En este artículo, descubriremos una nueva perspectiva ante el modo de acción de las enzimas PNA, centrándose en la microbiota intestinal y los productos de fermentación.
Las enzimas que degradan los PNA (polisacáridos no amiláceos) se han usado en las dietas de monogástricos desde la década de 1980, pero pese a ello existe un debate sobre su mecanismo de acción y sobre cómo mejoran el rendimiento de los animales.
Los arabinoxilanos representan el 50-70% de los PNA y constituyen la mayor parte de los PNA de la pared celular del maíz, el trigo, el centeno y la cebada.
Los arabinoxilanos asociados a la celulosa en la pared celular tienden a ser insolubles en agua.
La fracción soluble puede formar soluciones muy viscosas en el intestino de los animales, aunque esto es algo menos importante en el caso del maíz que en el del trigo y el centeno, en los que la porción soluble es mayor (Choct and Annison, 1992).
La xilanasa degrada el arabinoxilano, hidrolizando el enlace 1,4-D-xilosídico entre los residuos de xilosa (Mendis et al., 2016) reduciendo la viscosidad y aumentando el rendimiento mediante la mejora de la energía metabolizable aparente y de la digestibilidad de los nutrientes en avicultura (Bedford, 2000; Annison, 1992; González-Ortiz et al., 2017).
Recientemente se ha relacionado el mecanismo de acción de las xilanasas con factores no relacionados con la viscosidad.
Existen actualmente pruebas de que el uso de xilanasas en dietas para aves en base a maíz da como resultado una mejora del rendimiento y de la digestibilidad (Masey O’Neill et al., 2012; Aftab, 2012), a pesar de la menor porción de arabinoxilanos solubles, destacando que hay mecanismos, aparte de la reducción de la viscosidad, que son importantes.
Hipótesis sobre el potencial de la xilanasa
Una de las hipótesis se basa en el potencial de la xilanasa para atravesar las paredes y permitir así que los nutrientes contenidos en el interior de las células queden a disposición del animal (Hesselman y Åman, 1986) aunque todavía no se ha probado a ciencia cierta en el tracto gastrointestinal (TGI). Si el efecto se debe a una acción directa por parte de las xilanasas o debido a una mayor actividad de molienda en la molleja mediante la estimulación del eje intestinal-cerebral por parte de las xilanasas, es algo que requiere de posteriores investigaciones.
Estudios recientes se han centrado en la interacción entre el uso de las xilanasas y la microbiota intestinal como forma posible de explicar, en parte, los efectos positivos vistos especialmente en aquellos animales alimentados con dietas no viscosas.
- Los responsables podrían ser los oligosacáridos (OS) liberados como resultado de la degradación de los xilanos en las secciones distales del tracto TGI (Bedford y Cowieson, 2012).
- Los OS parecen estar implicados en varias funciones fisiológicas en el intestino pero las más importantes son la promoción de las bacterias productoras de ácido butírico y la influencia en la composición del perfil de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) (Graham et al., 2003; De Maesschalck et al., 2015).
- Los AGCC en el intestino grueso se relacionan con un incremento en el tiempo de retención de la molleja, lo que, de hecho, ayudará a abrir las paredes celulares.
Producción de Oligosacáridos (OS )por parte de distintos productos enzimáticos
El objetivo consiste en producir OS útiles para la fermentación bacteriana pero hay que recordar que la producción de xilosa o arabinosa puras es indeseable, ya que ya se ha demostrado que es perjudicial para el rendimiento de los animales monogástricos (Verstegen et al., 1991).
Las diferentes xilanasas tienen distintas características, que dan como resultado distinto perfil de xilooligosacáridos (XOS) (Figura 1).
Figura 1. Perfil de xilooligosacáridos obtenido tras la incubación con una xilanasa monocomponente o un producto enzimático multiactividad degradador de PNA de antigua generación
Cambios en el microbioma
Figura 2. Porcentaje de guanina + citosina (G+C), el día 84, en la microbiota cecal de pavos que recibieron una dieta control sin xilanasa o la misma dieta suplementada con 16.000 BXU/ kg de xilanasa. Los datos son medias de un ave por corral, con 15 corrales por tratamiento
Las barras representan el error estándar de la media (SEM). Las regiones destacadas (35-43, 50-56 y 66-70) son diferentes estadísticamente (P<0.05) entre los grupos del tratamiento (Adaptado de González-Ortiz et al., 2017).
La suplementación de la dieta de pavos con xilanasa puede mejorar su rendimiento mediante varios mecanismos.
Los cambios en los perfiles microbianos como resultado del aporte de xilanasa pueden deberse a la provisión de oligosacáridos, estimulándose así el desarrollo de una fermentación fibrolítica en el intestino grueso.
Se propone este cambio positivo en el microbioma como forma novedosa de considerar cómo funcionan las xilanasas.
El beneficio de considerarlo así es que explica por qué la xilanasa puede funcionar en animales en los que la viscosidad no es tan problemática y también por qué las respuestas pueden aumentar con la edad de los animales.
De forma similar, aporta una explicación sobre la eficacia de las enzimas en las dietas basadas en maíz y soja.