Estrategias Novedosas para el Manejo del Impacto Asociado a la Respuesta Inmunitaria Asociada a los Alimentos (RIIA) y su impacto en la Avicultura Comercial

La Respuesta Inmune Inducida por el Alimento (RIIA) como respuesta a los β-mananos es potencialmente una amenaza a los rendimientos zootécnicos y para la uniformidad de los lotes de aves comerciales. Los β-mananos se encuentran en una gran variedad de ingredientes del alimento incluidos soja, girasol, grano de palma, copra, y sésamo. Considerando que la harina de soja ha pasado a ser la fuente de proteína más importante en la producción de alimento a nivel mundial, los β-mananos están presentes en la mayoría de los alimentos que producimos para los animales (Hsiao et al., 2006, Slominsky and Campbell, 1990). Los β-mananos presentes en los granos de soja son polisacáridos lineales compuestos por repeticiones de β-(1-4) manosa, α -(1-6) galactosa y/o unidades de glucosa adheridas a la cadena estructural de los β-mananos. Son de alta viscosidad, hidrosolubles y termo resistentes, sobreviven a las fases de secado/tostado durante el procesado de los granos de soja.

Experimentos realizados usando goma guar han demostrado que los β-mananos son factores altamente anti nutricionales para los monogástricos. Los galactomananos pueden ser reconocidos por la mucosa intestinal y considerados por el sistema inmune de la misma como Moléculas Asociadas a Agentes Patógenos (Pathogen Associated Molecular Patterns, “PAMP”). Consecuentemente provocan en el intestino una respuesta miceliar inmune, lo cual tiene un alto coste de energía y de otros nutrientes importantes como los aminoácidos. La respuesta inmunitaria asociada a alimentos aumenta el coste de mantenimiento y esto genera una pérdida del potencial productivo y de crecimiento (Daskiran et al., 2004).

La asociación de galactomananos con la superficie de numerosos patógenos probablemente haya hecho que estos hayan sido incorporados al “catálogo” de moléculas reconocibles por el sistema inmune innato (Stahl y Ezekowitz, 1998, Didierlaurent, A., Simonet, M. y Sirard, J.-C. 2005). Recientemente se ha reconocido que el MBL participa en la fagocitosis de patógenos que contienen manosa y en el reciclaje de células necróticas que alinean receptores tipo toll (TLR por sus siglas en Inglés) de superficie que se adhieren para la transducción de la señal (Baba et al., 1993).

Figura 1. Estructura de los sitios multiple de adhesión de la lectina ligadora de manosa (LLM)

El sistema inmunitario innato es activado por patrones moleculares encontrados comúnmente en patógenos y por mananos de alto peso molecular presentes en ingredientes leguminosos como la soja. Estos patrones inducen una respuesta inmunitaria fuerte y costosa (Didierlaurent, A., Simonet, M. y Sirard, J.-C. 2005, Klasing, 2007).

Las proteínas de fase aguda son un aspecto del sistema inmune innato. Algunas proteínas de fase aguda se acumulan en la sangre a niveles altos en respuesta a diversas formas de estrés. La medición de dichas proteínas constituye una herramienta útil para monitorizar el estrés de las aves (Figura 4). La proteína de fase aguda llamada α-1-glycoproteína ácida (AGP) es conocida por ser muy sensible en aves y fácilmente medible mediante una prueba de inmunodifusión radial (Korver, 2006, Klasing, 2007).

Figura 2- El modo de acción de β-mananasa hidroliza y degrada los β-galactomananos a moléculas más pequeñas de tal manera que ya no pueden ser reconocidos por el Sistema inmunitarios por las lecitinas ligadoras de manosa.

Una vez que la β-mananasa hidroliza los galactomananos, los manano oligosacáridos resultantes no pueden ser detectados por los receptores tipo “toll” (LLM) (Figura 3). Por lo tanto al prevenir la respuesta inmunitaria inducida por los alimentos (RIIA), la β-mananasa nos ayuda a conservar energía muy valiosa, dichas energía que puede ser utilizada para crecimiento y desempeño productivo de las aves.

Figura 3- Los β-galactomananos hidrolizados no pueden ser detectados por LLM

En experiencias realizadas en pollos y pavos se ha podido demostrar una correlación entre la estimulación del sistema inmune innato y los niveles de α-1-glicoproteína ácida (AGP), cuantificados por inmunodifusión radial (Klasing, 2007).

 

En la Universidad de Georgia se realizaron una serie de estudios para demostrar la asociación entre el contenido de manosa en el alimento de pollos de engorda – mediante la adición de ingredientes leguminosos ricos en galactomananos asociados - y la concentración de AGP en suero de sangre medido por hidrólisis ácida y cromatografía de gases. Una dieta basal fue formulada con componentes altamente refinados para ser una dieta de "baja estimulación" para el sistema inmunitario innato a la que se le agregaron los ingredientes a evaluar. El criterio de la respuesta inmunitaria innata fueron los niveles de AGP (μg/ml) medidos en suero en pollitos de 0-2 semanas de edad. El resumen de lo resultados se encuentra en la figura 2.

Figura 4. Correlación lineal entre niveles circulantes de AGP, la alimentación y el contenido de manosa derivado de la soja (Anderson, D.H. and H. Hsiao, 2009).

Además, se realizó una experiencia en pollos de engorde para evaluar los efectos de las β-mananasa en los rendimientos y la uniformidad de los lotes a edad de sacrificio (Tabla 1). Los tratamientos incluyeron un tratamiento control positivo y un tratamiento control negativo reducido en energía con la enzima añadida al control negativo.

Tabla 1. Efecto de la β-mananasa (Hemicell® HT) en la productividad y uniformidad de peso (% coeficiente de variación) en pollos de engorde comerciales (Knox, 2009).

Los resultados demuestran que la AGP aumentó en respuesta al aumento de los niveles de galactomananos en la dieta (Tabla 1). La adición de β-mananasa pura redujo los niveles AGP y la respuesta en función de los niveles de AGP en suero de fue proporcional al contenido de β-mananos en el alimento (basado en el contenido de manosa en alimento, medido por cromatografía de gases). La cantidad de manosa medida en el alimento fue utilizada como un indicador del contenido ascendente de β-galactomananos (Anderson et al., 2006). Los estudios demuestran que la respuesta inmunitaria inducida por alimentos (RIIA) es una realidad y puede afectar al rendimiento de los pollos de engorde. Los β-mananos constituyen un buen modelo para replicar su impacto. La β-mananasa tiene el potencial de limitar su impacto y de reducir el costo de una innecesaria respuesta inducida por los alimentos.

Una mayor uniformidad en el peso en granja se traducirá en una mayor consistencia de los productos avícolas procesados. Se han realizado varios ensayos con β-mananasa con aves de corral con el fin de evaluar sus efectos en la uniformidad de pesos vivos, obteniéndose resultados prometedores (Anderson et al., 2001). Así, en el presente estudio se vio que al añadir β-mananasa a 225 y 400 g/tonelada de alimento aumentando significativamente el peso de las aves al día 43 de edad en un 4.6 y 8,7% respectivamente, a la par que disminuía, significativamente también, (P>.05) el %CV en 1.4 y 2.7 unidades (tabla 1).

 

 

1. Anderson, D., J.L. McNaughton, H.Y. Hsiao, D.W. Fodge, 2001: Improvement of Body Weight Uniformity in Broilers, Turkeys, Ducks and Pigs by use of the Bacillus lentus mannanase (Hemicell®). International Poultry Scientific Forum January 2001 Paper 36 (Abstract).
2. Anderson, D., G. Mathis, M. Jackson, H.Y. Hsiao, 2006: “Effect of β-mannanase (Hemicell® Feed Enzyme) on Acute Phase Protein Levels in Chickens and Turkeys.” Poultry Science Meeting, Edmonton, Alberta, Canada.
3. Baba, E., Y. Tsukamoto, T. Fukata, K. Sasai, A. Arakawa, 1993: “Increase of mannose residues, as salmonella typhimurium-adhering factor, on the cecal mucosa of germ-free chickens infected with Eimeria tenella.” American Journal of Veterinary Research. 53: 1471-1475.
4. Beutler, B., Z. Jiang, P. Georgel, 2006: “Genetic Analysis of Host Resistance: Toll-Like Receptor Signaling and Immunity at Large.” Annual Review of Immunology. 24: 353-389.
5. Daskiran, M., R. Teeter, D. Fodge, H.Y. Hsiao, 2004: “An Evaluation of Endo-β-D-mannanase (Hemicell) Effects on Broiler Performance and Energy Use in Diets Varying in β-mannan Content.” Poultry Science. 83: 662-668.
6. Didierlaurent, A., M. Simonet, J-C Sirard, 2005: “Innate and acquired plasticity of the intestinal immune system.” Cellular and Molecular Life Sciences. 62: 1285-1287.
7. Hsiao, H-Y., Anderson, D. and Dale, N. 2006. “Levels of β-mannan in Soybean Meal.” Poultry Science. 85: 1430-1432
8. Ikegami, S., F. Tsuchihashi, H. Harada, 1990: “Effect of Viscous Indigestible Polysaccharides on Pancreatic-Biliary Secretion and Digestive Organs in Rats.” Journal of Nutrition. 120: 353-360.
9. Klasing, K.C. 2007. “Nutrition and the Immune System” British Poultry Science 48(5): 535-537.
10. Knox, A. 2009. “Roslin-ChemGen Broiler Trial 2009”: To evaluate the efficacy of Hemicell-L and Hemicell-HT in broilers fed on pelleted diets based on wheat and soybean meal.” Roslin Nutrition Ltd., Scotland.
11. Korver, D. 2006. “Overview of the Immune Dynamics of the Digestive System.” Journal of Applied Poultry Research. 15: 123-135.
12. Anderson, D.M. and H. Hsiao-2009. “New Feed Enzyme Development” Chemgen Corporation.
13. Slominski, B., L. Campbell, 1990: “Non-starch Polysaccharides of Canola Meal: Quantification, Digestibility in Poultry and Potential Benefit of Dietary Enzyme Supplementation.” Journal of the Science of Food and Agriculture. 53: 175-184.
14. Stahl, P.D., R.A. Ezekowitz, 1998: “The mannose receptor is a pattern recognition receptor involved in host defense.” Current Opinion in Immunology. Feb; 10(1):50-55.