Los glicosaminoglicanos (GAGs) son heteropolisacáridos lineales compuestos por unidades repetitivas de disacáridos, una de las cuales es invariablemente una hexosamina (D-glucosamina o D-galactosamina) y la otra un ácido urónico (ácido D-glucurónico o L-idurónico) o una galactosa en una secuencia no ramificada. Algunos tienen grupos sulfatos en varias posiciones de la cadena.
Clasificación de los GAGs
Los GAGs se clasifican en dos familias:
- Galactosaminoglicanos, cuya hexosamina será siempre una D-galactosamina, constituida por sulfato de condroitina y sulfato de dermatán;
- Glucosaminoglicanos, cuya hexosamina será siempre la D-glucosamina, compuesta por ácido hialurónico, heparán sulfato, heparina y queratán sulfato.
Localización y forma de los GAGs en el organismo
Con excepción del ácido hialurónico, todos los GAGs se encuentran en forma de proteoglicanos en la matriz extracelular ósea y cartilaginosa.
Uso de GAGs como nutracéuticos
La administración de GAGs, en forma de nutracéuticos, es ampliamente investigada en modelos animales, humanos e in vitro porque constituyen un método no invasivo y presentan propiedades capaces de prevenir y/o tratar lesiones de huesos y cartílagos, ya que desempeñan un papel en el mantenimiento del equilibrio de los procesos anabólicos y catabólicos, capaces de aumentar la proliferación celular y la biosíntesis y reducir la pérdida de constituyentes de la matriz extracelular.
Principales GAGs utilizados como nutracéuticos
Entre los GAGs utilizados como nutracéuticos destacan los sulfatos de condroitina y glucosamina.
Sulfato de condroitina
El sulfato de condroitina está compuesto de hexosamina, D-galactosamina y ácido D-glucurónico. Es el glicosaminoglicano natural más común en la molécula de agrecano del cartílago.
- Debido a la sulfatación, tiene una alta densidad de cargas negativas, responsables de la retención de agua del cartílago, y alta presión osmótica, que proporciona resistencia y elasticidad al cartílago, lo que le permite resistir tensiones de tracción durante varias condiciones de carga.
La condroitina también juega un papel importante en la regulación de los procesos anabólicos en el cartílago, suprimiendo los mediadores inflamatorios e inhibiendo la degeneración del cartílago y del hueso subcondral.
Glucosamina
La glucosamina es una hexosamina que se puede administrar en forma de clorhidrato de glucosamina, sulfato de glucosamina o N-acetil-D-glucosamina.
Es un importante precursor de glicoproteínas y glicosaminoglicanos, como el ácido hialurónico, el sulfato de condroitina y el sulfato de queratán, y su suplementación exógena puede estimular la síntesis de estos componentes en el cartílago y el líquido sinovial, lo que favorece la restauración del aparato locomotor en caso de lesión.
Además, al igual que la condroitina, puede inhibir el proceso degenerativo y catabólico, con sus propiedades antiinflamatorias y antioxidantes.
También puede aumentar la actividad de la fosfatasa alcalina, la síntesis de colágeno, la secreción de osteocalcina y la mineralización en las células osteoblásticas. Además, tiene un efecto antiinflamatorio que reduce los procesos catabólicos, lo que puede favorecer la diferenciación celular en las células osteoblásticas y, por tanto, promover el crecimiento óseo.
Uso combinado de sulfatos de condroitina y glucosamina
El uso combinado de sulfatos de condroitina y glucosamina tiene un efecto condroprotector y condroestimulante sinérgico claramente demostrado en varios estudios.
En conjunto, pueden estimular procesos anabólicos en el cartílago y el hueso, como la síntesis de proteoglicanos y colágeno, la proliferación de condrocitos y la biosíntesis de la matriz ósea, que promueven el crecimiento óseo longitudinal.
La degeneración del cartílago también se puede prevenir mediante mecanismos antiinflamatorios y mediante mecanismos epigenéticos, con aumento de la expresión de genes inhibidores tisulares.
Según trabajos realizados por Calamia et al. (2010) y Calamia et al. (2014), las diferencias en los mecanismos de acción podrían explicar por qué la combinación de condroitina y glucosamina es más efectiva que cuando se administra individualmente.
- Estos compuestos produjeron diferentes patrones de modificación de proteínas cuando se testearon aisladamente o en combinación, tanto a nivel intracelular como extracelular.
- Sin embargo, en la mayoría de los casos, el efecto sinérgico se demostró cuando las células fueron expuestas a ambos compuestos, lo que respalda la suplementación combinada en el tratamiento de enfermedades locomotoras.
Efectos intestinales de los sulfatos de condroitina y glucosamina
Algunos estudios han demostrado que, además de su función condroprotectora y condroestimulante, los sulfatos de condroitina y glucosamina tienen propiedades antiinflamatorias en el intestino en modelos animales.
- Por tanto, pueden aumentar las defensas epiteliales, contribuyendo así a una mejor organización de la histomorfometría intestinal, a la biosíntesis de mucinas e incluso a una modulación de la microbiota intestinal.
Preguntas de investigación y aplicación en pollos de engorde
- ¿Estos posibles mecanismos de acción de la combinación de sulfatos de condroitina y glucosamina plantean la pregunta?
- ¿La utilización de GAGs (sulfatos de condroitina y glucosamina) como nutracéuticos para pollos de engorde podría mejorar el desarrollo óseo y cartilaginoso (estructural y composición), y reducir la incidencia de problemas locomotores y en consecuencia puede contribuir a un mejor rendimiento?
- ¿Qué pasaría si, dada la evidencia prometedora del potencial efecto modulador microbiano, citoprotector y estimulador, los GAGs pudieran actuar sobre la metabolizabilidad de los nutrientes y la histomorfometría intestinal de los pollos de engorde?
Evidencia científica en pollos de engorde
Sgavioli et al. (2017) y Santos et al. (2019) proporcionaron evidencia importante de que la adición de sulfatos de condroitina y glucosamina al alimento tiene la capacidad de promover cambios beneficiosos en el desarrollo óseo y cartilaginoso de pollos de engorde.
- Esto indicó una posible solución para evitar los problemas locomotores, actualmente responsables de pérdidas económicas considerables en la industria avícola, por comprometer el rendimiento productivo y aumentar los decomisos de canales en los mataderos.
Impacto económico de las deformidades óseas en la industria avícola
Se estima que las deformidades óseas causan miles de millones de dólares en pérdidas al año para la industria avícola, principalmente debido a los decomisos de canales, resultantes de fracturas, hematomas y lesiones en la piel.
Oliveira et al. (2016), al evaluar las principales causas de decomisos de aves en mataderos-frigoríficos registrados ante el Servicio Federal de Inspección con base en datos divulgados en el sistema SIGSIF entre 2006 y 2011, observaron que el índice de decomisos presentado en este periodo fue de 5.99%, siendo las causas principales:
- Contusión/lesiones traumáticas (1,57%),
- Dermatosis (0,74%) y,
- Artritis (0,38%), resultando en importantes pérdidas económicas.
Bienestar animal y problemas locomotores
Las deformidades óseas, además de comprometer la eficiencia zootécnica y económica, afectan negativamente al bienestar de las aves. Las aves con problemas locomotores se ven privadas de las libertades descritas en las normas de bienestar animal del Farm Animal Welfare Council (FAWC).
Por ello, es necesario prevenir las enfermedades locomotoras, ya que una vez establecidas, las pérdidas son inevitables.
Factores asociados a los problemas locomotores
Se sabe que los problemas locomotores son resultado de múltiples factores, tales como:
- genética
- gestión para un rápido crecimiento
- sexo
- edad
- nutrición
- densidad de alojamiento
- iluminación
- actividad locomotora
- Temperatura ambiental
- calidad de la cama
- patógenos, entre otros.
Entre ellos, la nutrición es un factor importante a considerar, dado que varios nutrientes y aditivos afectan el crecimiento, desarrollo y mantenimiento de los huesos y cartílagos y, sin embargo, pueden prevenir el desarrollo de estos trastornos.
Resultados de investigaciones del laboratorio de la UFG
A partir de esta evidencia, trabajos realizados en nuestro laboratorio de la UFG, Martins et al. (2020) demostraron que la suplementación con sulfato de glucosamina en el alimento para pollos de engorde redujo la incidencia de degeneración femoral y discondroplasia tibial, y cuando se asoció con sulfato de condroitina, redujeron las desviaciones angulares (valgo y varo) y mejoraron la condición de locomoción.
Por lo tanto, los sulfatos de condroitina y glucosamina se pueden utilizar en la alimentación de pollos de engorde para reducir los problemas locomotores. Sin embargo, no se pudieron establecer niveles óptimos de inclusión debido al aumento de los efectos lineales y, por lo tanto, se deben realizar más estudios.
Además, en el mismo trabajo, Martins et al. (2020), demostraron que el sulfato de glucosamina por sí solo aumentó la ganancia de peso a los 42 días de edad, lo que puede justificar su viabilidad económica.
- No obstante, se necesitan más estudios para evaluar la viabilidad económica del uso de sulfatos en dietas para pollos de engorde.
Efectos moleculares y estructurales de los GAGs
En otro trabajo de nuestro grupo de investigación, Martins et al. (2023) demostraron que la adición de GAG al alimento para pollos de engorde puede reducir la expresión de MMP-9 (metaloproteinasa de matriz 9, una enzima dependiente de zinc con actividad de degradación proteolítica predominante en el cartílago) y aumentar la expresión de TIMP-2 (inhibidor tisular de MMP- 9 ) y, paralelamente, aumentar la síntesis de proteoglicanos y colágeno tipo II en el cartílago articular óseo.
Esta es la primera vez en la literatura que se observa una reducción lineal en la expresión del gen MMP-9 y un aumento en la expresión del gen TIMP-2 mediante la inclusión de sulfatos de condroitina y glucosamina en dietas para pollos de engorde;
- Estos resultados son importantes, ya que son capaces de justificar los resultados de reducción de problemas locomotores y aumento del rendimiento encontrados en estudios previos de Martins et al. (2020).
Además, en relación a la macroscopía ósea de la tibia y del cartílago articular, se encontraron varios efectos que demuestran la importancia de los sulfatos de condroitina y la glucosamina en el desarrollo óseo y cartilaginoso de las aves, teniendo resultados positivos sobre el grosor, ancho, peso y longitud de la tibia, desde sus epífisis y cartílagos tibiales.
- Los sulfatos de condroitina y glucosamina también han demostrado efectos positivos al aumentar el porcentaje de calcio y fósforo óseo.
Efectos sobre la histomorfometría intestinal y digestibilidad
Y finalmente, una evidencia importante de otro trabajo nuestro, realizado por Martins et al. (2020), en el que se evaluó la suplementación con sulfato de condroitina y sulfato de glucosamina en la dieta para pollos de engorde, se estudió la capacidad de promover mejoras en la histomorfometría intestinal, la digestibilidad de los nutrientes y el rendimiento de las aves.
En este trabajo se demostró una mayor longitud de vellosidades en el yeyuno de pollos de engorde alimentados con dieta suplementada con sulfato de glucosamina, lo que puede estar relacionado con la capacidad de este nutracéutico en aumentar las defensas epiteliales, lo cual contribuye a la integridad intestinal, como se observa en humanos.
La glucosamina puede promover la estabilización de la barrera de la mucosa intestinal, lo que reduce la transposición de endotoxinas intestinales, metabolitos alimentarios y bacterias.
- Estos factores interfieren con el metabolismo de las células de la mucosa y la histomorfometría intestinal. Sin embargo, la falta de información sobre el modo de acción de los in vivo sobre la digestibilidad de los nutrientes de la dieta refuerza la necesidad de estudios que diluciden las formas fisiológicas de utilización de estos compuestos.
Conclusión
Se concluye que los resultados obtenidos hasta el momento demostraron que los glicosaminoglicanos polisulfatados, la condroitina y la glucosamina, utilizados como nutracéuticos, tienen efectos condroprotectores y condroestimulantes, ayudando en el desarrollo óseo y cartilaginoso, pudiendo así prevenir enfermedades en el sistema locomotor en pollos de engorde.
