Producción de nanopartículas de selenio en Pantoea agglomerans y Lactiplantibacillus plantarum y su aplicación biotecnológica como suplemento dietético para peces salmónidos.

Abstract

El selenio (Se) es un micronutriente traza esencial para la salud de humanos, animales y microorganismos. Las nanopartículas de selenio (Se0Nps) atraen el interés de la ciencia y de diferentes áreas industriales debido a su biocompatibilidad, biodisponibilidad y baja toxicidad. Por lo tanto, debido a su mayor bioactividad, las Se0Nps se están utilizando en diversas aplicaciones biomédicas y productivas. En general, Se0Nps pueden ser sintetizadas mediante métodos físicos, químicos y biológicos. Sin embargo, las Se0Nps sintetizadas biológicamente demuestran una mayor compatibilidad con órganos y tejidos, humanos y animales. El objetivo del presente estudio fue biosintetizar Se0Nps en Pantoea agglomerans UC032 y Lactiplantibacillus plantarum S14 y evaluar su potencial biotecnológico como suplemento nutricional para el mejoramiento del estado oxidativo, desempeño inmunológico y parámetros productivos en truchas arcoíris (Oncorhynchus mykiss) de cultivo. Evaluamos el efecto de las Se0Nps funcionalizadas con L-cisteína (Se0Nps/L-Cys), como suplemento nutricional, sobre el estado inmunológico, oxidativo y parámetros productivos en O. mykiss. TEM y SEM-EDS mostraron la acumulación de Se0Nps esféricas compuestas por selenio elemental (Se0) como depósitos intracelulares y extracelulares en Pantoea agglomerans UC-32. La capacidad antioxidante in vitro de Se0Nps/L-Cys fue significativamente más eficiente en la captura de ROS que Se0Nps y Na2SeO3. También evaluamos el efecto de Se0Nps/L-Cys sobre la viabilidad celular y el estrés oxidativo en las líneas celulares RTgill-W1 y RTS-11 y cultivo celular T-PHKM de O. mykiss. Se0Nps/L-Cys mostró ser menos tóxica y con mayor actividad antioxidante comparada con Se0Nps y Na2SeO3. Finalmente, la dieta Se0Nps /L-Cys tuvo un efecto significativamente mayor en la actividad de la lisozima plasmática y la actividad del estallido respiratorio (respuesta inmunitaria innata), en la actividad de la Gpx tisular (estado oxidativo) y en la acumulación de reservas energéticas y bienestar (parámetro productivo) en los peces cuando se comparó con el efecto de las Se0Nps y del Na2SeO3. También obtuvimos bacterias ácido-lácticas (LAB) a partir del contenido intestinal de trucha arcoíris. De estas, se seleccionaron candidatos probióticos con capacidad de biosintetizar Se0Nps. Para determinar la potencialidad probiótica, cada cepa LAB fue evaluada mediante caracterización morfológica y las siguientes pruebas: actividad antimicrobiana, susceptibilidad antibiótica, actividad hemolítica, catalasa, hidrofobicidad, viabilidad a pH bajo y tolerancia a sales biliares. Dos cepas de LAB (S4 y S14) cumplieron con características de probióticos potenciales, pero la cepa S14 redujo Na2SeO3 y biosintetizó Se0Nps. La cepa S14 se identificó, mediante análisis de ADNr 16S, como Lactiplantibacillus plantarum. Mediante microscopía electrónica se observó Se0Nps de 98 a 245 nm de diámetro ubicadas en la superficie celular de S14. La dieta de la trucha arcoíris fue suplementada con 108 UFC g-1 de materia seca de alimento de Lp plantarum S14 enriquecida con Se0Nps (LABS14-Se0Nps) o sólo con 108 UFC g-1 de materia seca de alimento de Lp. plantarum S14 (LABS14) durante 30 días. Los días 0, 15 y 30 se tomó medidas morfométricas y muestras sanguíneas y el día 30 además, se obtuvo tejido hepático y muscular de ambos grupos, más controles (sin suplementación dietética). La suplementación dietaria con LABS14-Se0Nps mejoró significativamente las actividades de la lisozima plasmática, el estallido respiratorio, la Gpx tisular y parámetros productivos en comparación con los peces suplementados con LABS14 y los controles. Consideramos que las Se0Nps/L-Cys y las LABS14-Se0Nps son un aporte biotecnológico fácil de implementar, con un reducido impacto ambiental y con potencialidad de ser usadas por la industria salmonicultora como un suplemento nutricional capaz de mejorar parámetros fisiológicos y productivos en la trucha arcoíris. En consecuencia, las hipótesis planteadas en esta tesis fueron aceptadas.