¡Al rescate! Estrategias para combatir infecciones sin antibióticos
En las últimas dos décadas hemos sido testigos de un cambio significativo en el paradigma de la avicultura europea.
Estos cambios han respondido a la evolución de las necesidades alimentarias de la sociedad, que ha evolucionado desde el autoabastecimiento a través de unas pocas aves en los patios de las casas, pasando a la intensificación productiva derivada de la necesidad de nutrir a la población que había migrado a las grandes ciudades, y hasta la actualidad, donde las necesidades han cambiado.
Hoy en día, existe un incremento de la preocupación de los consumidores frente a la forma de cría de los animales, dando gran importancia, entre otras, a reducir las densidades en las instalaciones, favorecer el acceso al exterior para las aves y minimizar o eliminar el uso de antibióticos a nivel de campo.
Sin embargo, nuevas medidas de manejo, cómo un mayor acceso al exterior conlleva riesgos adicionales, al perder el control sobre las condiciones en las que se encuentran los animales, dejándolos expuestos a diversos peligros ambientales, incluyendo los de carácter infeccioso.
En este caso si un animal enferma, debe tratarse, sin embargo, la administración de antibióticos es cada vez más limitado.
Toda esta controversia ha llevado a las empresas, las universidades, centros de investigación, compañías farmacéuticas y asociaciones avícolas a dedicar todo su esfuerzo a la búsqueda de nuevas herramientas para una producción alineada con los requisitos sociales actuales sobre la sostenibilidad ambiental, la calidad del producto y la seguridad alimentaria.
Para gestionar esta situación, se están estudiando, desarrollando e implementando exhaustivos protocolos de limpieza y desinfección, medidas de bioseguridad, programas de vacunación y las herramientas alimentarias más avanzadas (probióticos, prebióticos, ácidos orgánicos, fitobióticos, entre otros)
Sin embargo, en los últimos años ha emergido el uso de bacteriofágos, como una herramienta biocida prometedora. Esta es una estrategia terapéutica en la que se aplican virus de forma controlada (bacteriófagos) que son altamente específicos de las bacterias, pudiendo complementar o sustituir antibióticos u otros biocidas a nivel de campo.
Los bacteriófagos una herramienta para ayudar en el control de bacterias
Los bacteriófagos también conocidos como fagos, virus que infectan bacterias, siendo estos la entidad más abundante en la biosfera. Una de sus grandes ventajas frente a los antibióticos es que su evolución es más rápida que las bacterias, favoreciendo su eliminación.
- Los bacteriófagos poseen la capacidad de eliminar las bacterias responsables de diversas enfermedades al unirse a la bacteria patógena diana, introducir su material genético, replicarse en su interior y provocar la rotura bacteriana, que resulta en la ruptura de la membrana celular.
- Este proceso genera nuevas generaciones de fagos que se liberan al medio listas para atacar a otras bacterias, desencadenando así una reacción en cadena que erradica el patógeno.
No obstante, en ausencia de su hospedador bacteriano, estos acaban degradándose. Los fagos son altamente específicos para su bacteria diana, generalmente tienen un rango de hospedadores estrecho, sin efecto en bacterias no objetivo, evitando la disbiosis y reduciendo el impacto ecológico.
Su uso como una herramienta de biocontrol es especialmente atractivo, ya que se alinea con la aplicación de tecnología ambientalmente amigable, o «green», y económica, que contribuye a combatir las bacterias patógenas.
Los sistemas de producción integrados, como los avícolas, son idóneos para el uso de esta novesosa estratégia, ya que su control de toda la cadena de producción permite su aplicación en varios puntos de la cadena de producción: in ovo, en el animal, en el producto final, sobre las instalaciones, etc (Figura 1).
El intrigante ecosistema microbiano: explorando la microbiota avícola
Sin embargo, debemos ser conscientes de que al aplicar cualquier producto en un ave o su entorno, siempre tiene lugar un efecto, ya que estamos alterando el equilibrio microbiano que habita en el ave y/o su entorno.
En los últimos años, este nuevo concepto ha inundado las noticias, ya que lo que hasta hace poco se conocía vagamente como microbiota intestinal, se trata en realidad de más de 39 billones de microorganismos, en su mayoría bacterias, pero también incluye virus, arqueas, hongos, levaduras y protozoos.
- Lo llevan a cabo a través de interacciones dinámicas y recíprocas entre el epitelio intestinal, el sistema inmunitario y la microbiota local.
- Las bacterias comensales emiten señales que son detectadas por el sistema inmunitario innato, fortaleciendo la integridad de la barrera intestinal.
- La microbiota no solo experimenta variaciones según la edad del ave, sino que en cada segmento del intestino se observan diferencias tanto en calidad como en cantidad (Figura 2).
Estas comunidades microbianas presentan funciones diferentes entre sí, y su equilibrio y diversidad influyen directamente en la salud y, por tanto, sobre la productividad. Además, la composición del microbioma no es estática, sino que varía a lo largo de la vida. Sin embargo, estas variaciones también se pueden dar en momentos fundamentales, cómo por ejemplo, bajo condiciones de estrés, nutrición, etc.
En otras palabras, la composición del microbioma no es estática y cambia a lo largo de la vida, si bien los cambios también pueden ocurrir en escalas de tiempo mucho más cortas, por ejemplo, en correspondencia con el estrés, nutrición, etc.
- Estos diversos procesos y factores claramente no son independientes, lo que hace que la dinámica del microbioma sea desafiante de caracterizar de manera exhaustiva.
Si bien la modulación positiva de la microbiota puede desencadenar efectos favorables en el animal y, en última instancia, en el producto final, cualquier desequilibrio en este sistema puede provocar reacciones que resulten en la inflamación del intestino, afectando así los procesos de digestión, absorción y metabolismo de los nutrientes, y, como resultado, en una disminución en el crecimiento de los animales.
- Por lo tanto, comprender la compleja interacción entre las aves y su microbioma intestinal ante un tratamiento es fundamental para mantener y favorecer la salud intestinal.
Es por ello que la presencia de una microbiota saludable y funcional es esencial para el rendimiento y la salud general de las aves de corral (Figura 3).
La presencia de una microbiota saludable y funcional es esencial para el rendimiento y la salud general de las aves de corral. Cualquier desequilibrio o disbiosis puede predisponer a enfermedades locales o sistémicas, como diarreas, enfermedades autoinmunes, enfermedad inflamatoria intestinal o favorecer a las infecciones.
- En la actualidad, resulta imposible aislar y caracterizar todas las bacterias mediante cultivos bacteriológicos clásicos.
- De hecho, menos del 30% de las bacterias del intestino humano pueden cultivarse en laboratorios comunes.
- Sin embargo, los avances en técnicas moleculares de secuenciación masiva permiten dar nombre y caracterizar esas bacterias (Figura 4).
Respecto a su composición, se ha establecido que en un ave sana, los 3 filos más prevalentes en la microbiota intestinal son Bacteroidetes, Firmicutes, y Proteobacteria.
- De hecho, aunque todavía no hay un consenso general sobre las funciones desempeñadas por cada una de las bacterias que forman la microbiota, hay algunas a las que se les han atribuido características concretas que tienen un efecto directo en las aves.
Recientemente, Díaz-Carrasco y colaboradores (2019), destacan que diferentes miembros de la familia Ruminococcaceae, Bacteroides vulgatus, Akkermansia y Faecalibacterium, entre otros, presentes en el ciego de las aves están relacionados con una “buena producción animal”.
Mientras que Escherichia/Shigella se correlacionaban negativamente con el crecimiento y la digestibilidad de la grasa en pollos de engorde.
Debido al significativo impacto en la producción y salud animal, las investigaciones están poniendo el foco no solo en cómo todas las alternativas propuestas para la sustitución o combinación de los antimicrobianos actúan frente al patógeno, sino también en el efecto que ese tratamiento tendrá sobre el equilibrio y composición de la microbiota y, por ende, sobre la salud del animal.
- Por ello, se ha estudiado mucho como las herramientas alimentarias afectan en este equilibrio microbiano. ¿Pero cuál es el impacto de los fagos sobre la microbiota?
- Debido al significativo impacto en la producción y salud animal, las investigaciones están poniendo el foco no solo en cómo todas las alternativas propuestas para la sustitución o combinación de los antimicrobianos actúan frente al patógeno, sino también en el efecto que ese tratamiento tendrá sobre el equilibrio y composición de la microbiota y, por ende, sobre la salud del animal.
Danza Microscópica: Interacciones entre la terapia fágica y la microbiota en el Ecosistema Intestinal
A pesar de que los bacteriófagos perdieron su batalla contra los antibióticos en el Siglo XX en una concepción de una medicina pensada para tratar grandes grupos de población de manera genérica, actualmente han regresado a la primera fila para ayudar a la busqueda de una medicina mucho más personalizada.
- No cabe duda de que los bacteriófagos han despertado un gran interés tanto en la comunidad médica, como a nivel de producción.
- Con el creciente conocimiento sobre la microbiota, los estudios de terapia fágica en pollos de engorde han dirigido su atención hacia cómo esta terapia puede impactar en la composición microbiana del animal.
Si revisamos toda la bibliografía relacionada con la terapia fágica en las aves de engorde, se pueden encontrar 139 artículos publicados desde el año 1991.
- No obstante, muy pocos de ellos, apenas 4 trabajos, estudian el efecto de los fagos sobre el equilibrio de la microbiota.
Recopilando estudios enfocados en la aplicación de fagos
Tras recopilar estos estudios y realizar el metaanálisis de los resultados obtenidos, podemos ser capaces de contestar a si los fagos, realmente van a tener un efecto en la microbiota del animal o no.
El metaanálisis es una herramienta analítica que permite integrar los resultados de varios estudios y reanalizarlos en conjunto, permitiendo obtener un promedio del efecto.
Para ello, se han seleccionado aquellos cuya población de estudio es el ciego de pollos de engorde de más de 14 días de edad.
- Estos estudios analizaban la aplicación de fagos frente a Campylobacter (Richards et al., 2019), Escherichia coli (Shaufi et al., 2023) y Salmonella (Lorenzo-Rebenaque et al., 2022;2023).
Si nos sumergimos en la exploración de los microorganismos que presentan diferencias entre los animales tratados y no tratados, observamos que;
- A pesar de encontrar una mayor proporción de bacterias relacionadas con la degradación de la lactosa y el almidón, así como el potencial de producir butirato (como Frisingicoccus o Bacteroides) en los animales tratados con bacteriófagos, ninguna destaca de manera significativa, lo cual nos indica que la aplicación de fagos no influiría sobre dichas rutas metabólicas.
El butirato es un compuesto naturalmente presente en líquidos y tejidos biológicos y que sirve como combustible para el mantenimiento fisiológico y estimulación de los enterocitos, contribuyendo al aumento del rendimiento en animales a través de la mejora en la digestibilidad de los nutrientes, estimulación de las secreciones de enzimas digestivas, y mejora de la integridad intestinal y fortalecimiento del sistema inmune.
El análisis individual de los resultados de cada estudio reveló diferencias entre las bacterias cuando se aplicaron bacteriófagos contra Salmonella.
- Los animales tratados exhibieron mayores abundancias significativas de los microoganismos mencionados anteriormente (Frisingicoccus o Bacteroides), así como otros relacionados con la producción de butirato, como Marvinbryantia y Ocillospira, o relacionados con el potencial de degradar y convertir polisacáridos complejos en nutrientes valiosos, como Ruminococcus.
- Además, identificamos microoganismos relacionados negativamente con el porcentaje de grasa, como Harryflintia, y géneros recientemente descubiertos, como Paludicola, al que aún no se le ha atribuido funciones metabólicas específicas.
En conclusión, al explorar nuevas alternativas antimicrobianas, como los bacteriófagos, es fundamental conocer que su aplicación conlleva una alteración en el ecosistema gastrointestinal del animal tratado, resultando en modificaciones en el microbioma con repercusiones directas en la salud y rendimiento del animal.