Nutrigenómica aplicada a la calidad del ternasco de Aragón

La nueva investigación pretende avanzar en el conocimiento de la base genética, e interacción gen-nutriente, y de los mecanismos moleculares impliºcados en el contenido en vitamina E y un perfil de ácidos grasos más saludables en la carne de ternasco. Su finalidad es conocer los mecanismos que influyen en la obtención de una carne con mayor contenido de esta vitamina, así como en ácidos grasos más saludables desde el punto de vista de la salud humana.

Las actuales directrices de la UE se dirigen a fomentar el desarrollo de sistemas ganaderos sostenibles que además de garantizar el bienestar animal y preservar el medio ambiente, permitan obtener productos de alta calidad, saludables y libres de residuos. Asimismo es manifiesto que en los países desarrollados, el consumidor, actualmente, exige un producto sano y de calidad que debe ser ofrecido con un conocimiento científico que es escaso (Morbidini et al., 2001). Muchos factores influyen en la calidad del producto (raza, estado fisiológico, edad, mercado, sanidad, bienestar animal), siendo la alimentación uno de los más importantes para la calidad del producto.

Estas circunstancias junto con la actual reforma de la Política Agraria Comunitaria, favorecen la producción extensiva, basada en el aprovechamiento máximo de zonas pastorales, la cual tiene entre los consumidores europeos, cada vez más, una mejor imagen que la producción intensiva, cuyos animales son criados en cebaderos con dietas constituidas mayoritariamente por concentrados. Además no se puede olvidar que la información científica apunta claras ventajas de los productos animales obtenidos en pastoreo sobre la salud humana (Chilliard et al., 2001; Schmid et al., 2006), aspecto que puede ser decisivo en el futuro de estas producciones.

Entre los parámetros que definen la calidad de la carne en relación con la salud humana, destacan el contenido de ácidos grasos saturados (AGS) y poliinsaturados (AGPI), y la relación de AGPI omega-6/omega-3 (n6-/n-3). Según los estudios médicos, para que la grasa sea saludable debe cumplir una serie de características: tener una relación AGPI:AGS mayor de 0,45, y la relación AGPI n-6/n-3 menor de 4 (Scollan et al., 2006), así como un alto contenido de ácido linoleico conjugado (ALC). Por otra parte, diferentes estudios médicos han puesto de manifiesto la importancia de la vitamina E como un antioxidante que protege el tejido corporal del daño causado por los radicales libres. La vitamina E es un antioxidante con reconocidas virtudes sobre la salud humana (prevención de enfermedades cardiovasculares, Parkinson y otras enfermedades nerviosas) (Saremi y Arora, 2010; Schewenke y Behr, 1998; Ozer y Azzi, 2000).

Dicha vitamina se encuentra de forma natural en los forrajes pero también se adiciona en los piensos comerciales utilizados en el cebo de corderos. La vitamina E retrasa la oxidación alargando la vida útil del producto. Con la oxidación, aparecen olores y sabores a rancio, se altera el color y la textura, y desciende el valor nutritivo al degradarse algunas vitaminas y ácidos grasos polinsaturados. Finalmente, la vitamina E es un micronutriente liposoluble que puede estudiarse como marcador del tipo de alimentación que recibe el animal ya que su concentración varía en función de la dieta recibida, existiendo una relación positiva entre la concentración ingerida y la observada en plasma, leche y músculo.

Con estos antecedentes se hace necesario el desarrollo de estrategias que además de incrementar la calidad de los productos agroalimentarios de origen animal, tales como la carne, leche, etc., permita a los productores mantener una posición competitiva en el mercado, merced al valor añadido de producciones diferenciadas. Una de estas estrategias propuestas por la FAIP (Farm Animal Industrial Plattform) para lograr estos fines es incorporar la genómica a los esquemas de selección de las razas. En este sentido, la Nutrigenómica supone una nueva aproximación de las investigaciones en nutrición, que aúna la aplicación de las poderosas tecnologías de la genómica funcional (transcriptómica, proteómica, metabolómica), junto a la bioinformática y la biología molecular, con técnicas nutricionales y bioquímicas clásicamente establecidas (Gómez Ayala, 2007; Pérez-Martínez et al., 2008).

Entre sus objetivos esenciales están determinar los efectos y mecanismos por los cuales la alimentación, sus componentes individuales y las combinaciones de ellos regulan los procesos metabólicos dentro de las células y tejidos del organismo, así como las aplicaciones de estos nuevos conocimientos. En consecuencia la integración de la Nutrigenómica en la producción animal permitirá conocer las interacciones gen-nutriente sobre caracteres relacionados con la calidad de la carne, tanto en el aspecto sensorial, como en su relación con la salud humana: contenido de ácidos grasos saturados, grasa, proteína, colesterol, o los isómeros del ácido linoleico conjugado, contenido de vitamina E, etc.

La investigación fue llevada a cabo en la raza ovina Rasa aragonesa con el objetivo de identificar los mecanismos implicados en la obtención de un perfil de ácidos grasos más saludable y en el contenido en vitamina E en la carne de ternasco. Una vez conocidos los mecanismos moleculares implicados se podrían implementar diferentes estrategias de manejo, genéticas o de alimentación, con el objetivo de mejorar la calidad del alimento o por ejemplo alargar la vida útil del producto. En este sentido, la identificación de estos genes podría llevar a su utilización para llevar a cabo una selección asistida por marcadores (SAM) incrementando el contenido de vitamina E mediante la selección de variantes genéticas favorables en los animales, que en función de su contenido final en carne podría incrementar la vida útil de la misma mediante la disminución de la oxidación lipídica.

Para llevar a cabo estos estudios se realizaron dos ensayos basados en sistemas de producción tradicionales de ternasco de Aragón, sistemas más intensivos con pienso en comparación con sistemas de pastoreo. Además se estudió el efecto de la inclusión de vitamina E en el pienso de los corderos.

En el primer ensayo se estudió el efecto de cuatro sistemas de producción sobre el crecimiento del cordero, perfil de ácidos grasos de la grasa intramuscular y en la expresión de genes relacionados con el metabolismo lipídico en el músculo semitendinoso en animales de la raza Rasa Aragonesa. Los sistemas estudiados fueron los siguientes: ALF: ovejas y corderos en pastoreo de alfalfa, ALF+S: ovejas y corderos en pastoreo de alfalfa más suplemento de pienso para los corderos, IND-GRE: pastoreo de las ovejas durante 8 h y estabulación 16 h y corderos en aprisco con concentrado ad libitum e IND: estabulado continuo de ovejas y corderos. Los resultados mostraron que no hubo diferencias significativas en el peso al nacimiento, peso al destete, peso al sacrificio, espesor de grasa dorsal, y contenido total de la grasa intramuscular entre los 4 grupos. En cuanto a la ganancia media diaria (GMD) de los corderos, se encontró que los corderos en pastoreo de alfalfa con suplemento (ALF+S) presentaron mayores crecimientos que los estabulados (IND). Los sistemas de alimentación de pastoreo (ALF y ALF+S) presentan contenido más alto de los ácidos grasos laurico, mirístico, y araquídico en comparación con los sistemas de alimentación estabulados (IND e IND-GRE) (Tabla 1). El sistema de producción afectó al contenido de margaroleico, oleico y vaccénico. El contenido en ácido oleico fue mayor en ambos grupos estabulados (IND y IND-GRE), aunque las diferencias significativas se observaron sólo entre éstos y el grupo ALF+S. El contenido de ácido linolenico fue mayor en ambos grupos de pastoreo (ALF y ALF+S) comparado con los grupos estabulados (IND y IND-GRE), mientras que el contenido en ácido linoleico fue mayor en el grupo IND-GRE comparado con ALF. El contenido del isómero cis-9, trans-11 ALC era mayor en ambos grupos de pastoreo (ALF y ALF+S; Dervishi et al., 2010).

Tabla 1. Valores medios de los diferentes ácidos grasos en el músculo semitendinoso en corderos de la raza Rasa Aragonesa según el sistema de alimentación.

¹Letras diferentes muestran diferencias significativas al nivel P<0,05. ES error estándar. ALF, pastoreo Alfalfa; ALF+S, pastoreo alfalfa con suplemento para los corderos; IND-GRE, corderos estabulados con madres pastoreando, e IND: corderos y madres estabulados.

La mayoría de los índices de ácidos grasos se vieron afectados por el sistema de producción (Tabla 2), aunque no pudimos detectar diferencias estadísticamente significativas en el contenido total de AGPI entre tratamientos., El contenido de AGPI n-6 fue menor en el grupo ALF, siendo significativas las diferencias entre el grupo ALF con el grupo IND-GRE. Al contrario, el contenido de AGPI de la serie n-3 fue mayor en ambos grupos de pastoreo (ALF y ALF+ S) comparado con los grupos estabulados (IND y IND-GRE).

Tabla 2. Valores medios de los diferentes índices de ácidos grasos (expresado en porcentaje del total de AG) en el músculo semitendinoso en corderos de la raza Rasa Aragonesa según el sistema de alimentación.

Letras diferentes en la misma fila muestran diferencias significativas al nivel P<0,05. ES, error estándar. ALF, pastoreo Alfalfa; ALF+S, pastoreo alfalfa con suplemento para los corderos; IND-GRE, corderos estabulados con madres pastoreando; e IND, corderos y madres estabulados. La ratio AGPI/ AGS se calculó (C18:2+C18:3+C20:4+C20:5+C22:4+C22:5+C22:6)/ (C12:0+C14:0+C16:0+C18:0+ C20:0). La ratio n-6/ n-3 se calculó (C18:2 n-6+C20:4 n-6+C22:4 n-6)/ (C18:3 n-3+ C20:5 n-3+ C22:5 n-3+ C22:6 n-3).

Se han caracterizado sistemas de producción tradicionales de ternasco de Aragón, mostrando que los sistemas de pastoreo promueven la acumulación de ácidos grasos poliinsaturados (AGPI) n-3, menor ratio de AGPI n-6/n-3, y mayor contenido de ácido linoleico conjugado (ACL) en músculo, lo cual tiene implicaciones beneficiosas para la salud humana

En el segundo ensayo, se empleó un modelo animal formado por 62 corderos machos de Rasa Aragonesa provenientes de parto simple que fueron distribuidos de forma aleatoria en 5 tratamientos: un grupo de corderos pastando en alfalfa junto a sus madres (ALF, n=8); corderos alimentados desde el destete al sacrificio con pienso control (T, n=12); corderos alimentados durante diferentes periodos previos al sacrificio con pienso enriquecido con acetato de a-tocoferol, que es una forma química del a-tocoferol utilizado en alimentación (500 mg de DL-acetato de a-tocoferol/kg de concentrado), agrupándose en 3 tratamientos: corderos alimentados con pienso enriquecido con acetato de a-tocoferol durante 10 días antes del sacrificio (VE10d, n=14), 20 días (VE20d, n=14) y 30 días (VE30d, n=14). Durante el periodo entre el destete y el uso de pienso enriquecido fueron alimentados con el pienso control.

Los estudios de la vida útil de la carne y el perfil de ácidos grasos de la grasa intramuscular, mostraron que la inclusión de vitamina E en la dieta de cebo de corderos mejoró la estabilidad oxidativa de la carne comparada con la carne de corderos alimentados con pienso control sin adición de vitamina E (Figura 1) (Ripoll et al., 2013). La suplementación con vitamina E mostró que los niveles de a-tocoferol aumentaron significativamente en plasma durante los primeros 7 días de ingesta, alcanzando la saturación en plasma a partir del día 11 de ingesta. En los músculos Longissimus thoracis y Semitendinosus, el contenido en a-tocoferol aumentó hasta el final del estudio.

Figura 1. Valores de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS; en mg/kg) en función de los días de almacenaje de la carne tras el sacrificio, dependiendo del tipo de alimentación. Los ensayos de TBARS miden malondialdehído (MDA) presente en la muestra, así como malondialdehído generada a partir de hidroperóxidos de lípidos, y son indicadores de oxidación lipídica. Diferentes letras indican diferencias significativas (P<0,05). Las barras de error representan el error estándar.

Se observó que un contenido de α-tocoferol mayor de 0,60 mg/kg en la carne fresca disminuyó significativamente la oxidación lipídica (Figura 2) y la formación de meta-mioglobina, aumentando de esta manera la estabilidad en el color, en el músculo Longissimus thoracis (González-Calvo et al., 2015). El nivel de 0,61-0,90 mg/kg de α-tocoferol se podría alcanzar con un periodo de suplementación de 500 mg de acetato de dl-α-tocoferol/kg concentrado durante un periodo entre 7 y 14 días previos al sacrificio. En cuanto al pastoreo con alfalfa de corderos no destetados, se observó que un periodo mayor a 58 días pastando en alfalfa fue necesario para reducir la oxidación lipídica a niveles inferiores a 0,6 mg MDA/kg carne.

Figura 2. Relación entre oxidación lipídica y contenido de a-tocoferol en el músculo Longissimus thoracis. Diferentes letras indican diferencias significativas (P<0,05) entre los días de almacenaje tras el sacrificio y la concentración de a-tocoferol. Las barras de error representan el error estándar.

La inclusión de vitamina E en el concentrado no modificó el perfil de ácidos grasos de la grasa intramuscular, sin embargo el pastoreo con alfalfa sí que promovió un perfil de ácidos grasos más saludable para la salud humana debido a la acumulación de AGPI n-3 que condujo a un menor ratio de AGPI n-6:n-3, estando más relacionado con el tipo de alimento, pastoreo en alfalfa, que con la presencia de vitamina E (González-Calvo et al., 2014).

Con el objetivo de avanzar en el conocimiento de la base genética, e interacción gen-nutriente, y de los mecanismos moleculares implicados en el contenido en vitamina E y el perfil de ácidos grasos en la carne de corderos tipo ternasco se llevaron a cabo dos metodologías. Por un lado, la metodología del gen candidato que consiste en estudiar un número limitado de genes y que además presentan una función bioquímica y/o fisiológica relacionada con los caracteres en cuestión (por ejemplo transportadores de vitamina E, proteínas relacionadas con el metabolismo de ácidos grasos, etc.). Por otra parte, tecnologías de análisis masivos en los que en una sola muestra se estudian miles de genes independientemente de la función que tengan los mismos. En cuanto a la estrategia del gen candidato se han encontrado genes expresados diferencialmente en función de la alimentación y asociados a una calidad de producto diferenciada (perfil de ácidos grasos o contenido en vitamina E) que nos ha proporcionado una visión básica de su función en el metabolismo y como se afecta esta por la alimentación (Dervishi et al., 2010; Dervishi et al., 2011; González-Calvo et al., 2014a). Además, estos genes son candidatos sobre los que buscar polimorfismos o variantes génicas que puedan afectar a la expresión o función del gen asociada a una calidad de producto, detectando hasta el momento diferentes variantes génicas que podrían estar asociadas con el metabolismo de las grasas o de la vitamina E. Una vez validados estos polimorfismos, así como estudiado su posible relación con la calidad de los productos podrían ser utilizados en selección asistida por marcadores para producir determinadas líneas de productos, o por ejemplo certificar productos que tengan más vida útil. En este sentido destacaríamos uno de los primeros ejemplos de Nutrigenómica/nutrigénetica descritos hasta el momento en Producción animal en rumiantes: La expresión del gen estearoil-CoA desaturasa (SCD) está modulado por el sistema de alimentación y el genotipo del animal. El genotipo CC (homocigotos para el alelo C) en los sistemas estabulados y alimentados con concentrado está asociado con mayores niveles de expresión de SCD y menor cantidad de ALC, y en los sistemas en pastoreo está asociado con menores niveles de expresión de SCD y mayor contenido de ALC. Los genotipos CC y CA (animales portadores del alelo C) se comportan igual en los sistemas en pastoreo. Mientras en los sistemas en estabulación, con una dieta con mayor nivel energético y menores necesidades de mantenimiento el genotipo CC está modulando la menor expresión y el contenido de ácido oleico en carne en comparación con el genotipo CA (González-Calvo et al., 2014b).

Rasa aragonesa. Foto: Ángel Manuel Macias Lacarta. Asociación Nacional de Criadores de ganado Ovino Selecto de Raza Rasa Aragonesa (ANGRA)

De esta manera, conocer que genes están implicados en la variabilidad que presenta un carácter, como están asociados, como interactúan con la alimentación o sistema productivos en los que se explotan a los animales, y como la interrelación entre genoma, alimentación y sistema productivo determina la calidad de los productos destinados a consumo humana o rendimiento productivo de los animales, nos permitirá llevar a cabo la selección de los mejores animales para determinados sistemas de producción y mercados.

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