Nueva Zelanda – La metabolómica se ha convertido en una importante herramienta para estudiar la nutrición en salmones y truchas. Una nueva revisión científica destaca los avances que se han tenido en su uso y las brechas de investigación.
Los científicos de la Auckland University of Technology, y de la National Agricultural Research Organisation (NARO) publicaron una revisión científica que resume los hallazgos e identifica las brechas de estudios que usan la metabolómica en la investigación del salmón y la trucha arcoíris de cultivo.
Tecnología ómicas
Los nuevos enfoques basados en las ómicas pueden contribuir a mejorar varios aspectos de la cadena de valor de la acuicultura. Ellos proveen una caracterización holística y la cuantificación de las biomoléculas que reflejan la respuesta del organismo a los factores intrínsecos y extrínsecos.
La genómica (el estudio de los genomas) viene siendo usada en la mejora genética, nutrición, salud y caracterización de los patógenos.
Otras subdisciplinas incluyen la transcriptómica (el perfilado de la expresión de los genes en una célula, tejido u organismo) y la proteómica (el estudio de los cambios en la expresión, las dinámicas y alteraciones post-translacional de las proteínas).
El uso de la transcriptómica y la proteómica en la acuacultura está ganando tracción.
Metabolómica
La metabolómica incluye la caracterización de cambios en los metabolitos, los productos finales de la expresión de los genes.
A diferencia de lo que se observa en las especies a niveles genómicos, transcriptómico y proteómico debido a secuencias únicas de ADN, la estructura y función de los metabolitos son conservados en toda la taxa con sus roles en procesos metabólicos específicos.
La metabolómica nos brinda una foto fisiológica y permite mapear las diferencias entre las células, tejidos, órganos u organismos debido a un rasgo o condición, o después de la exposición a un estímulo.
Las diferencias representan firmas metabólicas, que pueden elucidar relaciones funcionales entre variaciones genéticas y fenotipos bioquímicos, entender los roles de las vías bioquímicas clave e identificar biomarcadores de metabolitos para un rango de propósitos.
Revisiones científicas anteriores en la metabolómica de los peces de cultivo destacan las contribuciones en el desarrollo fisiológico, la nutrición, la salud e inmunología, ecotoxicología, producción en hatchery y gestión de la calidad post-cosecha.
Plataformas de análisis metabolómicos
La metabolómica usa una variedad de plataformas de análisis que comprenden la espectrometría de masa (MS), resonancia magnética nuclear (NMR) y técnicas basadas en la vibración vía Raman y espectroscopia infrarroja.
NMR detecta los metabolitos basados en el comportamiento de sus átomos después de la exposición de una muestra a un campo magnético fuerte. Aunque NMR es más barato por muestra, tiene una baja sensibilidad.
Las plataformas basadas en MS emplean ionización molecular para detectar e identificar metabolitos en las muestras.
Por otro lado, la espectroscopia infrarroja y Raman no permiten la identificación de metabolitos, pero brindan información sobre grupos amplios de metabolitos funcionales. Esto complica la interpretación del espectro derivado de mezclas complejas de metabolitos.
Estudios en salmónidos
Los filetes de salmón y trucha arcoíris han sido el principal foco de interés de los investigadores que han empleado la metabolómica.
La perfilación de los metabolitos del músculo fue común en los estudios basados en las dietas para informar el contenido nutricional de los peces y la evaluación de la calidad post-cosecha. Los perfiles de los lípidos en el músculo reflejan la composición de los alimentos balanceados.
Temas de investigación en la metabolómica del salmón
Según los investigadores, son seis los temas en los que se ha concentrado la investigación en la metabolómica del salmón; sin embargo, las investigaciones se han concentrado en ecotoxicología y la nutrición.
Otras áreas de investigación incluyen las prácticas de cultivo, la calidad post-cosecha, salud y enfermedades, y la tolerancia termal.
Ecotoxicología
La ecotoxicología es el estudio de los efectos peligrosos de los químicos sintéticos sobre organismos en los niveles de población, comunidad y ecosistema.
El enfoque ha sido usado para investigar los efectos de solventes y químicos en salmónidos.
La metabolómica puede incrementar la visualización de la dosis-respuesta, permitir la caracterización de los mecanismos para contaminantes desconocidos, permitiendo la identificación de biomarcadores y puede detectar cambios específicos en el metaboloma.
Tolerancia termal
Los peces tienen rangos de tolerancia termal, y desviaciones de la temperatura óptima pueden tener profundos efectos fisiológicos. Las temperaturas bajas pueden inducir cambios en la estructura celular, el metabolismo, entre otros.
La metabolómica mostró que la temperatura más alta (20 VS 15 oC) induce el estrés termal y desregula los niveles de PCr y ATP en el músculo, y los niveles de glucógeno en el hígado. Este resultado demuestra el incremento de costo de la energía asociado con el mantenimiento a temperaturas más elevadas.
Nutrición
Las técnicas tradicionales de biometría, composición proximal y digestibilidad para realizar estudios nutricionales en los peces son insuficientes para conocer los efectos de los alimentos en el metabolismo de los peces.
La metabolómica viene siendo usada para caracterizar los alimentos de los peces y se ha posicionado para revelar los efectos fisiológicos de las manipulaciones de la dieta.
En los salmónidos, varias investigaciones han emergido con especial atención en los suplementos de la dieta y la búsqueda de ingredientes sostenibles para los piensos acuícolas.
El estudio fue financiado por una beca doctoral de New Zealand AID.
Contacto
Andrea C. Alfaro
Faculty of Health and Environmental Sciences
Auckland University of Technology
New Zealand
Email: andrea.alfaro@aut.ac.nz
Referencia (acceso libre):
Lulijwa R., A. Alfaro, T. Young. 2021. Metabolomics in salmonid aquaculture research: Applications and future perspectives. Reviews in Aquaculture.
