Autores:
Sirilak Sareeb
Pavinee Kurdrida
Rayakorn Yutthanasirikulb
Kwanchanok Liponthaa
Jittisak Senachaka
Supatcha Lertampaiporna
Apiradee Hongsthonga*
a Equipo de Biociencias y Biología de Sistemas, Centro Nacional de Ingeniería Genética y Biotecnología, Agencia Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico de la Universidad Tecnológica Rey Mongkut de Thonburi, Bangkok 10150, Tailandia
b Instituto de Desarrollo de Plantas Piloto y Formación, Universidad Tecnológica Rey Mongkut de Thonburi, Bangkok 10150, Tailandia
apiradee@biotec.or.th
https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2025.103147
La biomasa de espirulinaes un aditivo alimentario muy utilizado para las larvas y postlarvas de Litopenaeus vannamei; sin embargo, aún no se han estudiado los péptidos generados mediante la digestión de la biomasa con pepsina, un proceso que se asemeja a la digestión de la biomasa en el intestino del vannamei. En el presente estudio, se llevó a cabo un análisis peptidómico del hidrolizado proteico y de fracciones de biomasa de espirulinaparcialmente purificadas mediante métodos de exclusión por tamaño, utilizando cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (LCMS/MS).
La bioactividad de los péptidos obtenidos se clasificó y predijo utilizando SmartBioPep, una plataforma analítica de péptidos basada en IA. A continuación, se realizaron las pruebas de bioactividad. Los resultados del rendimiento de crecimiento de las larvas de camarón revelaron un aumento del 20% en la tasa de supervivencia y una reducción de 24 horas en el tiempo de transición de fase en comparación con los del control cuando la fracción de péptidos MWC30K estaba presente en la dieta. Además, al final del experimento se encontraron dos órdenes de magnitud menos de células de Vibrio spp. en el agua de cultivo cuando se administró la fracción MWC30K, y la fracción MWC3K presentó una CMI muy eficaz de 32 ppm para Vibrio parahaemolyticus. Los datos revelaron que la fracción MWC30K posee actividades tanto antimicrobianas como potenciadoras de la inmunidad, probablemente al inducir directamente la inmunidad innata de las larvas o, posiblemente, al actuar como prebiótico para la microbiota intestinal, la cual sintetiza a su vez metabolitos secundarios que posteriormente aumentan la inmunidad innata.
Recientemente, el interés por las proteínas y los péptidos de origen vegetal ha aumentado rápidamente debido a su uso como fuentes alternativas de proteínas e ingredientes funcionales en alimentos y piensos. Las ventajas de los métodos basados en plantas son la abundancia de fuentes de materia prima, la rentabilidad, la facilidad de producción a gran escala, la sostenibilidad medioambiental y las bioactividades beneficiosas para la salud (Fan et al., 2022).
La producción de péptidos de origen vegetal a partir de diversas fuentes vegetales en diferentes condiciones de hidrólisis da lugar a composiciones, secuencias y estructuras de aminoácidos diversas con una variedad de actividades biológicas, tales como actividades antimicrobianas, antioxidantes, antihipertensivas y antidiabéticas (Besharati y Lackner, 2023; Görgüç et al.,2020; Nirmal et al., 2024; Rivero-Pino et al., 2023; Sun et al., 2024). Por lo tanto, estos péptidos bioactivos tienen potencial como ingredientes funcionales en aditivos alimentarios y para piensos, productos farmacéuticos y cosméticos (Kumar et al., 2021; Sharma et al., 2022).
La acuicultura del camarón es una industria que mueve miles de millones de dólares en todo el mundo (FAO, 2021). El camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) y el Penaeus monodon (camarón tigre negro) son las especies de mayor importancia comercial para la acuicultura del camarón (Liao y Chien, 2011). Una de las enfermedades bacterianas más importantes que afectan al camarón es la enfermedad de Necrosis Hepatopancreática Aguda (AHPND), también conocida como síndrome de Mortalidad Temprana (EMS), causada principalmente por Vibrio parahaemolyticus (Lee et al., 2015). Estudios previos han informado de que la AHPND causó una tasa de mortalidad del 100% en las etapas de postlarva o juvenil en un plazo de 30 a 35 días tras la repoblación de camarones (De Schryver et al., 2014; Joshi et al., 2014; Tran et al., 2013; Velázquez-Lizárraga et al., 2019). Debido a que los sistemas acuícolas son propensos a las enfermedades, los acuicultores utilizan antibióticos, como la oxitetraciclina, la sulfadiazina y el florfenicol, para tratar o prevenir enfermedades infecciosas y aumentar la supervivencia (Lulijwa et al., 2020).
Sin embargo, la resistencia a los antibióticos se ha convertido en un motivo de preocupación debido al uso excesivo o inadecuado de estos en la alimentación animal, lo que tiene efectos negativos en los animales, las personas y el medio ambiente, como la resistencia a los antibióticos y la contaminación por antibióticos (Depaola et al., 1995). Por lo tanto, se ha restringido el uso de antibióticos en animales destinados al consumo, lo que ha llevado a la búsqueda de posibles alternativas eficaces y seguras. El desarrollo de ingredientes alimenticios y nutricionales en los piensos acuáticos ha sido un factor importante para mejorar el cultivo de camarones y reducir el uso de antibióticos.
Las microalgas son fuentes ricas en proteínas, vitaminas, ácidos grasos y minerales, y tienen un gran potencial para la alimentación acuícola. Numerosos estudios han demostrado que las larvas de camarón alimentadas con espirulina en polvo como suplemento alimenticio presentaban un mejor crecimiento, mayores tasas de supervivencia, una pigmentación intensa y una respuesta inmunitaria más intensa (Ghaeni et al., 2011; Jaime-Ceballos et al., 2005; Kim et al., 2006; Ma y Hu, 2023; Macias-Sancho et al., 2014). La espirulina añadida a la dieta de los camarones mejoró la respuesta inmunitaria al aumentar el recuento de hemocitos granulares y la actividad fagocítica, así como al incrementar la actividad de la lisozima y la resistencia a la infección por Vibrio alginolyticus en Litopenaeus vannamei (Chen et al., 2016; Macias-Sancho et al., 2014; Tayag et al., 2010).
Además, también se observaron mayores tasas de supervivencia y actividad inmunitaria en el bagre de canal (Ictalurus punctatus), la carpa común (Cyprinus carpio), la carpa gibel (Carassius auratus gibelio var. CAS III) y la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) alimentados con piensos acuáticos suplementados con espirulina (Abdel-Tawwab y Ahmad, 2009; Cao et al., 2018; Duncan y Klesius, 1996; Takeuchi et al., 2008; Watanuki et al., 2006). Un metaanálisis cuantitativo reveló que la suplementación de la dieta con harina de espirulina mejoró significativamente el peso corporal final, la tasa de crecimiento específica y el índice de eficiencia proteica tanto en peces como en camarones (Li et al., 2022). Una dieta suplementada con biomasa de espirulina libre de lípidos también mejoró el rendimiento de crecimiento, la composición corporal, las respuestas inmunitarias innatas y el estado redox en el camarón de patas blancas (Ashour et al., 2024). Además, suplementos dietéticos con el comercialmente El polipéptido S100, que contiene péptidos antimicrobianos (AMP), favorece el crecimiento y la inmunidad antibacteriana y mejora el equilibrio de la microbiota intestinal en L. vannamei (Liao et al., 2019). Por lo tanto, la identificación de posibles alternativas a los antibióticos es importante para la salud y el crecimiento sostenible de la industria de la acuicultura del camarón, lo que lleva al objetivo del presente trabajo de sustituir los antibióticos por productos naturales, péptidos bioactivos de la espirulina, que presentan actividad antimicrobiana.
En el presente estudio, se analizó la peptidómica de las fracciones peptídicas preparadas a partir de biomasa de Espirulina mediante cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS), y se identificaron los péptidos bioactivos utilizando nuestra herramienta bioinformática, SmartBioPep, y la base de datos de péptidos bioactivos. Se aplicó un modelo de aprendizaje automático para la predicción de AMP a los péptidos desconocidos. Se llevó a cabo la verificación de los datos mediante bioensayos de actividad antimicrobiana específica, junto con experimentos de alimentación con suplementos de péptidos en larvas de camarón. Según nuestro conocimiento, este es el primer estudio que describe la peptidómica y los péptidos bioactivos de la espirulina con posibles aplicaciones en la alimentación acuícola.
Lea el artículo completo: