Introducción

El ácido alfa lipoico (AAL), es un derivado del ácido octanóico. Además de su papel antioxidante, se sabe que participa como cofactor de dos complejos enzimáticos importantes en el ciclo de Krebs, la piruvato deshidrogenasa y la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa¹. Las células eucariotas son capaces de obtener el ácido lipoico de dos fuentes: a) exógena, proveniente de la dieta o de la síntesis de las bacterias intestinales y b) endógena, que proviene de la síntesis de novo a partir de ácido octanóico. Para el primer caso, en el intestino delgado el enterocito puede absorberlo a través de los receptores para ácidos grasos, tales como la proteína transportadora de ácidos grasos 4 (FATP4). Una vez dentro del enterocito es transportado al retículo endoplásmico por la misma FATP4 o por la proteína de unión a los ácidos grasos intestinal o del hígado (FABP2-1) e incorporarlo a los prequilomicrones para después pasar al aparato de Golgi y finalmente salir de la célula en los quilomicrones².

El AAL ha sido usado en animales, tanto de laboratorio como de producción (pollo de engorda, codornices y cerdos), donde se ha observado que su principal efecto es una mejora en la ganancia de peso y la disminución en problemas asociados con el estrés calórico o el síndrome ascítico^3-7. En nuestro grupo de trabajo se han observado efectos positivos sobre la ganancia diaria de peso (GDP) y la conversión alimenticia (CA) en pollos de engorda, por el uso de AAL a la dosis de 40 mg kg^-1 en la dieta, sin embargo el costo de inclusión es alto^5,8. El objetivo de este trabajo es bajar el costo de la inclusión del AAL en la dieta, y por ende abaratar y propagar su uso en granjas comerciales. Para ello se exploró la posibilidad de usarlo inmovilizado en un material nanoestructurado como la zeolita (Zeo).

La zeolita se ha utilizado ampliamente como catalizador y adsorbente en la industria química. Recientemente se han ampliado sus usos en las áreas biológicas y en la protección del medio ambiente⁹, todo ello sobre la base de sus propiedades, estabilidad en ambientes biológicos y comprobada inocuidad en organismos vivos¹⁰. Las zeolitas son materiales nanoestructurados consistentes en aluminosilicatos cristalinos que forman canales y cavidades de dimensiones nanométricas. Cuando están deshidratadas, las zeolitas tienen propiedades adsorbentes originadas por la presencia de canales micro- y nano-métricos, así como por la presencia de cationes que compensan la excesiva carga negativa del esqueleto aluminosílico. Los centros de adsorción en las zeolitas interaccionan con las moléculas adsorbidas por medio de fuerzas electrostáticas. A éstas se suman las interacciones provenientes de las fuerzas de dispersión, conduciendo de esa forma la existencia de una considerable energía de adsorción en los substratos zeolíticos¹⁰.

Las estructuras bien definidas de las zeolitas, combinadas con su naturaleza hidrofílica/hidrofóbica, las hacen tamices moleculares y hospedadores para diversas moléculas (orgánicas e inorgánicas)^11,12.

Basándose en las propiedades fisicoquímicas mencionadas para las zeolitas, la hipótesis fue que al inmovilizar el AAL en la Zeo empleada, se garantizaría una liberación continua y constante de pequeñas cantidades del AAL, suficientes para reemplazar ventajosamente una carga única y alta de AAL. Al usar menos AAL inmovilizado en la Zeo, sin menguar sus ventajas productivas anotadas, disminuiría el costo de la dieta.

Por lo tanto, se midió el efecto del AAL inmovilizado en zeolita nanoestructurada (Zeo-AAL) a las dosis de 10 y 40 mg kg^-1 y se comparó con el obtenido a la dosis de 40 mg kg^-1 de AAL libre; ambos incorporados en la dieta de pollos de engorda, para comparar su efecto en las variables productivas y el rendimiento de la canal.

Material y métodos

Resultados

La actividad antioxidante de las muestras de AAL libre y el nanoestructurado se indican la Figura 1A. Como se observa, la capacidad antioxidante del Zeo-AAL disminuye en comparación con el libre y éste muestra un comportamiento lineal.

La liberación del AAL estructurado a la Zeo (preparada a una concentración de 10 g kg^-1) fue mucho mayor en el medio ácido, simulando las condiciones estomacales (Figura 1B), que en el medio sintético simulando el suero sanguíneo (Figura 1C). Lo anterior indica que una proporción importante del AAL inmovilizado se desprende de su nanoestructura al encontrarse el tubo digestivo de los pollos.

Figura 1: Capacidad antioxidante del Zeo-AAL y AAL libre (A) y curvas de desorción en medio ácido (B) y en medio sintético (C) 

Los resultados del peso vivo de los pollos se muestran en el Cuadro 3, en donde se observa que las diferencias (P<0.01) entre los tratamientos evaluados se manifiestan a partir de los 35 días de edad. Cuando los tratamientos Zeo-AAL10 y AAL40 fueron los que mostraron los mejores pesos vivos. Sin embargo, sólo el tratamiento AAL40 fue en el que se observó un peso mayor al final de la prueba (42 días de edad). En el consumo de alimento, también se observaron diferencias (P<0.01) entre los tratamientos evaluados a partir de los 35 días de edad, siendo el tratamiento AAL40, el que mostró los mayores consumos de alimento al final de la prueba.

Los valores de la conversión comercial y la conversión corregida por mortalidad (Cuadro 4) no se vieron afectadas (P>0.05) entre los tratamientos evaluados, durante el desarrollo de la prueba, al igual que los porcentajes de la mortalidad general (Cuadro 5) y de la ocasionada por el síndrome ascítico (Cuadro 6).

Existieron diferencias (P<0.01) en el rendimiento en la canal (Cuadro 7) de los diferentes tratamientos. Los tratamientos Zeo-AAL10 y AAL40, fueron los que presentaron los mejores pesos corporales y mayores pesos de la canal. Expresados como porcentaje del peso vivo, sólo la pierna y muslo fueron diferentes para el tratamiento AAL40 (P<0.02).

Discusión

Los materiales sólidos porosos son de gran valor desde el punto de vista tecnológico, ya que pueden interactuar con átomos, iones y moléculas en toda su superficie. Sus aplicaciones más comunes comprenden el intercambio iónico, adsorción y catálisis; varias de estas aplicaciones se han beneficiado del alto grado de ordenamiento de materiales tales como las zeolitas¹⁵. Los poros se clasifican en función de su tamaño y es la distribución de tamaños, forma y volumen ocupado por la porosidad lo que determina la utilidad del material para desempeñar una labor determinada. En función de la necesidad de contar con materiales con poros uniformes, surgieron los materiales nanoestructurados, que son aquellos sólidos en los que el control de su estructura se ejerce hasta la escala nanométrica (e incluso en algunos casos el control puede llegar a ser a nivel atómico)¹⁵. El hecho de que el tamaño del poro de estos materiales pueda ser “seleccionado” entre la escala 1.4 y 10 nm, simplemente modificando las condiciones de síntesis¹⁶, los convierte en sólidos versátiles para distintas aplicaciones, tales como adsorbentes, catalizadores o soportes, o bien, como parte de reacciones de intercambio¹⁷.

Cuando se usaron diferentes proporciones de AAL, se observó que la preparación inmovilizada tiene una menor capacidad antioxidante que el compuesto libre. Sin embargo Zeo-AAL muestra una capacidad antioxidante significativa. La capacidad antioxidante es un poco menor en la preparación inmovilizada, lo cual puede ser originado por la falta de acceso del medio al grupo con capacidad antioxidante (-S-S-) de una proporción de las moléculas de AAL. Sin embargo, como se puede observar la capacidad antioxidante de la preparación inmovilizada es aún muy importante.

Respecto al uso de zeolita nanoestructurada (Zeo), Rahimi et al¹² observaron que las proteínas plasmáticas se pueden adsorber en los canales de la Zeo. Ellos reportan que a la concentración del plasma de 100 % existe una alta adsorción selectiva para la apolipoproteína C-III (APOC-III) y fibrinógeno en la nanoestructura de la Zeo. También se ha reportado el uso de los nanocanales de Zeo nanoestructurados con ADN¹⁸, para ser usados como una especie de agentes transfectantes con buenos resultados. Pascual¹⁹ reporta que los carotenoides de paprika, como ingrediente de interés alimentario, presentaron una mayor estabilidad contra la degradación cuando se embebieron en materiales nanoestructurados de Zeo, debido a que la adsorción de agua en la superficie se controló por mecanismos entrópicos. Sin embargo, en ninguno de estos reportes se menciona la cinética de liberación de los materiales biológicos de la Zeo y la suerte del material zeolitico después del tratamiento. En este sentido, los resultados obtenidos muestran un mejor comportamiento producto del AAL libre, lo que podría explicarse en función de su cinética de liberación.

Las nanoestructuras de origen biológico, se metabolizan y aprovechan para formar otras estructuras biológicas liberando sus cargas; en cambio, las nanoestructuras no biológicas como la Zeo no pueden ser metabolizadas²⁰, por lo que serán excretadas, y era de esperarse que el AAL inmovilizado sería absorbido o retenido en el tracto gastrointestinal. En reportes previos de nuestro grupo de trabajo se observó que 40 mg t^-1 de AAL^5,21 mejora la ganancia de peso, algunas variables de la calidad de la canal y la mortalidad por síndrome ascítico; sin embargo en un análisis financiero respecto al uso de AAL en una granja comercial, Alvarez⁸ observó un aumento en los costos de alimentación por la adición del AAL, aunque se mejoró la rentabilidad con su uso.

Conclusiones e implicaciones

En este trabajo se diseñó una Zeo nanoestructurada conteniendo AAL inmovilizado para administrarse a pollos de engorda por vía oral, con el objetivo de ofrecer una dosis menor y abaratar los costos de suplementación del AAL. Sin embargo el uso del AAL en Zeo nanoestructurada no representó ninguna ventaja sobre el AAL libre, lo que significa que deberán de seguirse buscando alternativas con nanopartículas, u otros compuestos nanoestructurados, que permitan reducir la dosis de 40 mg t^-1 de AAL, sin disminuir los beneficios probados del AAL sobre las variables productivas en el pollo de engorda.