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OCT1234
PROBIÓTICO Y PREBIÓTICOS PARA LA SALUD ANIMAL
Resumen
En el presente trabajo se realiza una revisión sobre aspectos generales
relacionados con los
microorganismos
probióticos y prebióticos para la salud animal, los
más usados
describen para tales efectos.
empleados
obtenidos
Se
y
los mecanismos de acción que se
aborda además los compuestos más
como prebióticos en animales, enfatizando en los
resultados
con el empleo de oligosacáridos como los beta-glucanos y los
fructanos en
la mejora de los indicadores de salud y bioproductivos en
condiciones de producción.
Palabras clave: Probiótico| Prebiótico| glucano | fructano| salud animal
PROBIÓTICO AND PREBIÓTICOS FOR THE ANIMAL HEALTH
Abstract
The present work is about general aspects related with
of probiotics and
prebiotics for animal health, the most widely used microorganisms and
mechanisms of action described for that purpose. It also addresses the
compounds most used as prebiotics in animals, emphasizing the results
obtained with the use of oligosaccharides as the beta-glucans and fructans in
improving health indicators and bioproductive in production conditions.
Key words: Probiótico| Prebiótico| glucan | fructan| animal health
Introducción
La obtención
de nuevos productos de reconocida necesidad en la salud
animal constituye una de las estrategias científicas
actualmente, donde
agropecuaria
es
la
que se desarrollan
aplicación de la biotecnología en la rama
una tendencia que se acrecienta en la búsqueda de
soluciones para garantizar alimentos más seguros y con mayor calidad a la
población. (Alvichez-Morales y col., 2002; Laeville, 2007)
Debido a los métodos de manejo intensivo de hoy, los animales de granja son
muy susceptibles a un desbalance bacteriano entérico, que conduce a una
insuficiente conversión de los nutrientes y a un retardo en el crecimiento.
Durante años, los antibióticos han representado una herramienta importante
para el tratamiento de enfermedades infecciosas en los
animales y por
consiguiente, se han suministrado a los animales de granja como Aditivos
Antibióticos Promotores de Crecimiento (AAPC). (Brizuela,
2009)
Sin embargo, el uso continuo de estos productos en forma indiscriminada, ha
derivado
la aparición
de cepas bacterianas resistentes, proceso que se
potencializó producto de la capacidad de transferir la resistencia entre
bacterias, de ahí que cada día se limite más su empleo en la producción
animal con importantes implicaciones económicas en el sector zootécnico, ya
que conlleva a un aumento de los costos de producción. Estos inconvenientes
se podrían atenuar con alternativas eficaces al uso de antibióticos, entre las
que se destacan como principales opciones los
probióticos, prebióticos y
enzimas. (Brizuela, y col., 2011; Hemfel y col., 2012)
Los resultados beneficiosos de la administración eficaz de estos productos
en el alimento al ganado vacuno, cerdos, y pollos se traducen en una salud
general reforzada, aumento más rápido de la tasa de crecimiento como
resultado de una nutrición mejorada, y aumento en la producción de carne,
leche y huevos.
1. Probióticos
Los cultivos probióticos se han asociados históricamente con las leches
cultivadas y los productos lácteos, de los cuales existe suficiente evidencia de
los efectos positivos en la salud humana y el bienestar general (Crittenden,
2009; Magalhaes y col., 2011). El término probiótico que significa para la vida,
se utiliza actualmente para nombrar bacterias asociadas con efectos
beneficiosos para los humanos y animales. Es por ello que se ha definido
internacionalmente a los probióticos como microorganismos vivos que al ser
ingeridos en cantidades adecuadas ejercen una influencia positiva en la salud
o en la fisiología del hospedero, más allá de la inherente a la nutrición en
general (FAO, 2002)
La microbiota intestinal tiene funciones metabólicas, tróficas y protectoras, y
puede ser modificada por condiciones patológicas o también por la
administración de probióticos exógenos (Gibson y Roberfroid, 1995). En los
últimos 20 años se ha reportado que la implantación en el colon es la
característica crítica que debe poseer una cepa probiótica para poder
influenciar
el
medioambiente
intestinal
(Candela
y
col.,
2010).Las
enfermedades entéricas son de mucha importancia en lo que concierne a la
industria
pecuaria, debido a la pérdida de productividad, incremento de
mortalidad y la contaminación asociada a los productos para consumo
humano (Alvidrez-Morales, y col., 2002; FAO, 2007).
Se ha demostrado que los probióticos tienen potencial para reducir las
enfermedades entéricas en las aves de corral y otros animales de granja, y la
subsiguiente contaminación de los productos alimenticios derivados de estos
(Stern y col., 2006; Frizzo y col., 2006; Huggins y col., 2008). El estrés que el
animal sufre a temprana edad en los sistemas de crianza se debe
principalmente a la contaminación ambiental de bacterias, patógenas o no,
que colonizan el intestino. De esta forma, se crea una exclusión competitiva
que determina el establecimiento de microorganismos, y una vez instalados,
generan un ambiente mediante la producción de metabolitos que resultan
tóxicos para el organismo competente.
Esto
afecta directamente al
rendimiento de los animales de granja y motiva el estudio de nuevas
alternativas de control. (Gardiner y col., 2004; Ferreira y col., 2011; Pedroso y
col., 2012)
El desarrollo de productos probióticos obedece mayormente a la necesidad
de sustituir el empleo de antibióticos en la alimentación animal, los que son
usados para mantener un buen balance en la microbiota del tracto
gastrointestinal (TGI) y para eliminar microorganismos patógenos
ayuda
a
reducir
las
lo que
enfermedades gastrointestinales frecuentes en
animales (Brizuela y col., 2009 ).
Sin embargo, los antibióticos no sólo contribuyen a la destrucción de la
microbiota
intestinal beneficiosa, sino que también, producen efectos
residuales en los productos alimenticios de origen animal. Los probióticos
pueden soportar condiciones específicas ocurridas en el TGI; éstos pueden
resistir por más de 4 horas a las enzimas proteolíticas, los bajos valores de
pH (1,8-3,2) prevalecientes en el estómago y la concentración de bilis, jugos
pancreáticos y mucus presentes en el intestino delgado (Collado, 2009).
Además, las cepas bacterianas que van a ser usadas en la obtención de
probióticos, se supone que deben resistir a los antibióticos administrados en
la dieta animal, y además producir sustancias antimicrobianas, tales como
ácido láctico, peróxido de hidrógeno y bacteriocinas, entre otras (Mac Farland
y col., 2006 ; Ferreira y col., 2011)
2. Microorganismos usados como probioticos
Las especies microbianas más comúnmente utilizados como probióticos son
las bacterias ácido lácticas (BAL)
Propionibacterium y
algunas especies del género Bacillus,
la levadura Saccharomyces cerevisiae. Las BAL, se
trata de una clase funcional que designa un grupo heterogéneo de bacterias
Gram positivas, no patógenas, no toxigénicas, fermentadoras, caracterizadas
por producir ácido láctico a partir de carbohidratos, lo que las hace útiles
como cultivos iniciadores para la fermentación de alimentos. Además,
comparten otros rasgos comunes como ser aerotolerantes, no forman
esporas, no reducen el nitrato y no producen pigmentos (Crittenden, 2009). El
grupo se subdivide en función de los productos de su metabolismo en
bacterias homo y heterofermentativas. Las homofermentativas se caracterizan
porque el único producto de la fermentación de los carbohidratos es el ácido
láctico, mientras que las segundas pueden originar, además, dióxido de
carbono, etanol o ácido acético. (Galdeano y Perdigon, 2006; Obed, 2011)
En este grupo, se engloban los organismos pertenecientes a los géneros
Aerococcus,
Lactobacillus,
Pediococcus,
Carnobacterium,
Alloiococcus,
Leuconostoc, Oenococcus, Enterococcus, Vagococcus, Tetragenococcus,
Streptococcus, Lactococcus, Bifidobacterium y Propionibacterium. Todos
ellos, excepto dos últimos géneros, pertenecen al Phylum Firmicutes; Clase
Bacilli; y Orden Lactobacillales, mientras que los géneros Bifidobacterium y
Propionibacterium
se
adscriben
al
Phylum
Actinobacteria;
clase
Actinobacteria; y órdenes Bifidobacteriales y Actinomycetales. Dentro de las
BAL, los géneros más utilizados para la obtención de alimentos y bebidas
fermentadas son Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Oenococcus y
dentro del género Streptococcus la especie S. thermophilus.
Las especies del género Lactobacillus, se han empleado para la conservación
de alimentos durante miles de años; pueden ejercer una función doble,
actuando como cultivos iniciadores o agentes fermentadores de alimentos, y
además generar, efectos beneficiosos a la salud. Los lactobacilos se han
demostrado que establecen competencia por el nicho ecológico y
los
nutrientes
de
con
las
especies
patógenas,
inhiben
el
crecimiento
microorganismos patógenos al disminuir el pH local y producir sustancias
antimicrobianas como las bacteriocinas y peróxido de hidrogeno, compiten por
la adherencia con los patógenos mediante la producción de expolisacáridos y
la formación de biopelículas, favoreciendo la producción epitelial de mucina e
incrementando la función de la barrera en la mucosa, intestinal, vaginal y oral.
Por último, se está ensayando el uso de bacterias lácticas como vectores
vivos de vacunación oral mediante la expresión de genes que codifican
antígenos inmunogénicos de microorganismos patógenos. (Saarela y col.,
2009)
Por otra parte, dado que el género Bifidobacterium produce ácido láctico,
ácido acético en proporción de 2:3 aunque es taxonómicamente diferente de
las otras BAL, habitualmente
se lo agrupa entre las BAL. El género
Propionibacterium por su parte, tiene como principal producto al ácido
propanoico, que presente actividad antimicrobiana. Se supone que el
aumento de bifidobacterias colónicas es beneficioso para la salud humana
gracias a la producción de compuestos que inhiben a los patógenos
potenciales, reducen los niveles sanguíneos de amoníaco, y producen
vitaminas y enzimas digestivas como las fitasas. (Obed, 2011)
Considerando la prevalencia de las BAL en los alimentos fermentados, el bajo
nivel de infección y que son parte de la microbiota normal de mucosas se les
atribuye que su potencial patógeno es bastante bajo. En términos estrictos, el
génerico “probiótico” se debe reservar para los microorganismos vivos que
han demostrado en datos experimentales producir un beneficio a la salud. La
balanza entre beneficios y riesgos está claramente inclinada hacia los
primeros ya que el riesgo de infección por el consumo de probióticos sería
similar al de la infección por cepas comensales. (FAO, 2010)
Es importante destacar que las BAL se consideran como organismos GRAS
(General Regarded As Safe). Las investigaciones sobre las BAL sugieren que
tendrían una serie de beneficios potenciales a la salud; pero los efectos
descritos solo pueden ser atribuidos a las cepas analizadas en cada estudio, y
no se pueden generalizar a toda la especie ni a todo el grupo de BAL u otros
probióticos. El hecho que los efectos son específicos para cada cepa implica
que se deben registrar los resultados sanitarios de cada cepa específica y
que los mismos no pueden ser utilizados como prueba para avalar el uso de
otras
que no se han incluidas en un estudio. Además, se debe tener en
cuenta el papel de las sustancias de vehículo o relleno.
En general, la evidencia clínica más fuerte a favor de los probióticos está
relacionada con su uso en mejorar la función del intestino y estimular el
estado inmunitario en los humanos y animales. Otros estudios han avalado su
uso en la prevención profiláctica de la vaginosis y en la salud bucal. Hoy en
día con el advenimiento de la disposición de genomas completos de
microorganismos, la biotecnología ofrece nuevos retos y perspectivas para la
selección de microorganismos con fines probióticos y su utilización en la
mejora de la sanidad vegetal, animal y humana. (Reid y col., 2003; Haghighi
y co.l, 2006; Huggins y col., 2008; Hempel y col., 2012)
Los microorganismos que se pueden utilizar
como probióticos se deben
seleccionar en base a una serie de requisitos que éstos deben poseer. En
particular hay que considerar:
- La seguridad biológica: no deben causar infecciones de órganos o de
sistemas;
- La capacidad de ser toleradas por el sistema inmunitario del organismo
huésped, y, por lo tanto, deben ser preferiblemente de proveniencia
del hospedero
- La capacidad de resistir la acción de los ácidos gástricos y de las sales
biliares para llegar vivas en grandes cantidades al intestino;
- La capacidad de adherirse a la superficie de la mucosa intestinal y de
colonizar el segmento gastrointestinal
- La sinergia con la microflora endógena normal;
- El efecto barrera: este término define la capacidad de producir
sustancias que tengan una acción trófica sobre el epitelio de la mucosa
intestinal;
- La capacidad de potenciar las defensas inmunitarias del huésped
A partir de estos patrones se han adoptados en la búsqueda de nuevas
cepas probióticas. Al mismo tiempo, están disponibles muchos métodos para
estudiar las características fisiológicas de las cepas probióticas, tales como
los perfiles de fermentación de carbohidratos y de la actividad enzimática.
Otras pruebas específicas como la habilidad de hidrolizar sales de bilis o de
producir sustancias antimicrobianas pueden ser de interés, dependiendo del
propósito de uso de la cepa (Lima y col., 2007).
Por otra parte, el conocimiento de que el uso de probióticos puede sustituir
las terapias con antibióticos como métodos menos agresivos, ha dado como
resultado una nueva visión en la industria farmacéutica, al contemplar una
tecnología
integral
que abarca
ecosistemas específicos,
desde el aislamiento de probióticos de
seleccionar y caracterizar a las bacterias
responsables de la acción probiótica, producirlas a escala industrial,
procesarlas y reintroducirlas a la dieta animal.
En muchos casos, el uso no selectivo de probióticos distribuidos por casas
comerciales ha dado como resultado una baja eficiencia en el aumento de la
producción, esto es debido probablemente, a que los probióticos adquiridos
proceden de otras regiones geográficas o incluso de otras especies animales.
En este sentido, el uso de probióticos tiene una serie de exigencias según la
especie que se trabaje, debido a que las condiciones del sistema digestivo en
los animales varía entre especies, por eso el uso de probióticos se hace
selectivo al suministrársele al bovino, equino, ovino, cerdos
y aves
diferenciándose del tipo de probiótico a utilizar en cada una de ellas . La
especificidad en la especie animal es un factor importante que interfiere en la
colonización y en la adhesión in vivo por parte de los microorganismos. Esto
indica que las cepas bacterianas aisladas de la microbiota indígena de una
determinada especie no necesariamente deben colonizar
el mismo sitio de
otra especie animal. (Bocourt, y col., 2004; Gardiner y col., 2004)
Debido a que el desempeño de los
probióticos puede variar entre los
animales de una misma especie, es ventajoso que el mismo esté formado por
una mezcla de varias cepas, ya que la función de un
probiótico constituido
por varias cepas puede ser más efectiva y consistente que la de una cepa,
debido a que las multicepas tienen la posibilidad de complementar sus efectos
expresando sus propiedades probióticas en forma sinérgica. Además, es más
probable la colonización de un sistema complejo como el gastrointestinal con
un probiótico conformada por varias especies o cepa. De ahí que surge la
necesidad de buscar continuamente cepas probióticas autóctonas, mejores
adaptadas y con características específicas que contribuyan al mejoramiento
de la sanidad animal (Frizzo y co.l, 2006).
2.1 Caracterización e identificación de las BAL
A fin de asegurar la inocuidad de las cepas de probióticos y la certeza de los
efectos benéficos de los mismos, previamente probados en numerosas
publicaciones, los expertos de la FAO y la OMS en el 2002 redactaron nuevas
guías para la evaluación de probióticos; estas incluyen como primer punto
una identificación no sólo hasta género, sino hasta conocer la cepa específica
de los microorganismos presentes en los alimentos o las dietas animal.
La caracterización e identificación de cepas ácido lácticas utilizando métodos
bioquímicos es notoriamente dificultosa y un procedimiento largo, pues
requiere de pruebas bioquímicas tediosas además de presentarse el
problema de gran parecido con un gran número de grupos de especies que
son propensas a la transferencia de plásmidos entre ellos.
Se han desarrollado diversos métodos para la identificación de cepas
probióticas que incluyen el análisis morfológicos de las colonias, el análisis
bioquímicos por medio de pruebas de fermentación de carbohidratos y
actualmente el análisis genético para la diferenciación de especies.
Se ha descrito que algunas técnicas moleculares pueden ser de utilidad en la
identificación de los microorganismos en cuestión, entre las que destacan
aquellas basadas en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y
polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (RFLP) que resultan
extremadamente valiosos tanto para la caracterización específica como para
la detección de tales cepas (Theunissen y Britz, 2005).
El método de amplificación de polimorfismo de ADN al azar (RAPD), es un
método rápido de generación de patrones de bandas, generalmente se utiliza
para la diferenciación intra-e inter-especies dentro del género Lactobacillus.
La normalización y mejora de las condiciones y el mantenimiento de
consistencia muy elevada en todos los parámetros se consideran los aspectos
más importantes en la aplicación de RAPD. (Singh y col., 2009).
Yeung y col., 2003,
reportaron un 80% de coincidencia entre el método de
fermentación de carbohidratos (API) y el método molecular (análisis de la
secuencia de la subunidad 16S del DNA ribosomal) al identificar cepas de L.
rhamnosus; en cambio, algunas cepas identificadas como L. acidophilus por
API fueron identificadas molecularmente como L. delbrucki y L. crispatus, y en
un caso una de las cepas fue identificada como Streptococcus sanguis. Sin
embargo, dentro del mismo estudio se encontraron algunas coincidencias,
todas las cepas identificadas en las etiquetas como L. casei fueron
identificadas como L. paracasei tanto por métodos fenotípicos como
genotípicos.
En un estudio realizado por Annuk y col., 2003, un tercio de los lactobacilos
identificados difirieron al ser identificados por API y PCR. En el caso del grupo
de lactobacilos homofermentativos obligados, la técnica molecular reasignó
cinco de nueve cepas, cabe señalar que en dicho estudio, 2 de 5 cepas (40%)
de L. acidophilus no pudieron ser confirmadas por el método molecular y una
cepa de L. rhamnosus fue identificada como L. paracasei.
Boyd y col., 2005 encontraron que más de la mitad de los lactobacilos
analizados (L. jensenii y L. gasseri) se han identificados erróneamente como
L. acidophilus utilizando el API 50 CH al identificar dichas cepas utilizando
sondas de DNA. Se reportó que hay un alto nivel de variabilidad fenotípica
entre especies probióticas de lactobacilos y que sugiere, en combinación con
una limitada base de datos para la identificación de estas especies, el uso
limitado de este método y de otros métodos fenotípicos de identificación
Al igual que esos autores, se sugiere que las diferencias se deben
fundamentalmente a que la base de datos del método API no está actualizada
con respecto a la taxonomía más reciente, lo que conducirá a una errónea
identificación o a resultados confusos (Nigatu, 2000).
Hay que destacar
que la taxonomía de las bacterias ácido lácticas ha
evolucionado en los últimos
años. De agrupar a los integrantes por las
características fenotípicas tales como fermentación de carbohidratos, tinción
de gram y morfología, se
agrupan
de acuerdo a
las características
genotípicas como la secuencia de la subunidad del 16S del DNA ribosomal
(Janssen, 1996, Ben Amor y col., 2007). Lo anterior trajo como consecuencia
que algunas cepas que estaban agrupadas en una especie mediante el
método fenotípico ahora estén formando parte de otras especies según los
métodos genéticos.
Por otro parte, Martínez y col., 2008 identificaron mediante la técnica de
Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) cepas de microorganismos
probióticos del género Lactobacillus aisladas de alimentos y suplementos,
previamente identificadas por métodos bioquímicos. De 12 cepas analizadas,
solamente se pudieron identificar 11 (91, 6%) por PCR ya que una (8,3%) de
ellas no pudo ser identificada con los juegos de iniciadores probados.
El
58,3%
coincidieron en la identificación por ambos métodos; 2 de ellas
pertenecen a L. casei subsp. rhamnosus y 5 a L. acidophilus.
Los resultados muestran que hay discrepancias entre la identificación
molecular y la bioquímica de las especies de lactobacilos analizadas. Lo que
trae
como consecuencia la necesidad de utilizar técnicas específicas que
permitan una buena identificación de estos microorganismos para asegurar el
aprovechamiento adecuado de los efectos benéficos de los probióticos.
Por lo que
la introducción de estas técnicas en la práctica diaria
contribuir al control de calidad microbiano de estos
puede
probióticos comerciales,
aspecto que se ha descuidado en el pasado. Es de gran importancia que
estos productos estén etiquetados correctamente y se indiquen con claridad
el tipo de microorganismos que contienen, ya sean probióticos o no
probióticos y que los microorganismos utilizados estén bien documentados
con respecto a la seguridad, funcionalidad y el tipo de beneficio a la salud
que promueve dado al creciente consumo de alimentos funcionales
en
humanos y en la dieta animal.
Debido a su importancia práctica en la fermentación, bioprocesamiento, la
agricultura, la alimentación, y, más recientemente, en la medicina, las BAL
son objeto de amplias esfuerzos de secuenciación genómica (Klaenhammer,
y col, 2007).
3. Modo de acción de los probióticos
Se reportan varios mecanismos sobre el modo de acción de los probióticos.
Según
Fuller, 1989, Blum y col., 1999
estos pueden agruparse de la
siguiente forma:
Efectos (beneficiosos)
Mecanismos
Supresión de
microorganismos
patógenos
1- Producción de sustancias microbiana
2- Competencia por nutrientes
3-
Competencia
por
los
sitios
de
adhesión
Alteración del
1-Producción
de
enzimas
metabolismo microbiano
intervienen en la digestión.
que
y del hospedero
2-Disminución de la producción de
sustancias tóxicas
3-Mejoramiento de la función de la
pared intestinal
Mejoramiento de la
1- Aumento de los niveles de anti-
respuesta inmune del
cuerpos
hospedero
2- Incremento de la actividad de los
macrófagos
Competencia con el
1- Consumo de glucosa.
hospedero por
2- Consumo de aminoácidos
nutrientes.
3.1 Producción de sustancias antimicrobianas.
Las bacterias ácido lácticas empleadas como probióticos producen muchos
tipos de metabolitos los cuales pueden afectar a los microorganismos
patógenos. El ácido láctico producido por las bacterias lácticas reduce el pH
en el contenido luminal lo cual se observa perfectamente en el estómago de
cerdos neonatales. El ácido acético y el peróxido de hidrógeno producido por
cepas heterolácticas pueden ser tóxicos para muchas bacterias, lo cual se ha
comprobado
en
experimentos “in
vitro”
con
coliformes, salmonelas.
Campylobacter jejuni y clostridios, aunque las evidencias “in vivo” son aún
discutibles. (Stern y col., 2006)
Se conoce también que estas bacterias producen sustancias antimicrobianas
denominadas bacteriocinas
que son activas contra los siguientes agentes
patógenos: Bacillus subtilis, B. cereus, B. stearothermophilus, Candida
albicans Clostridium perfringens, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, L.
bulgaricus , L. Fermenti, L. helveticus, L. lactis, L. leichmannii, L. plantarum,
Proteus vulgaris, Pseudonomas aeruginosa, P. flourescens, Salmonella
typhosa,, S. schottmuelleri, Shigella dysenteriae, S. paradysenteriae, Sarcina
lutea, Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis,
S. Lactis, Vibrio comma (Gibson y col., 2001; López y col., 2008)
3.2 Competencia por sitios de adhesión
Se plantean que los probióticos asociados a la superficie mucosal podían
competir con otros microorganismos por ocupar los nuevos sitios de unión
disponibles. La exclusión de patógenos requiere que las bacterias probióticas
tengan la habilidad de reconocer y unirse al mismo epítope de este o
posiblemente a un lugar muy cercano a él, lo cual requiere de una gran
especificidad (Miles, 1993). En el caso particular de exclusión de Salmonella
causante de serios problemas y pérdidas económicas a la avicultura, se ha
relacionado la competencia por los sitios de adhesión a la pared intestinal
mecanismo de especial importancia en la patogenicidad debido a que
la
adhesión es el primer paso en el proceso de infección (Stavric y col., 1991)
Los lactobacilos que crecen relativamente lentos pero atacan la pared
intestinal pueden colonizar e inocular el contenido luminal. Se ha demostrado
que L. plantarum tiene la habilidad de adherirse y colonizar la mucosa
intestinal. Si las BAL ocupan los receptores de adhesión en la superficie, los
microorganismos patógenos que descansan en estos pueden ser eliminados.
Este principio es válido si los patógenos y las BAL tienen mecanismos de
ataque paralelo. (Bocourt y col., 2004; Huggins y col., 2008)
3.3 Estimulación del sistema inmune.
El tejido linfático asociado al intestino delgado está por debajo de la capa de
células de la mucosa y constituye la primera barrera de defensa específica del
hospedero contra la exposición de antígenos de bacterias patógenas y otros
antígenos de la dieta.
Las
inmonoglobulinas
secretorias
principalmente
IgA
y
IgG
están
acomplejadas con la mucina de las células globet y son el principal
mecanismo de protección específica. Los linfocitos los cuales segregan IgA
provienen de las regiones linfoides de las placas de peyer. Se piensa que el
sistema de IgA es activado por antígenos locales cercanos a la superficie
mucosal. Las células epiteliales sintetizan un receptor para este péptido
conocido como un componente secretorio facilitando la unión de IgA a la
mucina y la distribución sobre la mucosa exteral como una capa protectora.
Los macrófagos y las células citotóxicas son los responsables para las
reacciones de inmunidad mediada por células en el intestino. (Perdigon y col.,
1995; Aattouri y col., 2002)
Es obvio, que la flora intestinal y el tejido linfoide interactúan juntos, los
anticuerpos regulan la colonización de patógenos en el epitelio y ciertas
bacterias indígenas pueden existir en estrecha asociación con estos
anticuerpos acomplejados a la mucina, contribuyendo evidentemente al efecto
defensivo. Además, se cree que la flora intestinal estimula la defensa inmune
del tejido linfoide aunque no se conoce cómo el sistema inmune puede
distinguir entre bacterias indígenas y patógenas. Se especula que de cierto
modo la flora indígena tiene antígenos comunes con el hospedero La
existencia de interacción entre los microorganismos y el sistema inmune se ha
comprobado en animales convencionales equipados con una flora indígena
completa, los cuales presentan mayores niveles de inmunoglobulinas y
actividad fagocítica que su contraparte libre de gérmenes.(Cross, 2002)
A principios de la década pasada se señaló la influencia de los probióticos
sobre la respuesta inmune. Es esencial que las BAL vivas sobrevivan
después de atravesar el tracto gastrointestinal, para poder expresar así sus
propiedades inmunomoduladoras.
ciertas cepas de BAL
En este sentido, se ha observado que
actúan sobre las reacciones de hipersensibilidad
retardada, producción de anticuerpos, activación funcional de macrófagos
(Perdigón y col., 2001)
4. Ventajas de utilizar los probióticos en animales
Beneficios con la administración constante del producto:
-
Prevención de las diarreas por inhibición de la flora causante.
-
Disminución de la mortalidad que estas diarreas provocan en animales
de corta edad.
-
Prevención de las enfermedades en general y principalmente
pulmonares, anorexias, etc, ligadas al estado sanitario deficiente del
animal con tránsito intestinal acelerado o que ha padecido diarreas.
-
Mejor absorción de los nutrientes de los formulados alimenticios con el
consiguiente aumento del índice de conversión y su significado
económico en ganancia de peso.
-
Control higiénico ambiental de las naves de producción.
Las heces
provenientes de intestinos no contaminados, se evita el reciclado de
bacterias nocivas entre animales. Correcta fermentaciones intestinales,
se logra homogeneizar y mejorar la textura y olor de las heces aptas
como fertilizantes.
-
La mejora general en los lotes de animales se observa muy
rápidamente, en términos de 3 o 4 días.
-
Al mejorar la resistencia inmunológica del animal, se disminuye la
utilización
abusiva
de
antibióticos,
su
costo
y
dificultad
de
administración.
-
Particularmente en el tratamiento de aves ponedoras, se evita la
transmisión de salmonelosis a través de los huevos.
-
En aves ponedoras se verifica rápidamente un engrosamiento en la
pared de los huevos contra su espesor habitual, debido al incremento
de calcificación del animal mejor nutrido.
Hay que destacar además que una mejora de las condiciones sanitarias
con los que se maneja los animales en los establecimientos de producción,
utilizando a los probióticos como suplementos alimenticios y terapéuticos no
medicamentosa mejorará la inocuidad de las materias primas obtenidas en la
producción primaria y, por tanto contribuirá a garantizar la seguridad de los
alimentos de origen animal que a partir de ellas se producen.
5. Prebióticos
Los prebióticos son aquellos compuestos que
selectivamente estimulan
grupos microbianos benéficos, favoreciendo principalmente una microbiota
deseable y con esto la digestibilidad de los alimentos que son incorporados
en la dieta de los animales trayendo consigo el crecimiento y desarrollo del
organismo
Los efectos de los prebióticos parecen depender del tipo de compuesto y su
dosis, de la edad de los animales, de la especie animal y de las condiciones
de explotación (Pedroso y col., 2007). Debido a que estos compuestos son
sustancias totalmente seguras para el consumidor, es de esperar que su
utilización se incremente en el futuro, y que continúen las investigaciones para
identificar las condiciones óptimas para su uso
Los prebióticos no se metabolizan en el intestino superior, sino más bien por
la microbiota en el colon. Como fuente de energía principal, los prebióticos
estimulan el crecimiento de microorganismos beneficiosos, tales como
bifibacterias, por esta razón los prebióticos se conocen en primer lugar como
factores bifidogénicos. También otros grupos microbianos se podrían
estimular también ejemplo los lactobacilos. Este estímulo es seguido por la
acumulación de metabolitos, principalmente los ácidos grasos de cadenas
cortas AGCC (acetato, butirato, propionato) responsable del mantenimiento
de una microbiota deseable dinámico e innatas / marcadores inmunológicos
específico importantes para la salud del huésped.
Los prebióticos que se comercializan actualmente son el almidón resistente,
disacáridos tales como lactitol, xylitol, lactulosa y oligosacáridos galactooligosaccharides (GOS), mananoligosaridos (MOS),
xylo– oligosacaridos
(XOS), fructo-oligosacarides (FOS), y la inulina, entre otras. (Magalhães y
col., 2011). La inulina y fructanos
comercializados. Ellos
comparten
son los prebióticos más estudiados y
la misma naturaleza. Son hidratos de
carbono y, como tal, se clasifican de acuerdo a su grado de polimerización, es
decir, de acuerdo con el número de unidades de monosacáridos combinados.
También se clasifican como no digerible, como el átomo de carbono
anomérico (C1 o C2) de la unidad de monosacáridos del oligosacárido tiene
una configuración que hace que sus enlaces osídicos no sean susceptible a
las enzimas hidrolíticas humanos. La inulina (3-60 restos de azúcar) y
fructooligosacáridos (3-20 restos de azúcar) son β lineal 2 → 1 fructanos que
están presentes en una variedad de plantas (Roberfroid, 2002; Cani y col.,
2004)
Para las aves los prebióticos más estudiados como aditivos alimentarios son
los oligosacáridos principalmente los mananoligosacarios (MOS), los GOS y
FOS. Los
GOS
y MOS son obtenidos de pared celular de levaduras,
constituidos principalmente de carbohidratos y de proteínas
En este sentido, Lavielle, 2007, Pedroso y col, 2007 reportaron el uso de
formulaciones orales basadas en el Beta 1,3 glucano particulado insoluble
lineal
aislados de la pared celular
de Sacharomyces cerevisiae
como
prebióticos en aves con resultados favorables. Se evidenció que en pollos y
gallinas tratadas, el empleo de estas formulaciones incrementó la respuesta
humoral a las vacunas y el desempeño productivo y viabilidad. Se apreció un
comportamiento favorable incluso en aves sometidas a regímenes de manejo
variable. El beta1-3 glucano provocó en pollos el incremento de IgAs e IgG
sérica.
Asimismo, Lavielle y col., 2009 evaluaron el efecto del tratamiento con
formulación
sobre la dinámica de crecimiento en pollos de engorde.
Realizaron en este experimento 2 ensayos,
mayo
esta
(GA) y
en dos épocas del año en
en noviembre (GB). En ambos ensayos se
conformaron 3
grupos con diferentes tratamientos con una dosis de 10mg/Kg, tratados con 2
aplicaciones de 10mg/Kg de la formulación con intervalo de una semana entre
las aplicaciones y el grupo control.
El tratamiento se aplicó a los 10 días de edad, el peso fue evaluado
semanalmente hasta los 42 días.
En los tratados se apreció un peso
promedio significativamente superior a los testigos, con
diferencia en el
momento de incremento significativo del peso entre los dos grupos tratados.
A los 35 días de edad comenzó el incremento para GA y a los 21 días de
edad para GB, esta diferencia
se atribuye a la época del año en que fue
realizado el ensayo GB con una temperatura ambiente promedio menor para
GB.
Los resultados se corresponden con otras investigaciones
Pedroso y col 2012
descritas por
en las que se evidenció el efecto favorable del
tratamiento con esta formulación sobre la salud y la respuesta inmune
en
diferentes animales. Se evidencia el efecto positivo de los Beta glucanos
sobre la inmunidad, la salud y expresión de caracteres productivos
independientemente de la formulación elaborada, el esquema de aplicación
empleado y la especie animal. A partir de las evidencias experimentales de
varios grupos de investigación,
hace
referencia
sobre
un posible
mecanismo de acción que sustenta los resultados obtenidos y demuestran
las potencialidades del empleo de las formulaciones
del beta glucano
en bovinos y aves.
Por otro lado,
los prebióticos pueden tener un papel en la tasa de
crecimiento, el sistema inmunológico y en el establecimiento de una
microbiota intestinal más favorable en peces y camarones, sin embargo por lo
general los resultados no son concluyentes (Yousefian y Amiri, 2009). No
obstante, hay un potencial para aumentar el uso en esta área ya que los
consumidores están más preocupados por la cuestión de la resistencia a los
antibióticos relacionada con la ingesta de alimentos.
Las enfermedades infecciosas han afectado negativamente a la industria de
los
US
de
híbrida rayada (Morone chrysops × M. saxatilis) y se han
realizado estudios para evaluar el impacto en la salud de los peces
consumo de diferentes suplementos. El prebiótico Grobiotic ® -AE
incorporado en la dieta, en un
en el
es
ensayo por siete semanas, incrementado la
eficiencia alimenticia. Sin embargo, no se observó
ninguna mejora en el
crecimiento en comparación con el grupo control. (Li y Gatlin, 2004).
En un experimento adicional realizado en peces sub-adultos se observó
un aumento significativo de la supervivencia de los peces alimentados con
una dieta que contenía 2% del prebiótico cuando fue somete a un reto frente
a Mycobacterium mannum. Aunque los mecanismos no están esclarecido, el
autor indicó que el
reporte
demuestra
prebiótico en el manejo de los peces
el primer
efecto positivo del
(Li, 2005). En otro estudio se
demostró que el crecimiento, la eficiencia alimenticia, la supervivencia y la
inmunidad no específica
fueron mejorados en truchas arco iris las cuales
fueron alimentadas con una dieta que contenía MOS (2 g kg-1) (Staykov y col.,
2007; Grisdale-Helland y col., 2008).
El efecto beneficioso de los prebióticos también se ha observado en el
cultivo de camarones. En un período de seis semanas de ensayos con FOS
suplementado
con una concentración de 0,025 - 0,80%, se observó una
mejoría en la supervivencia de camarón blanco (Litopenaeus vannamei)
cultivadas en agua de baja salinidad en un sistema de recirculación (Li y col
2007). Según Merrifield y col., 2010, el prebiótico es altamente deseable en
granjas de salmónidos en el uso potencialmente y conllevó a la mejora de la
salud, la resistencia a las enfermedades, el crecimiento, composición
corporal,
balance microbial,
reducción
de malformaciones
y
una
morfología intestinal mejorada.
Recientemente, el yacón (Smallanthus sonchifolius), un cultivo andino,
también conocido como un componente de los cultivos del Nuevo Mundo
(alimentos que no se encuentra en ninguna otra parte del mundo antes de
1493 se ha redescubierto y evaluada su funcionalidad
y entre ellas, su
capacidad prebiótica (Ojansivu y col 2010; Rodrigues y col., 2011; Rodrigues
y col., 2012). La planta produce raíces tuberosas similares a la patata dulce,
sin embargo, en vez de almidón, la energía se almacena como FOS. La raíz
contiene 0,3-3,7% de proteínas y 70-80% de materia seca es
sacáridos,
principalmente FOS con grado de polimerización de 3 a 10 (trisacáridosdecasacáridos) (Goto y col., 1995).
A diferencia de otras fuentes comerciales de FOS, el yacón es tan rico en
este ingrediente prebiótico que una dosis eficaz puede ser garantizada por
una cantidad moderada de consumo de la raíz. Otra característica importante
es que el rendimiento de yacón en el campo es superior a otras fuentes
actualmente convencionales (Ojansivu y col., 2010). Hojas y raíces de este
cultivo transportan una plétora de compuestos bioactivos y algunas de las
reivindicaciones son: actividades antioxidantes, anti- glucémico,
bacterianas, anti-hongos, estimulación del sistema inmune y
microbial del colon, entre otros.
anti-
la estimulación
En las dos últimas décadas se produce un aumento de los datos sobre el uso
de prebióticos en la salud animal y manejo de la nutrición y las raíces de
yacón se han intentado en algunos de estos estudios. El efecto de la
suplementación con FOS en ovejas obomasum sobre microbiota fecal se
evaluó en un cruce, equilibrado de estudio de dos cuadrados latino. (Li y col.,
2010).
Diez ovejas fistuladas fueron alimentados en cinco periodos consecutivos
(dos animales por dieta, por período) con uno de las cinco dietas (sin
prebiótico, arabinogalactano, fibrulina, Raftilosa o yacón). Se tomaron
muestras de heces frescas antes, durante y después de la suplementación en
cada período y se analizaron el pH, materia seca, bifidobacterias, lactobacilos,
Escherichia coli, anaerobios totales, y reducción de sulfuro por clostridios.
Ocurrió un aumento de las bifidobacterias fecales después de 9 días de la
administración de Fibrulina, Raftilosa y yacón.
Cuando
se compararon con el control, el tratamiento Raftilosa aumentó
2,128 log CFU / g de heces (P <0,01), seguido por Yacón 0,990 log CFU / g
(P <0,05) y con Fibrulina 0,925 log
CFU/g (P <0,05). El número de
lactobacilos se incrementó en el mismo período, tanto en los tratamientos con
Raftilosa (1,286 log UFC / g, p <0,05) y con el yacón (1,138 log UFC / g, p
<0,05). La reducción de sulfuro
clostridial y E. coli no fueron afectados por
los tratamientos y no hubo cambios en el pH o materia seca
detectados
entre los tratamientos. Estos fueron los primeros datos que proporcionan
evidencia de la eficacia de los FOS como bifidogénico en rumiantes.
El Yacón también se ha utilizado para administrar en la nutrición de las
aves. Se realizó un estudio con el pato Muscovy (Cairina moschata) criados
tradicionalmente en Perú y producidos de forma intensiva. La harina de
Yacón como prebiótico se evaluó en ciento cincuenta patos Muscovy machos
de siete semanas de edad alimentados con concentraciones que van desde
0,25 a 0,75% del prebiótico. Este último porcentaje resultó el mayor en la
ganancia de peso corporal en comparación con el control (0% prebiótico). Los
autores concluyeron que la adición de 0,75% de la harina de yacón podría ser
una alternativa para el uso de antibióticos durante la fase de engorde de las
aves bajo producción intensiva (Fuentes y co.l, 2012).
El metano y el CO2 son los principales gases de efecto invernadero
aumentado
por la producción ganadera. El metano es esencial para la
degradación eficaz de la materia orgánica, sin embargo, también representa
un medio de pérdida de energía absorbida por los animales, ya que esto da
como resultado la producción de la actividad de la microbiota intestinal, una
favorable modulación podría disminuir la producción del metano y de CO2
Esta hipótesis se ha probado en un estudio in vitro donde la hierba para
ensilado de barba (Brachiaria brizantina) y el elefante (Pennisetum
purpureum) con adiciones de yacón en los niveles de 10 a 70% fueron
probados en animales canulados (Carneiro y col., 2012). Tres vacas Holstein
canuladas en rumen recibieron estas
dietas basadas en forrajes. El fluido
ruminal se recogió en porciones iguales de cada animal, se inocularon en una
solución tampón y se incubaron. Después de 48 h de incubación de la
muestra fue tomada bajo vacío y se analizaron para determinar CO2 y CH4.
Aunque el tratamiento que contiene
ensilaje
de Brachiaria brizantina no
mostraron ninguna disminución en los dos gases, el tratamiento que contiene
70% de yacón en Panissetum purpureum se observó cierta disminución en
comparación con el control (sin yacón): (12,30% CH4 x 9,19% CH4) y
(35,20% CO2 x 33,08% CO2) para el control y el yacón, respectivamente. Se
trata de una información preliminar y el primer estudio que aborda un rol
potencial del
prebiótico en la mitigación del CH4 y CO2 por lo que
se
justifica una evaluación más profunda
Por otro
lado, ya que los modos de acción de los probiótico
y los
prebióticos no son excluyentes, ambos se pueden utilizar simultáneamente
constituyen los denominados simbióticos para obtener un efecto sinérgico
Si a un alimento con probióticos se le adicionan fibras bioactivas
(prebióticos) el alimento es considerado un alimento funcional simbiótico.
Estas fibras son capaces de mantener la viabilidad de las bacterias
probióticas en su paso a través del tracto gastrointestinal y de estimular
selectivamente el crecimiento y/o actividad de una o un grupo limitado de
bacterias en el colon.
Conclusiones
A fin de reducir el uso indiscriminado de antibióticos en la producción animal,
se ha explorado el uso de diversas alternativas entre las que se encuentran
probióticos, prebióticos y simbióticos los cuales representan un avance
terapéutico potencialmente significativo y seguro. Los probióticos son
microorganismos vivos que
al agregarse como suplemento en la dieta,
favorecen la digestión y ayudan al mantenimiento del equilibrio de la flora
microbiana en el intestino. Los prebióticos son ingredientes no digeribles de la
dieta que estimulan el crecimiento o la actividad de uno o más tipos de
bacterias benéficas en el colon. Los simbióticos combinan en sus
formulaciones principios prebióticos y probióticos que actúan sinérgicamente.
Estos productos al ser suministrados directamente a los animales mejoran su
metabolismo, salud y producción. Se ha convertido por ello en una
herramienta de manejo importante, pero su eficiencia depende de la
comprensión de la competencia entre las cepas utilizadas, de la dosis y la
edad de los animales.
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