Microbiota e integridad intestinal, su importancia frente a desafíos

Esto puede mejorar las estructuras y la integridad de las células, aumentando la capacidad de absorción de nutrientes y resultando en una mejora del desempeño. Por el contrario, las bacterias patógenas causan inflamación en la mucosa intestinal, generan metabolitos tóxicos y provocan la aparición de enfermedades, como Salmonella, E. coli, Clostridium, Staphylococcus, Pseudomonas.

La dinámica de la población de la microbiota intestinal puede ser alterada dependiendo de la edad, nutrición, estrés, enfermedades infecciosas bacterianas, higiene y por la exposición a los antimicrobianos.

Cuando ocurre la disbiosis, o sea, el desequilibrio de la microbiota con aumento de las bacterias patógenas, puede haber una reducción de la absorción de nutrientes, aumento del espesor de la mucosa y velocidad de paso de la digestión, además de aumentar la producción de aminas biogénicas (cadaverina, histamina, putrescina, etc.), amoníaco y gases que son muy perjudiciales para la integridad de la mucosa y la salud intestinal.

La microbiota intestinal de los animales también desempeña un papel importante en la regulación de la respuesta del sistema inmune, ya que, además de modular varios procesos fisiológicos, nutrición, metabolismo y exclusión de los patógenos, puede alterar la fisiopatología de las enfermedades provocando resistencia o promover infecciones parasitarias entéricas.

Las bacterias naturales del intestino actúan como adyuvantes moleculares que proporcionan inmunoestimulación indirecta, ayudando al organismo a defenderse de las infecciones.

Varios aditivos tienen la capacidad de modular positivamente o negativamente la funcionalidad intestinal y, por lo tanto, de influir en la salud y el desempeño animal.

Algunos actúan como moduladores de la microbiota, del sistema inmunológico y de la integridad intestinal, llamados compuestos nutracéuticos, entre los que se incluyen prebióticos, probióticos, ácidos orgánicos, simbióticos, enzimas exógenas, ácidos grasos poliinsaturados y fitobióticos (Huyghebaert et al., 2011).

Entre estos, se destaca la levaduraque por medio de sus compuestos modifica la constitución de la microbiota por diversos mecanismos, modula la respuesta inmune, la producción de enzimas, vitaminas y otros metabolitos que afectan a las bacterias intestinales cuando son usados como prebióticos.

La pared celular de levadura Saccharomyces cerevisiae(ImmunoWall®, ICC Brazil) procedente del proceso de fermentación de la caña de azúcar para la producción de etanol, contiene alrededor de 35% de β-glucanos (1,3 y 1,6) y 20% de manano oligosacáridos (MOS).

Los β-glucanos son reconocidos por las células fagociticas (Petravić-Tominac et al., 2010), estimulando la producción de citocinas, que iniciarán una reacción en cadena para inducir una inmunomodulación y mejorar la capacidad de respuesta del sistema inmunológico innato. Por otra parte, el MOS posee una capacidad de aglutinación de patógenos que tienen fimbrias, como varias cepas de Salmonellay Escherichia coli.

Un reciente estudio de Beirão et al.(2020, en la imprenta) donde los pollos de engorde fueron alimentados con dietas suplementadas con ImmunoWall® (0,5 kg/ton) e infectados a los dos días de edad con SalmonellaEnteritidis [SE] (dosis oral de 10⁸CFU/ave), mostró alteraciones en la microbiota y la histopatología del íleon y ciego.

Los tratamientos utilizados en el estudio fueron:

Control (sin aditivos y sin desafío);

Desafío con Salmonella(10⁸CFU/ave);

ImmunoWall 0,5 kg/ton (sin desafío) y

Desafío con Salmonellasuplementado con ImmunoWall 0,5 kg/ton.

Los resultados mostraron una fuerte influencia de ImmunoWall sobre la población microbiana de los pollos, como los géneros Subdoligranulumy Lactobacillus, y los filos Proteobacteria y Tenericutes, así como el desafío influyó en el género Ruminococcus.

Género característico a los 14 y 21 días de edad:

Ruminococcus torques: tiene una función mucolítica y es de especial interés, debido a que está correlacionado con una mejor productividad en los pollos (Torok et al., 2011).Su presencia fue menor en el grupo desafiado con Salmonellaque en el grupo control. Aunque no fue evaluado, es interesante observar que el reto puede haber afectado a la productividad por medio de la microbiota y que el tratamiento previno esta alteración.

Subdoligranulum:En este género se detectó la expresión de butirato quinasa, una enzima implicada en el último paso de una de las cuatro posibles vías de producción de butirato (Polansky et al.,2016).

El butirato es un ácido graso de cadena corta y desempeña un papel importante en la fisiología intestinal, sirviendo como fuente de energía para las células epiteliales del ciego e íleon, además de controlar las bacterias patógenas al alterar el pH interno de los patógenos (Roto et al.,2015).

Con base en estas características, la bacteria Subdoligranulumdesempeña un papel positivo, pero ese agente fue asociado con una peor conversión alimentaria en aves (Singh et al., 2012).

Por lo tanto, la reducción de este género puede haber sido un efecto positivo del tratamiento, ya que los resultados demostraron que ambos tratamientos con ImmunoWall redujeron la cantidad de estas bacterias.

Lactobacillus: Produce ácidos grasos de cadena corta y produce bacteriocinas que impiden el crecimiento de patógenos.

Sus efectos benéficos sobre la salud intestinal del hospedador ya fueron ampliamente relatados, incluyendo mejores respuestas vacunales de anticuerpos, una mejor defensa contra la Salmonellay una mayor productividad (ganancia de peso y eficiencia alimentaria) (Loman and Tappenden, 2016; Torok et al., 2011; Yan et al., 2017).

Se sabe que los MOS y los nucleótidos de levaduras inducen el aumento de bacterias benéficas conocidas, como los Lactobacillus (Mesa et al., 2017).

Confirmando la literatura, a los 14 días, ambos tratamientos con ImmunoWall aumentaron la proliferación de Lactobacillus.

Filos a los 21 días de edad:

Protobacteria: el tratamiento con ImmunoWall redujo la cantidad de este filo en comparación con el grupo control.

Tenericutes: Ambos tratamientos con ImmunoWall aumentaron la proliferación del filo Tenericutes a los 21 días. Este hallazgo inédito puede ser de gran relevancia, ya que el género Tenericutes aparece en mayor proporción en el intestino de aves con un mejor índice de conversión alimenticia (Singhet al.,2012).

El cambio benéfico encontrado en la microbiota, como el aumento de Lactobacillus y Tenericutes, puede ser responsable por las mejoras encontradas en otros sistemas.

Estas bacterias pueden potenciar las respuestas inmunes y mejorar la integridad intestinal.

En el mismo estudio de Beirão et al.(2020, en la imprenta) fueron evaluadas el área promedio de la lámina, las células inflamatorias en lámina propia y las células caliciformes del íleon y ciego que permiten evaluar el tipo de respuesta celular predominante frente al agente patógeno (Cuadros 1 y 2).

Las células caliciformes constituyen una de las primeras barreras de defensa inespecífica del intestino y, según los resultados, ImmunoWall proporcionó una mayor producción en los animales desafiados.

La suplementación con ImmunoWall redujo la cantidad de células inflamatorias (ILP) (Desafío vs. Desafío + ImmunoWall; Control vs.ImmunoWall). También se verificó que ImmunoWall proporcionó una mayor producción de células caliciformes en los animales desafiados.

Los efectos de las levaduras sobre la microbiota no siempre provocan los mismos cambios descritos, lo que indica que existen variaciones importantes en la realización de pruebas, ambientes y productos. Así pues, este efecto benéfico puede ser una característica importante de ImmunoWall.

Un programa correcto de medidas tales como nutrición balanceada, vacunación, reducción de los factores de estrés, buenas prácticas de manejo y bienestar animal pueden reducir considerablemente la incidencia de inmunosupresión.

La adición de aditivos dietéticos en la alimentación, que actúan en la modulación de microbiota e integridad intestinal, mejora la respuesta de defensa frente a los desafíos.

Beirão B. C. B. et al. Yeast cell wall immunomodulatory and intestinal integrity effects on broilers challenged with Salmonella Enteritidis. Journal of Applied Poultry Research, 2020 (en la imprenta).

Duda-Chodak, A., Tarko, T., Satora, P., Sroka, P., 2015. Interaction of dietary compounds, especially polyphenols, with the intestinal microbiota: a review. European Journal of Nutrition. 54, 325–341. doi:10.1007/s00394-015-0852-y

Flemming, J. S. Utilização de leveduras, probióticos e mananoligossacarídeos na alimentação de frangos de corte. 2005. 109 f. Tesis (Doctorado en Tecnología de los Alimentos) Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2005.

Gomes, M. O. S. Efeito da adição da parede celular de levedura sobre a digestibilidade, microbiota, ácidos graxos de cadeia curta e aminas fecais e parâmetros hematológicos e imunológicos de cães. 2009. 79f. Tesis (Máster en Medicina Clínica Veterinaria). Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, 2009.  

Huyghebaert, G., Ducatelle, R., Immerseel, F. Van, 2011. An update on alternatives to antimicrobial growth promoters for broilers. Veterinary Journal. 187, 182–188. doi:10.1016/j.tvjl.2010.03.003

Loman, B.R., Tappenden, K.A., 2016. Prebiotic Short-Chain Fructooligosaccharides (scFOS) Increases Abundance of the Butyrate Producing Microbial Community Differentially When Administered With or Without Probiotic Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) in Piglets With Short-Bowel Syndrome (SBS). FASEB Journal. 30, 683–685.

Mesa, D., Lammel, D.R., Balsanelli, E., Sena, C., Noseda, M.D., Caron, L.F., Cruz, L.M., Pedrosa, F.O., Souza, E.M., 2017. Cecal Microbiota in Broilers Fed with Prebiotics. Frontiers in Genetics. 8, 153.

Petravić-Tominac, V. et al. Biological effects of yeast β-glucans. Agriculturae Conspectus Scientificus, n. 75, v. 4, 2010.

Polansky, O., Sekelova, Z., Faldynova, M., Sebkova, A., Sisak, F., Rychlik, I., 2016. Important metabolic pathways and biological processes expressed by chicken cecal microbiota. Applied and Environmental Microbiology. 82, 1569–1576.

Roto, S.M., Rubinelli, P.M., Ricke, S.C., 2015. An introduction to the avian gut microbiota and the effects of yeast-based prebiotic-type compounds as potential feed additives. Frontiers in Veerinary Science. 2, 28. 

Singh, K.M., Shah, T., Deshpande, S., Jakhesara, S.J., Koringa, P.G., Rank, D.N., Joshi, C.G., 2012. High through put 16S rRNA gene-based pyrosequencing analysis of the fecal microbiota of high FCR and low FCR broiler growers. Molecular Biology Reports. 39, 10595–10602.

Torok, V.A., Hughes, R.J., Mikkelsen, L.L., Perez-Maldonado, R., Balding, K., MacAlpine, R., Percy, N.J., Ophel-Keller, K., 2011. Identification and Characterization of Potential Performance-Related Gut Microbiotas in Broiler Chickens across Various Feeding Trials. Applied and Environmental Microbiology. 77, 5868–5878. doi:10.1128/AEM.00165-11

Yan, W., Sun, C., Yuan, J., Yang, N., 2017. Gut metagenomic analysis reveals prominent roles of Lactobacillus and cecal microbiota in chicken feed efficiency. Scientific Reports. 7, 45308.

Por Liliana Borges y Melina Bonato (I&D, ICC Brazil)