Probióticos, prebióticos y sustancias fitogénicas para optimizar la salud intestinal en avicultura. Parte II

En los sistemas modernos de producción animal es fundamental minimizar los impactos de la inflamación crónica y el estrés excesivo para que los pollos puedan utilizar su energía para crecer en lugar de defenderse. Aunque no existe una “bola mágica” para prevenir las condiciones multifactoriales asociadas con el estrés crónico, numerosos estudios han demostrado que los productos alternativos, como los probióticos, los microbios dirigidos, los prebióticos y los fitoquímicos, pueden ayudar a mejorar el equilibrio microbiano intestinal, el metabolismo y la integridad intestinal.

Los probióticos en dosis adecuadas mejoran el equilibrio microbiano intestinal, la resistencia a la colonización contra las infecciones y las respuestas inmunológicas.

 Lactobacillus spp., Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecalis y Bifidobacterium spp. son las bacterias del ácido láctico (BAL) más utilizadas en las formulaciones de probióticos. Los posibles mecanismos de acción incluyen: 

• • Mantener un equilibrio saludable de bacterias en el intestino por exclusión competitiva, es decir, en un proceso mediante el cual las bacterias beneficiosas excluyen a las bacterias patógenas potenciales a través de la competencia vía sitios de adherencia en los intestinos y los nutrientes.

• Prevenir el crecimiento excesivo de bacterias en el intestino.

También existe amplia evidencia que los probióticos afectan el sistema inmunológico al equilibrar las citocinas pro y anti – inflamatorias. Algunos probióticos tienen capacidades antioxidantes y mejoran la integridad de la barrera.

Otro estudio encontró que tanto la inmunidad innata como la humoral mejoran al usar probióticos.

Recientemente se estudió un probiótico comercial a base de bacterias del ácido para uso en aves de corral. Mediante el uso de este cultivo BAL, una amplia investigación de laboratorio y de campo ha demostrado una mayor resistencia a Salmonella s, infecciones en gallinas y pavos. Varias cepas de probióticos mejoraron el rendimiento de los animales y podrían utilizarse como posibles alternativas a los antibióticos.

Higgins et al. informaron que los probióticos redujeron la diarrea idiopática en los galpones de crianza de pavos comerciales, según los ensayos experimentales y comerciales publicados. Además, se demostró que la mezcla de probióticos mejora el rendimiento y reduce los costos de producción en experimentos comerciales a gran escala.

Las aves tratadas con probióticos demostraron variaciones en la expresión génica relacionadas al complejo del factor nuclear kappa B (NF–B), según investigaciones recientes de microarrays. Estos hallazgos indican que los cultivos de probióticos específicos en ocasiones pueden ser una alternativa atractiva a la terapia antibiótica tradicional.

Con urgencia se necesitan probióticos comerciales que sean de larga duración, costo efectivo y resistencia al proceso de peletización por calor para promover el cumplimiento y un uso más amplio. 

Algunos productos probióticos contienen formadores de esporas bacterianas, típicamente del género Bacillus. Se ha comprobado que algunos (pero no todos) previenen ciertos problemas gastrointestinales.

• • La variedad de especies empleadas y sus múltiples usos son asombrosas.
  • Estos medios demuestran el beneficio que algunos aislados de esporas de Bacillus son las esporas más tolerantes al calor conocidas y, por lo tanto, también pueden emplearse en circunstancias de calor intenso. 

 

• Por lo tanto, las esporas de cepas seleccionadas de Bacillus se han utilizado como microorganismos de alimentación directa (DFM) confiables en la producción animal debido a su capacidad para soportar condiciones ambientales adversas y largos períodos de almacenamiento.

Los ensayos de campo sugirieron que una cepa aislada de esporas de Bacillus subtilis es tan eficaz como probiótico comercial a base de bacterias del ácido láctico para reducir Salmonella spp. La investigación adicional puede revelar más aislados potentes o combinaciones de aislados. 

Algunos de estos aislamientos ambientales de Bacillus han sido probados in vitro en cuanto a actividad antibiótica, estabilidad al calor y crecimiento de la población. Mejorar la eficiencia de la amplificación y la esporulación es fundamental para obtener la aprobación industrial de un probiótico basado en alimento para la intervención ante mortem de patógenos transmitidos por los alimentos. 

• Un crecimiento vegetativo y una tasa de esporulación mejorados pueden conducir a nuevas eficiencias para la amplificación comercial y la creación de productos rentables con recuentos de esporas muy altos.

También se ha demostrado que los Bacillus-DFM previenen trastornos del GIT y brindan una variedad de beneficios nutricionales tanto para animales como para humanos. Los estudios in vitro e in vivo han demostrado que el 90% de las esporas de B. subtilis germinan en diferentes segmentos del GIT dentro de los 60 minutos en presencia de alimento. 

Además, al usar diferentes dietas para aves de corral in vitro (dietas basadas en centeno, trigo, cebada y avena), donde la inclusión de candidatos seleccionados de Bacillus-DFM que producen un conjunto diferente de enzimas extracelulares resultó en una reducción significativa tanto en la viscosidad digesta como en la proliferación de Clostridium perfringe entre el control y las dietas suplementadas con Bacillus-DFM.

El aumento de la viscosidad de la digesta y el mayor tiempo de paso del alimento causado por las altas concentraciones de polisacáridos no amiláceos (NSP) solubles en las dietas de las aves influyen en la población bacteriana intestinal. 

Por lo tanto, las carbohidrasas exógenas (xilanasa, glucanasa, mananasa, galactosidasa y pectinasa) se utilizan como aditivos alimenticios en un intento por reducir el impacto negativo de estos factores antinutricionales. 

• Curiosamente, se demostró que la suplementación con DFM basado en Bacillus mejoró el rendimiento del crecimiento, la viscosidad digesta, la translocación bacteriana, la composición de la microbiota y la mineralización ósea en pollos de engorde y pavos alimentados con una dieta basada en centeno. 

Estas diferencias se pueden deber a la menor cantidad de sustratos disponibles para el crecimiento bacteriano, lo que resultó en una menor inflamación intestinal y translocación bacteriana cuando se redujo la viscosidad intestinal al incluir el candidato DFM, lo que implica que los grupos suplementados absorbieron más nutrientes en el borde en cepillo del intestino. 

Las mejoras significativas en el rendimiento observadas en pavos y pollos alimentados con la dieta suplementada con Bacillus-DFM en comparación con el grupo de control sin suplementos sugiere que la producción de enzimas a partir de las cepas combinadas de Bacillus spp utilizadas como DFM puede incrementar la absorción de nutrientes, promover el rendimiento del crecimiento y una tasa de conversión alimenticia más eficiente, además de mejorar la integridad intestinal. 

• Asimismo, se demostró que el DFM reduce significativamente la gravedad de las infecciones experimentales por Salmonella entérica subespecie enterica serotipo Enteritidis y la aflatoxicosis.

 

En un estudio, se demostró que la translocación bacteriana, la viscosidad intestinal, la composición de la microbiota y la mineralización ósea en pollos de engorde se ven afectados por el uso de energía del centeno. Sin embargo, Bacillus-DFM revierte los efectos negativos de las dietas altas en NSP en las aves de corral. 

Además, el rendimiento de los pollos de engorde y los pavitos mejoró con la inclusión de DFM en las dietas reducidas en grasas, lo que se asoció con una mayor digestibilidad de la energía medida por la energía metabolizable aparente y el nitrógeno corregido.

Los prebióticos son un concepto relativamente reciente, surgiendo de la idea que los elementos alimenticios no digeribles (p. ej., los oligosacáridos no digeribles) son fermentados selectivamente por bacterias conocidas para beneficiar la función intestinal. 

• • Se ha demostrado que la proliferación de bacterias endógenas de ácido láctico y bifidobacterias en el intestino beneficia la salud del huésped.
  • Los prebióticos pueden ayudar a las bifidobacterias y los lactobacilos a proliferar en el intestino, mejorando el equilibrio microbiano del huésped. 
  • Los prebióticos, a diferencia de los probióticos, fomentan a las bacterias intestinales que se han aclimatado al entorno del tracto gastrointestinal.
  • La microbiota intestinal saludable puede aumentar la absorción, el metabolismo de las proteínas, el metabolismo energético, la digestión de la fibra y la maduración intestinal en ratones resistentes a la leptina. 

• También se ha demostrado que los prebióticos mejoran la defensa del huésped y reducen la mortalidad inducida por patógenos en las aves.

La capacidad de los prebióticos para aumentar la cantidad de BAL en el intestino puede ayudar en la exclusión competitiva de patógenos del tracto gastrointestinal de las aves. 

En tanto, el aumento de la acidez intestinal causado por los prebióticos también puede ayudar a reducir las infecciones en el intestino de los pollos. También se ha demostrado que los prebióticos aumentan la respuesta inmunológica en los pollos, lo que resulta en una eliminación más rápida de la infección. 

Por ejemplo, los prebióticos pueden interactuar directamente con las células inmunitarias intestinales o interactuar indirectamente con las células inmunitarias a través de la colonización de bacterias beneficiosas y metabolitos microbianos preferidos. 

Los prebióticos pueden funcionar de manera similar a los probióticos para apoyar la salud intestinal de los pollos. Los prebióticos más utilizados en aves de corral son:

• Inulina;
• Fructooligosacáridos (FOS);
• Mananooligosacáridos (MOS); 
• Galactooligosacáridos (GOS);
• Oligosacáridos de soja (SOS); 
• Xilooligosacáridos (XOS);
• Pirodextrinas; 
• Isomaltooligosacáridos (IMO); y
• Lactulosa.

La investigación de prebióticos en aves de corral se ha llevado a cabo desde 1990, resultando en una gran biblioteca de estudios. Los prebióticos en los alimentos para pollos de engorde se ha demostrado que aumentan los niveles de lactobacilos. 

Algunos estudios sobre los efectos microbianos de la suplementación con prebióticos encontraron un aumento de las bifidobacterias y una disminución de los clostridios. Mientras, en otros la Salmonella y los coliformes se redujeron. 

También se ha demostrado que el uso de prebióticos aumenta la altura de las vellosidades intestinales en las dietas de pollos de engorde, según la morfología intestinal. En tanto, los procesos de desintoxicación y eliminación se ven reforzados por una población saludable de estas bacterias útiles en el tracto digestivo. 

Asimismo, se ha demostrado que los prebióticos mejoran la calidad de la cáscara y ósea, incrementan la utilización de minerales y mejoran el rendimiento en gallinas ponedoras.

Un prebiótico de uso frecuente concierne a Aspergillus oryze, que se comercializa como harina de Aspergillus (MA). La MA incluye 16% de proteína y 44% de fibra y se puede usar para mejorar el rendimiento en dietas comerciales para aves con bajos niveles de proteína.

El micelio o A. oryzae también contiene betaglucanos, FOS, quitosano y MOS. Esta sustancia también beneficia a los pollos al promover el crecimiento, muy probablemente a mejorar la absorción y digestibilidad de los ingredientes del alimento.

-El beta-glucano es un potente refuerzo de la inmunidad. Esta sustancia única afecta las vellosidades intestinales y ayuda al cuerpo a combatir los invasores virales y bacterianos. 

-Los MOS se unen a los sitios activos de la toxina y defienden el GIT contra la invasión. 

-Los FOS y el quitosano son carbohidratos no digeribles que son fermentados fácilmente por la flora intestinal. 

Se demostró que la harina de Aspergillus (MA) dietética altera la morfometría intestinal en pavitos. Esta incrementó el número de células de mucina ácida, células de mucina neutra y células de sulfomucina en el duodeno y el íleon. Además de la altura y el área de superficie de las vellosidades en el duodeno y el íleon de los pavitos recién nacidos en comparación con el control. 

• Otro estudio encontró que alimentar a los pavitos recién nacidos con prebióticos MA durante 30 días aumentó el peso corporal y mejoró la conversión alimenticia en comparación con alimentarlos con una dieta de control basal.

-Curiosamente, los pollitos alimentados con prebióticos AM en la dieta tenían menor contenido de proteína y energía en el íleon que los pollitos de control, lo que indica una mayor digestión y absorción de esos nutrientes. 

-Los fructooligosacáridos (FOS) han demostrado que mejoran la absorción intestinal de calcio y magnesio, además de las concentraciones de minerales óseos. 

• Varios estudios han demostrado que los probióticos pueden reducir la colonización de Salmonella en las gallinas.

-Finalmente, el quitosano es un biopolímero natural creado por la desacetilación de la quitina, el principal componente de las paredes celulares de los hongos y los exoesqueletos de los artrópodos. Como se indicó anteriormente, el quitosano tiene varios beneficios, incluidas las propiedades antimicrobianas y antioxidantes. 

También, el quitosano ha mostrado aplicaciones prometedoras en la agricultura, horticultura, ciencias ambientales, industria, microbiología y medicina. Además, muchos estudios han utilizado quitosano como adyuvante de la mucosa, aumentando los niveles de IgA.

• En otro estudio, se evaluó en pavos y gallinas la eficacia del 0,2% de MA en la dieta contra la transmisión horizontal de Salmonella spp. Este estudio encontró que la alimentación de pavos y pollos de engorde con 0,2% de MA redujo la transmisión horizontal de Salmonella Enteritidis y Typhimurium al reducir los niveles generales de colonización. La reducción de la colonización por Salmonella puede atribuirse a un efecto sinérgico de beta-glucano, MOS, quitosano y FOS que se encuentran en el micelio de Aspergillus oryzae.

Yalçın et al. informaron que la pared celular de levadura derivada de la levadura de panadería era un aditivo prebiótico eficaz en la alimentación de pollos de engorde ,debido al aumento del rendimiento del crecimiento, el aumento de la respuesta inmune humoral y la reducción de la grasa abdominal. 

• En otro estudio realizado con gallinas ponedoras, Yalçın et al. concluyó que la pared celular de la levadura tenía efectos beneficiosos en la producción de huevos bajos en colesterol y una mejora en la respuesta de la inmunidad humoral.

Cuando se usa una combinación de prebióticos y probióticos se denominan simbióticos y tienen la capacidad de mejorar aún más la viabilidad de los probióticos. Los probióticos, prebióticos y simbióticos ahora se usan ampliamente en todo el mundo. En la siguiente sección, discutimos el papel de los simbióticos en la fisiología digestiva y la producción avícola.

PAPEL DE LOS SIMBIÓTICOS EN LA PRODUCCIÓN AVÍCOLA

Inmediatamente después de la eclosión, las aves deben cambiar la energía endógena – los lípidos del vitelo –a la energía de una dieta exógena rica en carbohidratos. Durante este período vital, el tamaño y la morfología del intestino cambian drásticamente. Los cambios en las membranas de las células epiteliales alteran la interfaz mecánica entre el ambiente interno del huésped y el contenido luminal.

Los estudios sobre la nutrición y el metabolismo del crecimiento temprano en pollitos pueden ayudar a optimizar el manejo nutricional para un crecimiento óptimo. Los productos finales digeridos por los microorganismos intestinales simbióticos pueden modificar no sólo la dinámica intestinal, sino también varios sistemas fisiológicos. Las múltiples funciones de los simbióticos en la fisiología digestiva se resumen en la Figura 1.

Los aditivos fitogénicos para alimentos balanceados (PFA) se clasifican como compuestos sensoriales y aromatizantes de acuerdo con la legislación de la Unión Europea (EC 1831/2003). 

• Se ha sugerido que los PFA aumentan el rendimiento del crecimiento, la digestibilidad de los nutrientes y la salud intestinal en las aves de corral. 

Actualmente, los PFA se utilizan en programas de alimentación de aves y cerdos. El recuento de Lactobacillus spp en el ciego aumentó cuando se añadieron 75 mg/kg de polvo de raíz de ginseng rojo como suplemento. Varios productos comerciales se basan en hierbas como:

• Semillas de anís (Pimpinella anisum);
• Semillas de alcaravea (Carum carvi);
• Corteza de canela (Cinnamomum verum);
• Flores de manzanilla (Matricaria recutita);
• Cáscara de cítricos (Citrus sp);
• Brotes de clavo (Syzygium aromaticum);
• Semillas de hinojo (Foeniculum vulgare);
• Bulbos de ajo (Allium sativum);
• Rizoma de jengibre (Zingiber officinale);
• Hojas de melisa (Melissa officinalis);
• Bulbos de cebolla (Allium cepa);
• Hojas de orégano (Origanum vulgare);
• Hojas de menta piperita (Mentha piperita);
• Hojas de romero (Rosmarinus officinalis);
• Hojas de salvia (Salvia officinalis);
• Hojas de tomillo (Thymus vulgaris); y
• Raíz/rizoma de valeriana (Valeriana officinalis).

Estas sustancias fitogénicas se promueven, debido a sus perfiles de seguridad y cualidades para mejorar el rendimiento y la salud de los animales, a través de los siguientes efectos:

• Mejora de la digestibilidad;
• Actividades antimicrobianas; 
• Efectos antiinflamatorios y antioxidantes; 
• Estabilización de la microbiota intestinal; 
• Mejora de las características de los animales; y 
• Reducción de las emisiones ambientales. 

Además de los efectos farmacológicos, estudios recientes indicaron que las sustancias fitogénicas modulan la microbiota intestinal, es decir, aumentan Firmicutes, Clostridiales, Ruminococcaceae y Lachnospiraceae.

Diversos factores pueden modular la microbiota intestinal causando un efecto positivo o negativo en el huésped. Los efectos de la dieta sobre la composición del microbioma se muestran en la Tabla 1. La suplementación de pollos de un día con antibióticos moduló negativamente la microbiota intestinal y afectó negativamente el desarrollo del sistema inmunológico. 

También se descubrió que cambiar la dieta de maíz a trigo y cebada condujo a un aumento de Lactobacillus y coliformes. Los polisacáridos no amiláceos solubles en agua aumentaron la viscosidad del contenido digestivo y la producción de AGCC, lo que reguló de manera beneficiosa la motilidad ileal.

Para prevenir las condiciones multifactoriales asociadas con el estrés crónico, numerosos estudios han demostrado que los productos alternativos, como los probióticos, los microbios dirigidos, los prebióticos y los fitoquímicos, pueden ayudar a mejorar el equilibrio microbiano intestinal, el metabolismo y la integridad intestinal. Se ha corroborado que estos aditivos alimenticios tienen características antiinflamatorias, antioxidantes, inmunomoduladoras y que mejoran la integridad de la barrera.

• Para cumplir con sus objetivos de salud y productividad, los avicultores que han eliminado los antibióticos de sus sistemas de producción pueden utilizar una combinación de productos alternativos junto con métodos de manejo mejorados, bioseguridad rigurosa y programas de inmunización efectivos. 

 

* Referencias bibliográficas bajo consulta con el autor.

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