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Coccidiosis, enzimas y disponibilidad de nutrimentos: efectos sobre la salud intestinal

Publicado: 20 de octubre de 2011
Por: Marco Quiroz, Chris Knight, JJ Dibner, Andres Montoya - Novus International, Inc., USA
Resumen

El propósito del presente trabajo es el examinar la relación entre el ciclaje de coccidias en el intestino de pollos de engorda y la disbacteriosis que involucra a Clostridium perfringens (Cp) con el objeto de identificar intervenciones nutricionales y aditivos en el alimento que ayuden a reducir la sobre proliferación de Cp en el íleon. Para estudiar el papel de la dieta en el desarrollo de disbacteriosis, se creó un modelo de experimentación que no incluye ningún desafío con Cp y en su lugar se utiliza una dieta de alta viscosidad que se ha asociado con problemas de disbacteriosis. Utilizando este modelo de experimentación, se han realizado una serie de estudios para evaluar factores que pueden exacerbar o mitigar los efectos de enteritis subclínicas. Como prueba del concepto, se corrió un experimento donde se alimentaron pollos de engorda con un alimento quebrado que contenía 22% de proteína cruda, 1.21%/1.07% total/digestible de lisina y que contenía 33% de centeno, 25% de trigo y 31 % de soya. Se inoculó una sobredosis de 3X de una vacuna viva contra la coccidiosis aviar, también se les trató con un antibiótico o una mezcla de enzimas (NSP) y se comparó contra controles no desafiados y/o sin tratamiento. Los resultados indicaron que la dieta juega un papel significativo en la proliferación de Cp mientras que el efecto del desafío con coccidia no tuvo un efecto significativo. Este modelo de experimentación está siendo utilizado para probar nuevos aditivos para el alimento. La determinación de factores de la dieta y condiciones del intestino previo a la manifestación clínica de la enteritis necrótica son esenciales para desarrollar intervenciones nutricionales y soluciones para una agricultura sostenible.

Palabras Clave: Enteritis necrótica, Coccidiosis, Vacunación, Disbacteriosis.

Introducción
El término problemas de salud intestinal en pollo de engorde se utiliza de manera generalizada con respecto a cosas que tienen diferente significado para cada quien (Truscott y Al-Sheikhly, 1977; Tierlynck et al., 2009). La notoriedad de los problemas asociados con cambios en la microflora intestinal (disbacteriosis) aumentó hasta convertirse en un aspecto que afecta fuertemente la producción, desde que se prohibió el uso de los antibióticos promotores del crecimiento en la Unión Europea (Hoerr, 1998; Lee, 2002). No obstante, sigue siendo un desafío común en cualquier ambiente en el que se producen pollos sobre material de cama. Los síntomas externos más comunes de esta patología son diarrea, heces acuosas y mal formadas que, bajo circunstancias más severas, pueden tener color amarillo y aspecto espumoso (Wilson, 2005). Cuando este signo se combina con partículas de alimento sin digerir, algunos autores lo describen como "tránsito rápido" (en inglés "feed passage" o "flushing") (Collier et al., 2003; Dibner et al., 2009). Por lo general, todas estas presentaciones producen cama húmeda y aumentan la mortalidad, además de presentar toda una amplia gama de problemas secundarios, incluyendo enteritis necrótica (EN) y dermatitis gangrenosa, además de pododermatitis y sinovitis, reducción en la uniformidad de las canales y niveles elevados de decomisos tanto en el campo como en el matadero (Prescott et al., 1978).
El estudio sintomático de los problemas de salud asociados con disbacteriosis se complica por el hecho de que existe una gran variedad de factores que interactúan con la etiología. En muchos casos, los factores iniciales pueden ser una infección parasitaria leve, patógenos exógenos o toxinas. La respuesta del animal a estas agresiones contribuye significativamente con el curso del problema y con su impacto al final sobre el rendimiento de la parvada; no obstante, rara vez se presentan manifestaciones clínicas claras, por lo que el término que se ha utilizado para describir a este problema de salud intestinal es enteritis subclínica (Hoerr, 1998; McQuard, 1998). El propósito del presente informe es describir un modelo reproducible que proporciona una manera de crear enteritis subclínica para poder estudiar sistemáticamente los factores que interactúan para agravar o mitigar este síndrome.
 
Material y Métodos
Se realizó una serie de experimentos para validar este modelo, como una manera de estudiar los factores que contribuyen para mitigar los efectos de la enteritis subclínica. Como primera prueba del principio se realizó un experimento con pollos de engorde de 28 días que recibieron una dieta con 22% de proteína bruta (PB), 1.21%/1.07% de lisina digestible total, que se administró en forma de harina y que contenía 33% de centeno,  25% de trigo y 31% de tora (pasta o harina) de soya (soja). El diseño de un arreglo factorial 2 X 3 (dos factores) de Eimeria ciclando en la forma de una sobredosis al triple (3X) de una vacuna que contiene ooquistes vivos de 3 especies del protozoario (ADVENT® para control de coccidiosis) o bien nada, y 3 factores de aditivos alimenticios: un testigo negativo, un antibiótico (disalicilato metileno de bacitracina, 60 ppm: BMD) o una mezcla de enzimas para polisacáridos no amiláceos (NSP) que contenía xilanasa, glucanasa y glucosidasa.

Resultados y Discusión
La sobredosis de la vacuna coccidial en esta dieta de alta viscosidad causó una reducción de 4 a 5% (P< 0.01) en la eficiencia de ganancia, pero no se observaron interacciones con los efectos de ninguno de los aditivos alimenticios. Por ende, los resultados se presentan como efectos principales promediados entre el desafío con coccidiosis. El hecho de añadir los aditivos alimenticios  mejoró el Índice de Rendimiento a 28 días ((ganancia en el período*viabilidad en el período)/eficiencia alimenticia en el período), IP) de 145 para el testigo a 188 y 284 para el antibiótico y las enzimas NSP, respectivamente (P< 0.01). El mejoramiento en el IP fue más constante con las enzimas NSP que con el antibiótico, y se asoció también con una reducción significativa en la viscosidad del bolo alimenticio (P< 0.01) a todo lo largo de la prueba. Las enzimas NSP también se asociaron con una reducción de 1.5 a 2.5 log en el cultivo de Cp del intestino grueso y de la porción posterior del íleon (P< 0.01), lo que coincide con un informe previo (Choct et al., 2006). Sin embargo, el antibiótico no tuvo efecto significativo sobre el número de Cp. La viabilidad general en la prueba fue superior al 95% y no se observaron diferencias relacionadas con los tratamientos ni hubo muertes relacionadas con Clostridium.
La morfometría intestinal los días 15 y 22 del estudio se utilizó para evaluar la salud de este órgano con respecto a los diversos tratamientos empleados en la prueba. La sobredosis de vacuna coccidial afectó negativamente la morfometría intestinal, con una reducción significativa en el desarrollo de la mucosa, la altura de las vellosidades y una proporción elevada (nociva) entre criptas y vellosidades en el duodeno y en la porción intermedia del intestino delgado tanto a los 15 como a los 22 días, en comparación con los testigos no desafiados. Estos efectos negativos, que son congruentes con las respuestas inflamatorias locales, fueron más pronunciadas en la porción media del intestino delgado de las aves desafiadas, que no recibieron las enzimas NSP, el día 15, pero la morfometría ileal no se vio afectada significativamente a los 15 ni a los 22 días por ninguno de los aditivos ni por el desafío coccidial. La adición de las enzimas NSP mejoró la morfometría intestinal (duodeno y porción media del intestino delgado) a juzgar por la reducción en la proporción entre criptas y vellosidades, lo que indica que cuando menos una parte del mejor rendimiento se debió a una mejor salud intestinal y a una reducción en las demandas para la proliferación del tallo celular de las criptas.
Estos resultados indican que es un desafío para las aves el someterlas a ingredientes que contienen polisacáridos no amiláceos, pues produjo inflamación intestinal y estimuló el crecimiento de C. perfringens en las porción posterior del tracto gastrointestinal. Más aún, la adición de enzimas que digieren los NSP y, en menor grado, el antibiótico promovieron el rendimiento mientras que las citadas enzimas mitigaron la inflamación intestinal y redujeron el crecimiento exagerado de la citada bacteria.
En la segunda prueba la dieta se modificó para evaluar el impacto de una fuente de proteína de origen animal con menor capacidad de ser digerida que la torta de soya cuando se administra a pollos de 1 a 21 días de edad. En estudios previos se había encontrado que el nivel de harina de pescado, al contrario de lo que ocurrió con el concentrado de proteína de soya, incrementó significativamente el crecimiento de C. perfringens en el íleon y el ciego de los pollos (Drew et al., 2004). En nuestro experimento, agregamos 7% de harina de pluma a una dieta completa formulada con 23.5% de PB y 1.38%/1.21% de lisina total/digestible. Desafiamos a todas las aves con el triple (3X) de la dosis de la misma vacuna elaborada con ooquistes vivos de coccidia, al día de edad, y los tratamientos con aditivos alimenticios se utilizaron bajo un diseño con arreglo factorial 2 X 2 X 2, con y sin betaína, enzimas para NSP (Cibenza CSM), una proteasa (Cibenza DP100) y una combinación de los dos tipos de enzimas. Se ha informado que la betaína mejora el equilibrio osmótico y el rendimiento en presencia de desafío coccidial (Allen y Fetterer, 2002) y mejora la eficiencia de la respuesta inmune innata (Klasing et al., 2002).
El índice de rendimiento mejoró con la adición de enzimas NSP (P< 0.01), lo que fue modestamente más efectivo en presencia del osmolito betaína (Bet X CSM = 0.037). Se observó sólo un modesto mejoramiento en IP con la adición de la proteasa sola, que no se observó en presencia de la betaína (Bet X DP100 = 0.049), debido principalmente a un mejoramiento en el IP del testigo negativo en presencia de betaína. La adición de proteasa a las enzimas NSP no mejoró más el IP.
La mayor reducción de la viscosidad digestiva se logró con las enzimas NSP (P< 0.01), sin embrago, la proteasa redujo la viscosidad en presencia de betaína (Bet X DP100 < 0.05). Una vez más, la adición de las enzimas NSP redujo la presencia de C. perfringens con respecto a los otros tratamientos en 1.5 a 2 logs (P< 0.01) a partir de muestras obtenidas sólo de la porción posterior del íleon. Se midió en el suero la proteína de fase aguda AGP de la función de la barrera intestinal. Esta proteína es indicadora de una respuesta inmune sistémica y, consecuentemente, una elevación en AGP sugeriría una cierta falla en la función de barrera. Los resultados indicaron que tanto la proteasa como las enzimas NSP redujeron los niveles de AGP de manera similar en presencia de betaína y que la combinación de los dos tipos de enzimas tuvo un efecto aditivo (P< 0.05). Este sugiere que en presencia de un osmolito, los dos tipos de enzimas tienen cierto efecto positivo sobre la función de barrera intestinal en este modelo de enteritis subclínica. No obstante, mientras que la adición de enzimas NSP a esta dieta redujo las concentraciones de C. perfringens en el íleon, no hubo evidencia de que la adición de la proteasa en esta dieta alta en harina de pluma tuviera algún impacto inhibidor similar sobre el crecimiento de C. perfringens. Es posible que la alta viscosidad asociada con la dieta rica en polisacáridos no amiláceos haya impedido la interacción apropiada de la proteasa con su sustrato.
Con el objeto de examinar el impacto de la proteína de la ración sobre la concentración de C. perfringens en el íleon y sobre la función de barrera intestinal, utilizamos dos dietas, una sin proteína animal y formulada a 22% PB y 1.38%/1.21% de lisina total/digestible, la segunda dieta fue casi idéntica a la primera con la excepción de que contenía 14% de harina de pollos (HP) y se formuló para proporcionar un exceso de PB (30%) y lisina total y digestible (1.65%/1.38%). Nos preocupa que el alto nivel de centeno (38%) en la prueba 2 pudiera haber derrotado cualquier posible efecto de la proteasa como resultado de la muy alta viscosidad de la dieta. Por lo tanto, en la prueba 3 el nivel de centeno de la ración se redujo de 38% a 20%, agregando maíz para compensar la diferencia de energía. Nuevamente, todas las aves se sometieron a una sobredosis de la misma vacuna elaborada con ooquistes coccidiales vivos, con la excepción de que en este caso se aplicó a los 7 días del estudio en vez de hacerlo el día 1.
Los resultados a 28 días indicaron una reducción en IP con la dieta que contenía 30% proteína de harina de pollo que se incrementó al de las dietas normales en proteína con la adición de proteasa. Aun cuando estos resultados no son significativos, indican en el mismo sentido la posibilidad de que un exceso de proteína en el intestino grueso pudiera tener una influencia que promueva el crecimiento bacteriano exagerado y, consecuentemente, una influencia negativa sobre el rendimiento. Las concentraciones de C. perfringens en el íleon fueron significativamente más bajas que contenía el nivel normal de proteína de lo que se observó en la prueba 2 (~2.4 log vs. ~5.0 log) lo que probablemente se deba a la reducción en el contenido de centeno de la dieta en esta prueba. Los niveles ileales de C. perfringens en la dieta con 30% de PB con harina de pollo se incrementaron aproximadamente 2 unidades log en comparación con la dieta que contenía el nivel normal de proteína (P< 0.01). La adición de la proteasa a la dieta con el nivel normal de proteína no tuvo impacto sobre los niveles ileales de C. perfringens, pero la adición de la proteasa a la dieta alta en proteína causó una reducción de 2 log en C. perfringens a niveles similares a los observados con la dieta con proteína normal. Similar a los resultados observados en la prueba 2, la adición de la proteasa en esta prueba generó reducciones en los niveles séricos de AGP (P< 0.10) independientemente del nivel de proteína en la ración. Estos resultados indican que la reducción al mínimo del flujo de proteína animal digestible hacia el intestino grueso en presencia de enteritis subclínica reduce los niveles de C. perfringens, ya sea que esto se deba a un menor nivel de proteína en la ración o a la adición de proteasa para aumentar su digestibilidad en la porción anterior del tracto gastrointestinal, minimizando así el flujo de proteína hacia el intestino grueso. Más aún, la adición de la proteasa en este modelo de desafío de la salud intestinal mejoró la función de barrera intestinal, según se determinó midiendo la respuesta en proteína de fase aguda, independientemente del nivel proteico del alimento.
El propósito de estas tres pruebas fue evaluar la validez de un modelo de desafío de la salud intestinal, diseñado para producir enteritis subclínica en pollos de engorde jóvenes. De tener éxito, esto podría proporcionar un sistema que facilitaría el estudio de los muchos factores que interactúan para contribuir con este problema tan diseminado y, a menudo, impredecible. El marco teórico de trabajo para este modelo se predice bajo el concepto de que 1) la inflamación intestinal y el estrés oxidativo, 2) la falla digestiva con, 3) el aumento en el flujo de nutrimentos al intestino grueso y 4) la falla en la barrera intestinal son, todos ellos, factores que participan en diferentes grados, en el desafío de la salud intestinal. Los resultados mostraron que cada uno de estos 4 factores está influenciado por este modelo y la falta de mortalidad significativa es consistente con el modelo de desafío subclínico intestinal que hemos intentado crear.

Conclusiones
Estos estudios se enfocaron principalmente hacia la influencia de un mayor flujo de nutrimentos hacia el intestino grueso que estimula el crecimiento de C. perfringens y demostró el papel que las enzimas digestivas específicas del sustrato desempeñan para minimizar el crecimiento de C. perfringens y respaldar el mantenimiento de la salud intestinal. También observamos que, aun cuando C. perfringens es un marcador reproducible del crecimiento exagerado de un patógeno potencial en el intestino, no existe la necesidad de desafiar a las aves con un C. perfringens exógeno para producir estos efectos. De hecho, es posible que este enfoque se asemeje más a lo que ocurre en el campo. El sistema del presente modelo se utilizará en el futuro para evaluar factores adicionales que puedan apoyar el mantenimiento de la función de la barrera intestinal, modular la respuesta inflamatoria en el intestino y el estrés oxidativo resultante, y promover el mantenimiento de una microbiota apropiada en el intestino grueso del pollo.

Bibliografía
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