La importancia de los prebióticos en la salud intestinal

La importancia de los prebióticos en la salud intestinal

La extracción de energía y nutrientes del alimento requiere una fuerte interacción entre las funciones bioquímicas de los animales y la microbiota presente en tracto gastro-intestinal (TGI). Es por esto que resulta de vital importancia lograr establecer una microbiota benéfica equilibrada.

Durante los últimos 50 años se han utilizado antibióticos promotores de crecimiento (APC) para controlar las disbacteriosis y los enteropatógenos (Dibner y Richards , 2005).

Debido a que muchos APC han sido prohibidos en varios países y que los consumidores cada vez tienen más interés en evitar alimentos que puedan contener trazas de APC, la producción animal libre de antibióticos se ha ido incrementando a nivel mundial (Philliips, 2007).

A lo largo de los años se han desarrollado varias herramientas para utilizar en reemplazo de los APC. Dentro de estas herramientas se encuentran los prebióticos.

Prebióticos

Son ingredientes que mejoran la salud del huésped mediante la interacción con la microbiota intestinal.

Algunas de sus funciones pueden ser:

• Adhesión y bloqueo de enteropatógenos
• Ser sustratos de fermentación para la microbiota benéfica
• Estimular la respuesta inmune intestinal
• Disminución del crecimiento de enteropatógenos gram negativos (ácidos orgánicos)

Los oligosacáridos son ampliamente utilizados en la actualidad, dentro de ellos, el manano- oligosacárido ha sido el de mejores resultados (Rehman et al. – 2009).

Ácidos Orgánicos

Se considera ácido orgánico (AO) a todos los ácidos carboxílicos orgánicos, pero solo aquellos de cadena corta, de hasta 7 carbonos de longitud, tienen efecto sobre la salud intestinal (Dibner J.J. y Buttin P., 2002).

Antes de analizar el mecanismo de acción de los AO debemos mencionar la diferencia que ocurre con los ácidos inorgánicos (AI).

Los AI suelen ser ácidos fuertes, como el ácido clorhídrico, estos ácidos tienen la capacidad de disminuir el pH intestinal. La mayoría de los enteropatógenos no crecen a pHs bajos, por lo que, regulando el pH intestinal se puede disminuir el crecimiento de bacterias como Salmonella spp y favorecer el crecimiento de bacterias como Lactobacillus spp.

Figura 1: pH normal del tracto gastrointestinal de las aves

Adaptado y redibujado de Riis y Jokobsen, 1969 Hill, 1971, Simon y Versteeg, 1989 y Herpol y Van Grembergen, 1967

Tabla 1: Rango óptimo de pH para el desarrollo de algunos enteropatógenos

Los AO, al ser ácidos débiles, no son capaces de disminuir el pH intestinal, pero poseen otro mecanismo de acción que explica su capacidad antibacteriana.

El principio básico de acción de los AO es que, en su forma no disociada, pueden atravesar la pared celular bacteriana y ejercer un efecto perjudicial sobre el medio interno de la misma.

Según Lambert y Stratford (1999), después de penetrar la pared celular, los ácidos quedan expuestos al pH interno de la bacteria, el cual debe ser superior al del medio externo, y se disocian (liberan protones H+).

Como consecuencia el pH interno disminuye y la bacteria debe utilizar energía para regresar al punto de homeostasis. Esto genera un doble perjuicio para la bacteria: por un lado, el cambio de pH del medio interno interrumpe los procesos biológicos de la bacteria y, por el otro, el consumo de energía disminuye o detiene el crecimiento bacteriano, pudiendo incluso llevar a la muerte de la misma.

Este efecto es más nocivo para aquellas bacterias sensibles a los bajos pHs. Es por esto que los AO son especialmente eficaces vs bacterias gram negativas.

Figura 2: Mecanismo de acción de los ácidos orgánicos

Ahora bien, es importante saber que el sitio de acción de los AO dependerá del estado molecular en el que se encuentren.

• Los AO en su estado no-disociado (ej. ácido Fórmico) ejercerán su efecto sobre las bacterias presentes en el alimento y en el buche para el caso de las aves. Luego, en el estómago el pH ácido del medio hace que estos AO pasen a su estado disociado y así pierden su efecto pues ya no podrán atravesar la pared bacteriana.

Por este motivo, para que los AO puedan actuar sobre el equilibro del microbioma intestinal es determinante que sean formulados dentro de una matriz que no permita el contacto de los mismos con los ácidos gástricos y solo sean liberados una vez llegados al intestino.

Tabla 2: pKa de los distintos Acidos Orgánicos y su solubilidad en agua

El tipo de protección es sumamente importante.

Las formas más comunes de protección es el recubrimiento de los ácidos con micelas lipídicas. Esto evita que los ácidos se disocien hasta su llegada al duodeno. Una vez allí, la acción de las lipasas destruye la micela y libera los ácidos.

El problema con este tipo de protección es que los ácidos se liberan, en su mayor concentración, en el duodeno por lo que la concentración de ácidos en las porciones distales del intestino será baja. Otro tipo de matriz es la de carrier mineral.

Mediante la utilización de minerales porosos indigeribles, como la vermiculita se puede proteger a los ácidos orgánicos y obtener otros beneficios como:

• Se evita la disociación de los AO en el estómago.

• Se logra una liberación lenta de los mismos, de manera tal que se obtenga una distribución homogénea en todo el intestino.

• El carrier sirve como sustrato de colonización para bacterias acidófilas como Lactobacillus spp.

• Al favorecer la multiplicación de Lactobacillus spp se incrementa la producción de ácido láctico el cual genera un ambiente desfavorable para el desarrollo de enteropatógenos.

Este último tipo de matrices es más eficiente en el control de enteropatógenos y en la promoción de la salud intestinal.

Figura 3. Esquema de liberación de Ácidos Orgánicos protegidos

Manano-oligosacáridos

La mayoría de los enteropatógenos deben adherirse a la mucosa intestinal para lograr colonizarla y comenzar a multiplicarse (Spring P. et al., 2000).

Para lograrlo utilizan un tipo de fimbria denominada Fimbrias tipo 1. Este tipo de fimbrias esta presente en bacterias como E. coli, Salmonella, Klebsiela y Vibrio, entre otras. Tiene la capacidad de reconocer la manosa presente en la pared intestinal y adherirse a ella.

Los Manano-oligosacáridos (MOS) son un tipo de glúcidos derivados de la pared externa de algunas cepas de levaduras. Los MOS pueden obtenerse directamente colocando la pared de levadura, en cuyo caso la efectividad es menor, o realizando una lisis específica de la misma que permita obtener el MOS sin el resto de los componentes de la pared, aumentando así, su efectividad.

Los MOS, al poseer manosa, tienen la capacidad de unirse a las fimbrias tipo 1 de las bacterias, evitando así que estas se unan al intestino. Este tipo de inhibición competitiva depende de la concentración de MOS en el lumen intestinal, a mayor concentración, mayor será la capacidad inhibitoria (Spring P. et al., 2000).

Figura 4: efecto de inhibición por parte del MOS

A su vez, los MOS tienen la capacidad de modular al sistema inmune.

Los macrófagos poseen Receptores de Reconocimiento de Patrones (PRRs), estos PRRs reconocen patrones bacterianos, es decir, estructuras que se encuentran presentes en grupos de bacterias. Uno de estos PRR es el “Receptor de manosa” el cual reconoce la manosa de la pared de algunas bacterias (Li K. y Underhill D.M. 2020). Cuando se genera la unión entre los PRR y la manosa se desencadena una cascada de citoquinas que causa la activación de los macrófagos. Ya que los MOS son capaces de unirse a los receptores de manosa de los macrófagos pueden desencadenar la modulación de la respuesta inmune.

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