Disbiosis: ¿cuáles son las causas y síntomas, y cómo se alivia su impacto en el desempeño de los pollos de engorde?

Introducción

El ecosistema intestinal es una red muy compleja e interconectada. Se puede definir como un sistema, o un grupo de elementos interconectados, formado por la interacción de una comunidad de organismos con su entorno, en el intestino (Martín et al., 2014). Cuando el ecosistema está en equilibrio, los diferentes componentes del sistema funcionan en perfecta armonía, también llamada homeostasis (Honda and Littman, 2016). Este estado dinámico de equilibrio es la condición de funcionamiento óptimo del organismo, incluyendo la composición del microbioma (bacteria, virus, hongos y protozoos), metabolitos, células epiteliales del huésped, condiciones físicas y químicas en el tracto gastrointestinal, etc. Si este estado de homeostasis se altera o destruye, resulta en una disfunción del sistema, interacciones mermadas con el huésped y, por lo tanto, un desempeño animal reducido. Uno de los elementos clave del ecosistema intestinal es la microbiota. Cualquier alteración en el ecosistema conducirá a una alteración en la microbiota y viceversa. La magnitud de esta alteración y desequilibrio depende de las causas y su severidad. En la siguiente sección nos centraremos en el desequilibrio de la microbiota, también llamado disbiosis: sus causas, síntomas y efectos, y cómo proporcionamos las posibles soluciones en la avicultura.

¿Qué es la disbiosis?

“La disbiosis frecuentemente se define como un “desequilibrio” en la comunidad microbiana intestinal que está asociado con la enfermedad. Este desequilibrio podría deberse a la ganancia o pérdida de los miembros de la comunidad o cambios en la abundancia relativa de microbios (Messer y Chang, 2018) .”

La disbiosis generalmente se define como una alteración indeseable de la microbiota que resulta en un desequilibrio entre las bacterias protectoras y las dañinas (Chan et al., 2013). Sin embargo, la definición de una bacteria dañina aún no está completamente establecida. Los términos de bacteria patógena y bacteria dañina generalmente se consideran sinónimos. Sin embargo, sabemos que algunas bacterias comensales pueden volverse dañinas cuando las condiciones les permiten crecer demasiado. La microbiota intestinal se compone de diferentes bacterias comensales con distintas funciones que trabajan juntas para mantener la homeostasis (Ducatelle et al., 2015). Si se altera el equilibrio y la sinergia entre estas bacterias, se producirá un crecimiento excesivo de una población sobre las demás y la consecuencia es la disbiosis (Ari et al., 2016). Por ejemplo, la microbiota contiene bacterias que trabajan juntas en equilibrio: bacterias sacarolíticas que degradan carbohidratos y bacterias proteolíticas que degradan proteínas, y un crecimiento excesivo de una u otra altera el equilibrio y la consecuencia es la disbiosis (Van Immerseel et al., 2019).

¿Cuáles son las causas y síntomas de la disbiosis, y cómo podemos contribuir a solucionar/reducir su impacto?

Las causas de la disbiosis están relacionadas a varios factores y dan lugar a efectos de diferente gravedad.

1. Antibióticos

Los antibióticos son la causa principal y más común de la alteración de la microbiota (Hawrelak y Myers, 2004; Singh et al., 2013; Khan et al., 2019). En muchos países, después de la prohibición del uso de antibióticos como promotores de crecimiento debido al desarrollo de resistencia a los antibióticos, sólo se permiten para tratamientos terapéuticos. Estudios recientes han demostrado que incluso cuando se utilizan con fines curativos, los antibióticos pueden causar disbiosis y provocar una disminución del desempeño animal (Le Roy et al., 2019). En este estudio sugirieron que la respuesta metabólica del huésped al tratamiento con antibióticos resultó de una modificación simultánea de la composición de la microbiota intestinal y el metabolismo de las hormonas esteroideas.

2. Bacterias y parásitos patógenos

Las bacterias patógenas son parte del ecosistema intestinal, pero en la homeostasis se encuentran en concentraciones bajas o por debajo del nivel de detección cuando se utilizan métodos microbiológicos comunes. Cuando se produce un desequilibrio, puede provocar un crecimiento excesivo de estas poblaciones (Ma et al., 2016). Estos patógenos primero competirán por nutrientes con el huésped y con otras bacterias comensales (Lacey et al., 2018). Luego producirán metabolitos y toxinas que conducen a una disbiosis más grave, que evoluciona a una enteritis (Toor et al., 2019). Los síntomas y efectos de estos patógenos dependen de las cepas y la concentración de estas bacterias en el intestino, pero también de la presencia de parásitos.

Los parásitos, específicamente Eimeria spp., son protozoos intracelulares que causan coccidiosis en pollos (Yun et al., 2000). La coccidiosis causa lesiones intestinales, malnutrición (Tyzzer, 1929) y movilización del sistema inmunológico para luchar contra estos parásitos (Chapman, 2014; Toor et al., 2019). Como resultado, la coccidiosis es uno de los factores de estrés más importantes que conduce a una disminución del desempeño productivo.

En general, la mayoría de las bacterias patógenas producen toxinas y metabolitos que aumentan la motilidad intestinal, aumentan la fermentación con producción de gas, cambian el pH intestinal, irritan la mucosa, causan inflamación y aumentan la secreción de moco (Hawrelak y Myers, 2004; Toor et al., 2019; Khan et al., 2019). Este proceso reduce la digestibilidad y absorción de nutrientes y agua. Sin embargo, la condición más costosa para la producción animal es la respuesta inflamatoria crónica del animal a una menor disbiosis constante (Oviedo-Rondón, 2019).

La lista de patógenos específicos aviares es larga, pero en esta sección, nos enfocamos sólo en los patógenos claves que causan el mayor impacto en la producción avícola moderna: Salmonella spp., Escherichia coli, Clostridium perfringens y Eimeria spp.

a. Salmonella spp. Algunas de las Salmonella spp. son patógenos transmitidos principalmente por alimentos que no siempre tendrán un efecto directo en el pollo. Las aves actúan como reservorio de este patógeno que puede causar enfermedades e incluso ser letales para los humanos. En general, las pérdidas económicas están asociadas con el rechazo de aves contaminadas en la faena, intervenciones veterinarias, adición de aditivos de alimento balanceado y medidas de manejo para reducir la Salmonella, etc. (Wigley, 2014; Likotrafiti y Rhoades, 2016; Yang et al., 2018). Algunos de los patógenos más temibles transmitidos por los alimentos son Salmonella Enteritidis y Salmonella Typhimurium. Estas cepas usualmente causan infecciones intestinales asintomáticas, pero los brotes agudos pueden provocar una alta mortalidad (Dunkley et al., 2009). Algunas otras Salmonella spp. son patógenos específicos de animales que tendrán un impacto directo en los animales. Los síntomas son específicos y diferentes para cada patógeno, lo que conduce principalmente a una alta mortalidad de la parvada. Por ejemplo, Salmonella gallinarum es uno de los principales patógenos aviares que provoca una morbilidad y mortalidad grave para pollos de engorde (Foley et al., 2011).

Para limitar el impacto de Salmonella spp. no hay una solución mágica. Se recomienda un programa holístico para controlar la Salmonella y sus muchas fuentes de contaminación (figura 1).

Figura 1: Principales fuentes de contaminación por Salmonella (Vetworks, 2018)

Para controlar la Salmonella debemos asegurarnos de controlar y mantener todas las fuentes contaminantes libres de ella, como lo demuestra la estrategia danesa (Wegener et al., 2003).

Se ha demostrado que el uso de vacunas es una herramienta eficaz para controlar y/o prevenir la infección pecuaria (Zhang-Barber et al., 1999; Desin et al., 2013). Los programas de vacunación se centran principalmente en parvadas de ponedoras o reproductoras. Los probióticos y otros aditivos de alimento balanceado, como los ácidos orgánicos, también han demostrado ser eficaces contra la Salmonella y una alternativa eficiente en el programa de prevención. (Tellez et al., 2012; Koutsoumanis et al., 2019).

b. Escherichia colies una bacteria gram-negativa que normalmente está presente en el medioambiente y en el ecosistema intestinal de las aves. Un desequilibrio de otros parámetros del ecosistema conduce a condiciones favorables para un crecimiento excesivo de E. coli. Según la cepa específica (enterotoxigénica, verotoxigénica, o necrotoxigénica) y la carga de bacterias en el intestino, los síntomas y la gravedad de la infección pueden ser diferentes. Las patologías relacionadas con las infecciones por E. coli son principalmente colibacilosis asociada a celulitis y enfermedad respiratoria, enterocolitis, onfalitis, artritis, osteomielitis y osteonecrosis (Kaper et al., 2004; Daud et al., 2014; Mohamed et al., 2018). E. coli es también uno de los principales patógenos transmitidos por los alimentos, transmitidos por productos y subproductos de origen animal, y representa una preocupación importante para la salud humana (El Parlamento Europeo y del Consejo, 2003; EFSA, 2007).

c. Clostridium Perfringens (Cp) se clasifican según su tipo de toxina en 5 clases (A, B, C, D y E). Las cepas patógenas de Cp son responsables de la enteritis necrótica en avicultura al producir toxinas que crean lesiones en la membrana de las células epiteliales (Broom, 2017). A pesar que los Cp son parte de la comunidad microbiana intestinal, la disbiosis puede crear condiciones en el ecosistema que son ideales para el crecimiento excesivo de cepas patógenas que conduce a una condición conocida como enteritis necrótica (Lacey et al., 2018). La enteritis necrótica se considera una de las principales enfermedades avícolas y el impacto aumentó después de la prohibición de los antibióticos como promotores de crecimiento (Van Immerseel et al., 2016).

d. Eimeria spp. Infecciones. Eimeria son protozoos y la principal causa de coccidiosis aviar (Abbas et al., 2012). Estos protozoos se desarrollarán en diferentes regiones del intestino y causarán lesiones de leves a graves que afectarán la integridad de la mucosa (Tyzzer, 1929). Dependiendo de la gravedad y el sitio de la infección (Figura 2), la coccidiosis resultará en una mala absorción de nutrientes y pérdidas de líquidos (E. acervulina y E. mitis), inflamación de la pared intestinal con hemorragias puntuales y desprendimiento epitelial (Eimeria brunetti y E. maxima), o la destrucción completa de las vellosidades que provocan hemorragias extensas y la muerte (E. necatrix y E. tenella) (Chapman, 2014). La lesión causada por Eimeria spp. también favorece el desarrollo de otros patógenos como Clostridium perfringens resultando en una enteritis necrótica más severa y/o translocación bacteriana que conducirá a infecciones en otros órganos (Berg, 1999).

Figura 2: Las cinco especies más importantes de Eimeria (fuente: backyardchickens.com)

Los probióticos son aditivos de alimento balanceado eficaces contra Clostridium perfringens y enteritis necrótica. Estudios recientes muestran que suplementar probióticos como GutCare® (Sokale et al., 2019; Whelan et al., 2019; Bortoluzzi et al., 2019; Menconi et al., 2020) y Ecobiol® (De Oliveira et al., 2019) en alimento para pollos de engorde inhibió el crecimiento de patógenos en el intestino y compensó los efectos negativos de la enfermedad sobre el desempeño animal.

3. Contaminantes del alimento balanceado

Los contaminantes del alimento balanceado o materiales tóxicos como toxinas, micotoxinas (Levasseur et al., 2011; Miedaner et al., 2015), pesticidas, residuos químicos, aminas biogénicas (Ladero et al., 2010) y otros también pueden causar disbiosis

a. Los pesticidas y residuos químicos que provienen de los ingredientes de alimentos balanceados representan un peligro potencial para los animales que los ingieren, lo que lleva a modificaciones en las propiedades físico-químicas del intestino (D’Mello, 2004).

b. Las aminas biogénicas son compuestos producidos por bacterias a partir de la fermentación de materias primas ricas en proteína, particularmente de origen animal, y son los agentes causantes de muchos casos de intoxicación alimentaria. Las aminas biogénicas más relevantes en la toxicidad en comida y alimento balanceado son la histamina, putrescina, cadaverina, tiramina, triptamina, β-feniletilamina, espermina y espermidina (Shalaby, 1996). Las aminas biogénicas pueden provocar una importante pérdida de peso y mortalidad cuando se ingieren en altas concentraciones. La principal fuente de aminas biogénicas son el pescado y los subproductos cárnicos utilizados como ingredientes de alimento balanceado. La toxicidad de algunas aminas biogénicas aumenta por la presencia de otras aminas y nitritos formando nitrosaminas cancerígenas (Shalaby, 1996).

Las aminas biogénicas pueden provocar erosiones en mollejas (Fossum et al., 1988). Esta erosión da como resultado una función alterada de la molleja, una digestión deteriorada y aumenta el riesgo de infecciones bacterianas (Janssens, 1971). Se ha observado que la ingestión de histamina causa cambios patológicos en el tracto digestivo asociados con edema tisular y atrofia esplénica, lo que da como resultado un crecimiento deficiente (Shifrine et al., 1959). Una de las soluciones propuestas es cuantificar 11 aminas biogénicas mediante HPLC a través de nuestro servicio de aminas biogénicas vía AMINOLab®.

c. La Organización Mundial de la Salud define a las micotoxinas como “compuestos tóxicos que son producidos naturalmente por ciertos tipos de mohos (hongos)”. El moho puede crecer en varios ingredientes de alimento balanceado como los cereales antes y/o después de la cosecha, frutos secos y subproductos de frutos. Entre varios cientos de micotoxinas identificadas, las aflatoxinas, acratoxina A, patulina, fumonisinas, zearalenona y nivalenol/deoxinivalenol son las más relevantes para la salud humana y animal. Aunque estos contaminantes son de diferentes orígenes y tienen diferentes clasificaciones, comparten muchos síntomas comunes. Los contaminantes de alimento balanceado ejercen efectos antinutricionales y provocan un deterioro del rendimiento. Las micotoxinas son metabolitos secundarios de los hongos que perjudican la salud animal a través de diferentes modos de acción.

d. Toxinas vegetales. Esta categoría se puede dividir en 2 subgrupos: termoestables (por ejemplo, taninos, alcaloides quinolizidínicos, glucosinolatos, saponinas) y sensibles al calor (por ejemplo, lectinas, inhibidores de proteinasas y cianógenos) (Osman et al., 2013)

4. Dieta desbalanceada

Las dietas desbalanceadas con un alto contenido de proteína/energía que crean un desbalance entre la energía y el requerimiento de proteína, conducirán a un exceso de proteína no digerida que llegará al ciego, lo que a su vez conducirá a un crecimiento excesivo de bacterias proteolíticas. Este último producirá amoníaco y sulfuro de hidrógeno (H2S) (Immerseel et al., 2004; Ducatelle et al., 2018).

Cuando la dieta está bien balanceada, también es más probable que la microbiota esté equilibrada para trabajar en armonía a degradar la fracción no digerible de los carbohidratos y las proteínas, como se muestra en la Figura 2. Numerosos estudios demostraron que cuando tenemos un exceso de proteína en la dieta la consecuencia sobre la microbiota se expresa a través de la disminución de los productores de butirato, un aumento en la producción de H2S y un sobrecrecimiento de la población de Proteobacterias y Enterobacteriaceae, lo que lleva a una disminución del desempeño (Figura 3, Van Immerseel et al., 2017).

Figura 2: Fracción de la vía de carbohidrato no digerible y la microbiota involucrada en este proceso (Ducatelle et al., 2016)

Figura 3: Impacto del exceso de proteína en la dieta de pollos de engorde (Ducatelle et al., 2016)

El nivel y la calidad de las proteínas son cruciales para la producción de pollos de engorde por muchas razones. Una de las razones se debe a las limitaciones ambientales y legales relacionadas con la excreción de nitrógeno establecidas por muchos países. Con el nivel de proteína actual en las dietas, los niveles a menudo se superan y, en un futuro, los productores podrían enfrentar sanciones. Por otro lado, esta cantidad de proteína cruda (hasta un 23% en la fase iniciación y 19% en finalización) es necesaria para cubrir los requerimientos de AA de los animales para optimizar el desempeño. Durante los últimos años se ha realizado un extenso trabajo para determinar las recomendaciones nutricionales para diferentes especies avícolas y etapas de crecimiento. Evonik utilizó esta investigación para desarrollar AMINOChick®, un software que calcula las recomendaciones de aminoácidos para pollos de engorde en función al sexo de las aves, nivel de energía en la dieta, calidad de pellets y el periodo de cría, etc. Evonik también ha trabajado para determinar la digestibilidad ileal estandarizada de aminoácidos (SID, por sus siglas en inglés) en varias materias primas diferentes con una extensa base de datos presente en AMINODat® 6.1. Muchos estudios han demostrado que la reducción de proteína cruda y el mantenimiento del rendimiento se pueden lograr mediante una formulación de alimento balanceado eficiente y el uso de AA suplementarios.

5. Factores antinutricionales

Factores antinutricionales e ingredientes poco digestibles: cuando la celulosa, los polisacáridos no amiláceos (NSP, por sus siglas en inglés) y las fracciones de fitatos se encuentran en un nivel elevado en el alimento balanceado, alterarán las propiedades físico-químicas del ecosistema intestinal. Muchos artículos han discutido y revisado el impacto de las fracciones no digeribles de la dieta sobre la digestibilidad y las propiedades físico-químicas del tracto gastrointestinal (TGI, por sus siglas en inglés) como se muestra en la Figura 3. Estos factores antinutricionales son responsables de la modificación de las condiciones físico-químicas en el intestino como la composición y secreción de moco, la acidez gástrica, la secreción pancreática de péptidos bacteriostáticos, la secreción de moco cuando se asocia con ulceración focal y la inflamación de la mucosa resulta en una absorción reducida de nutrientes, un cambio en la composición microbiana y en la composición de metabolitos (Figura 4; Scott et al., 2013).

Figura 4: Destino del alimento balanceado en el tracto digestivo (Scott et al., 2013)

Generalmente las dietas son formuladas de acuerdo a bases de datos compilados utilizando coeficientes de digestibilidad estándar de aminoácidos. Sin embargo, estas bases de datos no toman en cuenta las variaciones de calidad entre lotes del mismo ingrediente. Durante las últimas décadas, muchos artículos y revisiones han mostrado que los valores nutricionales de ingredientes de alimento balanceado varían según las variedades, el suelo, las condiciones climáticas, almacenamiento y muchos otros factores. Evonik ha desarrollado una herramienta de predicción basada en tecnología de infrarrojo cercano (NIR, por sus siglas en inglés) (AMINONIR®, AMINOProx® y AMINONRG®) para predecir mejor el valor nutricional de los ingredientes, lo que permite una mayor precisión a la hora de formular dietas. Además de las diferentes densidades de nutrientes, los ingredientes de alimento balanceado tienen otras propiedades y componentes que pueden afectar su valor nutricional, conocidos como factores antinutricionales. Ejemplos de factores antinutricionales son las fibras solubles e insolubles, fitatos, pectina, lignina y otros.

La calidad de la soya es otro ejemplo de un posible factor antinutricional relacionado con su procesamiento. La soya cruda contiene inhibidores de tripsina que disminuyen la actividad de las enzimas pancreáticas, lo que lleva a un aumento del tamaño del páncreas y una disminución de la absorción de grasas en el intestino (Mohan et al., 2015). Los factores pueden reducirse mediante un tratamiento térmico. Los ingredientes de alimento balanceado que son productos finales de diferentes procesos de transformación (por ejemplo, extracción de aceite y producción de bioetanol) pueden tener valores nutricionales más bajos debido al daño por calor. Para una mejor clasificación de estos daños y factores antinutricionales, el servicio AMINONIR RED® de Evonik puede evaluar el daño y en consecuencia, ajustar el valor nutricional de estos ingredientes de alimento balanceado. El uso de la espectroscopia NIR AMINONIR RED® permite predecir los efectos de las condiciones de procesamiento sobre la harina de soya, expeller de soya, soya integral, soya integral cruda, DDGS de maíz, así como lisina reactiva y factores antinutricionales. En consecuencia, AMINONIR RED® permite ajustar los valores nutricionales de estos ingredientes, en particular, los aminoácidos digestibles.

6. Estructura del alimento balanceado y tamaño de partícula

El tamaño de partícula grueso está estrechamente relacionado con la composición de la fibra y se ha reportado que mejora la salud intestinal y la utilización del alimento balanceado (Kheravii et al., 2018). Sin embargo, el desafío del tamaño de partícula es alcanzar el tamaño óptimo de partícula de alimento (Ali, 2018). El tamaño de partícula de alimento balanceado es un factor importante y está relacionado principalmente con el proceso de producción. Usualmente, es un factor de costo relevante, pero también tiene un impacto significativo en el desarrollo del tracto gastrointestinal (GIT, por sus siglas en inglés) de los pollos de engorde y en la salud intestinal.

7. Condiciones ambientales

Las condiciones ambientales como el estrés por calor o frío conducen generalmente a una alteración en la fisiología gastrointestinal y/o inmunidad que puede conducir a una menor absorción de nutrientes y a una microbiota alterada. Relativamente pocos artículos han estudiado el efecto de las condiciones ambientales, como el estrés calórico o por frío, sobre la microbiota de pollos de engorde. Sin embargo, los resultados muestran que el estrés calórico afecta el consumo de alimento y el rendimiento de crecimiento de las aves y, por consiguiente, las propiedades físico-químicas del GIT que conducirán a una modificación de la comunidad microbiana (Zhang et al., 2017).

Los probióticos pueden desempeñar un papel importante en el mantenimiento de la integridad intestinal y el nivel de rendimiento durante los factores estresantes ambientales, por ejemplo, calor mayor al óptimo. Esto se observó en un estudio realizado en Tailandia donde Ecobiol® ayudó a superar el impacto negativo del estrés calórico (Dorigam et al., 2019). Bajo estrés calórico, el consumo de alimento, la digestión y absorción de proteína disminuyeron. La suplementación de probióticos permitió rebalancear y volver al mismo rendimiento del grupo control termoneutral. Por otro lado, el probiótico permitió mantener la actividad del sistema inmunológico y disminuir el conteo de E. coli en muestras cecales.

Conclusión

Teniendo en cuenta todos los factores listados anteriormente, podemos observar que cualquier cambio menor en el ecosistema intestinal de los pollos de engorde puede permitir una cadena de eventos que conducirá a una infección más grave, pérdidas de desempeño, morbilidad, y en el peor de los casos, mortalidad. Para mantener un ecosistema intestinal equilibrado, necesitamos más que un producto. Se necesitan soluciones integral que tengan en cuenta todos los componentes clave del ecosistema y los lleven a una homeostasis perfecta.

^Siglas

^{GIT – tracto gastrointestinal}
^{NIR – infrarrojo cercano}
^{NSP – polisacáridos sin almidón}