against Thermal Stress. Animals 2020, 10, 2407. https://doi.org/10.3390/ani10122407.
• Surai P. et al. (2019), Nutritional modulation of the antioxidant capacities in poultry: the case of vitamin E. Poultry Science, 0:1–12 http://dx.doi.org/10.3382/ps/pez072
• Thom E.C.(1959). The Discomfort Index. Weatherwise 12, 57-59.
• Yoshikawa T. et al. (2024), Oxidative Stress and Bio-Regulation. J. Mol. Sci, 25, 3360. https:// doi.org/10.3390/ijms25063360
• Young I.S. et al. (2001), Antioxidants in health and disease. J Clin Pathol, 54:176–186. doi: 10.1136/jcp.54.3.176