Potencial de los péptidos antimicrobianos en el control de enteropatógenos

Ante este panorama, es de vital importancia encontrar alternativas naturales y efectivas para el control de los enteropatógenos en la producción avícola. Entre las estrategias prometedoras, el uso de probióticos ha surgido como una opción destacada, contribuyendo a la disminución del uso de antibióticos en la producción avícola, permitiendo su reserva para casos necesarios.  

Los probióticos son microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, mantienen su viabilidad y actividad en el intestino, lo que confiere beneficios significativos para la salud del huésped mediante distintos mecanismos de acción: 

Competencia por espacio y nutrientes.

Modificación del medio intestinal y equilibrio de la microbiota intestinal.

Estimulación del sistema inmune.

Producción de metabolitos antimicrobianos. 

Liberación de enzimas digestivas. 

BACILLUS SUBTILIS Y SUS PÉPTIDOS ANTIMICROBIANOS

Se sabe que los miembros del género Bacillus producen un amplio arsenal de sustancias antimicrobianas, incluidos bacteriocinas, péptidos y lipopéptidos (1). 

En el ámbito avícola, varios estudios han reportado efectos beneficiosos al utilizar aislamientos de Bacillus directamente en la alimentación, observándose mejoras significativas en los parámetros de producción y una notable inhibición de patógenos (2).

Bacillus subtilis es una bacteria probiótica, distinguida por su capacidad para sintetizar enzimas exógenas y metabolitos antimicrobianos. Desempeñan un papel fundamental al mantener el equilibrio de la microbiota intestinal, fortalecer la función inmunológica y estimular el crecimiento de bacterias benéficas protectoras como lactobacilos (4), al mismo tiempo que previenen la colonización de microorganismos patógenos. 

Además, la posibilidad B. subtilis de inhibir el crecimiento y la proliferación de enteropatógenos en el tracto gastrointestinal, lo convierte en una herramienta valiosa en el control de enfermedades y la promoción de la salud intestinal. 

La capacidad para formar endosporas de supervivencia y germinar en el tracto gastrointestinal de las aves (5), combinada con la diversidad en propiedades fisiológicas como la multiplicación rápida y su habilidad para producir una variedad de compuestos antimicrobianos, favorece su presencia y distribución en la microbiota intestinal (6). 

La introducción temprana de estos organismos maximiza su eficacia al aprovechar la etapa de mayor colonización bacteriana.

Esto contribuye a establecer y mantener una microbiota intestinal beneficiosa y equilibrada, esencial para la salud intestinal en las aves. 

“En un estudio se evidenció que las esporas de B. subtilis germinaron rápidamente en el tracto gastrointestinal de los pollitos, donde las células vegetativas superaron en cantidad a las esporas en un lapso de tan solo 20 horas” (5).

Dentro del grupo B. subtilis, se destacan diferentes tipos de péptidos antimicrobianos, como los péptidos ribosómicos (RP) que incluyen bacteriocinas y enzimas, los policétidos, los péptidos no ribosómicos (NRP) y los compuestos volátiles (6).

La bacteriocinas: 

Se caracterizan por ser moléculas de bajo peso molecular que exhiben actividades inhibidoras del crecimiento contra bacterias patógenas (6). 

Son químicamente diversas, pero comparten un componente proteico esencial (6). 

Son estables frente a cambios de temperatura y pH (7). 

Son especialmente importantes debido a su amplio espectro de acción, que incluye bacterias patógenas Gram negativas y positivas (8).

B. subtilis puede mejorar el crecimiento y la viabilidad de los lactobacilos, posiblemente mediante la producción de enzimas como la catalasa y la subtilina, que es una de las bacteriocinas más estudiadas (6, 4).

Debido a su amplia diversidad, las bacteriocinas muestran diferentes modos de acción, como la vesicularización del protoplasma, inhibición de la síntesis de la pared celular bacteriana o la formación de poros en la membrana y muerte celular (9). Lo que hace inherentemente más difícil que los organismos desarrollen resistencia. 

EFICACIA

El uso de probióticos a base de Bacillus ha sido ampliamente respaldado por estudios que evidencian su eficacia en la prevención y tratamiento de infecciones por Salmonella en aves.

Estos probióticos han demostrado un potencial significativo para reducir la colonización de Salmonella Enteritidis en el tracto gastrointestinal y mitigar los efectos adversos asociados, tanto en pollos de engorde (10) como en gallinas ponedoras, lo que también contribuye a reducir la posible contaminación ambiental (11).

Un estudio demostró una reducción significativa en la colonización intestinal y excreción de Salmonella en pollos alimentados con un probiótico de B. subtilis (12). 

Tabla 1: Adaptada de Knap, I. et al. (2011).

Zymospore es un probiótico elaborado con varias cepas seleccionadas de Bacillus subtilis y con eficiencia comprobada en ensayos realizados por VETANCO durante el desarrollo del producto donde fue evaluada la capacidad inhibitoria de patógenos en medios de cultivo, como Salmonella y E. coli.

Mejora los parámetros productivos, al aportar enzimas digestivas y bacterias benéficas, que mejoran la digestibilidad y aprovechamiento de nutrientes. 

Controla la colonización intestinal por bacterias patógenas y reduce el riesgo sanitario, mediante la producción de péptidos antimicrobianos. 

En conclusión, los probióticos a base de Bacillus subtilis y sus péptidos antimicrobianos se presentan como alternativas naturales y efectivas para controlar los enteropatógenos en producción avícola, especialmente en un contexto donde la resistencia a los antibióticos representa un desafío significativo.

Estos péptidos ofrecen nuevas y variadas herramientas para prevenir la colonización de bacterias patógenas en el tracto digestivo, lo que a su vez promueve el establecimiento de una microbiota beneficiosa. En conclusión, los probióticos a base de Bacillus subtilis y sus péptidos antimicrobianos se presentan como alternativas naturales y efectivas para controlar los enteropatógenos en producción avícola, especialmente en un contexto donde la resistencia a los antibióticos representa un desafío significativo. 

REFERENCIAS

2 Dersjant-Li Y, Awati A, Kromm C, Evans C. A direct fed microbial containing a combination of three-strain Bacillus sp. can be used as an alternative to feed antibiotic growth promoters in broiler production. J Appl Anim Nutr. (2014) 2:e11. doi: 10.1017/jan.2014.4

3 Tran C, Cock IE, Chen X, Feng Y. Antimicrobial Bacillus: Metabolites and Their Mode of Action. Antibiotics (Basel). 2022 Jan 12;11(1):88. doi: 10.3390/antibiotics11010088. PMID: 35052965; PMCID: PMC8772736.

4 Hosoi T, Ametani A, Kiuchi K, Kaminogawa S. Improved growth and viability of lactobacilli in the presence of Bacillus subtilis (natto), catalase, or subtilisin. Can J Microbiol. 2000 Oct;46(10):892-7. doi: 10.1139/w00-070. PMID: 11068675.

5 Cartman ST, La Ragione RM, Woodward MJ. Bacillus subtilis spores germinate in the chicken gastrointestinal tract. Appl Environ Microbiol. 2008 Aug;74(16):5254-8. doi: 10.1128/AEM.00580-08. Epub 2008 Jun 27. PMID: 18586965; PMCID: PMC2519260.

6 Caulier S, Nannan C, Gillis A, Licciardi F, Bragard C and Mahillon J (2019) Overview of the Antimicrobial Compounds Produced by Members of the Bacillus subtilis Group. Front. Microbiol. 10:302. doi: 10.3389/fmicb.2019.00302

7 MUAAZ ALAJLANI. Characterization of Antimicrobial Peptide Produced by Bacillus Subtilis Subsp. Subtilis, 18 May 2023, PREPRINT (Version 1) available at Research Square [https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2856256/v1]

8 Abriouel H, Franz CM, Ben Omar N, Gálvez A. Diversity and applications of Bacillus bacteriocins. FEMS Microbiol Rev. 2011 Jan;35(1):201-32. doi: 10.1111/j.1574-6976.2010.00244.x. PMID: 20695901.

9 Sumi, C. D., Yang, B. W., Yeo, I.-C., and Hahm, Y. T. (2015). Antimicrobial peptides of the genus Bacillus: a new era for antibiotics. Can. J. Microbiol. 61, 93–103. doi: 10.1139/cjm-2014-0613.

10 Adhikari B, Hernandez-Patlan D, Solis-Cruz B, Kwon YM, Arreguin MA, Latorre JD, Hernandez-Velasco X, Hargis BM and Tellez-Isaias G (2019) Evaluation of the Antimicrobial and Anti-inflammatory Properties of Bacillus-DFM (NorumTM) in Broiler Chickens Infected With Salmonella Enteritidis. Front. Vet. Sci. 6:282. doi: 10.3389/fvets.2019.00282

11 Price PT, Gaydos TA, Berghaus RD, Baxter V, Hofacre CL, Sims MD. Salmonella Enteritidis reduction in layer ceca with a Bacillus probiotic. Vet World. 2020 Jan;13(1):184-187. doi:

10.14202/vetworld.2020.184-187. Epub 2020 Jan 25. PMID: 32158170; PMCID: PMC7020128.

12 Knap, Inge & Kehlet, A & Bennedsen, Mads & Mathis, Greg & Hofacre, C & Lumpkins, Brett & Jensen, M & Raun, M & Lay, A. (2011). Bacillus subtilis (DSM17299) significantly reduces Salmonella in broilers. Poultry science. 90. 1690-4. 10.3382/ps.2010-01056.