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Modulación de la microbiota intestinal para mejorar la productividad de los animales monogástricos

Modulación de la microbiota intestinal para mejorar la productividad de los animales monogástricos

Los microorganismos intestinales pueden ayudar a mejorar la disponibilidad de los nutrientes pero, ¿cómo podríamos manipular a los microorganismos para que alcancen resultados deseables?

Adriana Pedroso y Margie Lee
Centro de Diagnóstico e Investigación aviares
Universidad de Georgia (Estados Unidos)

La microbiota es un ecosistema complejo que para trabajar eficientemente y de forma armónica precisa que los microorganismos se comuniquen unos con otros y con el intestino. Si, por ejemplo, un solo microorganismo decide colonizar un nicho intestinal o si solo uno decide atacar la fibra, la acción tendrá menos oportunidad de éxito que una acción organizada y combinada de los microbios, trabajando juntos para llevar a cabo un objetivo común.

Los microorganismos utilizan regularmente moléculas para producir acciones coordinadas, como la secreción de enzimas para digerir carbohidratos complejos como la fibra. Estas moléculas químicas se llaman señales quorum sensing y están producidas y “leídas” por diferentes microorganismos. De la misma forma, los microorganismos pueden producir moléculas químicas para interactuar con el intestino y su contenido. Estos químicos pueden ser enzimas, ácidos grasos, lípidos, vitaminas, etc. (Nicholson et al., 2012).

La microbiota intestinal puede ayudar a un animal a digerir almidón resistente. Esto es ampliamente conocido en el caso de los rumiantes, pero en algunas ocasiones está subestimado en el caso de la nutrición de monogástricos. Los microorganismos pueden producir enzimas para ayudar a romper polisacáridos complejos. Un microorganismo intestinal que presente genes relacionados con la capacidad de romper carbohidratos complejos es especialmente de ayuda para mejorar la cantidad de nutrientes listos para absorberse.

Funciones de la microflora intestinal

Durante la fermentación microbiana, el microorganismo puede producir ácidos grasos de cadena corta (AGCC) (acetato, propionato, butirato, isobutirato, 2-metilpropionato, valerato, isovalerato y hexanoato), sustancias de un gran valor para el animal. Los AGCC afectan a una variedad de procesos, incluidos la utilización de la energía y el control del pH, con los consecuentes efectos en la composición de la microbiota, motilidad intestinal y la proliferación de células intestinales.

La microbiota produce lípidos que tienen un impacto en la permeabilidad intestinal, regulan la homeostasis de la glucosa y pueden alterar los perfiles séricos, del tejido adiposo y del hígado. Los microorganismos del intestino pueden afectar al almacenamiento de energía y a las señales lipídicas. Específicamente, en producción animal, deberíamos mantener la grasa corporal dentro de ciertos niveles que no comprometan la calidad de la canal y promuevan la deposición de proteína muscular.

Otros compuestos están producidos por microorganismos como las vitaminas del grupo B, metabolitos de la colina o muchos otros productos de síntesis directa o indirecta que se pueden utilizar en secuencias metabólicas relacionadas con la absorción y la estimulación intestinal.

Animales gnotobióticos y su papel en el conocimiento científico

La microbiota intestinal podría definirse como la población de microorganismos del intestino. Estos organismos son responsables de los procesos que ayudan al animal a tener una vida saludable y productiva, como el control de los patógenos y el aumento de los procesos digestivos. Desde hace 50 años, mucho del conocimiento sobre la microflora intestinal y cómo ésta afecta a la producción animal se obtiene utilizando animales gnotobióticos, también llamados animales libres de gérmenes, que son individuos que se han criado para no presentar microorganismos en el intestino. Estos animales nacen mediante cesárea en un quirófano estéril. Durante sus vidas reciben comida y bebida estéril y respiran aire filtrado del que se retiran todos los microorganismos. Un animal que vive libre de gérmenes presenta un tracto intestinal que está menos desarrollado y es menos eficiente en la asimilación de los nutrientes de la dieta que los animales normales, que presentan microbiota intestinal. De esta forma, los científicos pueden estudiar cómo los microorganismos específicos del intestino pueden interactuar con el animal mediante la inoculación oral del microorganismo específico en su intestino y posterior valoración de los resultados.

Muchos de los progresos que se han producido en el entendimiento de cómo los microorganismos pueden modular la absorción de nutrientes se han realizado estudiando la obesidad humana. Sin embargo, desde el punto de vista de la producción animal estos animales podrían ser extremadamente deseables, ya que un animal con una microbiota intestinal extrae de forma más favorable los nutrientes de la dieta, lo que implica una buena estrategia en ciencia animal para mejorar la productividad.

¿Cómo conseguir los resultados deseables?

Sabemos cómo los microorganismos pueden ayudar a mejorar la disponibilidad de los nutrientes, pero la cuestión es: ¿Cómo podríamos manipular a los microorganismos para que alcancen resultados deseables? Durante años, la industria animal ha ofrecido variedad de probióticos basados en Lactobacillus, Bacillus, Bifidobacterium, Enterococcus y Pediococcus. Estos microorganismos son capaces de producir una amplia variedad de moléculas químicas como bacteriocinas con actividad antimicrobiana, enzimas que mejoran la digestibilidad de las dietas y ácido láctico que modula el pH intestinal. Sin embargo, con todos los avances recientes que se han producido en el conocimiento de la ecología intestinal se debe empezar a pensar en los probióticos para mejorar el rendimiento. Los microorganismos del grupo Clostridia han mostrado la capacidad de producir muchos químicos deseables. Clostridium butyricum es un productor de butirato que se ha utilizado experimentalmente como probiótico de broilers (Yang et al., 2012). Faecalibacterium, Subdoligranulum y Coprococcus están presentes en complejos de exclusión competitiva, productos ampliamente comercializados que han mostrado resultados consistentes. Además, Faecalibacterium prausnitzii parece tener relación con la disminución de la enfermedad inflamatoria intestinal en humanos gracias a sus propiedades antiinflamatorias. Por lo tanto, no debemos sorprendernos si en el futuro encontramos Clostridia en la etiqueta de un producto probiótico, ya que pueden traer buenos resultados en el rendimiento de los animales.

El manejo medioambiental es otra estrategia utilizada para efectuar cambios en la microbiota intestinal de los pollos. Se ha observado que instalaciones avícolas antiguas con acumulación de cama presentan menos contaminación de Salmonella que las instalaciones recientemente construidas, probablemente porque ya se trata de un ecosistema microbiano estable. En las instalaciones avícolas pueden inocularse microorganismos dirigidos a reducir patógenos y la emisión de amonio (Williams et al., 2012). Muchos microbios se han comercializado para proveer una población microbiana saludable en la cama y consecuentemente una microbiota saludable para el pollo. Algunos sistemas aviares comerciales utilizan camas antiguas de manadas sanas con un buen rendimiento de los animales para proporcionar la inoculación de microorganismos en nuevas manadas.

Estudios sobre la composición de la microbiota intestinal de madres e hijos han mostrado que un padre con una microbiota capaz de extraer nutrientes mejor es más probable que tenga descendencia con esta característica en su microbiota intestinal. En la producción animal moderna, durante la selección genética, en la que se eligen los ejemplares con buenos rendimientos para formar parte de un programa, se seleccionan directamente animales con una buena microbiota y también podríamos esperar que esta microbiota se transmita verticalmente.

La microbiota intestinal se ha manipulado a través de la dieta, cambiando su composición o añadiendo ingredientes específicos. Los prebióticos son ingredientes no digestibles que se usan para potenciar el crecimiento de los microorganismos beneficiosos. Los antibióticos también se han utilizado para modular la microbiota intestinal y potenciar la eficiencia. El “santo grial“ de la nutrición tiene que reemplazar los beneficios de los antibióticos promotores de crecimiento con aditivos alimentarios no antibióticos.

Sin embargo, es difícil llegar a entender globalmente la red alimentaria intestinal, ya que actualmente todavía no se sabe bien qué miembro específico de la microbiota intestinal se necesita y lo qué puede producir.

Para manipular mejor la microbiota intestinal y conseguir un mejor rendimiento de los animales es necesaria una comprensión más profunda de los mecanismos de acción de los microbios y cómo interactúan con su hospedador y con el medio ambiente.

Bibliografía

Nicholson J.K., Holmes E., Kinross J., Burcelin R., Gibson G., Jia W., and Petterson S. Host-Gut Microbiota Metabolic Interactions. Science 2012, 8:1262-1267.

Williams Z.T., Blake J.P., and Macklin K.S. The effect of sodium bisulfate on Salmonella viability in broiler litter. Poultry Science 2012, 91:2083-2088.

Yang C.M., Cao G.T., Ferket P.R., Liu T.T., Zhou L., Zhang L., Xiao Y.P., Chen and A.G. Effects of probiotic, Clostridium butyricum, on growth performance, immune function, and cecal microflora in broiler chickens. Poultry Science 2012, 91:2121-2129.

Traducido por Teresa García. Albéitar
albeitar@grupoasis.com

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