Péptidos antimicrobianos: una alternativa para la producción animal. 2° parte

El rumen es un órgano esencial para la fermentación de nutrientes debido a su capacidad para producir productos finales, particularmente ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y proteína microbiana, la principal fuente de energía y proteína para los rumiantes, respectivamente (Kristensen et al., 2005).

Por lo tanto, cuanto más eficiente es el rumen, más productos finales se sintetizan. Por esta razón, en los últimos años se han incrementado ampliamente los estudios en manipulación ruminal. Los antibióticos pueden incrementar la eficiencia del rumen; sin embargo, como ocurrió en la industria porcina, el uso a largo plazo puede no ser beneficioso para los rumiantes y los consumidores (Cheema et al., 2011).

Por lo tanto, se han hecho intentos para reemplazarlos con alternativas mejores y más seguras. Los rumiantes, como otros animales, producen muchos PAM que actúan como barreras naturales innatas, limitando las enfermedades infecciosas microbianas y, por lo tanto, tienen diferentes tamaños y mecanismos de acción (Brogden et al., 2003).

Los rumiantes presentan 2 grupos PAM, disponibles en diferentes tejidos:

1) Péptidos aniónicos – un pequeño grupo rico en ácidos aspártico y glutámico, con actividad contra bacterias Gram-negativas y Gram-positivas

2) Péptidos catiónicos – ricos en prolina y cisteína, con actividad contra bacterias Gram-positivas y Gram-negativas (Brogden et al., 1996, Brogden et al., 1997).

Estos péptidos también tienen actividades antivirales y antifúngicas (Jenssen et al., 2009). Algunas bacterias Gram-positivas del rumen pueden producir bacteriocinas, un inhibidor de otras especies de bacterias (Brogden et al., 1997).

Pollos de engorde y ponedoras

En la industria avícola, el mayor problema planteado se basa en la presencia de Salmonella spp., que también afecta la salud pública humana (Narushin et al., 2020). Los mecanismos de defensa de los pollos de engorde y las gallinas ponedoras se han estudiado durante varios años.

Como resultado, ha sido posible identificar PAM y clasificarlos en 2 grandes familias:

• Defensinas 
• CATH (Akbari et al., 2008)

Las defensinas están compuestas por entre 18 y 45 aminoácidos, predominantemente compuestos por cistinas. Presentan actividad:

• antimicrobiana contra bacterias, algunos hongos, protozoos e incluso virus (Sugiarto y Yu, 2004),
• inmunomoduladoras
• antiinflamatorias
• e intermediarias en la regeneración de heridas cutáneas (Xiao et al., 2020).

Las β-defensinas aviares (AvD) son producidas por la activación de genes codificados en respuesta a un factor externo o ambiental.  En gallinas ponedoras, se ha demostrado que los huevos blancos poseen proteínas antimicrobianas y β-defensinas. Además, también se ha encontrado una amplia variedad de PAM catiónicamente activos, como las gallinacinas, que pueden interactuar con la membrana celular de los patógenos.

• Además, muchos de estos PAM fueron identificados como anti-biopelículas que podrían eliminar microorganismos (Arena et al., 2020).

La galinacina 11 ha demostrado una respuesta eficaz contra S. typhimurium y Listeria monocytogenes en pollos (Higgs et al., 2005). Algunas ceratotoxinas, mostró gran actividad contra bacterias multirresistentes (Roque-Borda et al., 2021a).

Un estudio de Ma et al. (2020) ha demostrado que la regulación de los PAM estaba influenciada por la presencia de probióticos en pollos, debido a que su relación era inversamente proporcional: la expresión génica de PAM disminuyó a medida que aumentó la concentración de probióticos.

• Sin embargo, aún quedan vacíos por estudiar en esta relación (Schlee et al., 2008; Akbari et al., 2008).

Otro regulador importante podría ser el cultivo de levadura, donde se incrementa la expresión de genes que codifican PAM. Estas moléculas presentaron resultados beneficiosos para gallinas ponedoras de edad avanzada, demostrando cuán beneficiosa puede ser esta combinación suplementada con YC y el impacto que tiene con la edad de los pollos (Zhang et al., 2020).

También se estudiaron las lactobacilinas (Xu et al., 2020), que son polipéptidos con actividad antimicrobiana producidos por bacterias del ácido láctico (LAB).

Lactobacillus bacteriocina plantaricina K (PlnK) forma parte de este grupo. Este péptido es particularmente selectivo porque no elimina las bacterias Gram-positivas y elimina exclusivamente las bacterias patógenas del organismo. Además de no alterar la diversidad de la flora intestinal, este péptido es un promotor específico del control microbiano intestinal y se ha convertido en una opción para estudios de PAMs selectivo (Xu et al., 2020).

Otras funciones

Conservadores de alimentos

Los PAM se han aplicado en la conservación de alimentos durante más de 25 años. Los más estudiados fueron las bacteriocinas producidas por la familia LAB, ya que tienen una aplicación potencial en la conservación de alimentos (Kareem y Razavi, 2020).

Tratamientos de enfermedades bovinas

Como se mencionó, los PAM han sido considerados una nueva fuente de biomoléculas en varios campos de la investigación científica, dado su potencial contra muchos microorganismos patógenos.

Por ejemplo, el virus respiratorio sincitial bovino es considerado una enfermedad de riesgo grave por las pérdidas económicas.

El complejo de enfermedades respiratorias bovinas (BRDC) es una de las enfermedades más comunes en la producción animal causada por Mannheimia haemolytica, Histophilus somni y Pasteurella multocida. Los bovinos tienen como mecanismo de defensa natural, el péptido antimicrobiano traqueal (TAP), que se ve afectado e inhibido por el estrés que genera la regulación hormonal en la producción animal (Siracusa, 2018; Vulikh et al., 2019).

• Se utilizó TAP sintético para evaluar su efecto de dosificación directa por vía nasal.
• Sin embargo, los resultados no mostraron efectos ni variaciones, lo que se explica por la cantidad de mucosa presente en el conducto nasal, lo que podría estar relacionado con la inestabilidad y degradación de los péptidos (Vulikh et al., 2019).

De esta forma, el desafío actual es utilizar portadores o formulaciones para la interacción peptídica con la bacteria patógena diana, sin desestabilización ni degradación.

Conclusiones

Los avances en la producción animal han demandado el aumento del uso de aditivos para la productividad y para evitar la mortalidad por patógenos.

Sin embargo, la creciente aplicación de antibióticos y otros promotores del crecimiento ha revelado “efectos secundarios” desafortunados:

• la aparición de RAM
• bacterias multirresistentes
• y riesgos peligrosos para la salud humana

Los péptidos antimicrobianos han demostrado ser eficientes y promisorios, han mostrado actividad biológica y aplicabilidad contra diversos microorganismos, principalmente en las áreas de producción animal, además de ser aptos para la conservación de alimentos. Las múltiples propiedades de los convierten en candidatos optimistas y poderosos para reemplazar a los medicamentos convencionales.