Ácidos grasos de cadena media, mecanismos de acción

Los ácidos orgánicos carboxílicos pueden dividirse en varios subgrupos según su estructura molecular (Figura 1). Dependiendo de su efecto, pueden dividirse en tres grupos.

1/ Ácidos que se incluyen como reguladores la higiene del pienso, que limitan el crecimiento de hongos, levaduras o enterococos y las pérdidas de nutrientes asociadas. Están en este grupo el ácido propiónico y el ácido sórbico.

2/ Ácidos que provocan una disminución del pH en el estómago y mejora la digestibilidad. Este efecto es especialmente importante en jóvenes lechones, para mantener un pH en estómago lo suficientemente bajo como para asegurar la digestión de proteínas. Reducir el pH del estómago provocará también un efecto bacteriostático. Los ácidos fumárico, fórmico y láctico se utilizan en este sentido.

3/ Ácidos con un efecto antibacteriano directo. La reducción de bacterias patógenas ya en estómago dará lugar a una reducción en la incidencia de diarrea y a un efecto estimulante la salud en general. Este grupo es particularmente importante para la reducción de antibióticos.

Figura 1: Ácidos orgánicos comercialmente utilizados

Para eliminar patógenos en estómago y reducir la presión de infección son muy importantes propiedades de los ácidos tales como valor pKa y HLB.

• El valor pKa determina la capacidad de un ácido de aproximarse a las bacterias.
• El HLB determina la capacidad de desestabilizar la membrana celular de las bacterias. Las condiciones de un bactericida eficiente son un pKa alto y un equilibrio HLB óptimo.

Valor pKa

El valor pKa de un ácido determina si es reductor de pH o antibacteriano.

Cada ácido tiene un valor de pKa único, que es el pH en el que el 50% del ácido aparece en su forma no disociada y el 50% en su forma disociada. Este equilibrio cambia dependiendo el pH del medio.

La Tabla 2 muestra el valor pKa de los ácidos más utilizados.

Tabla 2: Valores pKa de ácidos orgánicos

Si un ácido tiene un valor de pKa inferior a 4, el equilibrio se desplaza a la forma disociada.

• La disociación libera iones H +, dando por resultado la acidificación. Este grupo se llama “ácidos reductores de pH” (fumárico, fórmico y láctico).
• La acidificación del estómago ayudará a la digestión de proteínas y actuará como bacteriostático, pero su efecto antibacteriano directo será limitado.

Si el pKa es mayor que 4, moverá el equilibrio a la forma no disociada.

• Esta forma puede abordar las bacterias, con una membrana de carga negativa, y tiene un efecto antibacteriano.
• Este es el caso de los ácidos grasos de cadena media, acético, propiónico, benzoico, sórbico y butírico.

Los AGCM tienen el mayor valor de pKa, por lo que tendrán mejor efecto antibacteriano.

Cuanto mayor sea la diferencia entre el pKa y el pH en el estómago, más se desplazará el equilibrio hacia la forma no disociada y mayor será el efecto antibacteriano.

En este sentido, es eficaz utilizar ácidos reductores de pH y antibacterianos juntos. La reducción de pH asegurará una mejor acción de los ácidos antibacterianos al aumentar la diferencia entre el pH y el pKa.

Balance hidrofílico – lipofílico (HLB)

Aproximarse a las bacterias es la primera condición para ser antibacteriano. La segunda condición es un valor HLB óptimo.

• La membrana de la célula bacteriana consta de fosfolípidos, los cuales contienen una cabeza hidrófila y una cola lipofílica.
• Un ácido orgánico tiene también un grupo hidrófilo carboxilo (-COOH) y una cadena hidrocarbonada hidrófoba.
• El carácter anfifílico se puede expresar en un valor de HLB, como cociente hidrofílico por partes hidrofóbicas.

Para desestabilizar la membrana celular bacteriana, el HLB del ácido debe ser similar al de la membrana celular bacteriana.

Los ácidos grasos de cadena media tienen este HBL óptimo.

Se sabe que la combinación de los cuatro ácidos grasos de cadena media trabaja sinérgicamente y de amplio espectro como antibacteriano. Los ácidos acético, butírico y propiónico no tienen un balance HLB óptimo.

Mecanismo de acción de los ácidos grasos de cadena media

En el medio casi neutro de la célula bacteriana, la disociación de los AGCM resulta en acidificación y muerte bacteriana.

• Los AGCM muestran concentraciones inhibitorias mínimas inferiores comparadas con otros ácidos, y proporcionan una barrera inicial, ya en estómago, frente a patógenos en comparación con los triglicéridos de cadena media (MCT), que sólo liberan AGCM libres en el tracto intestinal tras la acción de las lipasas, en un medio en que el pH es demasiado alto para conseguir un efecto antibacteriano potente.
• Además, los AGCM tienen un potente efecto sobre la persistencia de patógenos a nivel intestinal. Mediante la reducción de la virulencia de bacterias patógenas como Salmonella o Clostridium, se reduce su colonización intestinal y sistémica. Los AGCM también pueden prolongar la vida de los neutrófilos, por lo que actúan mucho más rápido y más fuerte contra los agentes patógenos que entran a través de otras vías, como los pulmones o las amígdalas, con un efecto potenciador de la inmunidad.
• Se investigó el efecto antiviral de los AGCM y se demostró que, después de incubar virus encapsulados con AGCM, esos virus pierden su capacidad de infectar macrófagos in vitro.

La cápsula de algunos virus tiene una estructura similar a la membrana de las bacterias.

La hipótesis principal es que los AGCM pueden desestabilizar esta membrana de la misma manera que desestabilizan la membrana bacteriana. La cápsula de estos virus contiene la mayor parte de los factores de virulencia responsables de causar enfermedad.

Muchos de los virus responsables de patologías importantes en ganadería, como PRRS, PED e Influenza son virus encapsulados.

Conclusión

• Está claro que la actividad de amplio espectro y el modo de acción de los ácidos grasos de cadena media los convierten en una solución ideal para reducir el uso de antibióticos. 

• No sólo reducen el uso de antibióticos, también tienen efectos sinérgicos cuando se utilizan conjuntamente. De esta manera, pueden reducir el número y la duración de los tratamientos.