Mecanismos de acción de los ácidos orgánicos

La extracción de energía y nutrientes del alimento requiere una fuerte interacción entre las funciones bioquímicas de los animales y la microbiota presente en tracto gastro-intestinal (TGI). Es por esto que resulta de vital importancia lograr establecer una microbiota benéfica equilibrada.

Durante los últimos 50 años se han utilizado Antibióticos Promotores de Crecimiento (APC) para controlar las disbacteriosis y los enteropatógenos (Dibner and Richards – 2005). En la actualidad los consumidores incrementaron notablemente la demanda de alimentos a partir de animales criados sin la utilización de APC (Phillips - 2007). A lo largo de los años se desarrollado varias herramientas para utilizar en reemplazo de los PCA. Dentro de estas herramientas se encuentran los prebióticos.

Prebióticos: Son ingredientes que mejoran la salud del huésped mediante la interacción con la microbiota intestinal. Algunas de sus funciones pueden ser:

Los oligosacáridos son ampliamente utilizados en la actualidad, dentro de ellos, el manano-oligosacárido ha sido el de mejores resultados (Rehman et al. – 2009). A su vez, dentro de ellos, los de cadena corta (de 7 carbonos o menos de longitud), los que constantemente han demostrado resultados.

Se considera ácido orgánico (AO) a todos los ácidos carboxílicos orgánicos, pero solo aquellos de cadena corta, de hasta 7 carbonos de longitud, tienen efecto sobre la salud intestinal (Dibner J.J. y Buttin P. 2002).

Antes de analizar el mecanismo de acción de los AO debemos mencionar la diferencia que existe con los ácidos inorgánicos (AI). Los AI suelen ser ácidos fuertes, como el ácido clorhídrico, estos ácidos tiene la capacidad de disminuir el pH intestinal. La mayoría de los enteropatógenos no crecen a pHs bajos, por lo que regulando el pH intestinal se puede disminuir el crecimiento de bacterias como Salmonella spp y favorecer el crecimiento de bacterias como Lactobacillus spp.

Los AO, al ser ácidos débiles, no son capaces de disminuir el pH intestinal por su acción directa, pero poseen otro mecanismo de acción que explica su capacidad antibacteriana. El principio básico de acción de los AO es que, en su forma no disociada, pueden atravesar la pared celular bacteriana y ejercer un efecto perjudicial sobre el medio interno de la misma. Según Lambert y Stratford (1999), después de penetrar la pared celular, los ácidos quedan expuestos al pH interno de la bacteria, el cual debe ser superior al del medio externo, y se disocian (liberan protones H+). Como consecuencia el pH interno disminuye y la bacteria debe utilizar energía para regresar al punto de homeostasis. Esto genera un doble perjuicio para la bacteria, por un lado, el cambio de pH del medio interno interrumpe los procesos biológicos de la bacteria y por el otro el consumo de energía inhibe o detiene el crecimiento bacteriano, pudiendo incluso llevar a la muerte de la misma. Este efecto es más efectivo para aquellas bacterias sensibles a los bajos pHs. Es por esto que los AO son especialmente eficaces vs bacterias gram negativas.

Ahora bien, es importante saber que el sitio de acción de los AO dependerá del estado molecular en el que se encuentren. Los AO en su estado no-disociado (ej. ácido Fórmico) ejercerán su efecto sobre las bacterias presentes en el alimento y en el buche para el caso de las aves. Luego en el estómago el pH ácido del medio hace que estos AO pasen a su estado disociado y así pierden su efecto pues ya no podrán atravesar la pared bacteriana. Por este motivo, para que los AO puedan actuar sobre el equilibro del microbioma intestinal es determinante que sean formulados dentro de una matriz que no permita el contacto de los mismos con los ácidos gástricos y solo sean liberados una vez llegados al intestino.

El tipo de protección es sumamente importante. Las formas más comunes de protección es el recubrimiento de los ácidos con micelas lipídicas. Esto evita que los ácidos se disocien hasta su llegada al duodeno. Una vez allí, la acción de las lipasas destruye la micela y libera los ácidos. El problema con este tipo de protección es que los ácidos se liberan, en su mayor concentración, en el duodeno por lo que la concentración de ácidos en las porciones distales del intestino será baja.

Otro tipo de matriz es la de carrier mineral. Mediante la utilización de minerales porosos indigeribles, como la vermiculita se puede. Al proteger los ácidos con un Carrier mineral se logra una triple acción:

Este último tipo de matrices es más eficiente en el control de enteropatógenos y en la promoción de la salud intestinal.

La mayoría de los enteropatógenos deben adherirse a la mucosa intestinal para lograr colonizarla y comenzar a multiplicarse (Spring P. et al., 2000). Para lograrlo utilizan un tipo de fimbria denominada Fimbrias tipo 1. Este tipo de fimbrias está presente en bacterias como E. coli, Salmonella, Klebsiela y Vibrio, entre otras. Tiene la capacidad de reconocer la manosa presente en la pared intestinal y adherirse a ella.

Los Manano-oligosacaridos (MOS) son un tipo de glúcidos derivados de la pared externa de algunas cepas de levaduras. Los MOS pueden obtenerse directamente colocando la pared de levadura, en cuyo caso la efectividad es menor, o realizando una lisis especifica de la misma que permita obtener el MOS sin el resto de los componentes de la pared, aumentando así, su efectividad.

Los MOS, al poseer manosa, tienen la capacidad de unirse a las fimbrias tipo 1 de las bacterias, evitando así, que estas se unan al intestino. Este tipo de inhibición competitiva depende de la concentración de MOS en el lumen intestinal, a mayor concentración, mayor será la capacidad inhibitoria (Spring P. et al., 2000).

A su vez, los MOS tienen la capacidad de modular al sistema inmune. Los macrófagos poseen Receptores de Reconocimiento de Patrones (PRRs), estos PRRs reconocen patrones bacterianos, es decir, estructuras que se encuentran presentes en grupos de bacterias. Uno de estos PRR es el receptor de manosa el cual reconoce la manosa de la pared de algunas bacterias (Li K. y Underhill D.M. 2020). Cuando se genera la unión entre los PRR y la manosa se desencadena una cascada de citoquinas que causa la activación de los macrófagos. Ya que los MOS son capaces de unirse a los receptores de manosa de los macrófagos son capaces de desencadenar la modulación de la respuesta inmune.

UNIWALL® MOS es un prebiótico que posee una formulación única que le otorga un efecto sinérgico sobre los enteropatógenos.

UNIWALL® MOS posee una combinación especifica de ácidos orgánicos, MOS y un carrier mineral especifico.

UNIWALL® MOSposee ácido fórmico, ácido acético, Formiato de amonio y propionato de amonio. Esta combinación le otorga un potente efecto antimicrobiano al alterar el medio interno de las bacterias.

A su vez los Manano-oligosacaridos presentes en UNIWALL® MOS tienen la capacidad de aglutinar a las bacterias gram negativas como Salmonella spp y E. coli,así como también estimular el sistema inmune.Logrando así, disminuir la adhesión y colonización intestinal de las mismas.

Por último, la formulación con un carrier especifico, vermiculita expandida, le confiere una doble función, permite la liberación lenta de los ácidos, logrando su acción en todo el tracto digestivo y actúa como sustrato de colonización por parte de las bacterias acidófilas como Lactobacillus spp.