Otros Nombres
colorless flagellateCrypthecodinium cohniiCrypthecodinium setenseGlenodinium cohniiGymnodinium fucorumGyrodinium cohniiGyrodinium fucorum
Crypthecodinium cohnii es una especie de microalga dinoflagelada. Crypthecodinium pertenece a la clase Dinophyceae, orden Peridiniales, y familia Crypthecodiniaceae. Crypthecodinium cohnii es uno de los dinoflagelados heterotróficos que habitan en el entorno marino.
La historia taxonómica de este organismo es compleja. La especie fue descrita originalmente como Glenodinium cohnii Seligo, 1887, y pasó por varios sinónimos no aceptados, incluyendo Gymnodinium fucorum Kuster, 1908; Gyrodinium cohnii Schiller, 1933; Gyrodinium fucorum Kofoid & Swezy, 1921; y Crypthecodinium setense Biecheler, 1938. La combinación actualmente aceptada, Crypthecodinium cohnii (Seligo) Chatton, se publicó formalmente en 1952 en el Traité de Zoologie.
El género Crypthecodinium (Dinophyceae) actualmente consta de una sola especie ampliamente reconocida: C. cohnii, un dinoflagelado marino heterotrófico ampliamente conocido por su capacidad de producir cantidades prolíficas de DHA. Sin embargo, estudios previos han revelado diferencias morfológicas y genéticas entre cepas similares a Crypthecodinium cohnii, lo que indica el potencial de una diversidad aún no descubierta dentro de este dinoflagelado. De hecho, investigaciones recientes han reportado distancias genéticas significativas y agrupamientos filogenéticos que respaldan variaciones interespecíficas dentro de Crypthecodiniaceae, incluyendo la descripción de una nueva especie, Crypthecodinium croucheri sp. nov., que presenta tamaños de genoma, ribotipos y perfiles de polimorfismo de longitud de fragmentos amplificados diferentes en comparación con C. cohnii.
La base de datos taxonómica del NCBI clasifica a Crypthecodinium cohnii dentro de: organismos celulares → Eukaryota → Sar → Alveolata → Dinophyceae → Gonyaulacales → Crypthecodiniaceae → Crypthecodinium.
Crypthecodinium cohnii se define como un dinoflagelado marino heterotrófico carente de cloroplastos que puede existir en forma móvil (nadadora) o en forma de quiste, con quistes que contienen cantidades mayores de lípidos. En el entorno marino, Crypthecodinium cohnii se encuentra habitualmente en agua de mar de salinidad plena y, como tal, está adaptado para crecer en un entorno con alta concentración de cloruro. Se han aislado cepas conocidas a partir de diversos entornos marinos, incluyendo Puerto Rico y restos orgánicos costeros de Tolo Harbor, Hong Kong. Se ha sugerido que la distribución global de las cepas de C. cohnii es facilitada por las mareas y corrientes, a las que se adhieren a la superficie de fragmentos de algas marinas u otros mediadores.
El Crypthecodinium cohnii heterotrófico es un modelo importante para la biología celular de dinoflagelados y un importante productor industrial de ácido docosahexaenoico (DHA), un compuesto nutracéutico clave y compuesto farmacéutico agregado. El aceite producido comercialmente derivado de este organismo se comercializa bajo el nombre comercial DHASCO® (DHA Single Cell Oil). El aceite DHASCO, un aceite unicelular diseñado, es producido por la alga unicelular Crypthecodinium cohnii cultivada bajo condiciones de fermentación estrictamente controladas; el aceite algal se extrae de las células y se refina, y todo el proceso cumple con las Buenas Prácticas de Manufactura actuales para productos alimentarios.
El DHA se deriva de la microalga heterotrófica Crypthecodinium cohnii mediante un proceso de fermentación controlado, y el aceite triglicérido resultante (DHASCO®) contiene naturalmente entre 480 y 600 mg/g de DHA, el cual puede someterse posteriormente a transesterificación y purificación.
El aceite se incorpora a numerosos productos de consumo. También está disponible comercialmente en forma de preparación secada por aspersión con una vida útil de 2 años. El Food Chemicals Codex de la Farmacopea de los Estados Unidos distingue tres tipos de DHA a base de algas correspondientes a tres aceites algales diferentes: schizochytrium, crypthecodinium y ulkenia. Las formas típicas de uso final incluyen:
Crypthecodinium cohnii no tiene historia documentada de uso tradicional humano en el sentido etnobotánico o etnofarmacológico. Al ser una microalga marina invisible al ojo humano, no era conocida por las culturas premodernas y no tiene uso registrado en ningún sistema de medicina tradicional. Su relevancia es enteramente producto de la ciencia y la biotecnología modernas.
El organismo fue descrito científicamente por primera vez de manera formal bajo el nombre basiónimo Glenodinium cohnii Seligo en 1887. El interés en su contenido lipídico surgió décadas más tarde: los dinoflagelados marinos como C. cohnii fueron reconocidos como una fuente de ácidos grasos poliinsaturados (AGPI) ya en 1970. Sin embargo, un método para cultivar C. cohnii con el propósito de extraer aceite no se conoció hasta el registro de las patentes 5,374,657 y 5,407,957 por Martek Biosciences en 1994 y 1995, respectivamente. La intención del fabricante era incluir el aceite en fórmulas infantiles, alimentos para bebés y suplementos dietéticos en forma de cápsula o mediante administración parenteral.
En los Estados Unidos, el primer aceite comercialmente disponible que contenía DHA para fórmulas infantiles fue DHA Single Cell Oil (DHASCO®), producido a partir de la microalga Crypthecodinium cohnii. Tanto el DHA como el ARA se han agregado a las fórmulas infantiles estadounidenses desde 2002. C. cohnii fue la primera alga aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) para la producción de DHA.
Crypthecodinium cohnii es único entre los dinoflagelados marinos heterotróficos en que el DHA es casi exclusivamente el único AGPI presente en su lípido y puede constituir hasta el 65% del total de ácidos grasos. Esta singularidad composicional tiene gran importancia industrial: entre los dinoflagelados marinos heterotróficos, Crypthecodinium cohnii ha sido identificado como un productor prolífico de DHA, y el organismo es extraordinario en que no produce otros AGPI además de DHA en su lípido celular en cantidad significativa, lo cual hace que el proceso de purificación de DHA sea muy atractivo, particularmente para aplicaciones farmacéuticas y nutracéuticas.
Actualmente, el dinoflagelado marino heterotrófico Crypthecodinium cohnii es un buen candidato debido a su capacidad de producir DHA de alta calidad con menos del 1% de otros tipos de AGPI y sin contenido de EPA. El contenido lipídico de C. cohnii puede alcanzar más del 50% de su peso seco celular (PSC), y la proporción de DHA en el total de ácidos grasos puede ser de aproximadamente 40–50%.
El DHA está contenido completamente dentro de las células y se distribuye tanto en lípidos estructurales (por ejemplo, fosfolípidos) como en lípidos de almacenamiento.
El único compuesto activo con relevancia clínica derivado de Crypthecodinium cohnii es el ácido docosahexaenoico (DHA; nombre químico: (4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)-docosa-4,7,10,13,16,19-ácido hexaenoico; nombre sistemático: C22:6n-3). Estructuralmente, el DHA es un ácido carboxílico con una cadena de 22 carbonos y seis dobles enlaces cis, con el primer doble enlace ubicado en el tercer carbono desde el extremo omega.
El DHA es el ácido graso omega-3 más abundante en el cerebro y la retina. El DHA constituye el 40% de los ácidos grasos poliinsaturados en el cerebro y el 60% de los AGPI en la retina. Cincuenta por ciento de una membrana plasmática neuronal está compuesto de DHA.
Esta microalga es excepcional en que puede acumular una fracción alta de DHA con cantidades triviales de otros AGPI en los lípidos celulares. El C. cohnii productor de DHA se cultiva en medios que contienen glucosa como única fuente de carbono, por lo que las composiciones del medio son muy importantes para la acumulación de DHA. Algunos de estos organismos pueden cultivarse de manera heterotrófica en sustratos orgánicos sin luz, ofreciendo la posibilidad de aumentar considerablemente la concentración de células microalgales bajo condiciones controladas y monitoreadas, resultando en un producto de muy alta calidad.
La ausencia de EPA junto con el DHA es importante desde el punto de vista industrial: el DHA de origen pesquero tiene desventajas evidentes, como la contaminación por metales pesados, el típico olor a pescado, y la presencia de ácido eicosapentaenoico (EPA). Otros organismos producen dos o más AGPI en sus lípidos, y la complejidad de su perfil lipídico puede limitar el uso de sus aceites en algunas aplicaciones alimentarias y farmacéuticas.
Las acciones neurodesarrollativas y neuroprotectoras del DHA están mediadas por mecanismos que involucran la transducción de señales relacionadas con la membrana y con metabolitos. Una característica clave en la acción mediada por membrana del DHA resulta de la síntesis estimulada de fosfatidilserina neuronal (PS). Los dominios de membrana resultantes ricos en DHA-PS facilitan la translocación y activación de quinasas como Raf-1, la proteína quinasa C (PKC) y Akt. La activación de estas vías de señalización promueve el desarrollo y la supervivencia neuronal.
El papel de los fosfolípidos con DHA en la regulación de la señalización de proteínas G es relevante en el contexto de estudios con rodopsina. Es claro que el pigmento visual responde al grado de insaturación de los lípidos de membrana. El DHA modula el transporte mediado por transportadores de colina, glicina y taurina, la función de los canales de potasio rectificadores tardíos, y la respuesta de la rodopsina contenida en las vesículas sinápticas.
El DHA también se metaboliza en tejidos neurales para formar mediadores bioactivos. La neuroprotectina D1, un docosatrieno sintetizado por la actividad de la lipoxigenasa, tiene una propiedad antiinflamatoria, y los elovanoides formados a partir de productos de elongación del DHA exhiben efectos antioxidantes en la retina. La sinaptamida, un mediador lipídico similar a los endocannabinoides sintetizado a partir de DHA en el cerebro, promueve la neurogénesis y la sinaptogénesis, y ejerce efectos antiinflamatorios.
El DHA sufre una conversión enzimática por la 15-lipoxigenasa (Alox 15) para formar oxilipinas, incluyendo resolvinas y neuroprotectinas, que son mediadores lipídicos potentes. El DHA es un contribuyente crítico a la estructura y función celular en el sistema nervioso, y los déficits en la abundancia de DHA están asociados con el declive cognitivo durante el envejecimiento y en enfermedades neurodegenerativas. Estudios recientes subrayan la importancia de la neuroprotectina D1 (NPD1) derivada del DHA en la regulación homeostática de la supervivencia y reparación de las células cerebrales, involucrando señalización neurotrófica, antiapoptótica y antiinflamatoria.
Desde que fue identificado por primera vez en el cerebro por Klenk y Bongard en 1952, se han identificado muchas funciones neurofisiológicas para el DHA, incluyendo la mediación en la regulación de la supervivencia celular, la neuroinflamación, la neurogénesis, y la participación en la transducción de señales, así como un papel recientemente identificado en la permeabilidad de la barrera hematoencefálica (BHE).
La sinaptamida, un mediador lipídico similar a los endocannabinoides sintetizado a partir de DHA en el cerebro, promueve la neurogénesis y la sinaptogénesis, y ejerce efectos antiinflamatorios. Se une al dominio GAIN del receptor GPR110 (ADGRF1), activa la vía de señalización de AMPc/proteína quinasa A (PKA), y activa la proteína de unión al elemento de respuesta a AMPc (CREB).
Antecedentes y fundamento: El DHA, enriquecido en fosfolípidos en el sistema nervioso central y la retina, es reconocido por desempeñar múltiples funciones en la salud cerebral y en enfermedades como la enfermedad de Alzheimer. El DHA se acumula rápidamente en el cerebro durante la gestación y la primera infancia, y la disponibilidad de DHA a partir de las reservas maternas puede afectar la incorporación de DHA en los tejidos neurales. Algunos estudios han encontrado que cantidades apreciables de DHA en el cerebro pueden generar efectos nutracéuticos y neuroprotectores.
La evidencia experimental en animales ha demostrado que el efecto de la deficiencia de ácidos grasos esenciales durante el desarrollo cerebral temprano es perjudicial y permanente. El riesgo de trastorno del neurodesarrollo es mayor en bebés con muy bajo peso al nacer. Los bebés nacidos con bajo peso o de manera prematura suelen presentar déficits de AA y DHA; debido a que los trastornos del desarrollo cerebral pueden ser permanentes, debe proveerse adecuadamente para proteger el estado de AA y DHA tanto en bebés a término como prematuros, con el fin de asegurar condiciones óptimas para el desarrollo de sistemas ricos en membranas, como el cerebro, el sistema nervioso y el sistema vascular.
Evidencia clínica — estudios con fórmula infantil: El DHA y el ácido araquidónico (ARA) son componentes de la leche materna humana y se agregan comúnmente a la fórmula infantil. El primer aceite algal que contenía DHA para fórmulas infantiles fue DHASCO®, producido a partir de la microalga Crypthecodinium cohnii.
Un estudio controlado aleatorizado comparó la fórmula infantil que contenía DHASCO® (derivado de C. cohnii) frente a un nuevo DHASCO®-B (derivado de Schizochytrium sp.) en bebés a término desde el día de vida (DDV) 14 hasta el DDV 120. Las evaluaciones incluyeron peso, longitud, relación peso/longitud, circunferencia cefálica, DHA en glóbulos rojos (GR) y otros ácidos grasos, panel metabólico, seguridad y tolerancia. La tasa de aumento de peso diario promedio en el DDV 120 no fue significativamente diferente entre las fórmulas (29.1 ± 5.92 gramos/día frente a 29.9 ± 7.40 gramos/día para DHASCO® y DHASCO®-B, respectivamente; equivalencia demostrada con p=0.553). No hubo diferencia significativa entre las fórmulas en el aumento de peso real a lo largo del tiempo en los DDV 30, 60, 90 y 120, incluso por género. Los aumentos de peso generales fueron equivalentes entre los dos grupos de fórmula. Además, los niveles de DHA en GR fueron bioequivalentes, y no hubo diferencia en la tolerabilidad infantil ni en la satisfacción de los padres.
Un expediente de seguridad revisado por la FDA que abarcó múltiples estudios encontró que las fórmulas que proporcionaban 0%, 0.32%, 0.64% o 0.96% de DHA algal derivado de C. cohnii, todas suplementadas con ARA de Mortierella alpina, mostraron que el DHA algal hasta un 0.96% del total de ácidos grasos fue bien tolerado y no se observaron efectos adversos en los resultados medidos, incluyendo tolerancia, eventos adversos, crecimiento, concentraciones de ácidos grasos en glóbulos rojos, y medidas visuales.
Algunos estudios reportaron específicamente que no hubo efectos adversos del DHA algal derivado de C. cohnii tanto en bebés prematuros como a término (Columbo et al., 2011; Drover et al., 2011; 2012).
Fortaleza de la evidencia: La evidencia de que el DHA derivado del aceite de C. cohnii es seguro y bien tolerado en bebés a término y prematuros está respaldada por múltiples ensayos clínicos y revisiones de seguridad realizados en el contexto de presentaciones regulatorias. La evidencia sobre resultados específicos de neurodesarrollo atribuibles específicamente al DHA de origen Crypthecodinium (a diferencia del DHA en general) no está bien delimitada en la literatura clínica publicada; la mayoría de los beneficios neurodesarrollativos se atribuyen al DHA como clase de nutriente, más que a la fuente algal específicamente.
Arterburn et al. evaluaron la biodisponibilidad de aceites de DHA en cápsulas provenientes de dos algas diferentes (Crypthecodinium cohnii y Schizochytrium sp.) y encontraron una respuesta dependiente de la dosis con dosis de 200 a 1000 mg/día después de 4 semanas. La respuesta del DHA fue dependiente de la dosis y lineal en todo el rango de dosis; el DHA en fosfolípidos plasmáticos aumentó 1.17, 2.28 y 3.03 g por 100 g de ácidos grasos con dosis de 200, 600 y 1,000 mg, respectivamente. El monitoreo de eventos adversos reveló un excelente perfil de seguridad y tolerabilidad, y dos suplementos de cápsulas de aceite algal diferentes y un alimento fortificado con aceite algal representaron fuentes bioequivalentes y seguras de DHA.
La investigación en desarrollo indica que la NPD1 tiene interacciones determinantes y reguladoras importantes con los mecanismos molecular-genéticos que afectan a la proteína precursora de amiloide β (βAPP) y a la neurobiología del péptido beta amiloide (Aβ). Los déficits de DHA o su peroxidación parecen contribuir a la señalización inflamatoria, la apoptosis y la disfunción neuronal en la enfermedad de Alzheimer (EA).
Los estudios han utilizado DHA marcado isotópicamente producido por C. cohnii específicamente para investigar estos mecanismos: el estrés oxidativo es una característica comúnmente observada de la enfermedad de Alzheimer, y el DHA radiomarcado de manera uniforme (biosintetizado en C. cohnii) desempeña un papel importante en el estudio del destino oxidativo del DHA in vivo e in vitro.
Fortaleza de la evidencia: La evidencia de las funciones neuroprotectoras y cognitivas del DHA proviene principalmente de la ciencia básica (modelos in vitro y animales), con asociaciones epidemiológicas corroborantes. Ningún ensayo clínico ha evaluado específicamente el DHA de origen Crypthecodinium para la enfermedad de Alzheimer o el declive cognitivo como un criterio de valoración primario distinto.
Los elovanoides son mediadores lipídicos producidos en el epitelio pigmentario de la retina mediante una serie de reacciones de elongación mediadas por la enzima de elongación de ácidos grasos ELOVL4. Tienen propiedades antioxidantes y previenen la degeneración retinal al potenciar la expresión de proteínas pro-supervivencia en células sometidas a estrés oxidativo no compensado.
La aplicación clínica del DHA derivado de C. cohnii específicamente para la función visual se ha investigado en el contexto de la retinitis pigmentosa. Los estudios de Hughbanks-Wheaton et al. (2014) y Hoffman et al. (2014; 2015) emplearon 0.6–3.6 g de DHA/persona/día (o 30 mg de DHA/kg de peso corporal/día) de DHA derivado de Crypthecodinium cohnii durante 4 años. Se observaron eventos adversos transitorios en estos estudios, pero no se consideraron graves (por ejemplo, irritabilidad gastrointestinal, alteraciones en la química sanguínea). Los grupos de DHA y placebo tuvieron eventos adversos comparables, y no se reportaron eventos adversos graves que requirieran hospitalización durante el ensayo de 4 años.
Fortaleza de la evidencia: Los estudios sobre retinitis pigmentosa involucraron dosificación específica y prolongada con DHA derivado de C. cohnii, pero estos estudios se mencionan principalmente en la literatura en el contexto de la evaluación de seguridad a dosis altas, más que como demostración de eficacia. La evidencia sobre el beneficio visual del DHA en enfermedades retinales a estos niveles de dosis sigue siendo un área de investigación activa.
El DHA desempeña funciones significativas en la mejora de la salud humana y en la prevención de enfermedades humanas, como la hipertensión, la diabetes y el cáncer. El ácido docosahexaenoico (DHA) es un ácido graso ω-3 de cadena larga considerado esencial para el neurodesarrollo humano, la salud cardiovascular y la función inmune. Sin embargo, la mayor parte de la evidencia clínica cardiovascular en la literatura se atribuye a los AGPI omega-3 en general (típicamente DHA más EPA de aceites de pescado o marinos), más que específicamente al DHA de Crypthecodinium cohnii. No se han realizado ensayos controlados aleatorizados a gran escala con criterios de valoración cardiovasculares utilizando DHA derivado de C. cohnii como la única intervención evaluada.
Fortaleza de la evidencia: La evidencia cardiovascular es indirecta. El beneficio cardiovascular de los ácidos grasos omega-3 es un área activa y controvertida en la investigación clínica; el DHA de C. cohnii específicamente carece de ensayos clínicos dedicados con criterios de valoración cardiovasculares.
Las dosis de DHA provenientes de aceites derivados de Crypthecodinium cohnii reportadas en la literatura científica y en expedientes regulatorios abarcan un amplio rango, dependiendo de la población y la aplicación:
El DHASCO es generalmente reconocido como seguro (GRAS) para uso en fórmulas infantiles a un nivel máximo de 1.25% de la grasa dietética total (FDA, 2001). En la Unión Europea, Crypthecodinium cohnii ya estaba en el mercado de la UE antes de que entrara en vigor el Reglamento de Nuevos Alimentos, y por lo tanto no estuvo sujeto a autorización como nuevo alimento para usos ya establecidos.
El aceite DHASCO® es un triglicérido derivado de algas que contiene 40–50% de DHA. Estudios previos han demostrado que el aceite DHASCO no es mutagénico ni tóxico en pruebas agudas o subcrónicas de 28 días. Los estudios en animales han confirmado la seguridad del DHASCO.
El registro general de seguridad clínica y preclínica para el DHA derivado de C. cohnii es favorable a dosis suplementarias típicas. Independientemente de su fuente, el DHA hasta un 0.86% del total de ácidos grasos (o 32 mg) fue bien tolerado. No se reportaron eventos adversos relacionados con el tratamiento, tales como alergia a la leche, diarrea asociada a alergia, heces con sangre o anafilaxia. No se encontraron efectos adversos en los resultados medidos, incluyendo tolerancia, eventos adversos, crecimiento, índice antropométrico, composición de ácidos grasos de la membrana eritrocitaria, cognición y desarrollo infantil en bebés prematuros.
A dosis más altas, se han documentado algunos efectos transitorios: en estudios que emplearon 0.6–3.6 g de DHA/persona/día proveniente de Crypthecodinium cohnii durante 4 años (Hughbanks-Wheaton et al., 2014; Hoffman et al., 2014; 2015), se observaron eventos adversos transitorios, pero no se consideraron graves (por ejemplo, irritabilidad gastrointestinal, alteraciones en la química sanguínea). Los grupos de DHA y placebo tuvieron eventos adversos comparables, y no se reportaron eventos adversos graves que requirieran hospitalización en el ensayo de 4 años.
El proceso de extracción del aceite de C. cohnii, tal como se utiliza en las fórmulas infantiles, típicamente involucra tratamiento con solvente de hexano, ácido y blanqueador. Tras la fermentación, la extracción con hexano, un proceso químico, se utiliza típicamente para extraer el aceite de las células. Se han explorado métodos alternativos de extracción, como el CO₂ supercrítico: la extracción con fluido supercrítico realizada a temperaturas de 313 y 323 K y presiones de 20.0, 25.0 y 30.0 MPa encontró condiciones óptimas a 30.0 MPa y 323 K, bajo las cuales se extrajo casi el 50% del aceite total después de 3 horas, con una composición de DHA que alcanzó el 72% p/p del total de ácidos grasos.
Una característica distintiva relevante tanto para la seguridad como para la práctica de suplementación es la ausencia casi total de EPA en el aceite derivado de C. cohnii. C. cohnii es uno de los organismos más deseables para la producción de DHA, y es ventajoso porque el DHA es el único AGPI producido por este organismo en cantidades apreciables. Esto significa que los suplementos de DHA derivados de Crypthecodinium proporcionan DHA sin la coadministración de EPA, lo cual puede ser relevante para aplicaciones —como ciertos contextos de fórmulas infantiles o estudios de enfermedades— donde se desea aislar el efecto del DHA por sí solo.
Algunos estudios reportaron que no hubo efectos adversos del DHA algal derivado de C. cohnii en bebés prematuros y a término. Además, el DHA proveniente de otras fuentes, como la yema de huevo o el aceite de pescado, tampoco mostró efectos adversos en bebés a término. Los datos indican que la fuente del DHA no impacta la seguridad del DHA o de los aceites de DHA.
La fuente tradicional de ácidos grasos ω-3 es el aceite de pescado, que contiene dos AGPI principales, DHA y EPA. Sin embargo, el aceite de pescado como aditivo alimentario presenta problemas significativos: su fuerte olor a pescado, sabor desagradable y mala estabilidad oxidativa. Se reporta que el aceite de DHA de C. cohnii carece del típico olor a pescado asociado con las fuentes de DHA de origen pesquero.
Condiciones de salud que Crypthecodinium puede ayudar a apoyar.
Sistemas corporales que Crypthecodinium puede ayudar a apoyar.