Para leer más contenidos de Avinews Noviembre 2014
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Por Cowieson, A.J., Aureli, R., Guggenbuhl, P. & Fru-Nji, F.
Animal Production Science –Published online : 20 May 2014
Las fitasas exógenas se han utilizado comercialmente desde principios de 1990 como una herramienta importante para reducir el impacto medioambiental de la ganadería industrial y mejorar la rentabilidad en las aves (Selle & Ravindran, 2007).
Este ahorro y los beneficios en cuanto a sostenibilidad se derivan principalmente de la capacidad de las fitasas para liberar el fósforo de los fitatos. La ruptura de este compuesto muy poco digestible mejora la retención del fósforo fítico y reduce la necesidad de utilizar fuentes de fósforo inorgánico en la dieta.
Sin embargo, la hidrólisis de los fitatos también ofrece varios efectos fisiológicos adicionales a la liberación de fósforo en los animales. Estos efectos adicionales incluyen la retención de aminoácidos, minerales traza, calcio y energía.
Las fitasas también ofrecen mejoras en el rendimiento más allá de las expectativas asociadas simplemente a los valores de liberación de nutrientes (Cowieson et al., 2011). La causa exacta de estos beneficios no se conoce por completo en la actualidad.
Los fitatos son el principal almacenamiento de fósforo en las materias primas de origen vegetal y a su vez un factor antinutricional en la dieta.
Reducen la solubilidad de las proteínas y de diversos cationes mediante mecanismos electrostáticos, impidiendo la digestión y aumentando las pérdidas endógenas de nutrientes (Cowieson & Ravindran, 2007).
Como ya se sabe, las fitasas mejoran la digestibilidad del fósforo y reducen los efectos antinutricionales de los fitatos.
Sin embargo, numerosos estudios han identificado que sus efectos in vivo sobre los rendimientos van mucho más allá de lo que lógicamente se podría explicar por estas dos actividades por separado. Esto es particularmente- te cierto para la denominada “super-dosificación” de fitasas (Cowieson et al., 2011).
Imagen 1. Fitasa
Las fitasas se han utilizado tradicionalmente para reducir los costes de la dieta sustituyendo las fuentes de fosfatos inorgánicos. También se han utilizado puntualmente para sustituir las fuentes de energía como las grasas animales o vegetales, así como para permitir la reducción de carbonato, aminoácidos sintéticos y sal en las dietas.
La eficacia de estas sustituciones puede estar ligada a una matriz de liberación de nutrientes para un producto en particular y para un nivel de inclusión definido. El valor derivado dependerá simplemente de los precios de los diversos nutrientes e ingredientes sustituidos, valor que puede ser calculado fácilmente.
“El valor añadido creado por las fitasas va más allá de los beneficios obtenidos por la liberación de los nutrientes”
Como todas las enzimas, los efectos de la dosificación de las fitasas siguen una curva de respuesta lineal logarítmica. Duplicando una dosis estándar resultaría en un incremento de la eficacia de solamente alrededor de un 30% y doblando la dosis una segunda vez proporcionaría un incremento adicional de solamente un 18% (Selle & Ravindran, 2007). Esta respuesta logarítmica lineal, por lo tanto, hace difícil justificar dosis altas no convencionales. En teoría, el retorno de la inversión debería disminuir con cada unidad de actividad añadida.
Sin embargo, como el valor creado por las fitasas va más allá de los beneficios obtenidos por la liberación de nutrientes, estas aproximaciones no tienen en cuenta todo el impacto de la suplementación con fitasas.
Por lo tanto, el interés de las investigaciones empezó a alejarse de la liberación del fósforo y la reducción de los factores antinutricionaless, para centrarse más en el papel del mioinositol.
El mioinositol es un polialcohol cíclico con una fórmula similar a la glucosa que forma el núcleo de una molécula de fitato.
El papel del mioinositol en la nutrición no está claro y es un área activa de investigación, especialmente en las dietas de humana. Sin embargo, se ha observado que el mioinositol tiene propiedades y funciones metabólicas similares a la insulina, estimulando la translocación del GlUt4 (el transportador primario de glucosa sensible a la insulina en los mamíferos) a la membrana plasmática.
Esto sugiere que podría regular el transporte de la glucosa, la gluconeogénesis y la deposición de proteína en mamíferos (Dang et al., 2010; Yamashita et al., 2013).
Sin embargo, hasta hace poco se pensaba que los efectos del mioinositol en avicultura eran diferentes a los de los mamíferos ya que las aves carecen generalmente de Glut4. Recientes investigaciones han llegado a esta conclusión.
No obstante, se ha encontrado que muchas especies de aves, incluyendo las aves de corral, tienen actualmente respuesta a la insulina (Tokushima et al., 2005; Sweazea & Braun, 2006). De hecho, se ha mostrado que la administración por vía oral de mioinositol mejora el rendimiento de los pollos (Cowieson et al., 2013; Zyla et al., 2013).
“El mioinositol tiene propiedades y funciones metabólicas similares a la insulina, estimulando la translocación del GlUt4 (el transportador primario de glucosa sensible a la insulina en los mamíferos) a la membrana plasmática”
Imagen 2. Estimulación de la translocación del GLUT 4 a la membrana plasmática.
Para aclarar aún más el papel del mioinositol en avicultura como respuesta a la fitasa, se llevaron a cabo dos estudios en DSM para examinar los efectos de ronoZyme® Hiphos Gt (una fitasa comercial disponible) en las concentraciones plasmáticas de mioinositol (Cowieson et al., 2014).
En ambos experimentos, se alimentó un lote de pollos Ross durante un periodo de tres a cuatro semanas después delnacimiento con dietas a base de maíz y soja que no contenían suficiente fósforo disponible y calcio (Control Negativo (CN)).
Otro grupo adicional de control se alimentó con una dieta que contenía suficiente fósforo disponible y calcio (Control Positivo (CP)). Ambas dietas fueron suplementadas con 1000-3000 FYT/kg de RONOZYME® HiPhos GT.
Además de las medidas de rendimiento estándar (por ejemplo, características del hueso y retención mineral), se midieron las concentraciones de mioinositol en plasma mediante espectrometría de masa usando un sistema UPLC-TQD (Water, MA 01757, Milford, USA). Estas medidas fueron recogidas basándose en el método de Leung et al. (2011).
En general, el rendimiento, la resistencia ósea y los efectos de la fitasa en la retención mineral fueron los esperados (Cowieson et al., 2014).
La fitasa mejoró (P<0,01) la ganancia de peso, el índice de conversión, las cenizas en tibia y la retención de fósforo, calcio y sodio.
Adicionalmente, la adición de fitasa incrementó (P<0.01) la concentración de mioinositol en plasma desde aproximadamente 50mg/l a casi 70mg/l (Gráfica 1). Estos efectos se reflejaron en la ganancia de peso (Gráfica 2)
El impacto de la fitasa en el rendimiento de los pollos, en la digestibilidad del fósforo, y del calcio y en las cenizas en hueso han sido ampliamente reportados en las últimas dos décadas (Selle et al., 2009).
Los resultados confirman estudios anteriores que demuestran que las fitasas mejoran la retención de fósforo y de calcio, así como los indicadores de los parámetros en los huesos.Los estudios también confirman hallazgos anteriores de que la suplementación con fitasas intensifica el rendimiento en aves alimentadas con una dieta con una concentración sub-óptima de fósforo disponible y calcio.
Sin embargo, los resultados del grupo control revelaron que añadir fitasas a los piensos que contengan calcio y fósforo suficiente, promueve la mejora de la ganancia de peso, sugiriendo que pueden ser responsables los efectos extrafosfóricos.
“Añadir fitasas a los piensos que contengan calcio y fósforo suficiente , promueve la mejora de la ganancia de peso”
Es posible que la adición de fitasas, tanto para las dietas cp como para las cn, resultaran en un incremento de la digestibilidad de los aminoácidos, los cuales pueden estar asociados con la reducción del flujo endógeno de aminoácidos (Cowieson & Ravindran, 2007).Sin embargo, un incremento de la concentración en plasma de mioinositol en las aves alimentadas con dietas que contenían fitasas sugiere que algunos de los efectos extrafosfóricos podrían estar relacionados con mecanismos relacionados con el mioinositol.
Se demostró de forma clara el efecto de la adición de fitasas en las concentraciones de mioinositol en plasma. De hecho, en el primer experimento aumentaron las concentraciones de 39 mg/l en CP0 a 67 mg/l en CN3000 (71%; P<0,01) y de 45 mg/l en PC0 a 63 mg/l en CN2000 (40%; P<0,001) en el segundo (Figura 1).
Resulta interesante que en el primer experimento la concentración de mioinositol en plasma se incrementó (43%; P<0,01) de 39mg/l a 56mg/l por la eliminación del calcio y fósforo disponible de la dieta (encontrado comparando los grupos CN y CP).
Este efecto podría estar asociado con un incremento de la digestibilidad del fósforo fítico en el grupo CN comparado con el grupo CP, ya que las bajas concentraciones de calcio y fósforo a menudo tienen como consecuencia un aumento de la digestibilidad del fósforo.
Estudios previos han demostrado que las con- centraciones bajas de calcio mejoran la digestibilidad del fósforo fítico, y prolongan la solubilidad del fitato y favorecen la calidad de las fosfatasas de las mucosas en el intestino delgado (Tamim et al., 2004; Wilkinson et al, 2013).Estudios de DSM confirman la importancia que tiene el efecto del calcio de la dieta y el fósforo disponible. los resultados muestran también que con una concentración basal de calcio alta podría deprimir las concentraciones de mioinositol.
Datos de DSM sugieren que la base de las concen- traciones plasmáticas de mioinositol en pollos están sobre los 30 mg/l. Estos datos también indican que estos valores son más bajos en animales alimentados con dietas con altos niveles de calcio (Guggenbuhl et al., 2013; Cowieson et al., 2014).
El rendimiento y la digestibilidad de nutrientes se ven comprometidos en dietas con altas concen- traciones de calcio (Selle et al., 2010) por lo que podría estar ligado a una disminución de la solubilidad de los fitatos y unas concentraciones más bajas de mioinositol en plasma.
El incremento del mioinositol en plasma asociado con la adición de fitasas es el descubrimiento principal de los nuevos estudios de Dsm y podría explicar por qué los efectos de la fitasa a menudo se extienden más allá de aquellos esperados por la liberación de nutrientes.
Como se mencionó anteriormente, el mioinositol imita el papel de la insulina. Tiene el mismo efecto en la Glut4 cuando las concentraciones en sangre de glucosa aumentan, controlando las concentraciones de glucosa que circulan.
Sin embargo, es complicado comprender como esto mejora el rendimiento en las aves ya que éstas no poseen Glut4, lo que significa que la imitación de este efecto estaría teóricamente restringido a los cerdos y otros mamíferos.
Los pollos son, sin embargo, sensibles a la insulina y parece ser que hay transportadores alternativos de glucosa involucrados en estos procesos en el caso de las aves (Tokushima et al., 2005; Sweazea & Braun, 2006).
En la medida en la que las fitasas aumentan la concentración plasmática de mioinositol, podría ser que tuvieran este efecto similar a la insulina, posiblemente vía la estimulación de rutas que disminuyen la insulina y el iGF-1 tal y como la fosfatidilinositol-3-quinasa, akt y mtor (rutas responsables del depósito de proteínas).
Este mecanismo podría explicar por qué la adición de fitasas – especialmente en altas concentraciones de inclusión- tiene efectos positivos en la ganancia de peso y en el índice de conversión, que van más allá de la suma de efectos de la digestibilidad de nutrientes.
Las investigaciones de DSM han proporcionado nuevas y relevantes ideas sobre la eficacia de la fitasa de origen microbiano en la mejora de la digestibilidad del calcio y del fósforo y en la mejora del rendimiento cuando las aves se alimentan con dietas escasas en calcio y en fósforo disponible.
Los nuevos datos sugieren que los efectos extrafosfóricos de las fitasas podrían extenderse desde la mejora de la digestibilidad de los aminoácidos y los minerales traza hasta una mejora sustancial de los niveles de mioinositol plasmáticos.
Aunque se necesitan más investigaciones para evaluar la importancia del mioinositol en pollos y su papel como mimético de la insulina, existe una evidencia científica convergente que confirma la importancia del mioinositol como promotor del crecimiento.
Mientras que las fitasas han sido consideradas históricamente como una herramienta para mejorar la retención de fósforo y la reducción de los efectos antinutricionales de los fitatos, ahora emerge un tercer mecanismo que podría centrarse en los efectos beneficiosos observados.
