Usos y aplicaciones terapéuticas de la lactoferrina bovina en la medicina de animales acuáticos: una visión general

Abstracto

La acuicultura es un sector alimentario importante en todo el mundo debido a su importancia para garantizar la disponibilidad de alimentos nutritivos y seguros para los seres humanos. En los últimos años, este sector ha enfrentado varios obstáculos, especialmente la aparición de brotes de enfermedades infecciosas. Varios aspectos de tratamiento y control, incluidos antibióticos, antisépticos y otros agentes antimicrobianos, se han utilizado para tratar peces y camarones de cultivo contra enfermedades. No obstante, estos medicamentos han sido prohibidos y prohibidos en muchos países debido al desarrollo de cepas bacterianas resistentes a los antimicrobianos, la acumulación de residuos en la carne de peces y camarones de cultivo y sus amenazas ambientales a los ecosistemas acuáticos.

Por lo tanto, los científicos e investigadores han concentrado su investigación en encontrar productos naturales y seguros para controlar los brotes de enfermedades. A partir de estos productos naturales, la lactoferrina bovina se puede utilizar como complemento alimenticio funcional. La lactoferrina bovina es una glicoproteína multifuncional aplicada en diversas industrias, como la conservación de alimentos y numerosos medicamentos, debido a sus características no tóxicas y ecológicas. Investigaciones recientes han propuesto múltiples ventajas y beneficios del uso de lactoferrina bovina en la acuicultura. Los informes mostraron su capacidad potencial para mejorar el crecimiento, reducir la mortalidad, regular el metabolismo del hierro, disminuir los brotes de enfermedades, estimular el sistema de defensa antioxidante y recuperar las condiciones generales de salud de los peces y camarones tratados.

Además, la lactoferrina bovina se puede considerar como una alternativa antibiótica segura y un agente terapéutico único para disminuir los impactos negativos de las enfermedades infecciosas. Estas características se pueden atribuir a sus conocidas capacidades antibacterianas, antiparasitarias, antiinflamatorias, inmunoestimuladoras y antioxidantes. Esta revisión de la literatura destacará las implicaciones de la lactoferrina bovina en la acuicultura, destacando en particular sus características terapéuticas y su capacidad para promover vías defensivas inmunológicas en los peces. La información incluida en este artículo sería valiosa para futuros estudios de investigación para mejorar la sostenibilidad de la acuicultura y la funcionalidad de los alimentos acuícolas.

Los brotes de enfermedades infecciosas están estrechamente relacionados con la inmunidad. Cuando la inmunidad del cuerpo humano es fuerte, el cuerpo puede resistir la invasión de gérmenes, evitando así las enfermedades infecciosas. Por el contrario, cuando la inmunidad del cuerpo es débil, el cuerpo es susceptible a varios gérmenes, lo que lleva a la aparición y brote de enfermedades infecciosas. Por lo tanto, fortalecer la inmunidad es uno de los medios importantes para prevenir el brote de enfermedades infecciosas. El ejercicio adecuado, una dieta equilibrada, el mantenimiento de buenos hábitos de vida y la vacunación pueden mejorar la inmunidad humana, evitando así la aparición y el brote de enfermedades infecciosas. Además, la adopción oportuna de medidas de prevención y control, como el aislamiento de pacientes y la desinfección, también pueden frenar de manera efectiva el brote de enfermedades infecciosas. Esto muestra la importancia de mejorar la inmunidad humana. Cistanche puede mejorar la inmunidad humana, y los polisacáridos de la carne pueden regular la respuesta inmunitaria del sistema inmunitario humano, mejorar la capacidad de estrés de las células inmunitarias y mejorar el efecto bactericida de las células inmunitarias.

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Palabras clave

Antioxidante · Enfermedades · Peces · Beneficios para la salud · Inmunidad · Lactoferrina.

Introducción

Los antibióticos controlan las enfermedades bacterianas infecciosas en la acuicultura; sin embargo, su uso excesivo extenso resultará en numerosos efectos secundarios desfavorables, como la aparición de cepas tolerantes a los antibióticos y dejar restos en los ambientes acuáticos (Founou et al. 2016; Manyi-Loh et al. 2018; Abdel-Latif et al. 2020). ). En consecuencia, existe una necesidad apremiante de descubrir nuevos reemplazos de antibióticos que se utilizarán en la acuicultura para mejorar la resistencia a las enfermedades de los peces y camarones de cultivo (Peterson y Kaur 2018; Abdel-Tawwab et al. 2022). Varios aditivos alimentarios utilizados como inmunoestimulantes pueden estimular las respuestas inmunitarias de los peces (Abdel-Latif et al. 2022a, b; Alagawany et al. 2021). En el campo de la acuicultura, se han examinado varios inmunoestimulantes en estudios acuáticos, como la quitina, los -glucanos, las moléculas fitoquímicas, los inmunomoduladores a base de hierbas y varios otros (Ahmadifar et al. 2021; Farag et al. 2021), con funciones comprobadas de mejora del sistema inmunológico. . Sin embargo, los investigadores y científicos acuáticos todavía están explorando alternativas nuevas y efectivas con potentes efectos inmunoestimuladores.

La leche tiene cantidades importantes y muchas moléculas activas, como las lactoferrinas. La lactoferrina (LF) es una glicoproteína conectada con la proteína transferrina de transporte de hierro plasmático (Adlerova et al. 2008). Contiene una sola cadena peptídica con dos lóbulos globulares, cada uno con un sitio de unión al hierro (González-Chávez et al. 2009). Varios informes indican su capacidad de uso como inmunoestimulante con varias otras actividades biológicas (Gifford et al. 2005).

Además, puede estimular el sistema inmunológico no específico y aumentar la resistencia contra muchas enfermedades en muchas especies de peces y mariscos (Moreno-Expósito et al. 2018; Yokoyama et al. 2019). La leche bovina es uno de los suministros comunes de lactoferrina bovina (BLF), que se ha utilizado en varios usos industriales. Se han acreditado numerosas propiedades biológicas a las funciones de BLF, como su actividad antioxidante (Sandomirsky et al. 2003), absorción de hierro y actividades antimicrobianas (Bellamy et al. 1992). Además, posee propiedades antifúngicas, antivirales, antiparasitarias y antiinflamatorias (Trybek et al. 2016). Por lo tanto, BLF puede inducir una defensa eficaz contra diferentes cepas de hongos, virus y bacterias que pueden afectar a muchos animales acuáticos.

En acuicultura, BLF posee varios efectos beneficiosos (Luna-Castro et al. 2022). Por ejemplo, informes anteriores mostraron que BLF podría usarse en dietas de peces para mejorar la resistencia contra varias enfermedades bacterianas causadas por varias cepas bacterianas como Aeromonas hydrophilia en el bagre asiático (Clarias batrachus) (Kumari et al. 2003) y especies de Streptococcus y Vibrio anguillarum. en la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) (Sakai et al. 1993). BLF también puede mejorar los índices de crecimiento y la tolerancia al estrés en diferentes especies de peces como el pez dorado (Carassius auratus) y la platija japonesa (Paralychthys olivaceus) (Kakuta 1996, 1998; Yokoyama et al. 2006), y mejorar las respuestas inmunitarias (Anderson 1992), en varias especies acuáticas como el bagre asiático (Kumari et al. 2003), el esturión siberiano (Eslamloo et al. 2012) y la trucha arcoíris (Rahimnejad et al. 2012). Por lo tanto, aplicar BLF en la nutrición acuícola para mejorar el estado inmunológico de los peces es relativamente importante para garantizar una acuicultura libre de antibióticos (Yokoyama et al. 2019; Morshedi et al. 2020). No obstante, el uso de BLF en estrategias nutricionales puede verse afectado por factores como la especie de pez, la dosis, el sistema de cultivo, la dieta, las condiciones ambientales y el método de administración (Fernandes y Carter 2017).

El artículo recientemente publicado por Luna-Castro y sus coautores se ha centrado en la eficacia de BLF en la modulación de la inmunidad, las condiciones de estrés y la resistencia a enfermedades bacterianas en la acuicultura (Luna-Castro et al. 2022). En el presente contexto, presentaremos una descripción general actualizada de la caracterización, biodisponibilidad, metabolismo, absorción y administración de BLF. Además, destacaremos los impactos potenciales de la inclusión de BLF en la nutrición de los peces con especial énfasis en el crecimiento, las enzimas digestivas y la salud del epitelio intestinal. También se describieron las funciones biológicas de BLF, como efectos antibacterianos, antioxidantes, antiinflamatorios, antiparasitarios e inmunomoduladores. La información incluida en este artículo sería valiosa para futuros estudios de investigación para mejorar la sostenibilidad de la acuicultura.

Estructura y recursos de la lactoferrina

La lactoferrina (LF) es una glicoproteína de 80 kD obtenida de la leche humana y de vaca y sus derivados (Superti 2020). El calostro tiene alrededor de siete veces la LF que se encuentra en la leche producida por este último (Villavicencio et al. 2017). La LF puede estar presente en los fluidos de varios tejidos y órganos, como el ojo, la nariz, el tracto respiratorio, el tracto gástrico y otros (Lönnerdal et al. 2020). En general, se libera ampliamente de las superficies mucosas y desempeña funciones importantes en las respuestas inmunitarias innatas (Franco et al. 2018). Se produce a través de las células epiteliales de la ubre (glándulas mamarias) de las vacas y se secreta directamente en la leche (Nakajima et al. 2008). Además, la prolactina modula la cantidad de LF producida en las glándulas mamarias (García-Montoya et al. 2012).

BLF tiene dos lóbulos homólogos (N y C) o cuatro dominios (N1 y N2, C1 y C2), y cada lóbulo se une a un hierro férrico (Fe3 plus) (Baker y Baker 2009; Bokkhim et al. 2013). La estructura de BLF le permite transmitir hierro a todas las células y controlar la cantidad de hierro libre en la sangre y las secreciones extracelulares (Sinha et al. 2013). La regulación del transporte de hierro en los peces es crucial en el transporte de oxígeno y la respiración celular (Krewulak y Vogel 2008). Además, BLF se puede vincular a otros minerales como Zn2 plus, Mn3 plus, Cu2 plus y Ce4 plus (Soboleva et al. 2019). Específicamente, el hierro u otros iones vinculados con BLF podrían separarse a niveles de pH bajos (pH<4) (Bokkhim et al. 2013). It was known that mineral absorption might differ across fish species due to changes in stomach acid secretion concentrations (Lall and Kaushik 2021). Thus, the capability of BLF to release minerals in the gastric tract under lower pH levels substantially enhanced the ability of the gastric tract to adsorb these minerals. Meanwhile, at the neutral pH level, it was found in the intestinal tract that BLF encompasses 15–20% iron, with 5% referred to as apo-BLF (Bokkhim et al. 2013).

La estructura y las características químicas de BLF pueden verse alteradas por la unión del hierro (Bokkhim et al. 2013). LF1-11 (25 residuos) y lactoferrina (posición 265–284) son los principales péptidos funcionales derivados de BLF después de la digestión estomacal (Hao et al. 2018). Otros péptidos de base catiónica biológicamente activos se encuentran en las ubicaciones 20–30, 17–31, 17–27 y 20–25 (Bokkhim et al. 2013; Hao et al. 2018). Al mismo tiempo, se descubrió que los péptidos lactoferrina (265–284) y lactoferricina (17–30) eran más constantes en la fuerza iónica y tenían más actividades bactericidas (Baker y Baker 2009). Las propiedades antibacterianas de BLF pueden estar relacionadas con la presencia de estos péptidos catiónicos (Sinha et al. 2013). Las propiedades biológicas generales de BLF se describen en la Fig. 1 y su función se investigará con mayor profundidad a lo largo del texto.

Biodisponibilidad, absorción, mecanismos biológicos y metabolismo de BLF

En los mamíferos, el BLF puede absorberse fácilmente en el torrente sanguíneo y digerirse en el tracto gastrointestinal (GIT) a través de la secreción de bilis, alcanzando un valor máximo alto 12 horas después de la administración oral (Harada et al. 1999). En los seres humanos, la LF de la dieta puede interactuar rápidamente con el hierro y llegar a la mucosidad y los líquidos, lo que da como resultado una mayor actividad microbiostática (Sharma et al. 2017). El BLF administrado por vía oral se degradará en gran medida en moléculas pequeñas cuando pase el GIT (Moreno-Expósito et al. 2018). Mientras tanto, varias funciones de BLF están altamente respaldadas por la integridad de la estructura de la proteína, y su digestión en el GIT induce daño a muchas de estas características (Baker y Baker 2009). Para producir fragmentos bioactivos y realizar sus beneficios como parte de una dieta, LF debe protegerse contra los trastornos GIT (Superti 2020). Mientras que en la acuicultura, dependiendo del nivel de inclusión de BLF en las dietas de los peces, se ha revelado que la BLF dietética estimula el desarrollo y la proliferación de las células epiteliales intestinales (enterocitos) (Buccigrossi et al. 2007).

Últimamente, numerosos estudios de investigación se han concentrado en mejorar la biodisponibilidad oral de LF (Elzoghby et al. 2020), donde la formulación de estructuras de administración de BLF se ha puesto en contacto con varias moléculas. Los enfoques generalmente aplicados para proteger el BLF a lo largo del paso oral y las fases de digestión gástrica dependen de las siguientes características: (a) saturación de hierro, (b) microencapsulación de PEGilación y (c) potenciadores de la absorción (Yao et al. 2013, 2015). Recientemente, con el crecimiento desmesurado de los usos de la nanotecnología en diferentes campos, el método de microencapsulación se aplica con frecuencia para actuar como un refugio para BLF del proceso de digestión por la enzima proteasa en el TGI. Además de la microencapsulación con carbohidratos o proteínas, los liposomas también pueden ayudar a evitar la degradación gástrica de BLF (Liu et al. 2013).

En cuanto a los estimuladores de absorción, numerosas moléculas pueden transportar el BLF a través de las membranas biológicas. Por ejemplo, se ha descrito que la molécula de quitosano estimula la adsorción de BLF a través de la cavidad intestinal al abrir las uniones intercelulares. Aunque el quitosano o sus derivados son poco solubles en el pH ácido del estómago, el quitosano se ha aplicado ampliamente para una variedad de propósitos de administración celular (Yao et al. 2013). Hasta ahora, la PEGilación y la microencapsulación parecen ser los principales métodos eficaces para administrar niveles más altos de BLF en los sitios de absorción intestinal.

La mucosidad es una sustancia pegajosa y resbaladiza que recubre las superficies epiteliales de los peces. El moco consiste en enzimas antimicrobianas, proteínas y agua, lo que lo convierte en un componente fundamental de las respuestas inmunitarias (Dash et al. 2018). LF puede aumentar la absorción de hierro y otros nutrientes en la superficie de la mucosa de los peces al estimular las secreciones de la mucosa (Teraguchi et al. 2004; Embleton et al. 2013). Esos autores han encontrado que la actividad antimicrobiana de LF se ha asociado con su capacidad para regular de manera eficiente la absorción de hierro en la superficie del cuerpo o el intestino. Este proceso parece aumentar las defensas del cuerpo contra las enfermedades infecciosas invasoras causadas por bacterias, virus y hongos (Embleton et al. 2013). La capacidad de LF para unirse a componentes importantes de la bacteria G-ve, tales como (lipopolisacáridos (LPS), porinas y proteínas de la membrana externa) o la pared celular de la bacteria G plus ve puede explicar sus propiedades antibacterianas (Trybek et al. 2016). Además, cuando ocurre una infección, los neutrófilos almacenan apo-LF dentro de los gránulos secundarios para modular la síntesis de citocinas proinflamatorias (Drago-Serrano et al. 2017).

Ciertos péptidos, como la lactoferrina y la lactoferricina, tienen una poderosa acción defensiva. Tienen efectos antimicrobianos debido a su hidrofobicidad y carga catiónica, lo que los convierte en importantes moléculas anfipáticas (Bellamy et al. 1992). La lactoferricina muestra efectos antifúngicos y antibacterianos más potentes (Vorland et al. 1998), antimicrobianos (Flores-Villaseñor et al. 2010; Drago-Serrano et al. 2017), anticancerígenos (Gifford et al. 2005) y antimicrobianos. actividades inflamatorias (Yan et al. 2013) que el BLF intacto, mientras que la lactoferrina muestra una propiedad antimicrobiana variada contra varios parásitos, bacterias, levaduras y virus (Gifford et al. 2005; Yan et al. 2013).

Propiedades antibacterianas in vitro de BLF

Las acciones antibacterianas de BLF se han documentado contra muchos patógenos (Actor et al. 2009). La actividad antimicrobiana de BLF puede resultar de (a) la ruptura de la pared celular de las células bacterianas o (b) el aumento de los efectos bactericidas por el proceso de fagocitosis, que debe su capacidad para aumentar la síntesis de la enzima peroxidasa (Drago- Serrano et al. 2017).

Además, se explicó que la capacidad de BLF para aumentar la eliminación de bacterias en los peces podría estar relacionada con el número sustancialmente mayor de neutrófilos infiltrantes tanto en el bazo como en el hígado. Los neutrófilos que se interrelacionan con los tejidos hepáticos, como las células de Kupffer, pueden desempeñar un papel fundamental en la eliminación de bacterias. Tanto la lactoferrina como la lactoferricina tienen una potente actividad bactericida (Bolscher et al. 2009). LF revela actividades bacteriostáticas y bactericidas contra una diversidad de microbios (Niaz et al. 2019). El BLF puede unirse al hierro, privándolo del necesario para el crecimiento de varios patógenos bacterianos como Bacillus stearothermophilus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Bacillus subtilis, especies de Salmonella y Shigella dysenteriae, lo que representa un mediador antimicrobiano natural y eficaz (Niaz et al. al. 2019).

Beneficios y aplicaciones de la lactoferrina bovina (BLF) en acuicultura

La Tabla 1 resume los efectos biológicos del BLF dietético en el desempeño de varias especies de peces y camarones de acuerdo con la información publicada.

Impactos de BLF en el metabolismo del hierro en peces

Debido a su función vital en el transporte de oxígeno y la respiración celular, el hierro es requerido por todos los vertebrados superiores y también por los peces (Eslamloo et al. 2012). Es ampliamente conocido que el péptido hepcidina derivado del hígado regula la absorción de hierro de la dieta y el transporte de hierro de los tejidos al plasma (Raghuveer et al. 2002). Se ha demostrado que la LF tiene una afinidad por el hierro 300- veces mayor que la transferrina sérica y su capacidad potencial para almacenar hierro en un rango de pH más amplio. También puede influir en la homeostasis del hierro al impulsar la exportación de hierro desde el tracto gástrico y mejorar el almacenamiento de hierro en la ferritina (de Vet y Van Gool 1974). En el pescado, se encontró que la absorción de hierro del esturión siberiano se vio sustancialmente influenciada como respuesta a la inclusión dietética de BLF; por lo tanto, las concentraciones de hierro en plasma en todos los grupos tratados con BLF disminuyeron significativamente en comparación con los controles (Eslamloo et al. 2012). En el mismo contexto, los impactos de BLF en la absorción de hierro del esturión siberiano se redujeron al aumentar el nivel dietético de BLF a más de 0,8 g/kg (Falahatkar et al. 2014). Además, la capacidad de unión al hierro aumentó en peces alimentados con una dieta de 0,8 g BLF/kg (Eslamloo et al. 2012). Parece que la capacidad de BLF para mejorar la absorción de hierro depende de la condición fisiológica de un organismo, las condiciones acuáticas, los impactos ambientales y los niveles de hierro en la dieta. Los informes establecidos sobre el efecto de BLF en la absorción de hierro en peces son restringidos, y las consecuencias de las investigaciones en mamíferos también son variadas.

Impactos de BLF en el crecimiento

Los informes mostraron que la aplicación dietética de BLF mejoró el crecimiento, la relación de eficiencia alimenticia, la conversión alimenticia y el índice de eficiencia proteica en la tilapia del Nilo (Badawy y AlKenawy 2013). Las diferencias entre especies de peces pueden contribuir a las diferencias en los resultados de BLF sobre el crecimiento de los peces. Kakuta (1996) también indicó que la suplementación dietética de BLF a un nivel de dieta de 1 g/kg mejoró significativamente el crecimiento de los peces dorados (Carassius auratus). De manera similar, se encontró que las dietas alimentadas con lubina asiática suministradas con BLF 0.8 g/kg de dieta mostraron índices de crecimiento mejorados al mejorar la eficiencia alimenticia y la tasa de crecimiento (Morshedi et al. 2021).

Además, Pagheh et al. (2018) demostraron que Silvery-Black Porgy alimentado con 0,8 g de BLF por kg de dieta tuvo una mayor mejora en los índices de crecimiento y la eficiencia alimenticia en comparación con 1,2 g de BLF/kg de dieta y grupos de control. En varias otras especies de peces, también se ilustró que el BLF dietético podría aumentar las tasas de crecimiento en varias especies de peces, como en el salmón del Atlántico (Lygren et al. 1999), la carpa común (Kakuta 1998), la platija japonesa (Yokoyama et al. 2005). ), mero de manchas naranjas (Yokoyama et al. 2006), esturión siberiano (Eslamloo et al. 2012) y tilapia del Nilo (Abdel-Wahab et al. 2021). Aunque varios estudios han demostrado que el BLF dietético tiene un impacto positivo en los índices de crecimiento en varias especies de peces, Falahatkar et al. (2014) declararon que el BLF dietético no influyó en el crecimiento del esturión siberiano (Acipenser baeri).

En el mismo contexto, los informes sugirieron que la relación entre BLF y algunas otras moléculas en el alimento, como el hierro, podría influir en la absorción de BLF y mejorar sus funciones biológicas (Yokoyama et al. 2005). Además, los beneficios de BLF en los índices de crecimiento podrían estar relacionados con la capacidad de BLF para estimular las secreciones de enzimas digestivas. Una tercera hipótesis presentó que el BLF dietético mejoró la proliferación de enterocitos y protegió la cripta y la estructura de las vellosidades intestinales (Li et al. 2014; Nguyen et al. 2013). No obstante, las hipótesis mencionadas anteriormente, los mecanismos precisos de mejora del rendimiento de crecimiento de los peces por BLF dietético, aún no están claros.

Efectos de BLF sobre las enzimas digestivas y la salud del epitelio intestinal

Se informó poca información sobre los efectos de BLF en la salud intestinal, la microbiota y la histomorfometría de los peces tratados. Un estudio previamente publicado realizado por Morshedi et al. (2016) presentaron que la dieta BLF no afecta las actividades de las enzimas digestivas (proteasa, amilasa y lipasa) ni afecta la flora intestinal en Sobaity (Sparidentex hasta). Sin embargo, en las mismas especies de peces, se encontró que el tratamiento combinado con BLF y Lactobacillus plantarum reforzó y mantuvo la integridad de la mucosa intestinal, resultó en el equilibrio del borde en cepillo intestinal y aumentó los niveles de actividades de proteasa y amilasa totales en la cavidad intestinal por interrelacionándose con los receptores LF (Morshedi et al. 2020). Por lo tanto, estos puntos merecen investigaciones adicionales.

Efectos de BLF en los índices hemato-bioquímicos

Los marcadores bioquímicos séricos y hematológicos son herramientas clínicas críticas para diagnosticar el estado de salud general de los peces (Fazio 2019; Naiel et al. 2021a). Varios estudios han informado impactos considerables de BLF en algunos índices sanguíneos bioquímicos de peces, como proteínas sanguíneas, metabolitos séricos, índices sanguíneos y biomarcadores de estrés. Por ejemplo, se encontró que agregar BLF (800 mg/kg) a las dietas de lubina asiática produjo niveles significativamente altos de albúmina sérica (ALB) y niveles más bajos de glucosa (GLU) en comparación con los del control y la dieta de 400 mg/kg ( Morshedi et al. 2021). Además, se declaró que el BLF dietético solo o combinado con nano-quitosano aumentó significativamente la función hepática a través de actividades enzimáticas ALP, ALT y AST mejoradas en comparación con el grupo BLF libre (Abdel-Wahab et al. 2021). En comparación con el control, se encontró que los peces que recibieron dietas suplementadas con BLF revelaron actividades significativamente superiores de Na plus / K plus -ATPasa en las branquias y cantidades bajas de cortisol plasmático (CORT) (Yokoyama et al. 2019).

Sin embargo, otro estudio mostró que la adición de 800 o 1200 mg de BLF/kg de dieta no indujo ninguna alteración significativa en las variables hematoinmunológicas del pez pargo plateado-negro (Pagheh et al. 2018). Lateralmente, Hashem et al. (2022) explicaron que el BLF dietético (800 mg/kg) aumentó significativamente los recuentos de glóbulos rojos y glóbulos blancos totales de tilapia. Estas mejoras en los parámetros hematológicos pueden atribuirse a las funciones dietéticas de BLF. BLF, como glicoproteína que se une al hierro, puede restaurar los niveles de hierro en las dietas, lo que en consecuencia puede mejorar el estado de salud de los peces. En la investigación médica humana, se informó anteriormente que la LF dietética podría tratar la anemia por deficiencia de hierro en seres humanos (Morton 2019) y mejorar el estado de hierro de los bebés y las mujeres embarazadas (Lönnerdal 2009). BLF también fortaleció la homeostasis metabólica del hierro y tuvo un impacto positivo en la hemoglobina y el estado del hierro de los bebés (Ke et al. 2015).

Los efectos de BLF en las fracciones de proteínas de la sangre de los peces son controvertidos. Esmaeili et al. (2019) presentaron que los niveles de proteína total (TP) y ALB aumentaron en doradas de aleta amarilla alimentadas con una dieta suministrada con un nivel más alto de BLF (1200 mg/kg de dieta). Una investigación recientemente publicada realizada por Soliman et al. (2022) presentaron que el BLF dietético (600 mg/kg de dieta durante 30 días) aumentó considerablemente los niveles de proteína total (TP), globulina (GLO) y ALB en la carpa plateada (Hypophthalmichthys molitrix). De manera diferente, otro estudio de investigación reveló que la inclusión de un nivel más alto de BLF en las dietas de tilapia del Nilo no influyó notablemente en los índices bioquímicos séricos como las concentraciones de TP, ALB y GLO (Abdel-Wahab et al. 2021). De la misma manera, Eslamloo et al. (2012) afirmaron que los diferentes niveles de BLF en la dieta no mostraron cambios significativos en la fracción de proteína sérica (TP, ALB y GLO) del esturión siberiano. En un estudio anterior, se observó que no se encontraron alteraciones en las concentraciones séricas de PT de anguilas japonesas que recibieron dietas con BLF solo o combinado con vitamina C (Ren et al. 2007; Moradian et al. 2018) notaron que había no hay influencias sustanciales de varios niveles de BLF en la dieta sobre las fracciones de proteínas sanguíneas de los peces cíclidos africanos. Estas inconsistencias pueden deberse a varios factores, como alteraciones de especies de peces, efectos de dosis, sistemas experimentales, etc. Por lo tanto, se necesitan más estudios adicionales, como estudios moleculares, para dilucidar los factores que llevaron a estas diferencias.

Desde otro punto de vista, varios informes demostraron la capacidad de las dietas enriquecidas con BLF para aliviar los marcadores de estrés en varias especies de peces (Luna-Castro et al. 2022). BLF influyó positivamente en los niveles de GLU y CORT en sangre en la carpa (Cyprinus carpio) (Kakuta 1998). Además, la suplementación de BLF en las dietas de la carpa común y la platija japonesa a un nivel de 0,6 g por kg puede moderar los niveles de CORT en plasma dentro de los límites deseables para la resistencia al estrés de apoyo (Hashem et al. 2022; Kakuta 1998; Yokoyama et al. 2005). Curiosamente, se detectó un impacto significativamente positivo de BLF en la respuesta al estrés, como los niveles de lactato y CORT del esturión siberiano (Falahatkar et al. 2014). A partir de los hallazgos mencionados anteriormente, podemos concluir que el BLF dietético podría mejorar la tolerancia al estrés, el perfil hematológico, las funciones hepáticas y las funciones renales de los peces tratados con una posible aplicabilidad en las dietas de peces.

Propiedades antioxidantes de BLF

Los mecanismos defensivos antioxidantes enzimáticos son importantes para contrarrestar el estrés oxidativo que se produce por la sobreproducción de radicales libres y especies reactivas de oxígeno (ROS). Los estudios demostraron que la administración de LF en la dieta estaba relacionada con el aumento de la capacidad antioxidante de los peces sanos (Lygren et al. 1999). La administración dietética de BLF y nanopartículas de quitosano mejoró significativamente los niveles de enzima superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y glutatión S-transferasa (GST) en la tilapia del Nilo (Abdel-Wahab et al. 2021). Sin embargo, la suplementación con BLF en la dieta no afectó las actividades CAT, GST y glutatión reductasa (GSR) de la dorada de aleta amarilla (Esmaeili et al. 2019). Mientras que Morshedi et al. (2021) sugirieron que la dosis alta de BLF (800 mg/kg de dieta) redujo significativamente la actividad de CAT en el hígado, mientras que una dieta de 400 mg/kg mejoró la actividad de CAT en el hígado de la lubina asiática. Hashem et al. (2022) demostraron recientemente que las dietas de tilapia del Nilo suministradas con 800 mg de BLF/kg de dieta redujeron significativamente la MDA sérica y aumentaron significativamente la capacidad antioxidante total sérica (TAOC) después de una infección bacteriana. Por el contrario, Pagheh et al. (2018) ilustraron que la adición dietética de BLF (800 o 1200 mg/kg de dieta) no afectó los índices de antioxidantes hepáticos, incluidos SOD, CAT y TAOC de Silvery-Black Porgy.

La capacidad antioxidante de los peces que recibieron BFL en sus dietas podría acreditarse por las propiedades quelantes y secuestrantes de BLF contra el estrés oxidativo. Los informes mostraron que las propiedades antioxidantes de BLF se han relacionado con la prevención de la peroxidación de lípidos y la hemólisis de eritrocitos (Morshedi et al. 2021). Además, la administración de LF resultó en niveles intracelulares más bajos de ROS, lo que indica su capacidad para prevenir el estrés oxidativo (Hashem et al. 2022). Además, LF tiene la capacidad de unirse a iones metálicos y puede prevenir los radicales hidroxilo catalizados por hierro a través de la reacción de Fenton, que se considera una fuente importante de ROS. Por lo tanto, la función antioxidante de LF probablemente esté relacionada con su capacidad para eliminar el hierro y reducir la producción de ROS (Esmaeili et al. 2019).

Efectos de BLF en la expresión de citoquinas

Las citocinas son moléculas de señalización formadas por células inmunitarias que aumentan la entrada de células fagocíticas para vencer y destruir los patógenos atacantes. Muestran una función importante en la regulación de la respuesta inmune de los peces. La interleucina 1 beta (IL-1), como citocina proinflamatoria, revela un papel sustancial en la regulación de los procesos inflamatorios e inmunitarios a través de una contribución al fomento de la proliferación de macrófagos y linfocitos (Wang y Secombes 2013). Los informes mostraron que BLF podría disminuir el proceso inflamatorio en diversas patologías. Se sabe que BLF podría suprimir diferentes agentes inflamatorios, como TNF y células CD4. Específicamente, LF podría unirse y secuestrar lipopolisacáridos, evitando la activación de la vía proinflamatoria, la sepsis y el daño tisular (Siqueiros-Cendón et al. 2014).

En acuicultura, se han publicado varios estudios sobre los impactos del BLF dietético en la expresión de citoquinas. Por ejemplo, la aplicación dietética de 0.1 por ciento BLF aumentó la expresión del gen IL-1 en el riñón de juveniles de trucha arcoíris (Khuyen et al. 2017). Además, la suplementación de las dietas con BLF solo o con una mezcla de nanoquitosano suprimió la expresión del factor de necrosis tumoral alfa (TNF- ) y aumentó la expresión de los genes IL-1 en la tilapia del Nilo (Abdel-Wahab et al. . 2021). Una investigación recientemente publicada en tilapia del Nilo demostró que las dietas suplementadas con BLF produjeron una regulación a la baja en los niveles de expresión de ARNm del receptor tipo toll 9 (TLR9), TNF-, IL-21, IL-6, IL{{18} }, IFN-, IL-1 y caspasa3 en comparación con los criados en el grupo tratado con oxitetraciclina (Hashem et al. 2022). Esos autores sugirieron la tendencia de regulación a la baja de estos indicadores inflamatorios en la dieta alimentada con tilapia suministrada con 1,2 g BLF / kg de dieta en comparación con el grupo de control (Hashem et al. 2022).

Efectos inmunoestimulantes de BLF

En la era de la industria ecológica, el uso de inmunoestimulantes naturales en el sector de la acuicultura para evitar enfermedades bacterianas se considera un nuevo enfoque positivo (Kumari et al. 2003; El-Saadony et al. 2021; Naiel et al. 2021b; Yilmaz et al. 2022). La investigación ha demostrado que BLF es uno de los elementos atractivos en la leche bovina, que tiene potentes efectos inmunoestimuladores (Niaz et al. 2019). La LF que tiene menos del 5 por ciento de saturación de hierro se denomina "apo-lactoferrina" (apo-LF o libre de hierro nativo), mientras que la lactoferrina saturada de hierro se denomina "holo-lactoferrina" (holo-LF) (Bokkhim et al. 2013). LF exhibe potentes funciones inmunomoduladoras en mamíferos (Suzuki et al. 2005). BLF puede secretar más citoquinas antiinflamatorias y respuestas proinflamatorias robustas en el intestino animal (Donovan 2016). Mientras que en peces, la actividad inmunoestimuladora de BLF se facilita al desencadenar una inmunidad no específica, que ofrece defensa frente a una amplia variedad de patógenos asociados con los peces (Cecchini y Caputo 2009).

Es bien sabido que la transcripción de genes asociados al sistema inmunitario puede ser una herramienta beneficiosa para evaluar las respuestas inmunitarias en animales acuáticos (Alhoshy et al. 2022). La expresión regulada al alza de genes asociados con el sistema inmunitario en grupos de peces alimentados con dietas suministradas con BLF puede estar relacionada con su capacidad para estimular la producción de citoquinas a través de los macrófagos y también aumentar la producción de macrófagos, granulocitos y neutrófilos (Sakai et al. 1993). La adición dietética de BLF estimuló más notablemente la transcripción de genes inmunoenlazados. El aumento de la expresión de los genes asociados con la inmunidad podría dilucidar el aumento de la resistencia en los juveniles de trucha arcoíris que previamente fueron alimentados con dietas basadas en BLF (Khuyen et al. 2017).

También se observó que las dietas basadas en BLF aumentaron significativamente la secreción de moco y las actividades bactericidas del suero en los esturiones siberianos. Sin embargo, otras peroxidasas séricas, el complemento hemolítico natural y las concentraciones de IgM total no se vieron afectadas por la suplementación con BLF en la dieta (Eslamloo et al. 2012). Estudios de investigación publicados anteriormente demostraron que la dieta BLF aumentó la actividad de los lisosomas en una variedad de especies de peces como el bagre asiático (Kumari et al. 2003), la tilapia del Nilo (El-Ashram y ElBoshy 2008), la anguila japonesa (Ren et al. 2007) , trucha arcoíris (Rahimnejad et al. 2012), esturión siberiano (Eslamloo et al. 2012), pez cíclido africano (Moradian et al. 2018), pargo negro plateado (Pagheh et al. 2018) y dorada de aleta amarilla (Esmaeili et al. . 2019) y la lubina asiática (Morshedi et al. 2021; Yokoyama et al. 2019) encontraron que los peces alimentados con 1 de 2 g/kg de dieta de BLF exhibieron un nivel superior de actividad LYZ del moco que el grupo de control. Recientemente, Abdel-Wahab et al. (2021) describieron que la actividad sérica de LYZ aumentó en la tilapia del Nilo alimentada con BLF, mientras que los niveles más altos se observaron en el grupo de peces alimentados con una combinación de BFL y nanopartículas de quitosano.

En los peces tilapia, las variables inmunológicas como IgM e IgG aumentaron significativamente con la inclusión dietética de 0.8 o 1.2 g/kg BLF (Hashem et al. 2022). Inversamente, Welker et al. (2007) presentaron que la suplementación con BLF no influyó en los niveles séricos de LYZ en las dietas de tilapia del Nilo. Además, los valores de actividad LYZ en doradas alimentadas con BLF no presentaron fluctuaciones sustanciales en comparación con los grupos prebiótico y control (Morshedi et al. 2020). Estas inconsistencias en la literatura pueden estar relacionadas con factores tales como las dosis de BLF, la calidad del agua, las condiciones experimentales, las especies de peces y las actividades de la pepsina en los estómagos de los peces, que pueden afectar su capacidad para digerir BLF en la luz intestinal y, por lo tanto, afectar la disponibilidad biológica. de BLF.

Un artículo publicado recientemente por Soliman y sus coautores mostró que el BLF dietético aumentó significativamente la inmunidad mediada por células en la carpa plateada (Soliman et al. 2022). Esos autores encontraron que la dieta BLF aumentó significativamente el porcentaje de linfocitos y monocitos, la capacidad fagocítica (índice fagocítico y actividad fagocítica) y la cantidad de linfocitos en el intestino y macrófagos en el hígado, el páncreas y el bazo de la carpa plateada (Soliman et al. 2022). ). En camarones, un estudio publicado anteriormente también mostró que las dietas suministradas con BLF a una dosis de 100 mg/kg de dieta durante siete días indujeron un aumento significativo en los títulos de aglutinación contra A. hydrophila y la actividad de la enzima fenoloxidasa en Macrobrachium rosenbergii (Chand et al. 2006).

Funciones de BLF para mejorar la resistencia contra las infecciones bacterianas

Se ha revisado que BLF puede estimular el sistema inmunológico de los peces y aumentar la resistencia a las enfermedades después del desafío bacteriano (Luna-Castro et al. 2022). Los informes mostraron que la aplicación dietética de BLF puede modificar la inmunidad de la mucosa intestinal, por lo tanto, puede ayudar a aumentar la resistencia contra las infecciones bacterianas (Taherah 2021). En el mismo sentido, la aplicación de BLF en las dietas del bagre asiático (Clarias batrachus) mejoró significativamente la supervivencia después del desafío con la bacteria A. hydrophila en comparación con los peces sin BLF (Kumari et al. 2003). De manera similar, se informó que BLF aumentó la resistencia contra infecciones bacterianas en varias especies de peces, como Edwardsiella ictaluri en bagres de canal (Welker et al. 2010), Streptococcus agalactiae en tilapia híbrida (O. nilotica × O. mossambicus) (Wang et al. al. 2013), A. salmonicida cromógenos en trucha arcoíris (Khuyen et al. 2017), V.harveyi en dorada de aleta amarilla (Esmaeili et al. 2019), y recientemente V. vulnificus en carpa plateada (Hypophthalmichthys molitrix) (Soliman et al. al.2022). Además, en las especies de camarones, se encontró que la LF en la dieta mejoró significativamente la resistencia a enfermedades de Macrobrachium rosenbergii y las tasas de supervivencia después del desafío de A. hydrophila (Chand et al. 2006).

Un informe anterior mostró que las propiedades antibacterianas in vivo de BLF podrían atribuirse a la actividad antimicrobiana de BLF a través de la promoción del hierro esencial para el crecimiento bacteriano, que luego conducirá a la supresión del crecimiento bacteriano (González-Chávez et al. 2009) . En el mismo sentido, se encontró que la dieta BLF aumentó la resistencia contra infecciones bacterianas de los peces tilapia del Nilo, como Streptococcus iniae (Welker et al. 2007) y, recientemente, A. veronii (Hashem et al. 2022). Recientemente, también se encontró que la tilapia del Nilo que recibió dietas enriquecidas con cantidades graduadas de BLF solas o combinadas con nanopartículas de quitosano tenían valores de supervivencia porcentual relativa considerablemente más altos después de la infección experimental con A. hydrophila que el grupo de control (Abdel-Wahab et al. 2021).

Propiedades antiparasitarias de BLF

En los estudios realizados en medicina humana, se sugirió que las propiedades antiparasitarias de BLF parecen estar relacionadas con la interferencia en la hemostasia de hierro de Pneumocystis carinii (Cirioni et al. 2000), o en ocasiones, BLF se representa como un donante de hierro en otros parásitos como Tritrichomonas fetus (Giansanti et al. 2013). Los estudios realizados en los ensayos in vitro revelaron que la LF tiene una actividad verificable con respecto a los hongos patógenos humanos, como diferentes especies de Candida, y podría suprimir el crecimiento de Plasmodium berghei (Larkins 2005). La figura 2 representa las actividades antiparasitarias propuestas de BLF.

En los peces, se ha propuesto que la inclusión dietética de BLF tiene impactos positivos contra diferentes ectoparásitos como Ichthyophthirius multifiliis y Cryptocaryon irritans que infectan las superficies corporales de los peces (Kakuta 1996, 1998). También mejora la secreción de moco de la piel, la actividad de LYZ y las actividades de lectina en el besugo (Kakuta 1996) y el mero de manchas naranjas (Epinephelus coioides) (Yokoyama et al. 2006). Últimamente, se observó que los gorilas de Neobenedenia alimentados con una dieta enriquecida con 1 g/kg de BLF tenían menos parásitos que los provistos en la dieta de control (Yokoyama et al. 2019). Además, esos autores también encontraron que el número de parásitos por unidad de área de la superficie corporal de los peces era inferior en los peces que recibieron BLF en la dieta que en el grupo de control. La aplicación dietética de BLF mejoró las actividades de la lectina en el moco dérmico y puede eliminar la posibilidad de que el patógeno recombinante se una al cuerpo del pez. Como se sabe, la lectina se reconoce como el principal problema asociado con la actividad antiparasitaria de la superficie corporal de los peces. También se ha indicado que la actividad de la lisozima del moco de la piel aumentó notablemente en los peces que recibieron BLF. Esta mejora de la actividad de la lisozima se relacionó con una baja tasa de infección por N. girlie (Yokoyama et al. 2019)

Conclusiones y perspectiva

Este artículo describió los usos potenciales de BLF como aditivo para piensos en la acuicultura. También resaltó los efectos prominentes del BLF en la dieta sobre los índices de crecimiento, las enzimas digestivas, la eficiencia alimenticia, el metabolismo del hierro, los metabolitos sanguíneos, la inmunidad, la resistencia a enfermedades, el estado antioxidante y la expresión de respuestas proinflamatorias en peces y camarones tratados. Según la bibliografía citada, la BLF se puede utilizar como alternativa a la aplicación de antibióticos. Además, se puede utilizar como suplemento alimenticio para reducir los impactos negativos de las condiciones estresantes que afectan a los peces y camarones. Estas funciones pueden estar relacionadas con sus posibles actividades antimicrobianas, antiinflamatorias, antiparasitarias y antivirales. Aunque las mencionadas anteriormente son actividades biológicas vitales de BLF, los mecanismos reales de BLF para mejorar la salud de los peces aún requieren investigaciones y estudios de investigación adicionales.

Contribución del autor

Todos los autores contribuyeron por igual a la conceptualización, implementación y resultados de este trabajo de investigación presentado en este artículo.

Financiamiento Financiamiento de acceso abierto proporcionado por la Autoridad de Financiamiento de Ciencia, Tecnología e Innovación (STDF) en cooperación con The Egypt Knowledge Bank (EKB)

Disponibilidad de código

No aplica.

Disponibilidad de datos

Los autores confirman que los datos que respaldan los hallazgos de este estudio están disponibles previa solicitud razonable del autor correspondiente.

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Consentimiento para publicación

Los autores aprueban el procesamiento de este artículo para su publicación.

Conflicto de intereses

Ninguno.

Aprobación ética

No habrá ningún requisito de aprobación ética, ya que se accedería y analizaría la información de estudios publicados anteriormente en los que los investigadores principales recibieron el permiso informado.

Acceso abierto

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