Monografia Metodo Estandarizado Para La Determinacion de Selenio
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Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Jaime Enrique Vinchira Salazar
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia, Departamento de Producción Animal
Bogotá, Colombia
2014
Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Jaime Enrique Vinchira Salazar
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Producción Animal
Directora:
Ph.D. Adriana Patricia Muñoz Ramírez
Línea de Investigación:
Nutrición Animal
Grupo de Investigación:
UN-ACUICTIO
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia, Departamento de Producción Animal
Bogotá, Colombia
2014
Agradecimientos
A los profesores Adriana Patricia Muñoz Ramírez y Gustavo Álvaro Wills Franco por sus
enseñanzas, cuestionamientos, consejo y apoyo
Al profesor Luis Fernando Ospina Giraldo por sus enseñanzas, valioso e incondicional
acompañamiento en el desarrollo de este trabajo
A los profesores Luis Gabriel Quintero, Jaime Fernando Gonzales, Miguel Angel Landinez
y Nhora Martínez Rueda por las observaciones y sugerencias relacionadas con el
desarrollo de este trabajo
Al Fondo de Investigación de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia y la
Dirección de Investigación Sede Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia por la
financiación del proyecto
A la empresa Alltech Colombia Ltda por la donación del producto Sel-Plex 1000® y el
financiamiento de algunos análisis de laboratorio
A la Piscícola Pénjamo (Huila) por la donación de los animales experimentales
Al Laboratorio Instrumental de Alta Complejidad de la Universidad de La Salle, Nutrianálisis
Ltda, el Laboratorio de Ensayos Farmacológicos y el Laboratorio de Nutrición Animal de la
Universidad Nacional de Colombia
A Nelson Ibarra, Adaza Bermúdez, Jennifer Coronado, Caroll Cortes y Luisa Segura por
su permanente colaboración durante el desarrollo de este estudio
Resumen y Abstract VII
Resumen
El selenio es un nutriente esencial para los peces. El presente estudio evaluó la
suplementación de selenio dietario en la alimentación de la tilapia nilótica (Oreochromis
niloticus). Se elaboró una dieta práctica compuesta de materias primas convencionales y
premezcla mineral sin selenio. La dieta fue suplementada con selenio en forma de selenito
de sodio o seleno-levadura en niveles crecientes de suplementación (0,00, 0,10, 0,20,
0,40, 0,80, 1,60 mg/kg de dieta). La concentración basal de selenio en la dieta fue de 0,21
mg/kg. El experimento se realizó bajo un modelo completamente al azar con estructura
factorial 2x6. Un total de 336 individuos de tilapia nilótica, reversados, con un peso inicial
de 13,41±0,12 g fueron distribuidos de forma aleatoria en 48 acuarios de vidrio (80 L, 7
peces por acuario). No se detectó selenio en el agua de abastecimiento. Los peces fueron
alimentados hasta saciedad aparente 3 veces al día (8:30 am, 12:30 pm y 4:30 pm) por un
periodo de 9 semanas. Se evaluaron los parámetros productivos sobrevivencia, ganancia
diaria de peso, tasa específica de crecimiento y conversión alimenticia aparente. Al
finalizar el experimento se determinó la concentración de selenio corporal y se realizó un
análisis de biodisponibilidad relativa para las fuentes de selenio evaluadas. Adicionalmente
se tomaron muestras de sangre para evaluar las transaminasas plasmáticas alanina
aminotransferasa (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST). Se determinó la actividad
glutatión peroxidasa (GPx), superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y la
concentración de glutatión reducido (GSH) en hígado. El desempeño productivo de la
tilapia nilótica no fue afectado (P>0,05) por la suplementación de selenio dietario. El
selenio corporal se incrementó de forma lineal (P<0,05) con la suplementación de selenio
orgánico e inorgánico. La composición corporal de selenio fue menor (P<0,05) en los
peces suplementados con selenito de sodio (1,67±0,14 mg/kg) en comparación con la
seleno-levadura (1,95±0,21 mg/kg). A partir de la relación entre pendientes se estimó que
la biodisponibilidad relativa de la seleno-levadura para la composición de selenio corporal
fue de 155,72% con relación al selenito de sodio (fijada en 100%). No se encontró una
respuesta significativa (P>0,05) del nivel de suplementación dentro de cada fuente de
VIII Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento de
tilapia nilótica Oreochromis niloticus
selenio para las transaminasas plasmáticas ALT y AST. La suplementación de selenito de
sodio y seleno-levadura condujo a una reducción (P<0,05) la concentración de GSH. La
actividad SOD se incrementó con niveles superiores a 0,89 mg/kg (P<0,05) sugiriendo un
efecto pro-oxidante del selenito de sodio y la seleno-levadura. Esta respuesta promovió la
actividad de las enzimas antioxidantes GPx y CAT de forma variable de acuerdo a la fuente
de selenio. La suplementación de selenio (0,10-1,60 mg/kg) no afectó el desempeño
productivo de los peces, sin embargo, de acuerdo con los resultados en los bio-
marcadores de estrés oxidativo, una concentración de selenio total entre 0,21-0,89 mg/kg
es adecuada para la alimentación de juveniles de tilapia nilótica.
Palabras clave: bioacumulación, biodisponibilidad relativa, estrés oxidativo, juveniles,
seleno-levadura, selenito de sodio
Abstract
Selenium is an essential mineral for fish. The aim of this study was to evaluate the selenium
supplementation in Nile tilapia (Oreochromis niloticus). A basal diet comprising feed
ingredients commonly used in animal nutrition industry and selenium free mineral premix
was supplemented with either sodium selenite or selenium-yeast at graded levels of
selenium (0.00, 0.10, 0.20, 0.40, 0.80, 1.60 mg/kg). Basal content of selenium was 0.21
mg/kg. The study was done according to a completely randomized model with factorial
arrangement (2x6). Sex-reversed Nile tilapia fish (n=336) with an initial weight of 13.41 ±
0.12 g were randomly distributed into forty eight glass aquaria (80 L, seven fish per
aquarium). Selenium was not detectable in supply water. Fish were fed the experimental
diets to apparent satiation three times daily for nine weeks (8:30, 12:30 and 16:30 hours).
At the end of the trial whole body selenium content was determined. Plasmatic alanine
aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST) and hepatic glutathione
peroxidase (GPx), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and reduced glutathione
(GSH) were evaluated. Selenium source and supplementation level did not affect the daily
weight gain, specific growth rate, apparent feed intake, apparent feed conversion and
survival of fish (P>0.05). Total whole body selenium increased linearly in response to
dietary selenium supplementation (P<0.05). Based on the slope-ratio assay for whole body
Resumen y Abstract IX
selenium, the relative bioavailability of selenium-yeast was 155.72% compared to sodium
selenite (set at 100%). Supplementation level inside each selenium source did not affect
the ALT and AST responses. Supplementation of sodium selenite and selenium-yeast
reduced the hepatic GSH. SOD increased above 0.89 mg/kg (P<0.05) suggesting a pro-
oxidant effect of sodium selenite and selenium-yeast. This response induced hepatic GPx
and CAT in different way depending on selenium source. Selenium supplementation (0.10-
1.60 mg/kg) did not affect the productive performance of fish, however, according to the
oxidative stress biomarkers a total selenium level between 0.21-0.89 mg/kg is adequate for
juvenile Nile tilapia feeding.
Keywords: bioaccumulation, juvenile, oxidative stress, relative bioavailability, selenium-
yeast, sodium selenite
Contenido XI
Contenido
Pág.
Resumen ....................................................................................................................... VII
Lista de figuras ............................................................................................................ XIII
Lista de tablas .............................................................................................................. XV
Lista de abreviaturas y símbolos ............................................................................... XVI
Introducción .................................................................................................................... 1
Capítulo 1: Revisión de Literatura ........................................................................... 5 1.1. Generalidades .................................................................................................... 5 1.2. Selenio en nutrición de peces ............................................................................ 7
1.2.1. Requerimiento ................................................................................................. 7 1.2.2. Metabolismo e interacciones............................................................................ 8 1.2.3. Fuentes y suplementación en dietas para peces ........................................... 11 1.2.4. Toxicidad ....................................................................................................... 13
1.3. Referencias ...................................................................................................... 21
Capítulo 2: Desempeño productivo, composición y biodisponibilidad relativa de selenio en tilapia nilótica (Oreochromis niloticus) suplementada con selenio
orgánico e inorgánico ................................................................................................... 37 2.1. Resumen .......................................................................................................... 37 2.2. Introducción ...................................................................................................... 38 2.3. Materiales y métodos ....................................................................................... 40
2.3.1. Dietas experimentales ................................................................................... 40 2.3.2. Procedimiento experimental........................................................................... 41 2.3.3. Métodos analíticos ......................................................................................... 42 2.3.4. Cálculos y análisis estadístico ....................................................................... 43
2.4. Resultados ....................................................................................................... 45 2.4.1. Parámetros productivos ................................................................................. 45 2.4.2. Composición corporal de selenio ................................................................... 45
2.5. Discusión ......................................................................................................... 46 2.5.1. Parámetros productivos ................................................................................. 46
2.5.2. Composición corporal de selenio .................................................................. 49 2.6. Conclusiones .................................................................................................... 51 2.7. Referencias ...................................................................................................... 56
XII Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Capítulo 3: Efecto de la suplementación de selenio sobre bio-marcadores de
estrés oxidativo en tilapia nilótica ............................................................................... 67 3.1. Resumen .......................................................................................................... 67 3.2. Introducción ...................................................................................................... 68 3.3. Materiales y métodos ........................................................................................ 69
3.3.1. Procedimiento experimental ........................................................................... 69 3.3.2. Métodos analíticos ........................................................................................ 71
3.3.3. Análisis estadístico ........................................................................................ 73 3.4. Resultados ........................................................................................................ 74 3.5. Discusión .......................................................................................................... 75 3.6. Conclusiones .................................................................................................... 78 3.7. Referencias ....................................................................................................... 84
Capítulo 4: Discusión, conclusiones y recomendaciones .................................. 93 4.1. Discusión .......................................................................................................... 93 4.2. Conclusiones .................................................................................................... 95 4.3. Recomendaciones ............................................................................................ 96
Lista de figuras XIII
Lista de figuras
Pág.
Figura 1-1: Rutas del metabolismo de selenio dietario en animales……………………......17
Figura 1-2: Interacciones del selenio con otros nutrientes/elementos…………………….17
Figura 1-3: Posibles rutas de producción de formas reactivas de oxígeno por el selenio en presencia de glutatión……………………………………………………………………………18
Figura 2-1: Selenio corporal en tilapia nilótica suplementada con selenito de sodio y
seleno-levadura…………………………………………………………………………..………55
Figura 2-2: Relación entre el selenio dietario y el factor de concentración selenio corporal…………………………………………………………………………………..……….55
Figura 3-1: Actividad alanina aminotransferasa (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST)
plasmáticas en tilapia nilótica suplementada con selenito de sodio y seleno-
levadura………………………………………………………….…….………………………….84
Figura 3-2: Concentración de glutatión reducido (GSH) y actividad glutatión peroxidasa
(GPx), superóxido dismutasa (SOD) y catalasa (CAT) hepáticas en tilapia nilótica
suplementada con selenito de sodio y seleno-
levadura………………………….........................................................................................85
XIV Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Lista de tablas XV
Lista de tablas
Pág.
Tabla 1-1: Requerimiento nutricional de selenio en algunas especies de peces……….....19
Tabla 1-2: Efectos de la suplementación con selenio en peces expuestos a algún tipo de
estrés…………………………………………………………………………………………..….19
Tabla 1-3: Toxicidad por selenio dietario en peces ……………………………...….……… 20
Tabla 2-1: Inclusión de ingredientes y composición analizada de la dieta
basal…………………………………………………………………………………………….…52
Tabla 2-2: Desempeño productivo de tilapia nilótica con suplementación de selenio…………...………………………………………………………………………………..53
Tabla 2-3: Concentración de selenio corporal y biodisponibilidad
relativa…………………………………………………………………………………………….54
Tabla 3-1: Bio-marcadores bioquímicos en tilapia nilótica suplementada con selenio
dietario…………………………………………………………………………………………….83
Lista de abreviaturas y símbolos XVI
Lista de abreviaturas y símbolos
Abreviatura Término
Ag Plata
ALT Alanina aminotransferasa
AST Aspartato aminotransferasa
CAA Conversión alimenticia aparente
CAT Catalasa
Cd Cadmio
Co Cobalto
CON Consumo aparente de alimento acuario
Cu Cobre
DTNB 5,5′-dithio-bis (2-ácido nitrobenzoico)
Ɛ Coeficiente de extinción molar
EDTA Ácido etilendiaminotetra acético
FC Factor de concentración
GDP Ganancia diaria de peso
GPx Glutatión peroxidasa
GPx1 Glutatión peroxidasa citosólica
GPx2 Glutatión peroxidasa gastrointestinal
Lista de abreviaturas y símbolos XVII
Abreviatura Término
GPX3 Glutatión peroxidasa extracelular
GPX4/ PHGPx Glutatión peroxidasa en fosfolípidos
GR Glutatión reductasa
GSH Glutatión reducido
H2O2 Peróxido de hidrógeno
Hg Mercurio
I Yodo
Mo Molibdeno
mRNA Ácido ribonucleico mensajero
NADPH Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido
O2- Radical superóxido
Pb Plomo
RBV Biodisponibilidad relativa
S Azufre
Sb Sobrevivencia
Se Selenio
Se0 Selenio estado redox 0
SelJ Seleno-proteína J
SelL Seleno-proteína L
Se-Met Seleno-metionina
Se-Se-Se Tri-selenio
SOD Superóxido dismutasa
XVIII Lista de abreviaturas y símbolos
Abreviatura Término
SS Selenito de sodio
S-S Enlace disulfuro
S-Se-S Seleno-trisulfuro
SY Seleno-levadura
T3 Triyodotironina
TEC Tasa específica de crecimiento
TNB 5-thio-2-ácido nitrobenzoico
tRNA[Ser]Sec Ácido ribonucleico de transferencia para seleno-cisteína
Introducción
La acuicultura representa una actividad que genera ingresos, bienestar y una fuente
accesible de proteína de origen animal en diferentes regiones del mundo, para el año 2010
representó alrededor del 47% de la producción mundial de pescado (FAO, 2012). En
Colombia, la producción piscícola continental ha tenido un crecimiento progresivo, para el
año 2010 se obtuvo una producción total aproximada de 67.700 toneladas. La tilapia
representa la principal especie de cultivo (alrededor de 49.800 Ton), seguida por la
cachama (11.500 Ton) y la trucha (2.800 Ton) (FAO-INCODER, 2011).
La acuicultura se diferencia de la actividad pesquera por el grado de intervención del ser
humano (manejo, alimentación, selección, reproducción controlada, medicación) en los
sistemas acuícolas buscando incrementar la productividad (Sapkota et al., 2008). La
alimentación representa uno de los principales factores que determina el éxito de la
producción en sistemas intensivos, permitiendo promover respuestas específicas en los
animales (desempeño productivo, inmunidad, respuesta frente a agentes inductores de
estrés), obtener características diferenciales en producto final y minimizar el impacto
ambiental (Amirkolaie, 2011, Chiu et al., 2010, Ibrahem et al., 2010, Cotter et al., 2009,
Rider et al., 2009). De esta forma, se resalta la importancia de comprender y profundizar
aspectos relacionados con nutrición y materias primas utilizadas en la formulación de
raciones para especies acuícolas (National Research Council, 2011).
El estudio de los nutrientes y su relación con las respuestas fisiológicas observadas en los
animales permiten optimizar su utilización en los sistemas de producción. Un nutriente que
ha despertado especial interés, tanto por sus beneficios como perjuicios en nutrición animal
y humana, es el mineral selenio (Se) (Lyons et al., 2007, Schrauzer & Surai, 2009, Kieliszek
& Błażejak, 2013). El selenio es un micro esencial para los peces que interviene en
diferentes procesos fisiológicos en forma de seleno-proteínas (Kryukov & Gladyshev,
2 Introducción
2000), permitiendo observar efectos positivos de la suplementación relacionados
principalmente con la respuesta frente a agentes generadores de estrés (Rider et al.,
2009). Sin embargo, se considera que para este mineral existe una estrecha relación entre
esencialidad y toxicidad (Lyons et al., 2007, Hamilton, 2004).
La utilización de selenio por parte de los peces está condicionada, entre otros factores, por
la forma química del mineral presente en el alimento. Existen compuestos orgánicos e
inorgánicos disponibles comercialmente, siendo las formas inorgánicas más ampliamente
utilizadas por la industria de alimentos balanceados para animales. Teniendo en cuenta la
importancia del selenio en la nutrición de los peces, sus aplicaciones potenciales en los
sistemas de producción y el riesgo de toxicidad que existe si se exceden determinados
límites de inclusión, es necesario profundizar en el conocimiento de este mineral para
optimizar su utilización en los sistemas de producción acuícola. De tal forma, se planteó
evaluar la inclusión de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de juveniles de tilapia nilótica (Oreochromis niloticus). El presente documento está
compuesto por cuatro capítulos. En el capítulo 1 se presenta una revisión de literatura que
contempla aspectos generales del selenio y temas específicos en nutrición de peces como
el requerimiento nutricional de selenio, metabolismo e interacciones, fuentes del mineral,
suplementación y toxicidad. En el capítulo 2 y 3 se presenta el trabajo de investigación
realizado incluyendo la metodología empleada y la discusión de los resultados obtenidos
para las variables productivas, de composición corporal de selenio (capítulo 2) y actividad
de bio-marcadores hepáticos de estrés oxidativo evaluados (capítulo 3). Finalmente se
presenta un capítulo con una discusión, conclusiones y recomendaciones generales
derivadas del trabajo realizado (capítulo 4).
Referencias
Amirkolaie, A.K. (2011) Reduction in the environmental impact of waste discharged by fish
farms through feed and feeding. Reviews in Aquaculture, 3, 19-26.
Chiu, S.-T., Hsieh, S.-L., Yeh, S.-P., Jian, S.-J., Cheng, W. & Liu, C.-H. (2010) The increase
of immunity and disease resistance of the giant freshwater prawn, Macrobrachium
Introducción 3
rosenbergii by feeding with selenium enriched-diet. Fish & Shellfish Immunology, 29, 623-
629.
Cotter, P.A., McLean, E. & Craig, S.R. (2009) Designing fish for improved human health
status. Nutrition and Health, 20, 1-9.
FAO (2012) State of World Fisheries and Aquaculture 2012, Food and Agriculture
Organization of the United Nations, Rome.
FAO-INCODER (2011) Diagnóstico del Estado de la Acuicultura en Colombia, Plan
Nacional de Desarrollo de la Acuicultura Sostenible en Colombia.
Hamilton, S.J. (2004) Review of selenium toxicity in the aquatic food chain. Science of the
Total Environment, 326, 1-31.
Ibrahem, M.D., Fathi, M., Mesalhy, S. & Abd El-Aty, A.M. (2010) Effect of dietary
supplementation of inulin and vitamin C on the growth, hematology, innate immunity, and
resistance of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Fish and Shellfish Immunology, 29, 241-
246.
Kieliszek, M. & Błażejak, S. (2013) Selenium: Significance, and outlook for
supplementation. Nutrition, 29, 713-718.
Kryukov, G.V. & Gladyshev, V.N. (2000) Selenium metabolism in zebrafish: Multiplicity of
selenoprotein genes and expression of a protein containing 17 selenocysteine residues.
Genes to Cells, 5, 1049-1060.
Lyons, M.P., Papazyan, T.T. & Surai, P.F. (2007) Selenium in food chain and animal
nutrition: Lessons from nature - Review. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences,
20, 1135-1155.
National Research Council (2011) Nutrient Requirements of Fish and Shrimp, The National
Academies Press, Washington, DC.
4 Introducción
Rider, S.A., Davies, S.J., Jha, A.N., Fisher, A.A., Knight, J. & Sweetman, J.W. (2009)
Supra-nutritional dietary intake of selenite and selenium yeast in normal and stressed
rainbow trout (Oncorhynchus mykiss): Implications on selenium status and health
responses. Aquaculture, 295, 282-291.
Sapkota, A., Sapkota, A.R., Kucharski, M., Burke, J., McKenzie, S., Walker, P. & Lawrence,
R. (2008) Aquaculture practices and potential human health risks: Current knowledge and
future priorities. Environment International, 34, 1215-1226.
Schrauzer, G.N. & Surai, P.F. (2009) Selenium in human and animal nutrition: resolved and
unresolved issues. A partly historical treatise in commemoration of the fiftieth anniversary
of the discovery of the biological essentiality of selenium, dedicated to the memory of Klaus
Schwarz (1914-1978) on the occasion of the thirtieth anniversary of his death. Critical
Reviews In Biotechnology, 29, 2-9.
Capítulo 1: Revisión de Literatura
1.1. Generalidades
El selenio (Se) es un micro mineral de importancia biológica para los humanos, animales
y ciertos microorganismos, así como un recurso natural con diversas aplicaciones
industriales (Hatfield et al., 2012, Kieliszek & Błażejak, 2013). Es un metaloide que puede
formar compuestos orgánicos e inorgánicos dentro de los cuales poseen relevancia
biológica los derivados de aminoácidos azufrados, derivados metilados de seleno-
aminoácidos y las sales de selenio (Finley, 2006, Dumont et al., 2006).
El selenio es un micro mineral que interviene en la respuesta antioxidante, antiinflamatoria,
actividad de la tiroides, fertilidad y respuesta inmune en forma de enzimas (Flohé &
Brigelius-Flohé, 2012, Ryan-Harshman & Aldoori, 2005); para el ser humano se ha
establecido que el requerimiento nutricional de selenio en adultos se encuentra entre 50-
70 µg por día (Fairweather-Tait et al., 2011). La deficiencia de selenio está asociada a
efectos negativos para la salud como envejecimiento, artritis, cáncer, enfermedades
cardiovasculares, enfermedades de Keshan (cardiomiopatía) y Kashin–Beck (osteoartritis),
inmunodeficiencia, distrofia muscular, entre otros (Gao et al., 2011, Ryan-Harshman &
Aldoori, 2005); aunque no existe una prueba definitiva de la relación entre el selenio y la
manifestación de cáncer, de acuerdo con Gromadzińska et al. (2008) se han reportado
efectos benéficos de niveles superiores de selenio (con relación al requerimiento) sobre la
incidencia de cáncer de próstata, pulmón y colon, así como mayores riesgos de adquirir
alguno de estos trastornos cuando el consumo del mineral no es adecuado.
6 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
El selenio se encuentra distribuido de forma variable en la corteza terrestre identificándose
regiones con suelos pobres en selenio en países como China, Nueva Zelanda, Dinamarca
y Australia, por el contrario, en zonas de países como Canadá, Estados Unidos, Irlanda,
Alemania, Venezuela y Colombia se pueden encontrar suelos con niveles altos de selenio
(Navarro-Alarcon & Cabrera-Vique, 2008); en Colombia estas zonas se encuentran en los
departamentos Cundinamarca, Boyacá y Santander (Matamoros, 2002). Teniendo en
cuenta que las plantas representan la principal ruta de ingreso del selenio a la cadena
alimenticia, la concentración de este mineral en los recursos alimenticios depende de la
localización geográfica, la clase y características de los suelos, la disponibilidad del selenio
para las plantas, así como las prácticas agrícolas que se desarrollan localmente (Lyons et
al., 2007, Rayman, 2008, Pilarczyk et al., 2010). De acuerdo con Sigrist et al. (2012) en la
actualidad existe un creciente interés por determinar la concentración de selenio en los
alimentos teniendo en cuenta las implicaciones que puede tener en las poblaciones, razón
por la cual se encuentran disponibles diferentes métodos analíticos de absorción atómica
que permiten realizar una aproximación al consumo actual de selenio.
La incidencia de trastornos de salud en algunas regiones del mundo asociados a
deficiencias nutricionales de selenio (Ej. China), ha promovido la necesidad de
implementar estrategias para incrementar en consumo de este mineral. Una de las
alternativas consideradas es la suplementación de selenio en las dietas para animales de
granja, encontrando experiencias positivas de la suplementación para aumentar el nivel de
selenio en la leche, huevos y carne (Lyons et al., 2007, Fisinin et al., 2009, Zhang et al.,
2010). De acuerdo con Cotter et al. (2008, 2009) la acuacultura puede realizar un aporte
importante en este sentido, proporcionando una fuente de selenio de alta disponibilidad
(Fox et al., 2004) que a su vez representaría una alternativa para la comercialización de
productos con valor agregado.
Capítulo 1 7
1.2. Selenio en nutrición de peces
1.2.1. Requerimiento
El selenio es un nutriente esencial para los peces, necesario para un adecuado desarrollo,
crecimiento y mantenimiento de funciones metabólicas normales (Watanabe et al., 1997).
Este mineral forma parte estructural (en forma de seleno-cisteína) de un grupo de enzimas
con funciones antioxidantes y de óxido-reducción conocidas como seleno-proteínas,
identificadas en organismos procariontes y eucariontes; la incorporación de seleno-cisteína
en los sistemas enzimáticos se debe a una mayor estabilidad y velocidad de catálisis en
comparación con la cisteína (Rocher et al., 1992, Nauser et al., 2012).
El conjunto de seleno-proteínas en un organismo se conoce como seleno-proteoma
(Lobanov et al., 2007). Al comparar diversos organismos se ha encontrado que los peces
contienen seleno-proteomas de mayor tamaño en comparación con los mamíferos, con
genes que codifican para 32-37 seleno-proteínas, mientras en mamíferos se han
identificado de 23-25 (Lobanov et al., 2008, Lobanov et al., 2009). Se ha sugerido que los
ecosistemas acuáticos favorecen una mayor dependencia de seleno-proteínas que los
terrestres por factores ambientales y evolutivos (Lobanov et al., 2007).
Algunas de las seleno-proteínas encontradas en mamíferos tienen sus respectivos
homólogos identificados en los peces (Kryukov & Gladyshev, 2000) como las enzimas
deiodinasas y reductasas que intervienen en el metabolismo de hormonas tiroideas
(Sanders et al., 1999), las tiorredoxina reductasas con funciones de óxido-reducción (Arnér
& Holmgren, 2000) y las glutatión peroxidasas que catalizan la reducción de peróxidos
lipídicos y peróxido de hidrógeno a sus respectivos alcoholes y agua (Arteel & Sies, 2001),
entre otras seleno-proteínas. Por otro lado, se han identificado algunas seleno-proteínas
de mayor ocurrencia o de carácter exclusivo en especies acuáticas como la seleno-
proteína J (SeIJ) (Castellano et al., 2005), la Fep15 (Novoselov et al., 2006) y la seleno-
proteína L (SelL) (Shchedrina et al., 2007).
La enzima glutatión peroxidasa (GPx) es una de las seleno-proteínas más estudiadas,
encontrándose en un diverso número de organismos (Flohé & Brigelius-Flohé, 2012). En
8 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
mamíferos se han identificado ocho grupos de glutatión peroxidasas de los cuales seis
contienen residuos de seleno-cisteína (Mariotti et al., 2012), por otro lado, de acuerdo con
Kryukov & Gladyshev (2000) y Pacitti et al. (2013) en peces se han identificado los grupos
seleno-dependientes GPx1 (citosólica), GPx2 (gastrointestinal), GPx3 (extracelular) y la
GPx4 (peróxidos en fosofolípidos, PHGPx); las formas no dependientes de selenio se
encuentran asociadas con la familia de las glutatión-S-transferasas que actúan
principalmente sobre peróxidos orgánicos (Arthur, 2001). Usualmente la actividad de la
enzima GPx es empleada como indicador del nivel nutricional de selenio (National
Research Council, 1993, Hefnawy & Tórtora-Pérez, 2010).
Por su intervención en diferentes procesos fisiológicos la deficiencia de selenio en los
peces genera impactos negativos como retraso en el crecimiento, incremento de la
mortalidad, distrofia muscular (cuando cursa con una deficiencia de vitamina E) y reducción
en la actividad de seleno-proteínas, entre otros (Bell et al., 1987, Gatlin III & Wilson, 1984,
Poston et al., 1976). En la Tabla 1-1 se presenta el requerimiento nutricional de selenio
para algunas especies de peces. Los valores de requerimiento reportados por Hilton et al.
(1980) y Gatlin et al. (1984) usualmente son utilizados como referencia en especies de
aguas continentales para las cuales el requerimiento no se ha cuantificado.
El requerimiento de selenio está relacionado con la fuente del mineral, su biodisponibilidad
(Wang & Lovell, 1997), el contenido de vitamina E (Lin & Shiau, 2009) y ácidos grasos poli-
insaturados en la dieta (Webster, 2002, Pappas et al., 2005, Schäfer et al., 2004), la
interacción con otros nutrientes, la concentración de selenio en el agua (National Research
Council, 1993) y la exposición a condiciones o agentes generadores de estrés (Abdel-
Tawwab & Wafeek, 2010, Rider et al., 2009).
1.2.2. Metabolismo e interacciones
El selenio que utilizan los peces proviene del alimento y el agua, teniendo en cuenta que
pueden capturar selenio por medio de las branquias y la epidermis (Hodson & Hilton, 1983,
Hamilton, 2004). Se considera que el aporte de selenio dietario (incluyendo productividad
Capítulo 1 9
primaria) es más representativo que la captura directa de selenio desde el agua
(Muscatello, 2009, Hamilton, 2004). La principal forma de selenio dietario en las cadenas
tróficas es la seleno-metionina que representa una fuente clave de bioacumulación y
ecotoxicidad (Fan et al., 2002).
La absorción del selenio dietario en el intestino de los peces es un proceso eficiente. Los
seleno-aminoácidos comparten la misma ruta de transporte activo dependiente de sodio
que los aminoácidos (Bogé et al., 2002, Bakke et al., 2010). Las formas inorgánicas se
absorben de forma activa por co-transporte (selenato) y por difusión pasiva (selenito)
(Simcock et al., 2002). En los mamíferos una fracción importante del selenio es
transportada en el torrente sanguíneo por medio de la seleno-proteína P (Burk & Hill, 2009).
En los peces se han identificado homólogos de esta proteína que podrían desempeñar
está misma función (Kryukov & Gladyshev, 2000); la GPx y la albúmina sérica, representan
otras moléculas de transporte de selenio en el torrente sanguíneo (Suzuki, 2005).
Los principales órganos que intervienen en el metabolismo del selenio son el hígado y
riñón regulando la asimilación y excreción del mineral (principalmente por vía renal) (Hilton
et al., 1982, Hilton JW, 1980, Tashjian & Hung, 2006). El selenio se acumula en los tejidos
de los peces dependiendo de la cantidad ingerida y/o capturada del medio. Se puede
encontrar una mayor retención del mineral en órganos como el hígado, riñones, branquias,
cerebro, bazo y gónadas (Fan et al., 2002, Hilton JW, 1980, Tashjian & Hung, 2006, Lee
et al., 2008). La principal forma de incorporación de selenio en los tejidos es como seleno-
aminoácidos, seleno-metionina, seleno-cisteína y seleno-cistina (Misra et al., 2012b). En
la Figura 1-1 se presenta un esquema general de las rutas metabólicas del selenio dietario
en animales (no se incluyen todos los intermediarios y enzimas conocidas involucradas en
el proceso).
El selenato y selenito son reducidos para obtener selenuro que es el intermediario común
utilizado para la síntesis de seleno-proteínas o para la excreción de selenio después de un
proceso de metilación (Suzuki, 2005). La seleno-metionina ingresa a las proteínas de forma
inespecífica sin ser discriminada de la metionina en el proceso de síntesis (Schrauzer,
2000) representando una vía no regulada de almacenamiento de selenio en el organismo.
Por otro lado, la seleno-metionina puede ser transformada a selenuro o ser utilizada como
reserva para una eventual síntesis de seleno-cisteína. La seleno-cisteína en el organismo
10 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
está presente como residuo en seleno-proteínas y es incorporada en un proceso regulado
a escala molecular a través del tRNA[Ser]Sec (Böck et al., 2007, Pacitti et al., 2013).
El selenio es un mineral que interactúa con otros nutrientes/elementos. En la Figura 1-2 se
presenta un esquema general de las principales interacciones. Una interacción reconocida
es el sinergismo que existe entre el selenio y la vitamina E para cumplir funciones de
protección contra agentes oxidantes, principalmente a través de la PHGPx (Hamre, 2011).
De acuerdo con Lin & Shiau (2009) existe una compensación parcial de funciones entre
ambos nutrientes cuando alguno de estos escasea. Una deficiencia de selenio podría
provocar la disminución del nivel de vitamina E en los tejidos, lo que hace necesario
mantener un adecuado suministro de estos dos nutrientes (Hamre, 2011).
Se ha establecido que existe una relación entre los minerales selenio y yodo en la red
hormonal ya que se han identificado seleno-proteínas que intervienen en la activación de
la hormona tiroidea triyodotironina (T3), así como una elevada concentración de selenio y
seleno-proteínas antioxidantes en la glándula tiroides (Sanders et al., 1999, Schmutzler et
al., 2007). El metabolismo de esta hormona está regulado, entre otros factores, por la
actividad de las enzimas deiodinasas dependientes de selenio y los cambios en el
suministro de yodo (Reeves & Hoffmann, 2009, Ribeiro et al., 2012).
El selenio es un mineral con propiedades químicas similares al azufre (Wessjohann et al.,
2007). Por tal razón, el azufre presente en compuestos de importancia biológica como los
aminoácidos metionina y cisteína puede ser reemplazado por el selenio, propiedad que ha
sido determinante en la incorporación del selenio en los sistemas biológicos (Nauser et al.,
2012, Fan et al., 2002). El selenio puede interactuar con otros minerales como el cobre,
mercurio, cobalto, molibdeno, plomo, cadmio y plata mediante la formación de complejos
(Schrauzer, 2009, Lorentzen et al., 1998, Belzile et al., 2006). La creación de complejos
reduce la disponibilidad de los elementos involucrados razón por la cual el selenio es
conocido como un mineral que mitiga el efecto tóxico provocado por metales pesados
(Abdel-Tawwab & Wafeek, 2010, Lin & Shiau, 2007).
Capítulo 1 11
1.2.3. Fuentes y suplementación en dietas para peces
La utilización de selenio por parte de los peces está condicionada, entre otros factores, por
la forma química del mineral presente en el alimento (Figura 1-1). El selenio presente en
los recursos alimenticios se encuentra principalmente en forma orgánica como seleno-
aminoácidos (Navarro-Alarcon & Cabrera-Vique, 2008). La harina de pescado y los
subproductos de mar representan las principales fuentes de selenio entre las materias
primas empleadas para la alimentación de peces. Sin embargo, la disponibilidad del
selenio de algunas harinas de pescado (contaminadas con metales pesados) puede ser
afectada debido a la formación de complejos (Figura 1-2) (Yoshida et al., 2011, Bell &
Cowey, 1989). La baja disponibilidad del selenio que pueden tener algunas harinas de
pescado y la inclusión mayoritaria de materias primas de origen vegetal en dietas para
especies como pez gato (Ictalurus punctatus) y tilapia (Oreochromis sp.), ha llevado a que
se considere suplementar selenio en las dietas para garantizar el requerimiento nutricional
(Lovell & Wang, 1997).
En la alimentación de peces se han evaluado diferentes suplementos como fuente de
selenio. Las fuentes inorgánicas más comunes son el selenito de sodio y el selenato de
sodio, mientras que las orgánicas comprenden los quelatos (aminoácidos, proteínas) y la
levadura enriquecida (seleno-levadura). El selenio proveniente de levaduras se encuentra
principalmente en forma de seleno-metionina (60-85%) y seleno-cisteína (2-4%) y se
obtiene cultivando al microorganismo, generalmente Saccharomyces cerevisiae, en un
medio enriquecido con el mineral (selenito de sodio) (EFSA, 2008, Paripatananont & Lovell,
1997).
Una fuente de selenio adicional que se ha evaluado en la alimentación de peces son las
nanopartículas en un estado redox cero (Se0), obtenidas mediante la adición de albúmina
de suero bovino a un sistema redox de selenito y glutatión (Zhang et al., 2001). Zhou et al.
(2009) determinaron el efecto de las nanopartículas en dietas para carpa dorada salvaje
(Carassius auratus gibelio) y demostraron que las nanopartículas sirven como fuente
alternativa de selenio para suplementar dietas en la especie, generando respuestas de
crecimiento similares a las alcanzadas con una fuente orgánica como la seleno-metionina.
Otra alternativa de suplementación valorada en la alimentación de peces consiste en
12 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
enriquecer recursos alimenticios con selenio. Penglase et al. (2010) incrementaron la
concentración de selenio en rotíferos (Brachionus plicatilis) mediante el suministro de
selenio proveniente de levaduras para la alimentación en cautiverio de larvas de bacalao
(Gadus morhua L.). Se demostró la viabilidad de enriquecer rotíferos con selenio como
suplemento para maximizar la actividad de la glutatión peroxidasa y la expresión de mRNA
en las larvas. De forma similar, Ribeiro et al. (2012) aumentaron la concentración de
selenio en alimento vivo (rotíferos, microalgas, artemia) para la alimentación de larvas de
lenguado (Solea senegalensis) con la adición de selenio proveniente de levaduras,
observando un efecto positivo de la suplementación en la actividad glutatión peroxidasa y
los niveles de hormonas tiroideas. Por otro lado, Schram et al. (2008, 2010) evaluaron la
inclusión de ajo enriquecido con selenio (planta acumuladora) en dietas para pez gato
africano (Clarias gariepinus) buscando incrementar el contenido del mineral en el filete. La
inclusión de ajo enriquecido permitió incrementar el contenido de selenio en los tejidos sin
afectar el rendimiento de los animales.
El término biodisponibilidad hace referencia al grado en el cual un nutriente ingerido (de
alguna fuente particular) es absorbido de manera que puede ser utilizado por el
metabolismo del animal (Ammerman et al., 1995), en el caso de los minerales la
acumulación de estos nutrientes en los tejidos corporales se considera un parámetro
pertinente para la determinación de la biodisponibilidad (Wang et al., 2012). Dentro de las
metodologías existentes para la estimación de la biodisponibilidad, la aproximación
matemática a través del análisis de pendientes ha sido ampliamente utilizada en especies
terrestres (Huang et al., 2013, Wang et al., 2012, Zhang & Guo, 2007, Littell et al., 1997) y
acuáticas (Shao et al., 2010, Do Carmo E SÁ et al., 2005, Jaramillo Jr et al., 2009).
La biodisponibilidad del selenio presente en las diferentes fuentes alimenticias depende de
factores como la forma química del elemento, la solubilización en el intestino, interacción
con otros elementos y el estado fisiológico (Surai, 2000). Teniendo en cuenta la retención
corporal de selenio las fuentes orgánicas presentan mayor biodisponibilidad para los peces
en comparación con las inorgánicas (Bell & Cowey, 1989, Wang & Lovell, 1997, Jaramillo
Jr et al., 2009, Rider et al., 2009, Rider et al., 2010, Paripatananont & Lovell, 1997).
Capítulo 1 13
Se han reportado efectos positivos de la suplementación con selenio en dietas para peces,
principalmente relacionados con la respuesta frente agentes generadores de estrés (en la
Tabla 1-2 se presentan algunos estudios al respecto). La acción antioxidante del selenio
(mediada por enzimas como la glutatión peroxidasa) representa un mecanismo de defensa
frente al daño celular oxidativo inducido por estrés. En peces expuestos a condiciones de
estrés crónico se presenta un incremento de la actividad glutatión peroxidasa y disminución
de la concentración de selenio corporal, indicando un incremento en la movilización y
demanda del mineral por parte de los peces (Halver et al., 2004). Se considera
recomendable la suplementación con selenio buscando mantener reservas del mineral
como prevención frente a factores de estrés (Halver et al., 2004, Kücükbay et al., 2009,
Rider et al., 2009). Por otro lado, la interacción del selenio con metales pesados representa
una alternativa de manejo frente a condiciones ambientales desfavorables por
contaminación con estos minerales (Abdel-Tawwab & Wafeek, 2010).
Por medio de la suplementación de selenio en las dietas para peces se puede modificar la
concentración del mineral en los tejidos. Existen experiencias de suplementación utilizando
fuentes empleadas comúnmente (selenito de sodio, selenio de levaduras y seleno-
metionina) (Cotter et al., 2008, Lorentzen et al., 1994, Wang et al., 2007, Wang & Lovell,
1997) y fuentes no convencionales como el ajo (Schram et al., 2008, Schram et al., 2010)
y las nanopartículas (Zhou et al., 2009). En estos estudios se observa la influencia de la
fuente, la cantidad y el tiempo de suplementación sobre el nivel de selenio acumulado en
los diferentes tejidos.
1.2.4. Toxicidad
El selenio es un mineral tóxico para los peces cuando se ingiere en exceso. La
manifestación de efectos tóxicos provocados por el selenio varía de acuerdo a factores
como la especie, edad, tipo, fuente, cantidad y tiempo de exposición. En la literatura existen
diversos estudios que demuestran el efecto tóxico del mineral por diferentes rutas de
exposición (Hamilton, 2004). En la Tabla 1-3 se presentan algunos ensayos donde se
reportan efectos tóxicos por selenio dietario. De acuerdo con estos estudios las principales
manifestaciones de toxicidad son retraso en crecimiento, alteraciones en la capacidad de
14 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
nado, lesiones histopatológicas en órganos como el hígado, riñón y mortalidad; se
presentan los valores mínimos evaluados de selenio para evidenciar un efecto tóxico, sin
embargo, la cantidad de selenio dietario necesaria para generar un efecto negativo en los
animales puede ser inferior al valor reportado debido a los amplios rangos de inclusión de
selenio utilizados por algunos autores.
Se han planteado diferentes mecanismos de toxicidad inducida por selenio. Según Lemly
(2002) la toxicidad provocada por el selenio responde a alteraciones en el funcionamiento
y síntesis de proteínas. El azufre es un mineral que interviene en el mantenimiento de la
estructura y funcionalidad de las proteínas por medio de los enlaces disulfuro (S-S) (Berg
et al., 2007). Cuando existe un exceso de selenio este sustituye al azufre resultando en la
formación de enlaces seleno-trisulfuro (S-Se-S) o tri-selenio (Se-Se-Se) los cuales evitan
la formación de enlaces disulfuro, generando enzimas y moléculas disfuncionales (Lemly,
2002). Por otro lado, Janz et al. (2011) sugieren que este mecanismo de toxicidad puede
ser cuestionable debido a que el ingreso del selenio a las proteínas se realiza por medio
de seleno-aminoácidos que no alteran su estructura o función, principalmente en el caso
de la seleno-cisteína cuya incorporación está estrictamente regulada a escala molecular.
Se ha propuesto otro mecanismo potencial de toxicidad inducida por selenio. El exceso de
selenio, tanto orgánico como inorgánico, conduce a la generación de formas reactivas de
oxígeno en presencia de glutatión, provocando citotoxicidad por daño oxidativo (Palace et
al., 2004, Spallholz et al., 2004, Misra & Niyogi, 2009, Misra et al., 2012a). Los
antioxidantes enzimáticos glutatión peroxidasa, superoxido dismutasa (SOD), catalasa
(CAT) y no enzimáticos como el glutatión (GSH), ascorbato, caroteno, entre otros, son
usados como bio-marcadores para detectar estrés oxidativo en los organismos
(Valavanidis et al., 2006, Vidal et al., 2005, Li et al., 2008).
En la Figura 1-3 se presentan las posibles rutas de producción de formas reactivas de
oxígeno por el exceso de selenio en presencia de glutatión. Las formas inorgánicas de
selenio pueden reaccionar con los tioles presentes en los tejidos y generar anión
superóxido (Shen et al., 2000). Por otro lado, la seleno-metionina que representa la
principal forma de selenio orgánico en las cadenas tróficas (Fan et al., 2002) no genera
moléculas de anión superóxido en presencia de tioles, sin embargo, en el ciclo redox de
Capítulo 1 15
un intermediario del metabolismo de este compuesto, el metil-selenol, se puede formar
radical superóxido en presencia de glutatión (Misra et al., 2012a). La producción de estas
formas reactivas de oxígeno es controlada (hasta determinado límite) por antioxidantes
enzimáticos y no enzimáticos endógenos.
El exceso de selenio puede promover mecanismos inhibitorios en la actividad de las
enzimas antioxidantes. Los trabajos realizados por Tallandini et al. (1996) con pez gobio
(Zosterisessor ophiocephalus) y Gan et al. (2002) con ratas (Rattus norvegicus) sugieren
que a partir de determinadas concentraciones, el selenio puede inducir una disminución en
la síntesis de la enzima glutatión peroxidasa o una inhibición directa de la actividad
enzimática. Gan et al. (2002) reportaron una disminución en la actividad glutatión
peroxidasa hepática y la cantidad de mRNA para la síntesis de glutatión peroxidasa por la
dosificación de selenio (selenito de sodio) intra-peritoneal con dosis superiores a 40
μg/kg/d, sugiriendo un efecto deletéreo del selenio a partir de ese nivel de dosificación.
Se ha sugerido que las fuentes orgánicas de selenio son más seguras que las inorgánicas,
en términos de toxicidad crónica, basándose en las diferentes rutas metabólicas y
mecanismos de absorción que tienen estas formas de selenio (Lyons et al., 2007,
Schrauzer, 2000). Sin embargo, el exceso de seleno-metionina y la hiper-acumulación
también pueden favorecer la producción de formas reactivas de oxígeno (Palace et al.,
2004), efectos que se pueden acentuar si la fuente de selenio utilizada tiene alta
biodisponibilidad (Li et al., 2008).
En este documento se presentaron algunos aspectos relacionados con el selenio y sus
implicaciones en la nutrición de los peces. Teniendo en cuenta la importancia del selenio
en la nutrición de los peces, sus aplicaciones potenciales en los sistemas de producción y
el riesgo de toxicidad que existe si se exceden determinados límites de inclusión, es
importante profundizar en aspectos relacionados con la suplementación de selenio en las
dietas para especies de importancia en la piscicultura del país, evaluar fuentes del mineral,
biodisponibilidad, niveles de retención, toxicidad, efecto del procesamiento y protocolos de
producción para la obtención de productos diferenciados. En particular, en el tema de
toxicidad es importante evaluar parámetros fisiológicos específicos asociados a los
mecanismos de toxicidad inducida por selenio, como complemento a la evaluación basada
en variables de desempeño productivo.
16 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Capítulo 1 17
FIGURAS Y TABLAS
Figura 1-1: Rutas básicas del metabolismo de selenio dietario en animales. Adaptado de
Combs (2001), Suzuki (2005) y Fairweather-Tait et al. (2011)
Figura 1-2: Interacciones del selenio con otros nutrientes/elementos
18 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Figura 1-3. Posibles rutas de producción de formas reactivas de oxígeno por el selenio en
presencia de glutatión. Adaptado de Miller (2006)
Capítulo 1 19
Tabla 1-1: Requerimiento nutricional de selenio en algunas especies de peces1
Especie Selenio (mg/kg) Fuente utilizada2 Referencia
Trucha arco iris 0,15-0,38 SS (Hilton JW, 1980)
Pez gato 0,25 SS (Gatlin III & Wilson, 1984)
Pez gato 0,17-0,28 SS (Wang & Lovell, 1997)
0,09-0,12 Se-Met
0,11-0,12 SY
Mero 0,70 Se-Met (Lin & Shiau, 2005)
Lubina estriada 0,17 SS (Jaramillo, 2006)
0,12 Se-Met
0,19 SY
Cobia 0,78-0,81 Se-Met (Liu et al., 2010)
Carpa gibel 1,18 Se-Met (Han et al., 2011) 1 Evaluado en dietas semi-purificadas. Criterios de evaluación: Crecimiento, actividad glutatión
peroxidasa y retención corporal de selenio
2 SS: Selenito de sodio; Se-Met: Seleno-Metionina; SY: Seleno-Levadura
Tabla 1-2: Efectos de la suplementación con selenio en peces expuestos a algún tipo de estrés
Especie Fuente a Nivel b Efecto Referencia
Mero Se-Met 0,80-1,60; Reducción estrés oxidativo por alto cobre dietario (Lin & Shiau, 2007)
0,16 (20 mg/kg) con 1,6 mgSe/kg
Pez gato SY 0,87-4,5 ; Reducción efectos negativos por cobre en el (Abdel-Tawwab et al., 2007)
1,04 agua (2,27 mg/L). Respuesta con 2,63 mgSe/kg
Trucha arco iris SS, 0,15-0,30; Reducción estrés oxidativo por manejo en altas (Kücükbay et al., 2009)
Se-Met 0,80 densidades con ≥0,15 mgSe/kg
Matrinxa SS 1,50; Protección contra estrés oxidativo inducido por (Monteiro et al., 2009)
0,002 metil-paratión en el agua (2,0 mg/L)
Tilapia nilótica SY 4,50; Reducción efectos negativos por cadmio en (Abdel-Tawwab & Wafeek, 2010)
1,04 el agua (2,32 mg/L)
a Nivel suplementado en mg/kg; nivel basal
b Se-Met: Seleno-metionina; SY: seleno-levadura; SS: Selenito de sodio
20 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Tabla 1-3: Toxicidad por selenio dietario en peces
Especie Nivel (mg/kg)1 Fuente2 Tiempo3 Efecto tóxico Referencia
Trucha arco iris 13,0 SS 20 Retraso crecimiento, pobre (Hilton JW, 1980)
eficiencia, mortalidad
Pez gato 15,0 SS 15 Retraso crecimiento (Gatlin III & Wilson,
1984) Trucha arco iris 4,6 Se-Met 12 Retraso crecimiento (Vidal et al., 2005)
Esturión 20,0 Se-Met 8 Lesiones histopatológicas, (Tashjian et al.,
2006) retraso crecimiento
Pargo 12,3 SS 15 Retraso crecimiento, pobre (Lee et al., 2008)
eficiencia, lesiones histopa-
tológicas
Lubina estriada 20,0 SS 12 Retraso crecimiento, pobre (Jaramillo et al.,
2009) eficiencia, mortalidad
Hirame 7,4 Se-Met 10 Retraso crecimiento, pobre (Lee et al., 2010)
eficiencia, mortalidad, lesio-
nes histopatológicas
Pez zebra 3,8 Se-Met 12 Nado anormal, alteración (Thomas & Janz, 2011)
metabolismo energético
1 Valor mínimo para la manifestación de algún efecto tóxico
2 SS: Selenito de sodio; Se-Met: Seleno-metionina 3 Tiempo de exposición en semanas
Capítulo 1 21
1.3. Referencias
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Capítulo 2: Desempeño productivo,
composición y biodisponibilidad relativa de
selenio en tilapia nilótica (Oreochromis
niloticus) suplementada con selenio
orgánico e inorgánico
2.1. Resumen
El presente estudio evaluó el desempeño productivo y la composición corporal de selenio
en tilapia nilótica (Oreochromis niloticus) suplementada con selenio dietario. Una dieta
práctica fue suplementada con selenio en forma de selenito de sodio o seleno-levadura en
niveles crecientes de suplementación (0,00, 0,10, 0,20, 0,40, 0,80, 1,60 mg/kg de dieta).
Un total de 336 individuos tilapia nilótica con un peso inicial de 13,41±0,12 g fueron
distribuidos de forma aleatoria en 48 acuarios de vidrio (80 L, 4 réplicas, 7 peces por
acuario). No se detectó selenio en el agua de abastecimiento. Los peces fueron
alimentados hasta saciedad aparente 3 veces al día por un periodo de 9 semanas. El
desempeño productivo de la tilapia nilótica no fue afectado (P>0,05) por la suplementación
de selenio dietario. El selenio corporal se incrementó de forma lineal (P<0,05) con la
suplementación de selenio orgánico e inorgánico. La composición corporal de selenio fue
menor (P<0,05) en los peces suplementados con selenito de sodio (1,67±0,14 mg/kg) en
comparación con la seleno-levadura (1,95±0,21 mg/kg). A partir de la relación entre
pendientes se estimó que la biodisponibilidad relativa de la seleno-levadura para la
composición de selenio corporal fue de 155,72% con relación al selenito de sodio (fijada
en 100%). De acuerdo con los resultados, la concentración basal de selenio dietario (0,21
mg/kg) no limitó el desempeño productivo de la tilapia nilótica. La suplementación de
38 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
selenio orgánico (seleno-levadura) e inorgánico (selenito de sodio) entre 0,10 y 1,60 mg/kg
no afectó el desempeño productivo de la tilapia nilótica.
Palabras clave: biodisponibilidad relativa, selenito de sodio, seleno-levadura,
suplementación
2.2. Introducción
El selenio es un nutriente esencial para los peces, necesario para un adecuado desarrollo,
crecimiento y mantenimiento de funciones metabólicas (Watanabe et al., 1997). El carácter
esencial de este mineral responde a la intervención que tiene en diversos procesos
fisiológicos (principalmente de óxido-reducción y sistema antioxidante) en forma de
enzimas (seleno-proteínas) que contienen en su estructura el aminoácido seleno-cisteína
(Lobanov et al., 2009, Lobanov et al., 2007). El selenio es componente integral de enzimas
como la glutatión peroxidasa (Pacitti et al., 2013), tiorredoxina reductasa (Arnér &
Holmgren, 2000) e iodotironina deiodinasa (Sanders et al., 1999, Köhrle et al., 2005), entre
otras seleno-proteínas (Kryukov & Gladyshev, 2000).
El requerimiento de selenio dietario se ha determinado en trucha (Salmo gairdneri) (0,15-
0,38 mg/kg), pez gato americano (Ictalurus punctatus) (0,25 mg/kg), mero (Epinephelus
malabaricus) (0,70 mg/kg), lubina estriada (Morone chrysops x M. saxatilis) (0,15 mg/kg),
cobia (Rachycentron canadum) (0,79 mg/kg) y carpa (Carassius auratus gibelio) (1,18
mg/kg) (Hilton JW, 1980, Gatlin III & Wilson, 1984, Lin & Shiau, 2005, Jaramillo, 2006, Liu
et al., 2010, Han et al., 2011), en términos de crecimiento, actividad glutatión peroxidasa y
retención corporal de selenio. Debido al carácter esencial del selenio para los peces se ha
considerado la necesidad de suplementar el mineral, principalmente para especies cuyos
hábitos alimenticios permiten la inclusión mayoritaria de materias primas de origen vegetal,
como la tilapia (Oreochromis sp.) (Lovell & Wang, 1997, El-Saidy & Gaber, 2002). Las
harinas de pescado y subproductos de mar representan las principales fuentes de selenio
entre las materias primas empleadas para la alimentación de peces (National Research
Council, 2011), sin embargo, se ha sugerido que la disponibilidad del selenio presente en
Capítulo 2 39
algunas harinas de pescado es limitada debido a la formación de complejos (presencia de
metales pesados) (Yoshida et al., 2011, Bell & Cowey, 1989). Por otro lado, no se puede
desconocer la importancia de reducir progresivamente la utilización estos insumos en la
acuicultura (Hardy, 2010, Da et al., 2012).
Se han reportado efectos positivos de la suplementación con selenio en dietas para peces,
principalmente relacionados con la respuesta frente a agentes generadores de estrés
como el manejo en altas densidades (Kücükbay et al., 2009), manipulación continua (Rider
et al., 2009), metales pesados (Abdel-Tawwab et al., 2007, Abdel-Tawwab & Wafeek,
2010, Lin & Shiau, 2007) y contaminantes químicos como el metil- paratión (Monteiro et
al., 2009). Considerar la suplementación de selenio en la alimentación de los peces
requiere establecer un margen se seguridad, teniendo en cuenta que es un mineral tóxico
cuando se sobrepasan determinados niveles de ingestión, que varían de acuerdo a la
especie, la fuente de selenio, la cantidad y tiempo de exposición, entre otros factores
(Hamilton, 2004, Lee et al., 2010).
Existen diversas fuentes comerciales de selenio que han sido utilizadas en la alimentación
de peces. Las fuentes orgánicas más comunes comprenden los quelatos (aminoácidos,
proteínas) y la levadura enriquecida (seleno-levadura); por otro lado, las principales
fuentes inorgánicas son el selenato y selenito de sodio (EFSA, 2008, Paripatananont &
Lovell, 1997). Las fuentes de selenio orgánico presentan una mayor disponibilidad para los
peces en comparación con las inorgánicas (Wang & Lovell, 1997, Rider et al., 2010, Wang
et al., 2007). Una metodología empleada para estimar la biodisponibilidad de un nutriente
es el análisis de relación de pendientes (Littell et al., 1995, Littell et al., 1997) que ha sido
utilizada en especies terrestres (Huang et al., 2013, Wang et al., 2012, Zhang & Guo, 2007)
y acuáticas (Shao et al., 2010, Do Carmo E SÁ et al., 2005, Jaramillo Jr et al., 2009).
El objetivo del presente trabajo fue evaluar el desempeño productivo, la retención corporal
y biodisponibilidad relativa de selenio en tilapia nilótica (Oreochromis niloticus)
suplementada con selenito de sodio y seleno-levadura.
40 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
2.3. Materiales y métodos
2.3.1. Dietas experimentales
Se formuló una dieta basal teniendo en cuenta los requerimientos nutricionales descritos
para la tilapia (National Research Council, 2011), utilizando materias primas de uso
frecuente en la industria de alimentos balanceados para animales y premezcla mineral sin
selenio (Tabla 2-1). Las dietas se fabricaron en la Unidad de Procesamiento de Alimentos
de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia de la Universidad Nacional de
Colombia.
Para la elaboración de la dieta basal los ingredientes fueron molidos y mezclados
mecánicamente (Javar MZ-100, Javar, COL). La dieta basal fue suplementada con selenio
en forma de selenito de sodio (10% selenio, Solla S.A.) o seleno-levadura (Sel-Plex 1000,
Alltech, USA) en niveles crecientes de suplementación (0,00, 0,10, 0,20, 0,40, 0,80, 1,60
mg/kg de dieta), para obtener un total de 12 dietas experimentales. Las fuentes de selenio
fueron incorporadas gradualmente a la dieta basal. Inicialmente, la fuente de selenio se
mezcló en 50 g de dieta basal, posteriormente en 500 g y finalmente se agregó a la
totalidad de la dieta para su incorporación definitiva con un mezclador en “V” (Yoshida
Seisakusho, JAP).
Las mezclas fueron humedecidas con agua destilada deionizada (23% del peso de la
mezcla), tamizadas y extruidas en micro extrusora (Exteec Máquinas, BRA) para obtener
un tamaño de partícula alrededor de 2,5 mm de diámetro. Posteriormente las dietas fueron
secadas en horno de aire forzado (Shel Lab FX28-2, USA) por 24 horas a 60°C y enfriadas
a temperatura ambiente. Las dietas fueron empacadas y almacenadas en recipientes
plásticos.
Capítulo 2 41
2.3.2. Procedimiento experimental
El estudio se llevó a cabo en la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, en el
Laboratorio de Nutrición Acuícola de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia.
Para el desarrollo del ensayo se utilizaron 48 acuarios de vidrio, con capacidad de 80 litros,
dotados con termostatos y filtros individuales adaptados a un sistema de aireación. Los
acuarios estaban parcialmente cubiertos (cara posterior y laterales) con material plástico
para minimizar el estrés. No se utilizó iluminación artificial durante el desarrollo del estudio.
Para el desarrollo del ensayo se utilizó agua del sistema de acueducto local. El agua era
almacenada en tanques plásticos con aireación permanente (piedra difusora) por 48 horas
antes de ser utilizada.
Se utilizaron 672 alevinos reversados de tilapia nilótica (Oreochromis niloticus, variedad
Chitralada) adquiridos en una explotación comercial. Antes de iniciar la fase experimental
los animales tuvieron un periodo de acostumbramiento de 45 días a las condiciones de
manejo del laboratorio (14 peces/acuario) y a la dieta basal (sin suplementación de
selenio). Durante el periodo de acostumbramiento y la fase experimental se realizó
limpieza del acuario por sifoneo y recambio de agua (6,25%, 5 litros acuario/día). Para el
periodo experimental se registró diariamente la temperatura del agua por medio de
termómetros de mercurio adaptados a cada acuario (26,53±0,02°C) y semanalmente se
realizaron determinaciones de oxígeno disuelto (4,88±0,40 mg/L), pH (6,14±0,10), amonio
(0,02±0,00 mg/L), nitritos (0,59±0,08 mg/L), dureza (57,34±2,04 mg/L) y alcalinidad
(47,28±1,81 mg/L) con Kit Hach FF1-A (Hach, USA). Los parámetros de calidad de agua
fueron cercanos a los valores óptimos para crecimiento de la tilapia (Mjoun & Rosentrater,
2010, DeLong et al., 2009).
Una vez terminado el periodo de acostumbramiento se realizó un periodo de ayuno de 24
horas y se registró el peso de los peces en balanza digital (WTB 3000, Radwag, PO). Del
grupo inicial de peces se seleccionaron 336 individuos con un peso promedio de
13,41±0,12 g que fueron distribuidos de forma aleatoria en los 48 acuarios (7
animales/acuario). Cada una de las 12 dietas experimentales fue asignada aleatoriamente
a 4 acuarios.
42 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
El periodo experimental tuvo una duración de 9 semanas. Durante este periodo los peces
fueron alimentados con las dietas experimentales tres veces por día (8:30 am, 12:30 pm y
4:30 pm) hasta saciedad aparente. Los residuos de alimento eran retirados al finalizar cada
rutina de alimentación mediante sifoneo. Diariamente se registró la cantidad de alimento
ofrecida a cada acuario. Al finalizar el periodo experimental se realizó un periodo de ayuno
de 24 horas y se registró el peso de cada individuo en los diferentes acuarios.
Posteriormente, 3 peces de cada acuario fueron inmovilizados mediante hipotermia (Ross
& Ross, 2008), sacrificados mediante corte de la médula espinal, dispuestos en bolsas
plásticas herméticas y congelados a -20°C (Tinggi, 1999, Silva et al., 2011). Los animales
congelados fueron cortados en trozos, procesados en molino de carne (JavarM-12, Javar,
COL) y homogenizados formando un pool por acuario; este material fue secado en horno
de aire forzado (Shel Lab FX28-2, USA) a 60°C por 48 horas (Diaz-Alarcon et al., 1996).
Las muestras deshidratadas fueron maceradas en un mortero de porcelana, procesadas
en micro-molino (A11 Basic, IKA, CHN) y almacenadas en bolsas plásticas herméticas a
temperatura ambiente para el posterior análisis.
2.3.3. Métodos analíticos
La composición proximal de la dieta basal (Tabla 2-1) fue determinada en el Laboratorio
de Nutrición Animal de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia de la
Universidad Nacional de Colombia (Bogotá) de acuerdo a los protocolos establecidos por
la AOAC (1990). La concentración de selenio en las dietas experimentales se determinó
en el Laboratorio Especializado en Análisis de Elementos Traza de la Universidad de La
Salle con base en el método EPA I03.1 y el propuesto por Harper et al. (1983), por medio
de espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICAP 6300, Thermo
Scientific, USA). La determinación de selenio corporal se realizó en Nutrianálisis Ltda.
mediante espectrofotometría de absorción atómica con generador de hidruros (Perkin
Elmer 800 FIAS-100, PerkinElmer, USA) tomando como referencia el método 986.15
descrito por la AOAC (2006). Para las muestras de cuerpo entero deshidratado se realizó
un proceso de digestión húmeda en frascos de vidrio con cierre hermético. Se pesaron 0,5
g de muestra molida y se añadieron 3 ml de ácido nítrico concentrado (≥65%, Sigma-
Capítulo 2 43
Aldrich, USA). Las muestras se calentaron a 90°C en autoclave con agua a nivel de la
muestra por 15 minutos. Posteriormente el contenido de los frascos se transfirió a un balón
volumétrico de 25 ml, lavando cuidadosamente las paredes con agua destilada
desionizada y se ajustó el volumen final. La muestra se agitó repetidamente y se filtró para
retirar cualquier residuo. El material filtrado se utilizó para la lectura por absorción atómica,
ajustando el equipo de acuerdo a las especificaciones del fabricante. La concentración de
selenio total en las muestras de alimento y cuerpo entero se reportó en mg/kg de materia
seca.
Se evaluó la concentración de selenio en el agua de abastecimiento del laboratorio por
espectrofotometría de absorción atómica con generador de hidruros (Shimadzu AA 6800,
Shimadzu, JAP) con base en el método 3114C descrito por la APHA (2005). Este análisis
se llevó acabo en el Laboratorio Instrumental de Alta Complejidad de la Universidad de La
Salle.
2.3.4. Cálculos y análisis estadístico
Todos los resultados se presentan como media ± error estándar. Para el periodo
experimental de 9 semanas se evaluó el desempeño productivo de los animales y la
composición final de selenio corporal. Las variables evaluadas fueron calculadas de la
siguiente manera:
Sobrevivencia (Sb, %) = (Número de peces final / Número de peces inicial) x 100
Ganancia diaria de peso (GDP, g/d) = (biomasa final acuario (g) - biomasa inicial
acuario (g))/ tiempo (d)
Consumo aparente de alimento acuario (CON, g/d) = alimento ofrecido periodo
(g) / tiempo (d)
Conversión alimenticia aparente (CAA) = alimento ofrecido acuario (g) / ganancia
de peso acuario (g)
Tasa específica de crecimiento (TEC, %/d) = [(ln biomasa final (g) - ln biomasa
inicial (g))/ tiempo (d)] x 100
44 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Consumo estimado de selenio (mg) = concentración selenio dieta (mg/kg) x
consumo aparente de alimento en el periodo (kg)
Factor de concentración (FC) = selenio corporal (mg) / consumo estimado de
selenio (mg)
El experimento se realizó bajo un modelo completamente al azar con estructura factorial
2x6, con dos fuentes de selenio (selenito de sodio y seleno-levadura) y seis niveles de
inclusión de selenio dietario (0,00, 0,10, 0,20, 0,40, 0,80, 1,60 mg/kg). Se consideró cada
acuario como la unidad experimental y se obtuvo una respuesta única por acuario. Para
todas las variables se verificaron los supuestos del modelo y se realizó el análisis de
varianza correspondiente siguiendo la metodología de Martínez et al. (2011). La variable
CAA fue transformada empleando la función logaritmo (Log10Y). Cuando se identificaron
diferencias significativas (P<0,05) por el efecto de los tratamientos, la comparación entre
las medias se realizó mediante análisis de regresión polinomial.
Se determinó la biodisponibilidad relativa (RBV) de la seleno-levadura con relación al
selenito de sodio para la composición corporal de selenio. Este procedimiento se realizó
mediante regresión lineal múltiple de acuerdo a la metodología de análisis de pendientes
y estimación de error estándar aproximado propuesta por Littell et al. (1995, 1997),
evaluando los supuestos de validez y relación de pendientes con una significancia del 5%.
Para este análisis se utilizó el consumo estimado de selenio en el periodo como variable
independiente. Se realizó un procedimiento de regresión (línea quebrada) para el FC
mediante la metodología propuesta por Robbins et al. (2006). Los análisis estadísticos se
realizaron con el programa de análisis estadístico SAS 9.2 (Statistical Analysis System,
USA).
Capítulo 2 45
2.4. Resultados
2.4.1. Parámetros productivos
No se detectó selenio en las muestras de agua de abastecimiento analizadas. En la Tabla
2-2 se presentan los resultados productivos obtenidos al finalizar el estudio con las dietas
experimentales. No se observaron diferencias significativas (P>0,05) entre las fuentes de
selenio utilizadas para las variables de desempeño evaluadas. La GDP, TEC y CON fueron
significativos (P<0,05) para el nivel de suplementación de selenio dietario, sin embargo no
se encontró una respuesta lineal, cuadrática, ni cúbica (P>0,05) de estas variables
productivas con los diferentes niveles de suplementación. La sobrevivencia para el ensayo
fue superior al 85,71% (Tabla 2-2).
2.4.2. Composición corporal de selenio
En la Tabla 2-3 se presentan los resultados de concentración de selenio corporal y
biodisponibilidad relativa (RBV). La suplementación de selenio dietario influenció la
composición final de selenio corporal en los animales experimentales. La acumulación de
selenio corporal fue mayor (P<0,05) con la seleno-levadura (1,95±0,21 mg/kg) en
comparación con el selenito de sodio (1,67±0,14 mg/kg). La concentración corporal de
selenio se incrementó de manera lineal (P<0,05) con la suplementación de selenio dietario.
No se encontró interacción (P>0,05) entre las fuentes de selenio evaluadas con el nivel de
suplementación. En la Figura 2-1 se observa la composición corporal de selenio en la
tilapia nilótica suplementada con selenio dietario.
De acuerdo al análisis de biodisponibilidad relativa se observaron diferencias significativas
(P<0,05) entre las pendientes para la concentración corporal de selenio por la
suplementación con selenito de sodio y seleno-levadura. A partir de la relación entre
pendientes se estimó que la biodisponibilidad relativa de la seleno-levadura para la
composición de selenio corporal fue de 155,72% (Tabla 2-3). El factor de concentración de
selenio corporal fue afectado únicamente por el nivel de suplementación (P<0,05). En la
46 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Figura 2-2 se observa la relación entre el selenio dietario y el factor de concentración. El
factor de concentración disminuye desde el menor nivel de suplementación de selenio
dietario (0,10 mg/kg) hasta un valor estimado de 0,64 mg/kg a partir del cual permanece
constante.
2.5. Discusión
2.5.1. Parámetros productivos
La dieta basal suministrada a los peces en el presente estudio tenía un contenido de
selenio de 0,21 mg/kg y adición de vitamina E de acuerdo al requerimiento para la especie
(National Research Council, 2011). Teniendo en cuenta que no se encontró presencia de
selenio en el agua de abastecimiento se asumió que la dieta representó la única fuente de
selenio que ingresó al sistema (acuario). De acuerdo a los resultados, la suplementación
de selenio en forma de selenito de sodio o seleno-levadura no afectó el desempeño
productivo de los animales experimentales (Tabla 2-2). Resultados similares fueron
obtenidos por Gomes (2008) y Massago (2012) quienes evaluaron la suplementación de
seleno-metionina (0,00-1,50 mg/kg) y dos fuentes de selenio dietario (selenito de sodio y
seleno-levadura, 0,00-1,00 mg/kg), respectivamente, en dietas prácticas para juveniles de
tilapia nilótica. En estos trabajos no se encontraron efectos significativos de la adición de
selenio en el desempeño productivo de los animales. En otro estudio, Pereira et al. (2009)
evaluaron la suplementación de seleno-levadura (0,00-1,00 mg/kg) en dietas prácticas
para reproductores de tilapia nilótica sin encontrar diferencias significativas en términos de
crecimiento y consumo de alimento. Goes (2012) evaluó la suplementación de selenio
(0,00-4,00 mg/kg) y vitamina E (0,00-200 mg/kg) en la ración de juveniles de pacú
(Piaractus mesopotamicus). En dicho estudio los niveles de vitamina E y selenio no
interactuaron entre sí y no afectaron significativamente el desempeño productivo de los
animales. En contraste, existen reportes de efectos positivos de la suplementación de
selenio en el crecimiento de peces como matrinxa (Brycon cephalus) (selenito de sodio,
1,32 mg/kg) (Monteiro et al., 2007), carpa común (Cyprinus carpio) (selenito de sodio, 0,16
mg/kg) (Gaber, 2007) y carpa (Carassius auratus gibelio) empleando selenito de sodio y
Capítulo 2 47
seleno-metionina (0,50 mg/kg) (Wang et al., 2007), así como seleno-metionina y nano
partículas de selenio (0,50 mg/kg) (Zhou et al., 2009); es importante resaltar que la
concentración analizada de selenio en las dietas control de dichas investigaciones era
claramente deficitaria en selenio (valores inferiores a 0,1 mg/kg) (Watanabe et al., 1997),
razón por la cual la promoción en la repuesta de los animales representaba un evento
probable (selenio nutriente esencial).
El selenio es un mineral esencial para los peces, la deficiencia genera impactos negativos
en estos animales como retraso en el crecimiento, incremento de la mortalidad y reducción
en la actividad de seleno-proteínas, entre otros (Bell et al., 1987, Gatlin III & Wilson, 1984,
Poston et al., 1976). De acuerdo a los resultados, en las condiciones de manejo empleadas
una concentración de selenio dietario alrededor de 0,21 mg/kg no limitó el desempeño
productivo de la tilapia nilótica y el contenido de selenio en las materias primas utilizadas
fue suficiente para soportar la demanda para el crecimiento de los animales. Una
concentración superior de selenio dietario, sin importar la forma química, no indujo una
mejora adicional en el rendimiento de la tilapia nilótica. El requerimiento de selenio dietario
en especies de aguas continentales como la trucha arco iris, pez gato americano y lubina
estriada, se encuentra entre 0,15 y 0,38 mg/kg de selenio (dietas semi-purificadas) (Hilton
JW, 1980, Gatlin III & Wilson, 1984, Jaramillo, 2006), rango dentro del cual se ubica la
concentración de selenio de la dieta basal empleada en este estudio; en el presente trabajo
se decidió considerar la utilización de dietas prácticas ya que permiten una mayor
aproximación a las características de las matrices alimenticias suministradas en
condiciones comerciales (Fernandes, 2008).
Teniendo en cuenta que la función del selenio en la nutrición de los peces y organismos
terrestres está principalmente relacionada con procesos de óxido-reducción y sistema
antioxidante (Lobanov et al., 2009, Pacitti et al., 2013), los efectos positivos de la
suplementación de selenio en el desempeño productivo de los animales son apreciables
cuando se presentan eventos manifiestos de estrés, los cuales incrementan la demanda
de agentes antioxidantes (Halver et al., 2004, Rider et al., 2009, Hamre et al., 2004). Este
escenario se evidencia en la investigación realizada por Abdel-Tawwab & Wafeek (2010)
quienes mostraron que la suplementación de selenio dietario (4,5 mg/kg seleno-levadura,
concentración final selenio 5,54 mg/kg) mejoró la ganancia de peso y conversión
alimenticia de la tilapia nilótica expuesta a concentraciones crecientes de cadmio en el
48 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
agua (0,00-2,23 mg/L), en comparación con dietas sin adición de selenio. En otro estudio,
Kücükbay et al. (2009) identificaron una respuesta lineal positiva de la ganancia de peso y
conversión alimenticia en trucha arcoíris sometida a un manejo en altas densidades (25
vs. 100 kg/m3) por la suplementación de selenio en forma de selenito de sodio o seleno-
metionina (0,30 mg/kg, concentración final selenio 1,10 mg/kg). En el caso particular del
presente estudio, se buscó minimizar la manifestación de agentes generadores de estrés
ajenos a las dinámicas específicas de cada unidad experimental y al efecto de su
respectivo tratamiento en las condiciones de manejo establecidas.
La tilapia nilótica es considerada una especie territorial, que establece rápidamente
relaciones jerárquicas que determinan el estatus, comportamiento social y desempeño de
los individuos dentro de una población específica (Barcellos et al., 1999). Este
comportamiento natural de la especie fue observado en el presente estudio, principalmente
en las etapas de la investigación que requerían el establecimiento de nuevos grupos de
animales. Sin embargo, un evento particular registrado durante el transcurso del
experimento fue un marcado comportamiento agresivo de individuos en algunas unidades
experimentales de los tratamientos con menor concentración de selenio (suplementación
0,00 y 0,10 mg/kg), situación que no ocurrió con la misma intensidad en el resto de los
grupos. Monteiro et al. (2007) reportaron la manifestación de canibalismo en matrinxa
alimentada con una dieta baja en selenio (0,0024 mg/kg) en comparación con animales
suplementados con el mineral (1,5 mg/kg), sugiriendo la deficiencia de selenio como uno
de los factores que promovió este tipo de comportamiento en los individuos. Sin embargo,
la presentación de eventos pronunciados de agresión en algunas unidades experimentales
de los menores niveles de suplementación del presente estudio y su asociación con una
deficiencia nutricional de selenio, debe ser confrontada con parámetros fisiológicos
específicos. Adicionalmente, se debe tener en cuenta que los cambios en el
comportamiento de los peces responden diversos factores tanto bióticos como abióticos
(Vera Cruz & Brown, 2007, Carvalho et al., 2013). Profundizar en la relación entre la
suplementación de selenio dietario y el comportamiento social de la tilapia nilótica se
apartaba de los alcances de este estudio, así como las metodologías necesarias para
evaluar de forma certera este tipo de asociación.
Capítulo 2 49
El selenio es un mineral esencial, sin embargo su potencial como agente tóxico se
encuentra ampliamente documentado en peces (Hamilton, 2004). Los niveles de
suplementación de selenio dietario empleados en este estudio (0,10-1,60 mg/kg como
selenito de sodio o seleno-levadura) aparentemente no generaron efectos tóxicos para la
tilapia nilótica en términos de desempeño productivo, considerando que no afectaron los
parámetros evaluados. El mayor nivel de suplementación empleado (1,60 mg/kg –
alrededor de 1,93 mg/kg total) se encuentra por debajo del umbral de toxicidad para peces
de aguas continentales sugerido por Hamilton (2003) (3 mg/kg selenio dietario). No se
observaron patrones de comportamiento atípicos para la tilapia nilótica como alteraciones
en la capacidad de nado, previamente reportados en casos de intoxicación por selenio
(Thomas & Janz, 2011, Tashjian et al., 2006).
2.5.2. Composición corporal de selenio
La utilización del selenio dietario por parte de los peces depende, entre otros factores, de
la forma química en que se encuentre este mineral. En el presente estudio la acumulación
de selenio corporal fue superior con la fuente orgánica (seleno-levadura) en comparación
con la forma inorgánica (selenito de sodio) (Tabla 2-3). Estos resultados concuerdan con
los hallazgos reportados tanto en peces como en animales terrestres, la biodisponibilidad
para la acumulación en tejidos de las formas orgánicas de selenio es mayor que la de
compuestos inorgánicos (Lorentzen et al., 1994, Wang & Lovell, 1997, Paripatananont &
Lovell, 1997, Jaramillo, 2006, Lyons et al., 2007). En el presente estudio no se realizó la
verificación de las principales formas químicas de selenio presentes en la fuente orgánica
utilizada (seleno-levadura), sin embargo, existen reportes que indican que la seleno-
levadura está compuesta principalmente de seleno-metionina (60-85%), seleno-cisteína
(2-4%), un residual inorgánico (alrededor de 1%) y otras formas menores de selenio
(proporción restante) (EFSA, 2008).
La acumulación de selenio en los tejidos de los peces es diferencial, generalmente mayor
en órganos que intervienen en la asimilación y excreción del mineral como el hígado, riñón
y branquias (Lee et al., 2008, Tashjian et al., 2006, Wang & Lovell, 1997). En este trabajo
se evaluó la composición corporal de selenio como indicador global de la acumulación de
50 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
selenio dietario. La composición corporal de selenio tuvo un comportamiento lineal con
relación a la suplementación de selenio dietario (Tabla 2-3, Figura 2-1), respuesta
previamente documentada (Schram et al., 2008, Jaramillo et al., 2009, Cotter et al., 2008,
Gatlin III & Wilson, 1984).
De acuerdo con Ammerman et al. (1995), el término “biodisponibilidad” hace referencia al
grado en el cual un nutriente ingerido (de alguna fuente particular) es absorbido de manera
que puede ser utilizado por el metabolismo del animal. En el caso de los minerales, la
acumulación de estos nutrientes en los tejidos corporales se considera un parámetro
pertinente para la determinación de la biodisponibilidad (Wang et al., 2012). En el presente
estudio, la biodisponibilidad del selenio en la seleno-levadura para acumulación corporal
fue de 155,72% (relativa al selenito de sodio). Como se mencionó anteriormente, la seleno-
levadura está compuesta de diferentes formas de selenio, siendo la seleno-metionina el
componente mayoritario. Este seleno-aminoácido ingresa a los tejidos de forma
inespecífica sin ser discriminado de la metionina en el proceso de síntesis de proteínas
(Schrauzer, 2000), razón por la cual es acumulado de forma eficiente y representa una de
las principales formas de selenio identificadas en los tejidos (Schram et al., 2008). Existen
reportes de biodisponibilidad relativa de fuentes de selenio en alimentación de peces como
el estudio de Wang & Lovell (1997), quienes trabajaron con pez gato americano alimentado
con dietas semi-purificadas y determinaron que la biodisponibilidad relativa de la seleno-
levadura con relación al selenito de sodio (182 y 453% para la acumulación de selenio en
hígado y músculo, respectivamente). Jaramillo et al. (2009) evaluaron la suplementación
de seleno-metionina en lubina estriada alimentada con dietas semi-purificadas,
encontrando que la biodisponibilidad relativa de esta fuente para acumulación de selenio
corporal fue 330% con relación al selenito de sodio. Este último valor es claramente
superior al encontrado en el presente estudio con tilapia nilótica, ratificando que la
biodisponibilidad de un nutriente depende de diferentes factores como la especie, las
características de la fuente evaluada, tiempo y nivel de suplementación, tipo de
alimentación y el parámetro o tejido considerado en la evaluación.
En los peces los principales órganos que intervienen en el metabolismo del selenio son el
hígado y riñón, regulando la asimilación y excreción del mineral (Hilton et al., 1982,
Tashjian & Hung, 2006). El incremento de la concentración de selenio corporal y la
Capítulo 2 51
reducción en el factor de concentración observada en el presente estudio (Figura 2-2)
sugiere que pudo existir una progresiva excreción del mineral o una reducción en la
eficiencia de asimilación del mismo por debajo de 0,64 mg/kg (Hilton JW, 1980, Hilton et
al., 1982). Por encima de esta cantidad los mecanismos de regulación del selenio corporal
en la tilapia nilótica podrían haber sido limitados, teniendo en cuenta que la relación entre
selenio corporal y dietario se mantuvo estable a pesar del mayor ingreso de selenio al
sistema (indicando un proceso de bioacumulación). El factor de concentración de selenio
corporal observado fue similar para las dos fuentes de selenio evaluadas (P>0,05).
Teniendo en cuenta la mayor biodisponibilidad de la seleno-levadura este resultado
remarca el potencial de bioacumulación de las formas orgánicas de selenio que
representan una alternativa viable si se pretende incrementar la concentración corporal de
selenio en los peces con fines comerciales (Cotter et al., 2009). Por otro lado, de acuerdo
a Fan et al. (2002), las formas orgánicas de selenio atraen especial atención ya que
representan agentes claves de bioaculumación y ecotoxicidad en las cadenas tróficas.
Cómo se mencionó antes, en este trabajo aparentemente no existió un evento manifiesto
de toxicidad por selenio. La mayor concentración de selenio corporal obtenida fue de
3,46±0,29 mg/kg con la seleno-levadura (Tabla 2-3), valor cercano umbral de toxicidad
sugerido por Hamilton (2003) (4 mg/kg selenio corporal).
2.6. Conclusiones
La concentración basal de selenio dietario en la dieta práctica evaluada (0,21 mg/kg) no
limitó el desempeño productivo de la tilapia nilótica. La suplementación de selenio orgánico
(seleno-levadura) e inorgánico (selenito de sodio) entre 0,10 y 1,60 mg/kg no afectó el
desempeño productivo de la tilapia nilótica. El selenio corporal se incrementó de forma
lineal con la suplementación de selenio en forma de selenito de sodio y seleno-levadura.
De acuerdo al análisis de pendientes la biodisponibilidad relativa de la seleno-levadura con
respecto al selenito de sodio para acumulación corporal de selenio fue de 155,72%,
ratificando el potencial de bioacumulación de las fuentes orgánicas para incrementar la
concentración corporal de selenio en los peces.
52 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
TABLAS Y FIGURAS
Tabla 2-1: Inclusión de ingredientes y composición analizada de la dieta basal
Ingrediente %
Torta de soya (47%) 34,50 Composición analizada
Maíz 18,47 Materia seca, % 89,75
Gluten de maíz 14,50 Proteína cruda, % 34,96
Soya integral tostada 13,10 Energía bruta, kcal/kg 4398,00
Arroz quebrado 9,70 Extracto etéreo, % 4,86
Harina de pescado (67%) 2,91 Fibra bruta, % 2,66
Fosfato bicálcico 2,87 Cenizas, % 6,70
Aceite de palma 1,05 Selenio, mg/kg 0,21
Aceite de soya 0,60
L-Lisina HCl 0,55
DL-Metionina 0,47
L-Treonina 0,29
L-Triptófano 0,01
Sal Común 0,43
Carbonato de calcio 0,23
Premezcla Min, Vit 1 0,20
Cloruro de colina 0,10
BHT 0,02 1 Suplemento vitamínico y mineral, sin selenio (Solla S.A., composición por kilogramo de producto):
Vit.A 2.700.000 UI; Vit.D3 180.000 UI; Vit.E 30.000 mg; Vit.K3 200 mg; Vit.B1 4.500 mg; Vit.B2
3.000 mg; Niacina 13.000 mg; Ácido pantoténico 5.000 mg; Vit.B6 7.500 mg; Biotina 30 mg;
Ácido fólico 500 mg; Vit. B12 5 mg; Vit.C 10.000 mg; Cu 2.500 mg; I 400 mg; Fe 42.500 mg;
Mn 3.500 mg; Zn 10.000 mg
Capítulo 2 53
Tabla 2-2: Desempeño productivo de tilapia nilótica con suplementación de selenio1
Selenio suplementado GDP (g/d) TEC (%/d) CON (g/d) CAA Sb (%)
Fuente
Selenito de sodio 9,55±0,24 3,09±0,04 8,40±0,10 0,89±0,02 95,03±2,31
Seleno-levadura 9,75±0,22 3,12±0,03 8,22±0,15 0,85±0,01 95,92±1,75
Nivel (mg/kg)
0,00 10,55±0,17 3,23±0,02 8,78±0,18 0,83±0,02 95,92±2,63
0,10 8,69±0,34 2,96±0,05 7,92±0,31 0,91±0,02 93,88±2,89
0,20 10,16±0,27 3,17±0,04 8,67±0,19 0,86±0,02 100,00±00,00
0,40 9,76±0,21 3,13±0,03 8,24±0,12 0,85±0,01 97,96±2,04
0,80 9,54±0,47 3,09±0,07 8,10±0,21 0,86±0,04 94,64±3,76
1,60 9,25±0,45 3,03±0,07 8,23±0,17 0,91±0,06 91,07±5,36
Fuente x Nivel 2
Selenito de sodio
0,00 (0,20) 10,88±0,29 3,27±0,04 8,84±0,14 0,81±0,03 100,00±00,00
0,10 (0,26) 9,23±0,28 3,04±0,05 8,30±0,32 0,90±0,02 96,43±3,57
0,20 (0,38) 9,84±0,33 3,13±0,06 8,46±0,13 0,86±0,02 100,00±00,00
0,40 (0,59) 9,91±0,22 3,14±0,03 8,25±0,18 0,83±0,01 100,00±00,00
0,80 (0,95) 8,93±0,84 3,00±0,12 8,12±0,44 0,92±0,06 89,29±6,84
1,60 (1,91) 8,87±0,83 2,98±0,13 8,54±0,12 0,99±0,11 85,71±10,10
Seleno-levadura
0,00 (0,22) 10,31±0,09 3,20±0,02 8,74±0,31 0,85±0,02 92,86±4,12
0,10 (0,30) 7,96±0,43 2,85±0,07 7,40±0,48 0,93±0,05 90,48±4,76
0,20 (0,42) 10,60±0,38 3,24±0,06 8,95±0,39 0,85±0,04 100,00±00,00
0,40 (0,58) 9,56±0,42 3,11±0,06 8,23±0,17 0,86±0,02 95,24±4,76
0,80 (0,97) 10,16±0,31 3,18±0,05 8,07±0,15 0,80±0,01 100,00±00,00
1,60 (1,94) 9,63±0,37 3,09±0,06 7,92±0,24 0,83±0,04 96,43±3,57
P>F
Fuente 0,474 0,428 0,267 0,125 0,744
Nivel 0,008 0,011 0,026 0,472 0,477
Fuente x Nivel 0,091 0,118 0,212 0,136 0,195
Regresión 3 NS NS NS 1 GDP: Ganancia diaria de peso; TEC: Tasa específica de crecimiento; CON: Consumo de alimento; CAA: Conversión alimenticia aparente; SB: Sobrevivencia 2 En paréntesis valor de selenio analizado (mg/kg) 3 NS: Respuesta no significativa (P>0,05) al nivel de suplementación para efectos lineal, cuadrático y cúbico
54 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Tabla 2-3: Concentración de selenio corporal y biodisponibilidad relativa (RBV) 1
Selenio suplementado
Selenio corporal FC 2
Regresión RBV 3
(mg/kg) Pendiente RBV (%)
Fuente
Selenito de sodio 1,67±0,14b 3,88±0,49 1,34±0,22 100,00
Seleno-levadura 1,95±0,21a 3,88±0,37 2,09±0,23 155,72±0,10
Nivel de Selenio (mg/kg)
0,0 1,16±0,10 6,49±0,59
0,1 1,47±0,09 5,90±0,41
0,2 1,51±0,14 4,43±0,46
0,4 1,17±0,14 2,35±0,28
0,8 2,21±0,19 2,73±0,30
1,6 3,07±0,26 1,82±0,19
Fuente x Nivel 4
Selenito de sodio
0,0 (0,20) 1,13±0,19 6,78±1,18
0,1 (0,26) 1,49±0,15 6,35±0,52
0,2 (0,38) 1,65±0,23 5,00±0,70
0,4 (0,59) 1,06±0,23 2,14±0,48
0,8 (0,95) 1,90±0,16 2,23±0,31
1,6 (1,91) 2,68±0,34 1,49±0,28
Seleno-levadura
0,0 (0,22) 1,18±0,12 6,26±0,69
0,1 (0,30) 1,43±0,09 5,30±0,57
0,2 (0,42) 1,33±0,06 3,66±0,01
0,4 (0,58) 1,32±0,10 2,63±0,19
0,8 (0,97) 2,53±0,27 3,24±0,40
1,6 (1,94) 3,46±0,29 2,15±0,12
P-Valor
Fuente 0,038 0,996
Nivel <0,001 <0,001
Fuente x Nivel 0,133 0,156
Regresión 5 S (L) S (L,Q,C) 1 Resultados expresados en materia seca 2 FC: Factor de concentración 3 Diferencia entre pendientes por fuente de selenio (P=0,002). Consumo estimado de selenio como
variable independiente. RBV del selenito de sodio fijada en 100%. 4 En paréntesis valor de selenio analizado (mg/kg) 5 S: Respuesta significativa (P<0,05) al nivel de suplementación. L (Lineal), Q (cuadrático),
C (cúbico)
Capítulo 2 55
Figura 2-1: Selenio corporal en tilapia nilótica suplementada con selenito de sodio y
seleno-levadura
Figura 2-2: Relación entre el selenio dietario y el factor de concentración selenio corporal
(▲) Selenito de sodio y = 0,82 x+1,07
R2Ajustado= 0,74
(■) Seleno-Levadura y =1,38 x + 0,86
R2Ajustado= 0,92
y = 2,28 + 10,44 (0,64 - x) R
2Ajustado= 0,94
56 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para crecimiento
de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
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Capítulo 3: Efecto de la suplementación de
selenio sobre bio-marcadores de estrés
oxidativo en tilapia nilótica
3.1. Resumen
En el presente estudio se evaluaron los bio-marcadores de estrés oxidativo glutatión
peroxidasa (GPx), superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y glutatión reducido
(GSH), así como la actividad de las transaminasas plasmáticas alanina aminotransferasa
(ALT) y aspartato aminotransferasa (AST) en tilapia nilótica (Oreochromis niloticus)
suplementada con selenio dietario. Una dieta práctica fue suplementada con selenio en
forma de selenito de sodio o seleno-levadura en niveles crecientes de suplementación (0,0,
0,1, 0,2, 0,4, 0,8, 1,6 mg/kg de dieta). Un total de 336 individuos tilapia nilótica con un peso
inicial de 13,41±0,12 g fueron distribuidos de forma aleatoria en 48 acuarios de vidrio (80
L, 4 réplicas, 7 peces por acuario). No se detectó selenio en el agua de abastecimiento.
Los peces fueron alimentados hasta saciedad aparente 3 veces al día por un periodo de 9
semanas. Las transaminasas plasmáticas ALT y AST no indicaron que se presentara daño
en las estructuras celulares asociado a la suplementación de selenio (P>0,05). La
suplementación de selenio dietario tuvo un efecto dosis-dependiente sobre los bio-
marcadores hepáticos de estrés oxidativo evaluados. La suplementación de selenio en
forma de selenito de sodio y seleno-levadura condujo a una reducción progresiva de la
concentración de GSH. La concentración de GSH fue inferior (P<0,05) con el selenito de
sodio (0,63±0,06 µmol/mg de proteína) en comparación con la seleno-levadura (0,89±0,07
µmol/mg de proteína). Una concentración de selenio en el alimento superior a 0,89 mg/kg
provocó un incremento en la actividad SOD sugiriendo un efecto pro-oxidante del selenito
68 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
de sodio y la seleno-levadura, esta respuesta promovió la actividad de las enzimas
antioxidantes GPx y CAT de forma variable de acuerdo a la fuente de selenio.
3.2. Introducción
Permanentemente los peces se encuentran expuestos a factores bióticos y abióticos que
promueven respuestas fisiológicas para mantener la homeostasis (Miller et al., 2007,
Sweetman et al., 2010). La generación de formas reactivas de oxígeno hace parte del
metabolismo normal y tiene funciones determinadas en la célula (Rice-Evans & Burdon,
1993, Kelly et al., 1998), sin embargo, cuando la cantidad de estas formas reactivas de
oxígeno supera los mecanismos naturales de defensa se presenta un evento de estrés
oxidativo (Lushchak, 2011). Diversos generadores de estrés como el manejo en altas
densidades, la exposición a contaminantes químicos o elementos tóxicos, entre otros,
pueden catalizar la formación de formas reactivas de oxígeno generando daño en las
estructuras celulares (Carvalho et al., 2012, Dorval & Hontela, 2003, Kücükbay et al.,
2009). Los mecanismos antioxidantes endógenos que poseen los peces para controlar o
mitigar los efectos nocivos de agentes oxidantes están representados por enzimas como
la glutatión peroxidasa, glutatión transferasa, tiorredoxina reductasa, superóxido dismutasa
y catalasa, entre otras, así como antioxidantes no enzimáticos de bajo peso molecular
como el glutatión reducido, ácido ascórbico, tocoferoles y carotenoides (Bragadóttir, 2001,
Martinez-Alvarez et al., 2005). Estos antioxidantes han sido usados como bio-marcadores
para detectar estrés oxidativo en los organismos acuáticos (Valavanidis et al., 2006, Vidal
et al., 2005, Li et al., 2008, Carvalho et al., 2012).
El selenio es un mineral esencial reconocido por ser parte estructural de enzimas
antioxidantes de la familia glutatión peroxidasa y tiorredoxina reductasa, entre otras
proteínas (Pacitti et al., 2013, Arnér & Holmgren, 2000, Kryukov & Gladyshev, 2000). El
requerimiento de selenio dietario en especies de aguas continentales como la trucha
(Salmo gairdneri), pez gato americano (Ictalurus punctatus) y lubina estriada (Morone
chrysops x M. saxatilis) se encuentra entre 0,15 y 0,38 mg/kg de selenio (dietas semi-
purificadas), determinado en términos de crecimiento y actividad glutatión peroxidasa
Capítulo 3 69
(Hilton JW, 1980, Gatlin III & Wilson, 1984, Jaramillo, 2006). Por lo anterior, la
suplementación de selenio orgánico e inorgánico en el alimento para animales representa
una práctica habitual (Lyons et al., 2007, Kim & Mahan, 2003).
Aunque el selenio es un mineral esencial para los peces, es potencialmente tóxico cuando
se sobrepasan determinados niveles de ingestión o exposición, que varían de acuerdo a
la especie, fuente de selenio, cantidad y tiempo de exposición, entre otros factores
(Hamilton, 2004). De acuerdo con Lemly (2002) las primeras manifestaciones de
intoxicación por selenio responden a alteraciones en el funcionamiento y síntesis de
proteínas tras la sustitución del elemento azufre por selenio, alterando la formación de
enlaces disulfuro (S-S); autores como Janz et al. (2011) sugieren que este mecanismo de
toxicidad por selenio puede ser cuestionable.
Diversos autores han reportado un mecanismo adicional de toxicidad inducida por selenio
que evidencia la faceta antioxidante y pro-oxidante que puede tener este mineral. El exceso
de selenio en forma orgánica e inorgánica puede provocar la generación de formas
reactivas de oxígeno y citotoxicidad por daño oxidativo (Misra & Niyogi, 2009, Mézes &
Balogh, 2009, Spallholz et al., 2004, Palace et al., 2004, Hoffman, 2002). De tal forma, el
objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto de la suplementación de selenio en
forma de selenito de sodio y seleno-levadura en una dieta práctica para tilapia nilótica
sobre bio-marcadores de estrés oxidativo.
3.3. Materiales y métodos
3.3.1. Procedimiento experimental
Las dietas experimentales, material biológico, condiciones de manejo y régimen de
alimentación corresponden a los presentados en el Capítulo 2 (numerales 2.3.1 y 2.3.2).
El periodo experimental tuvo una duración de 9 semanas. Al finalizar el periodo
experimental se realizó un periodo de ayuno de 24 horas. Posteriormente se seleccionaron
70 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
al azar animales para efectuar análisis bioquímicos que consistieron en determinar la
actividad alanina aminotransferasa (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST) plasmáticas,
así como la actividad de las enzimas hepáticas glutatión peroxidasa (dependiente de
selenio, GPx), superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y la concentración de glutatión
reducido (GSH) en hígado. Para la determinación de la actividad ALT y AST plasmáticas
se seleccionaron al azar 2 animales de cada acuario (8 animales/tratamiento) y se tomaron
muestras de sangre (vena caudal) utilizando agujas con EDTA como anticoagulante. Una
vez obtenidas las muestras de sangre, inmediatamente fueron centrifugadas a 5000 rpm
por 10 minutos en microcentrífuga refrigerada (4°C) (Heraeus Labofuge 400, Thermo
Scientific, USA). Los animales fueron inmovilizados por hipotermia (Ross & Ross, 2008),
sacrificados mediante corte de la médula espinal, dispuestos en bolsas plásticas
herméticas y congelados a -20°C (Silva et al., 2011).
La actividad GPx, SOD, CAT y la concentración GSH en hígado se determinó en
sobrenadante post-mitocondrial (S-9) (Ochoa, 2009, Ahmad et al., 2000). Para realizar
estos análisis se utilizó el hígado fresco de 2 animales seleccionados al azar de cada
acuario (8 animales/tratamiento). Los hígados fueron removidos e inmediatamente lavados
con una solución refrigerada de cloruro de potasio (1,17% p/v) para retirar material extraño
y restos de sangre (González Mantilla, 2006). Los hígados fueron homogenizados (pool)
en presencia de solución helada buffer sodio fosfato (0,1 M, pH 7,4) en una relación 1:4
(p/v, 1 g tejido: 4 ml buffer) utilizando un homogenizador de tejidos tipo Potter-Elvehjem
acoplado a un rotor eléctrico (Glas-Col, Cole-Parmer, USA). Durante todos los pasos del
procesamiento se buscó minimizar el tiempo de manipulación y se mantuvo una cadena
de frío por medio de hielo quebrado, evitando el contacto directo con las muestras. El
material homogenizado fue centrifugado a 12500 rpm por 30 minutos en microcentrífuga
refrigerada (4°C) (Heraeus Labofuge 400, Thermo Scientific, USA). El sobrenadante se
recuperó en criovioales y se almacenó en ultracongelador (Thermo Scientific, USA) a
-73°C hasta el posterior análisis.
Capítulo 3 71
3.3.2. Métodos analíticos
La metodología empleada para determinar la composición proximal de la dieta basal y la
concentración de selenio total en las dietas experimentales y el agua de abastecimiento
corresponde a la presentada en el Capitulo 2 (numeral 2.3.3).
Las muestras de plasma para la determinación de transaminasas ALT y AST fueron
analizadas en el Laboratorio Clínico de la Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia
por espectrofotometría (340 nm) utilizando kits comerciales Spinreact (Spinreact, ESP). La
actividad de las enzimas ALT y AST fue expresada en unidades internacionales por litro
(U/L).
Los análisis bioquímicos para las muestras S-9 se realizaron en el Laboratorio de Ensayos
Farmacológicos del Departamento de Farmacia de la Universidad Nacional de Colombia.
Los análisis de actividad enzimática GPx, SOD, la concentración GSH en hígado y la
cuantificación de proteína se realizaron en microplacas de 96 pocillos empleando un
espectrofotómetro (xMark, Bio-Rad, USA). La actividad CAT se determinó utilizando
cubetas de cuarzo de 1 cm de paso (ATI Unicam UV2, ATI-Unicam, UK). Los análisis se
realizaron por triplicado o cuadriplicado de ser posible, realizando diluciones de las
muestras S-9 en caso de ser necesario. Las muestras de sobrenadante S-9 y los reactivos
utilizados fueron aclimatados a temperatura ambiente antes de realizar los análisis. La
concentración de los reactivos que se presenta corresponde a la concentración final en
cada pocillo/cubeta. Para las variables bioquímicas evaluadas el valor reportado considera
las diluciones que tuvieron las muestras desde el proceso de homogenización de los
hígados hasta su adición final en cada pocillo/cubeta.
GPx: La actividad GPx se determinó de acuerdo a la metodología propuesta por
Smith & Levander (2002), registrando la disminución de la absorbancia a 340 nm
debido a la oxidación del nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducido
(NADPH). El volumen total de reacción fue de 250 µl de los cuales 200 µl
correspondían a una mezcla de reacción y 50 µl a la muestra de sobrenadante S-
9. La mezcla de reacción estaba compuesta de buffer potasio fosfato 50 mM (pH
7,4) con EDTA 5 mM, glutatión reducido 2 mM, azida de sodio 1 mM, NADPH 0,4
72 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
mM, glutatión reductasa 2 U/ml y peróxido de hidrógeno (H2O2) 0,25 mM como
inductor de la reacción (Welker et al., 2012, Berntssen et al., 2003). El NADPH, la
glutatión reductasa y el H2O2 se reunieron con los componentes restantes de la
mezcla de reacción justo antes de iniciar la determinación de la absorbancia en el
equipo. La reacción inició al agregar los 200 µl de la mezcla de ensayo a los 50 µl
de muestra S-9. Se realizó seguimiento del cambio de absorbancia en cada pocillo
por 3 minutos cada 15 segundos. La actividad GPx se expresó en nmoles de
NADPH oxidado por minuto por miligramo de proteína (Ɛ = 6,22 M-1 cm-1).
SOD: La actividad SOD se determinó por el método del citocromo c utilizando el
sistema xantina/xantina oxidasa como fuente de radicales superóxido (Morales et
al., 2004, McCord & Fridovich, 1969). En este método la SOD compite con el
citocromo c por el anión superóxido generado por el sistema xantina/xantina
oxidasa (Ferreira et al., 2005). El volumen total de reacción fue de 200 µl de los
cuales 180 µl correspondían a una mezcla de reacción, 10 µl a la muestra de
sobrenadante S-9 y 10 µl a la xantina oxidasa. La mezcla de reacción consistió en
buffer sodio fosfato 50 mM (pH 7,8) con EDTA 1 mM, xantina 0,1 mM y citocromo
c 0,013 mM. La xantina oxidasa (0,024 U/ml) se utilizó como inductor de la reacción.
La tasa de reducción del citocromo c fue evaluada a 550 nm por 2 minutos cada 15
segundos (Berntssen et al., 2003). La actividad SOD fue estimada a partir de una
curva lineal de SOD (0-120 U/ml) empleando un estándar de origen bovino (Sigma-
Aldrich, USA) y se expresó en unidades por miligramo de proteína. Una unidad está
definida como la cantidad de SOD necesaria para producir un 50% de inhibición de
la tasa de reducción del citocromo c (McCord & Fridovich, 1969).
CAT: La actividad CAT se determinó a partir de la metodología propuesta por
Ahmad et al. (2000). La mezcla de reacción consistió en 1,95 ml de buffer potasio
fosfato 50 mM (pH 7,4), 0,05 ml de sobrenadante S-9 y 1 ml de H2O2 19 mM (final
6,33 mM), para un volumen total de 3 ml. Se registró la disminución de la
absorbancia en cada cubeta por 2 minutos a una longitud de onda de 240 nm. La
actividad CAT se expresó en nmoles de H2O2 consumido por minuto por miligramo
de proteína (Ɛ = 40 M-1 cm-1).
Capítulo 3 73
GSH: Este análisis se basó en la reacción entre el GSH y el 5,5′-dithio-bis (2-ácido
nitrobenzoico) (DTNB) para formar el cromógeno 5-thio-2-ácido nitrobenzoico
(TNB) (Ahmad et al., 2000, Rahman et al., 2007). Las muestras S-9 fueron
precipitadas con ácido sulfosalicílico (4%) en una proporción 1:1. Esta mezcla se
mantuvo a 4°C por 10 minutos y posteriormente fue centrifugada a 1200 rpm por
15 minutos en centrifuga refrigerada (4°C) (Mikro 220R, Hettich, UK). La mezcla de
reacción consistió en 20 µl del sobrenadante recuperado y 180 µl de DTNB 0,56
mM (en buffer sodio fosfato 0,1 M pH 7,4 con EDTA 5 mM) para un volumen total
de reacción de 200 µl. La densidad óptica del producto de reacción fue determinada
inmediatamente a una longitud de onda de 412 nm. La concentración de GSH en
las muestras fue estimada a partir de una curva lineal de GSH (0-0,325 µmol/ml) y
expresada en µmol de GSH por miligramo de proteína.
Determinación de proteína: La concentración de proteína en las muestras de
sobrenadante S-9 fue determinada por el método del ácido bicinconínico utilizando
un kit comercial (Sigma-Aldrich, USA). Se registró la absorbancia a 562 nm y se
estimó la concentración de proteína a partir de una curva estándar de albúmina
sérica bovina (200-1000 µg/ml).
3.3.3. Análisis estadístico
Todos los resultados para el periodo experimental de 9 semanas se presentan como media
± error estándar. El experimento se realizó bajo un modelo completamente al azar con
estructura factorial 2x6, con dos fuentes de selenio (selenito de sodio y seleno-levadura) y
seis niveles de inclusión de selenio dietario (0,00, 0,10, 0,20, 0,40, 0,80, 1,60 mg/kg). Se
consideró cada acuario como la unidad experimental y se obtuvo una respuesta única por
acuario. Para todas las variables se verificaron los supuestos del modelo y se realizó el
análisis de varianza correspondiente siguiendo la metodología de Martínez et al. (2011).
Las variables AST, SOD, CAT y GPx fueron transformadas empleando la función logaritmo
(Ln Y) y raíz cuadrada (√Y), respectivamente. Cuando se identificaron diferencias
significativas (P<0,05) por el efecto de los tratamientos la comparación entre las medias
se realizó mediante análisis de regresión polinomial. Se realizó un procedimiento de
74 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
regresión (línea quebrada) para las variables evaluadas mediante metodología propuesta
por Robbins et al. (2006). Los análisis estadísticos se realizaron con el programa de
análisis estadístico SAS 9.2 (Statistical Analysis System, USA).
3.4. Resultados
No se detectó selenio en ninguna de las muestras de agua analizadas. En la Tabla 3-1 se
presentan los resultados en los parámetros bioquímicos evaluados para la tilapia nilótica
suplementada con selenio dietario. Para las transaminasas plasmáticas ALT y AST la
interacción entre los factores principales fue significativa (P<0,05), sin embargo no se
encontró una respuesta lineal, cuadrática, ni cúbica (P>0,05) para el nivel de
suplementación dentro de cada fuente de selenio (Figura 3-1).
En el hígado solamente se identificó interacción significativa (P<0,05) entre la fuente de
selenio dietario y los niveles de suplementación para las variables GPx y CAT. La actividad
GPx con la suplementación de selenito de sodio presentó un comportamiento cuadrático
(P<0,05) a medida que se incrementó el nivel de suplementación, mientras que para la
seleno-levadura la actividad disminuyó de forma lineal (P<0,05) hasta un valor de 0,59
mg/kg (Figura 3-2). La actividad CAT disminuyó de forma lineal (P<0,05) con la
suplementación de selenito de sodio y de forma cuadrática (P<0,05) con la suplementación
de la seleno-levadura hasta un valor de 0,51 mg/kg (Figura 3-2). La actividad SOD fue
afectada únicamente por el nivel de suplementación (P<0,05) incrementándose de forma
cuadrática (P<0,05) con un mínimo en el valor de 0,89 mg/kg. La concentración GSH fue
significativa para la fuente de selenio y el nivel de suplementación, observándose una
disminución cuadrática con la adición de selenio (P<0,05). La concentración de GSH fue
inferior (P<0,05) con el selenito de sodio (0,63±0,06 µmol/mg de proteína) en comparación
con la seleno-levadura (0,89±0,07 µmol/mg de proteína).
Capítulo 3 75
3.5. Discusión
Las transaminasas plasmáticas ALT y AST suelen emplearse como indicadores de daño
en tejidos ocasionado por agentes tóxicos (Vutukuru et al., 2007). En el presente estudio
no se encontró una respuesta lineal, cuadrática, ni cúbica (P>0,05) de las transaminasas
plasmáticas con nivel de suplementación dentro de las fuentes de selenio evaluadas (Tabla
3-1). Estos resultados sugieren que las transaminasas plasmáticas no reflejaron un efecto
nocivo sobre las estructuras celulares relacionado con la suplementación de selenio.
Teniendo en cuenta que uno de los mecanismos de toxicidad inducida por selenio es el
daño en las estructuras celulares debido a un efecto pro-oxidante (Hoffman, 2002), sería
recomendable evaluar en posteriores estudios la peroxidación lipídica como un indicador
más específico para evidenciar daño celular ocasionado por formas reactivas de oxígeno.
Los valores observados en las transaminasas plasmáticas en el presente estudio fueron
claramente superiores a los valores de referencia para tilapia (Oreochromis Hybrid)
reportados por Hrubec et al. (2000); sin embargo, es importante reconocer que la respuesta
observada en este tipo de parámetros plasmáticos está influencia por diversos factores
como la especie, densidad de cultivo y el esquema de alimentación (Abdel-Tawwab, 2012,
Lin & Luo, 2011).
En el presente estudio los bio-marcadores hepáticos evaluados fueron afectados por las
dietas experimentales suplementadas con selenio (Tabla 3-1). La enzima GPx cataliza la
reducción de peróxidos lipídicos y peróxido de hidrógeno a sus respectivos alcoholes y
agua utilizando GSH (Arteel & Sies, 2001). Diversos autores reportan incrementos de la
actividad GPx hepática con la suplementación de selenio dietario, identificando en algunos
estudios un típico comportamiento de línea quebrada (Monteiro et al., 2007, Liu et al., 2010,
Wang et al., 2007, Jaramillo, 2006, Gatlin III & Wilson, 1984). En contraste, en el presente
trabajo la actividad GPx hepática presentó una respuesta cuadrática y lineal (P<0,05) con
la suplementación de selenito de sodio y seleno-levadura respectivamente, identificándose
una reducción de la actividad con la suplementación de selenio (Figura 3-2). Los resultados
encontrados en el presente trabajo sugieren que la concentración basal de selenio en las
dietas experimentales (0,21 mg/kg) fue suficiente para asegurar la actividad GPx y que
valores superiores de selenio promovieron ajustes en la expresión de esta enzima
antioxidante; el requerimiento de selenio dietario en especies de aguas continentales como
76 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
la trucha (Salmo gairdneri), pez gato americano (Ictalurus punctatus) y lubina estriada
(Morone chrysops x M. saxatilis) se encuentra entre 0,15 y 0,38 mg/kg de selenio (dietas
semi-purificadas) (Hilton JW, 1980, Gatlin III & Wilson, 1984, Jaramillo, 2006).
La inducción de los diferentes mecanismos de defensa antioxidante que poseen los
animales está influenciada por diversos factores bióticos y abióticos que determinan la
intensidad y características de la respuesta observada (Martinez-Alvarez et al., 2005). Es
posible que la disminución en la actividad GPx observada estuviera relacionada con una
mayor intervención de otros agentes antioxidantes endógenos y/o una limitación a nivel de
sustrato (peróxidos) (Bragadóttir, 2001, Misra & Niyogi, 2009). Por otro lado, aunque la
enzima GPx es dependiente de selenio la incorporación para la síntesis de seleno-
proteínas (en forma de seleno-cisteína) es un proceso regulado a escala molecular a través
del tRNA[Ser]Sec (Pacitti et al., 2013, Böck et al., 2007). De tal forma, el selenio que no se
destina a la síntesis de seleno-proteínas, como la GPx, puede se ser excretado y/o
acumulado en los tejidos corporales (Suzuki, 2005, Hilton et al., 1982). Existen algunos
estudios en los cuales se han identificado respuestas decrecientes, o donde no se
observaron cambios significativos en la actividad GPx, aunque la cantidad de selenio
disponible para los animales se incrementara. Cotter et al. (2008) reportaron una
disminución significativa de la actividad GPx en hígado al suplementar selenio en forma de
seleno-levadura (0,1-3,2 mg/kg) en una dieta basada en harina de pescado (selenio basal
1,2 mg/kg) para lubina estriada (Morone chrysops x M. saxatilis). En el cangrejo de río
(Procambarus clarkii) Dörr et al. (2008) reportaron una reducción en la actividad GPx en
hepatopáncreas de machos alimentados con una dieta comercial a base de harina de
pescado enriquecida con selenio (1,21 mg/kg) en comparación con una dieta control (0,3
mg/kg). Por otro lado, Lorentzen et al. (1994) suplementaron selenio en forma de selenito
de sodio o seleno-metionina (1 y 2 mg/kg) a una dieta a base de harina de pescado (selenio
basal 1,2 mg/kg) para salmón (Salmo salar) sin observar cambios en la actividad GPx
sérica.
El comportamiento cuadrático de la actividad GPx con el selenito de sodio (P<0,05)
respondió a un incremento de la actividad con el mayor nivel de suplementación (1,6
mg/kg). Miller et al. (2007) evaluaron en trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) la
exposición aguda a selenito de sodio en el agua (0,72-3,60 mg/L) identificando un patrón
Capítulo 3 77
en forma de “U” para la actividad GPx hepática, así como una reducción de la
concentración GSH con el nivel más alto de exposición, sugiriendo un posible efecto pro-
oxidante del selenio en presencia de GSH.
El GSH es uno de los principales antioxidantes no enzimáticos que poseen los peces como
mecanismo de defensa frente a diversas sustancias tóxicas (Timme-Laragy et al., 2013).
En el presente estudio la concentración GSH disminuyó (P<0,05) con la suplementación
de selenito de sodio y seleno-levadura (Figura 3-2), efectos que sugieren un ambiente
celular oxidativo. Se ha establecido que el selenito de sodio puede generar formas
reactivas de oxígeno como el anión superóxido en presencia de tioles (Misra & Niyogi,
2009) conduciendo a una reducción en la capacidad antioxidante; este tipo de respuesta
evidencia la naturaleza pro-oxidante del GSH en el metabolismo del selenio (Shen et al.,
2000).
La fuente de selenio orgánica utilizada en el presente estudio (seleno-levadura) está
compuesta principalmente de seleno-metionina (60-85%), seleno-cisteína (2-4%), un
residual inorgánico (alrededor de 1%) y otras formas menores de selenio (proporción
restante) (EFSA, 2008). Aunque la seleno-metionina no genera moléculas de anión
superóxido en presencia de tioles, en el ciclo redox de un intermediario del metabolismo
de este compuesto, el metil- selenol, se puede formar radical superóxido en presencia de
GSH (Palace et al., 2004, Misra et al., 2012, Spallholz et al., 2004). Teniendo en cuenta
que la concentración de GSH también disminuyó con la suplementación de seleno-
levadura (P<0,05), la generación gradual de formas reactivas de oxígeno podría explicar
esta reducción.
La actividad SOD presentó un comportamiento cuadrático (P<0,05) con la suplementación
de selenio dietario, observándose un incremento con el mayor nivel de suplementación
(1,6 mg/kg) (Tabla 3-1, Figura 3-2). La función de la enzima antioxidante SOD consiste en
dismutar el anión superóxido a peróxido de hidrógeno y oxígeno (Kelly et al., 1998). Como
se mencionó anteriormente, la reducción progresiva de la concentración de GSH
observada en este estudio pudo estar asociada a la generación de anión superóxido y a
una disminución de la capacidad antioxidante celular, como consecuencia se pudo inducir
la actividad SOD con el mayor nivel de suplementación de selenio (Misra et al., 2012).
Aunque en este estudio la concentración de GSH fue mayor con la seleno-levadura
78 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
(0,89±0,07 µmol/mg de proteína) en comparación con el selenito de sodio (0,63±0,06
µmol/mg de proteína) (P<0,05), la actividad SOD no fue afectada significativamente por la
fuente de selenio dietario (P>0,05), indicando que la seleno-levadura en presencia de GSH
generó una cantidad de anión superóxido comparable con el selenito de sodio. Al respecto,
Chen et al. (2007) evaluaron el efecto catalítico del selenito de sodio y dos fuentes
orgánicas de selenio (seleno-cistamina y ácido diseleno-dipropionico) en la oxidación del
GSH, encontrando que la generación de anión superóxido fue mayor y más rápida con la
fuente inorgánica, pero continua y sostenida en el tiempo con las fuentes orgánicas de
selenio.
Uno de los productos de reacción de la SOD es el peróxido de hidrógeno que a su vez es
sustrato de la GPx y la CAT. El incremento de la actividad SOD observada para el mayor
nivel de suplementación de selenio indicaría que se generó peróxido de hidrógeno como
producto de reacción. Probablemente esta producción de peróxido de hidrógeno fue
responsable de inducir el incremento de la actividad GPx observado con el selenito de
sodio para el mayor nivel de suplementación (1,60 mg/kg) (efecto cuadrático, P<0,05)
(Figura 3-2). La CAT no se incrementó con el mayor nivel de inclusión de selenito de sodio
posiblemente debido a que la GPx tiene mayor afinidad por el peróxido de hidrógeno
(Izawa et al., 1996), representando la primera enzima que intervendría en la degradación
de este agente oxidante. Por otro lado, de manera particular con la suplementación de
seleno-levadura la actividad GPx y CAT se mantuvo constante a partir de 0,54 y 0,51 mg/kg
respectivamente (Figura 3-2), sugiriendo un posible mecanismo de compensación entre
estas enzimas para contrarrestar la producción de peróxido de hidrógeno generado por la
SOD.
3.6. Conclusiones
Las transaminasas plasmáticas ALT y AST no indicaron que se presentara daño en las
estructuras celulares asociado a la suplementación de selenio. La concentración basal de
selenio en las dietas experimentales (0,21 mg/kg) no fue limitante para asegurar la
actividad GPx. La suplementación de selenio dietario tuvo un efecto dosis-dependiente
Capítulo 3 79
sobre los bio-marcadores hepáticos de estrés oxidativo evaluados. Se encontró que la
suplementación de selenio en forma de selenito de sodio y seleno-levadura condujo a una
reducción progresiva de la concentración de GSH generando un ambiente celular
oxidativo. Una concentración de selenio en el alimento superior a 0,89 mg/kg provocó un
incremento en la actividad SOD sugiriendo un efecto pro-oxidante del selenito de sodio y
la seleno-levadura, respuesta que promovió la actividad de las enzimas antioxidantes GPx
y CAT de forma diferente de acuerdo a la fuente de selenio.
80 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
TABLAS Y FIGURAS
Tabla 3-1: Bio-marcadores bioquímicos en tilapia nilótica suplementada con selenio dietario 1
Selenio suplementado Plasma Hígado
(mg/kg) AST ALT GPx SOD CAT GSH
Fuente
Selenito de sodio 174,79±27,49 24,52±1,76 56,88±4,68 8,72±1,19 4,99±0,66 0,63±0,06b
Seleno-levadura 209,44±22,22 22,73±2,03 57,97±3,64 10,29±1,43 4,89±0,61 0,89±0,07a
Nivel de Selenio
0,0 113,60±9,55 17,51±1,55 74,81±2,74 12,12±0,68 9,06±0,85 1,05±0,12
0,1 294,51±45,20 34,26±2,31 71,27±7,46 8,07±1,55 4,97±0,81 0,88±0,11
0,2 127,30±22,75 18,48±2,14 49,39±5,52 8,20±1,23 5,47±0,79 0,79±0,15
0,4 267,73±62,20 24,79±3,31 46,80±2,47 4,80±0,84 3,88±0,63 0,72±0,10
0,8 158,61± 28,62 19,74±2,15 43,67±5,74 4,62±0,53 3,72±0,47 0,53±0,10
1,6 195,43±24,52 26,11±3,28 60,47±7,54 19,61±2,47 2,31±0,39 0,58±0,10
Fuente x Nivel 2
Selenito de sodio (SS)
0,0 (0,20) 101,42±6,03 15,30±2,72 73,78±4,45 12,93±0,64 9,63±1,18 0,97±0,11
0,1 (0,26) 217,40±48,50 31,31±2,71 73,43±11,81 6,12±1,41 4,45±0,99 0,76±0,15
0,2 (0,38) 80,45±5,10 21,00 ± 3,49 40,79±0,51 6,78±0,97 6,71±0,44 0,55±0,13
0,4 (0,59) 357,60±101,14 30,06±4,07 47,31±4,18 3,84±0,35 4,67±1,13 0,65±0,14
0,8 (0,95) 100,93±4,14 22,33± 3,64 33,07±9,04 4,63±0,99 4,09±0,42 0,30±0,03
1,6 (1,91) 176,75± 16,22 23,00±3,32 76,10±5,88 16,58±2,83 1,55±0,28 0,49±0,11
Seleno-levadura (SY)
0,0 (0,22) 122,74±15,38 19,16±1,59 75,85±4,08 11,31±1,16 8,62±1,30 1,14±0,24
0,1 (0,30) 397,33±18,67 38,18±3,02 69,65±11,09 10,02 ± 2,51 5,49±1,42 1,04±0,15
0,2 (0,42) 174,15±19,13 15,95±2,10 57,99±8,83 9,27±1,99 4,22±1,18 1,02±0,20
0,4 (0,58) 177,87±32,20 17,77±0,69 46,13±2,70 5,76±1,58 3,10±0,36 0,81±0,17
0,8 (0,97) 201,88±37,45 17,80±2,58 51,62±5,03 4,62±0,71 3,34±0,89 0,69±0,12
1,6 (1,94) 214,12±48,94 28,45±5,28 44,83±2,29 22,64±3,67 3,32±0,16 0,68±0,17
P-Valor
Fuente 0,025 0,356 0,621 0,138 0,735 0,007
Nivel 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,014
Fuente x Nivel 0,008 0,047 0,011 0,486 0,032 0,864
Regresión Nivel 3 NS NS S (Q) S (L,Q) S (L,Q) S (L,Q)
Regresión interacción 4 SS(NS);SY(NS) SS(NS);SY(NS) SS(Q);SY(L) SS(L);SY(L,Q)
1 AST, ALT (U/L); GPx (nmol NADPH/min/mg proteína); SOD (KU/mg proteína); CAT (mmol H2O2/min/mg proteína); GSH
(µmol GSH/mg proteína).
2 En paréntesis valor de selenio analizado (mg/kg)
3 S: Respuesta significativa (P<0,05) al nivel de suplementación, L (Lineal), Q (cuadrático); NS: No significativo
4 L,Q: Respuesta significativa (P<0,05) al nivel de suplementación dentro de cada fuente de selenio; NS: No significativo
Capítulo 3 81
Figura 3-1: Actividad alanina aminotransferasa (ALT) y aspartato aminotransferasa (AST)
plasmáticas en tilapia nilótica suplementada con selenito de sodio y seleno-levadura
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0,0 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6
AS
T (
U/L
)
Selenio suplementado (mg/kg)
Selenito de sodio Seleno-levadura
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0,0 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6
AL
T (
U/L
)
Selenio suplementado (mg/kg)
Selenito de sodio Seleno-levadura
82 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Figura 3-2: Concentración de glutatión reducido (GSH) y actividad glutatión peroxidasa
(GPx), superóxido dismutasa (SOD) y catalasa (CAT) hepáticas en tilapia nilótica
suplementada con selenito de sodio y seleno-levadura
(▲) Selenito de sodio y = 0,52x2 - 1,32x + 1,12
R² = 0,81
(■) Seleno-levaduray = 0,36x2 - 1,04x + 1,34
R² = 0,97
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
Selenio dietario (mg/kg)
GS
H (
µm
ol
GS
H/m
g p
rote
ína
)
(▲) Selenito de sodio y = 13,112 - 23,68x + 14,16
R² = 0,86
(■) Seleno-levaduray = 16,07x2 - 28,41x + 17,23
R² = 0,99
0
5
10
15
20
25
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
SO
D (
KU
/mg
pro
teín
a)
Selenio dietario (mg/kg)
Capítulo 3 83
Figura 3-2: Concentración de glutatión reducido (GSH) y actividad glutatión peroxidasa
(GPx), superóxido dismutasa (SOD) y catalasa (CAT) hepáticas en tilapia nilótica
suplementada con selenito de sodio y seleno-levadura
(▲) Selenito de sodio y = 58,59x2 - 120,82x + 93,51
R² = 0,83
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
GP
x (
nm
ol N
AD
PH
/min
/mg
pro
teín
a)
Selenio dietario (mg/kg)
(■) Seleno-levadura y = 47,53 + 89,92 (0,54 - x)
R2= 0,97
(▲) Selenito de sodio y = -3,36x + 7,59
R² = 0,63
0
2
4
6
8
10
12
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
CA
T (
mm
ol H
2O
2/m
in/m
g p
rote
ína
)
Selenio dietario (mg/kg)
(■) Seleno-levadura y = 3,31 + 62,75 (0,51 - x)(0,51 - x)
R2= 0,98
84 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
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92 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
Capítulo 4: Discusión, conclusiones y
recomendaciones
4.1. Discusión
El selenio es un nutriente esencial para los humanos, animales y ciertos microorganismos.
El descubrimiento de diversas enzimas que incorporan selenio como parte de su estructura
funcional, la evidencia de trastornos en la salud asociados a la deficiencia del mineral, así
como los efectos tóxicos que produce sobre los organismos, señalan la relevancia de
progresar en el conocimiento de la participación del selenio en los sistemas biológicos.
En el caso de los organismos acuáticos se encuentra disponible una importante cantidad
de información relacionada con el impacto negativo de la contaminación con selenio en
determinados ecosistemas, sin embargo, aún es limitada la información disponible acerca
del selenio en la nutrición de especies ícticas y las implicaciones de la suplementación. De
esta forma, surgió la necesidad de profundizar en algunos aspectos básicos de la nutrición
de selenio en la tilapia que representa una de las principales especies en la producción
acuícola nacional.
La intervención del selenio en diferentes funciones fisiológicas se ha asociado con
beneficios para el crecimiento de los peces, sin embargo, estos hallazgos son evidentes
cuando las concentraciones de selenio dietario son claramente marginales, evento
necesario en las investigaciones dirigidas a determinar el requerimiento nutricional. En el
presente estudio se utilizó una dieta práctica cuya concentración de selenio fue de 0,21
94 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
mg/kg y no representó un limitante para el crecimiento de los animales en las condiciones
de manejo consideradas. Dicha concentración fue cercana al valor de requerimiento de
selenio estimado para otras especies de aguas continentales y es fácilmente alcanzada o
superada con el tipo de dietas que se utilizan comercialmente para la alimentación de la
tilapia, principalmente en fases iniciales del ciclo productivo donde la participación de
materias primas de origen animal (en especial las harinas de pescado) en las
formulaciones es más representativa.
El efecto positivo de la suplementación de selenio en el desempeño productivo de los
animales es apreciable cuando se presentan eventos manifiestos de estrés que pueden
presentarse en los sistemas de producción intensivos. Por tal razón es recomendable
mantener adecuadas reservas corporales de selenio. La magnitud con la cual el selenio es
incorporado en los tejidos corporales depende, entre otros factores, de la forma química
del mineral. En el presente estudio se evaluaron dos fuentes de selenio disponibles
comercialmente en la industria, que se discriminaron como inorgánico (selenito de sodio)
y orgánico (seleno-levadura), sin desconocer que el selenio presente en esta última fuente
puede contener un residual inorgánico que se considera mínimo. De acuerdo a los
resultados, la acumulación de selenio corporal se incrementó de forma lineal dentro del
rango de suplementación evaluado (0,1-1,6 mg/kg), identificándose una mayor
biodisponibilidad para la seleno-levadura.
La suplementación de selenio influenció la respuesta de las enzimas GPx, SOD, CAT y la
concentración de GSH hepático. Con la suplementación de selenio en forma orgánica e
inorgánica se observó una reducción en la concentración de GSH y un incremento de la
actividad SOD con dosis superiores a 0,89 mg/kg, respuesta consistente con un efecto pro-
oxidante del selenio en presencia de GSH. Los compuestos oxidantes provocan impactos
negativos en el crecimiento y desempeño de los peces, sin embargo, el efecto pro-oxidante
de la suplementación no se reflejó en el desempeño productivo de los animales sugiriendo
que los mecanismos endógenos de defensa antioxidante (dependientes y no dependientes
de selenio) controlaron la producción de formas reactivas de oxígeno como se observó con
la actividad de las enzimas GPx y CAT.
Capítulo 4 95
Se ha sugerido que las fuentes orgánicas de selenio son más seguras que las inorgánicas,
basándose en las diferentes rutas metabólicas y mecanismos de absorción que tienen
estas formas de selenio. Sin embargo, en el presente estudio se encontró que tanto el
selenito de sodio como la seleno-levadura pudieron favorecer la producción de formas
reactivas de oxígeno, efecto que representa uno de los principales mecanismos de
toxicidad inducida por selenio. Adicionalmente, se confirmó el potencial de acumulación de
selenio en los tejidos corporales, respuesta que puede acentuar el efecto pro-oxidante de
este mineral.
4.2. Conclusiones
El desempeño productivo de la tilapia nilótica no fue afectado por la suplementación
de selenio (0,1-1,6 mg/kg), independientemente del nivel o la forma química del
mineral (inorgánica u orgánica).
La acumulación de selenio corporal se incrementó de forma lineal por la
suplementación de selenito de sodio o seleno-levadura (0,1-1,6 mg/kg), siendo
mayor para la fuente orgánica.
La biodisponibilidad relativa para acumulación de selenio corporal de la seleno-
levadura con respecto al selenito de sodio fue de 155,72%, representando una
fuente más eficiente para la retención de selenio en los tejidos.
De acuerdo con la relación establecida entre el selenio dietario y el factor de
concentración de selenio corporal, a partir de una concentración alrededor de 0,64
mg Se/kg se evidencia un proceso de bioacumulación del selenio suplementado.
La suplementación de selenio no alteró la actividad de las transaminasas
plasmáticas ALT y AST, indicando que no se presentó daño en las estructuras
celulares asociado a la ingestión del mineral.
96 Utilización de selenio orgánico e inorgánico en dietas prácticas para
crecimiento de tilapia nilótica Oreochromis niloticus
La disminución de la concentración de GSH y el incremento de la actividad SOD
con dosis de selenio total superiores a 0,89 mg/kg (orgánico e inorgánico), sugieren
un efecto pro-oxidante del mineral.
La suplementación de selenio (0,1-1,6 mg/kg) no afectó el desempeño productivo
de los peces, sin embargo, de acuerdo con los resultados en los bio-marcadores
de estrés oxidativo, una concentración de selenio total entre 0,21-0,89 mg/kg es
adecuada para la alimentación de juveniles de tilapia nilótica.
4.3. Recomendaciones
Considerando que los requerimientos nutricionales son dinámicos, se requiere la
realización de más estudios sobre el efecto de la suplementación de selenio en las
diferentes etapas de desarrollo de la tilapia.
La comprensión del modo de acción y diversidad de las seleno-proteínas ha
ampliado la visión que existía sobre la forma en que el selenio interviene en los
sistemas biológicos y cómo interactúa con otros nutrientes. Teniendo en cuenta lo
anterior, es fundamental ampliar la discusión acerca de cuál es criterio más
adecuado para definir el requerimiento nutricional de selenio y sus efectos
fisiológicos.
En posteriores estudios es importante profundizar en las interacciones del selenio
con otros minerales (yodo, mercurio, por ejemplo) en la nutrición de la tilapia y los
usos potenciales de la suplementación de selenio.
En posteriores estudios es recomendable valorar la composición de formas
orgánicas de selenio (seleno-metionina, seleno cisteína, por ejemplo) en las
fuentes evaluadas.
Capítulo 4 97
En estudios orientados a conocer el impacto del selenio en la respuesta
antioxidante de la tilapia, es recomendable incluir indicadores de peroxidación
lipídica para determinar daño celular ocasionado por formas reactivas de oxígeno.
La selección de una fuente de selenio para la alimentación de peces depende del
objetivo de la suplementación. Es recomendable considerar la biodisponibilidad de
las diferentes fuentes de selenio y seleccionar la más conveniente, así como el nivel
de suplementación, para alcanzar el efecto esperado (garantizar desempeño
productivo, incrementar la concentración de selenio en los tejidos).
A futuro sería importante profundizar en temas como la incorporación del selenio
en el filete de la tilapia, niveles de retención, relación con otros nutrientes, efecto
del procesamiento del alimento, protocolos de producción e impacto sobre la
estabilidad del producto final.