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Importancia de la microbiota intestinal de las aves y su posible regulación con el uso de fibras

Publicado el: 24/8/2020
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Introducción

El intenso mejoramiento de programas genéticos, en las últimas décadas, ha llevado al pollo a ser un mejor convertidor de alimento en masa muscular; cada vez más eficiente que sus predecesores. Simultáneamente, los requerimientos de nutrientes del pollo también se han estimado mejor con el fin de lograr el máximo potencial genético en el mínimo tiempo posible. Por lo tanto, las líneas de pollo actuales tienen la capacidad de digerir el alimento de manera más eficiente y absorber los nutrientes necesarios para un máximo potencial de crecimiento (Mahmoody Guo, 2020).

La inclusión de fibra dietética (FD) se ha considerado como un componente “antinutricional” en dietas de monogástricos porque se le ha relacionado con un aumento en las pérdidas endógenas, que conlleva a una disminución de la digestión de nutrientes y energía (Jha et al., 2019).Sin embargo, hoy en día, se ha reconocido que la FD en bajas cantidades estimula el crecimiento de bacterias intestinales que promueven la salud (Mahmoody Guo, 2020 y Jha et al., 2019). Este probable efecto depende de las características y el tipo de fibra de la que se hable; por lo tanto, es importante tener información sobre los diferentes tipos de FD para poder inferir su papel en el mejoramiento de la salud intestinal.

La clave para preservar la salud intestinal de las aves es comprender la compleja interacción que existe entre el animal y su microbioma/microbiota intestinal. Cualquier alteración en este equilibrio puede iniciar una cascada de reacciones que conduzcan a la inflamación del intestino, lo que podría alterar los procesos de digestión, absorción y metabolismo de los nutrientes.

El objetivo de este artículo es revisar el papel fundamental que tiene la microbiota intestinal (MI) en promoción de la salud de las aves de corral, así como el potencial de la fibra en las dietas para la modulación de la misma.

1. Microbiota y su funcionalidad en la salud intestinal de las aves

La microbiota es una comunidad compleja constituida por bacterias, hongos, virus y/o protozoarios, los cuales se encuentran habitando un ambiente, por ejemplo, el intestino de los animales. Esta comunidad puede tener diferentes funciones dentro del hospedero (en este caso las aves), una de las más conocidas es la prevención de la colonización por microorganismos patógenos, con lo que se establece una relación de mutualismo y/o sinergismo, donde ambos las aves y la microbiota obtienen beneficios de la convivencia mutua. Hoy en día, se sabe que existe una correlación directa entre la composición de la microbiota y el estado de salud de los animales, debido a la capacidad que tiene de modular diferentes sistemas como son el digestivo, inmune y nervioso central.

Desarrollo de la microbiota intestinal en las aves: El tracto gastrointestinal (TGI) de los polluelos recién nacidos no es estéril, ya que, para ese momento, la microbiota se ha implantado a través de diferentes vías como son: la transmisión desde la madre en el oviducto y desde el medio ambiente a través de los poros en la cáscara de huevo (Roto et al., 2016).La gallina puede inocular entre otros los géneros lactobacillus, clostridium y propionibacterium antes de que se forme la cáscara del huevo, o bien, cuando los embriones consumen el líquido amniótico, incluso en condiciones comerciales (Abad-Guamán et al., 2017). En el caso de las aves comerciales recién nacidas, no presentan un tracto intestinal intensamente colonizado por diferentes bacterias, en comparación con aves de otros sistemas alternativos de producción. Esto es importante, ya que muchos han descrito que una gran diversidad de bacterias podría ser indicativo de un mejor estado de salud en los animales y los humanos.

La siguiente forma de inoculación de la MI viene inmediatamente después de la eclosión, al ser expuestos a todos los microorganismos ambientales (incubadora, transporte, manejo y vacunación), dónde puede haber algunos patógenos,para lo cual los anticuerpos maternos suministrados a través de la yema (IgY) pueden proteger al ave, además de ayudarle a activar su sistema inmune (Mahmoody Guo, 2020). Una vez dentro de la granja, el cambio en la microbiota será significativo pues el ave será expuesta a una dieta y un nuevo ambiente. Como mencionamos previamente, la composición inicial de su MI está compuesta principalmente por Lactobacillus. A los 7 días aparecen, o comienzan a ganar predominancia, nuevos integrantes como Lachnospiraceae y Enterococcus. Para la segunda semana de vida, el intestino y los ciegos ya presentan grupos bacterianos diferentes, lo que indica un desarrollo y maduración del tracto intestinal, principalmente debido a que se han establecido las diferentes condiciones a lo largo del TGI, como son: pH, anaerobiosis (relación O2,C02 y H2), presencia de surfactantes y metabolitos bacterianos como los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), por lo tanto, es aquí en donde comienza la diferenciación de la microbiota de forma espacial a través del sistema digestivo del ave (Figura1). 

Finalmente, durante la fase de la engorda o crecimiento, la dieta podría considerarse el principal factor de recambio de la microbiota intestinal. A los 21 d se da la proliferación y dominancia de Lactobacillusa lo largo del intestino,y en la fase final, un aumento de los diferentes Clostridiumen la parte distal del intestino y ciegos (Abad-Guamán et al., 2017).

Figura1. Cambios espaciales de la microbiota intestinal de las aves. 

Dentro de las principales funciones de la microbiota se encuentran:1) protección, previniendo la invasión de agentes infecciosos o el sobrecrecimiento de especies residentes con potencial patógeno, 2) nutrición y metabolismo, como resultado de la actividad bioquímica de la microbiota y 3) funciones tróficas sobre la proliferación y diferenciación del epitelio intestinal, y sobre el desarrollo y modulación del sistema inmune (Figura 2).

Inhibición de la colonización del TGI por bacterias patógenas:

Sin proponérselo, la microbiota funciona como barrera ante la probable colonizacióndel intestino, y esto simplemente por una cuestión de competencia por los nutrientes, manteniendo un balance entre los géneros microbianos que lo habitan. Las bacterias presentes en el intestino se defienden del ataque de otras bacterias a través de la producción de diversos metabolitos que les impiden el crecimiento, como son: bacteriocinas, AGCC, ácidos orgánicos, etc.  Además, una capa de mucosa bien estructurada e intacta es el componente integral de defensa utilizado por el ave contra la invasión e infección microbiana. Por lo tanto, la MI y la dieta se consideran extremadamente importantes para mantener una estructura y producción normales de moco intestinal (Mahmoody Guo, 2020).En conclusión, estas comunidades microbianas descartan competitivamente a las bacterias patógenas de la unión a la superficie epitelial del intestino, estimulan y regulan el sistema inmunitario del hospedero y contribuyen a su nutrición, como veremos a continuación.

Activación y tolerancia del Sistema Inmune:

Se ha demostrado que la inmunoglobulina A (IgA) presente en el intestino, favorece tanto el mantenimiento de las bacterias comensales (parte de la microbiota benéfica), como la neutralización de patógenos a través de múltiples mecanismos (Phalipon et al., 2002), por ejemplo: el bloqueo específico de bacterias a través de la unión de IgA al antígeno, limitando la movilidad de las bacterias patógenas, e interceptando bacterias intracelulares y toxinas dentro de las células intestinales. Además, una de sus funciones principales es proteger sin necesidad de activar el complemento (bajo una inflamación basal), impidiendo así el daño inflamatorio a la barrera epitelial (Alarcón et al., 2016).

La MI modula la fisiología del hospedero a través del eje cerebro-intestino, ya que se ha planteado que existe un sistema de comunicación bidireccional basado en mecanismos neuronales, endocrinos e inmunológicos. Aunque el mecanismo ha sido ampliamente estudiado en mamíferos, poco se sabe de su funcionamiento en aves. Por ejemplo, un estudio en roedores demostró un cambio en los patrones de comportamiento como resultado de una la alteración en su MI; dichos cambios fueron revertidos tras la normalización de la microbiota después de la retirada de compuestos antimicrobianos (Bercik et al., 2011). De esta manera, se demuestra el funcionamiento tan complejo que existe entre el eje cerebro-intestino, desarrollando interacciones dinámicas entre los sistemas inmune innato y adaptativo del hospedero y la microbiota específica entérica.

Funcionalidad de la microbiota:

La diversidad de genes en la comunidad microbiana (definida como microbioma) proporciona una gran variedad de enzimas y vías bioquímicas distintas de los recursos propios del ave. Por ejemplo, la microbiota de los ciegos lleva a cabo la fermentación de la fracción no digerible de la dieta y de ello se obtienen diferentes metabolitos como: el complejo de vitaminas K,cobalamina (B12), biotina, ácido fólico, pantoténico y los AGCC, estos últimos en mayor proporción a la observada a nivel intestino. Los AGCC son rápidamente absorbidos por las células epiteliales intestinales y regulan una serie de funciones. Además, éstos reducen el pH en su sitio el producción y aceleran la absorción de nutrientes. Estos AGCC pueden influir en el metabolismo energético y regular la ingesta de alimento del hospedero a través de su interacción con los receptores de ácidos grasos libres (FFA2,3). Finalmente, también son sustrato de los enterocitos en el proceso de la gluconeogénesis en el hígado, lo cual optimiza el aprovechamiento de la energía de la dieta. Otra de las actividades enzimáticas que puede regular la microbiota intestinal es a nivel de la modulación del tamaño y la composición del grupo de ácidos biliares (BA), modificando sus propiedades de señalización y la acción posterior sobre los receptores de BA(Mahmoody Guo, 2020). En un ambiente con un pH reducido, a consecuencia de la presencia de AGCC, se disminuye la solubilidad de los ácidos biliares, aumentando indirectamente la absorción de minerales, y reduciendo la absorción de amoníaco por la disociación protónica de amoníaco y otras aminas (Wong et al., 2006).

 

Figura 2. Principales funciones de la microbiota intestinal.(Adaptado de Biocodex-Microbiota Institute)

2. Tipos de fibra y su efecto en la salud de las aves

En publicaciones anteriores de GRUPO NUTEC®, Bonilla y colaboradores (2020) explicaron de manera concisa los diferentes tipos de fibra dietética y su clasificación. En un inicio se definió a la fibra dietética como los polisacáridos vegetales y la lignina, que son resistentes a la hidrólisis por las enzimas digestivas del ser humano/animal (Trowel, 1976). Mas recientemente, la American Association of Cereal Chemist en el 2001, la describió como: “… es la parte comestible de las plantas o hidratos de carbono análogos que son resistentes a la digestión y absorción en el intestino delgado, con fermentación completa o parcial en el intestino grueso”. De esta forma la FD agrupaba polisacáridos, oligosacáridos, lignina y sustancias asociadas de la planta. Finalmente, una definición más reciente, añade a la definición previa el concepto de fibra funcional o añadida que incluye otros carbohidratos absorbibles como el almidón resistente, la inulina, diversos oligosacáridos y disacáridos como la lactulosa. Por lo tanto, se hablaría de fibra total como la suma de fibra dietética más fibra funcional (Dietary Reference intake, 2001).

La fibra dietética se puede dividir en dos grandes ramas: la fibra soluble, que incluye a los análogos de carbohidratos, oligosacáridos resistentes, polisacáridos no amiláceos (PNA) solubles, mientras que la fibra insoluble agrupa a los PNA insolubles y sustancias asociadas: lignina, fitatos, cutinas, suberinas, ceras, saponinas, compuestos fenólicos (taninos), etc. 

Se ha reportado que la FD soluble (FDS) podría acarrear efectos no tan deseables en la alimentación de las aves, ya que promueve una baja difusión y transporte de lipasas y sales biliares en el lumen intestinal, causa una reducción en el transporte de los nutrientes hasta la superficie epitelial, aumenta secreción pancreático-biliar y provoca una menor absorción de compuestos endógenos.Además, causa un incremento de la secreción de moco,lo que aumenta la viscosidad y perjudica la absorción de nutrientes (Bonilla et al., 2020). Sin embargo, se sabe que la fibra podría promover el crecimiento de bacterias benéficas (que son capaces de degradarla) y que contribuyen a mantener la capa de mucosa intacta y con su funcionalidad de barrera (Figura3). Aunado a ello, el aspecto positivo podría reflejarse en el impacto que causa en la MI, ya que sus integrantes pueden metabolizar parte de la FDS hasta convertirla en AGCC, los cuales han demostrado tener un impacto positivo en la promoción de la salud integral de las aves.

Figura 3. La inclusión de fibra en la dieta ayuda a prevenir la erosión de la barrera de mucosa intestinal evitando la colonización y penetración de microorganismos patógenos.(Adaptado de Desai et al., 2016) 

La FD insoluble (FDI) también podría presentar un efecto positivo, ya que tiene una alta capacidad de adsorción de agua, lo cual ayuda a la formación de un bolo alimenticio más hidratado en donde las reacciones enzimáticas se darán con mayor eficiencia, ya que se promueve la actividad enzimática pancreática y secreción de pepsina. Lo anterior, se ve reflejado en una mejor digestión de proteínas y en un aumento en la producción de bilis, lo que significa que las grasas se puedan emulsificar provocando que sean más asimilables. Resultado de esto, se obtienen heces firmes y con ello una cama seca que se traducirá en una menor probabilidad de aparición de coccidia, así como una posible reducción en el porcentaje de huevo sucio. Por lo tanto, la manipulación de las dietas utilizando cantidades equilibradas de FD soluble e insoluble puede mejorar la salud y productividad del ave.

3. Modulación de la microbiota intestinal de las aves por el uso de fibra

Hablar de la salud intestinal de las aves es un término muy amplio que involucra diferentes funciones fisiológicas, microbiológicas y físicas.Estasse encargan de mantener la homeostasis intestinal, la digestión y la absorción de nutrientes, las funciones de barrera y el mantenimiento de un sistema inmune efectivo, sin dejar de lado ser un órgano neuroendocrino, todos ellos atributos que se deben de cuidar para hablar de un estado de salud. Como se mencionó previamente, la fibra dietética tiene el potencial de cambiar la población microbiana en el tracto intestinal; por lo tanto, algunas fuentes de fibra podrían ser una buena opción para modularla y favorecer el crecimiento de microorganismos benéficos y que estos se encarguen de generar un ambiente inhóspito para los posibles patógenos.

La utilización de la fibra por parte de la microbiota intestinal depende de que estas tengan las enzimas correctas para romper los enlaces químicos que forman su estructura. Por lo tanto, esta habilidad de ruptura de la fibra depende del contenido genético de las bacteriasy otros microorganismos presentes. Esto implica que la microbiota intestinal, entre más diversa, tiene una más amplia capacidad de herramientas para descomponer y utilizar la fibra (Mahmoody Guo, 2020).Dentro de los parámetros que pueden influir en el efecto de la fibra dietética sobre la microbiota delas aves se encuentran: tipo de fibra, grado de polimerización y el tamaño de partícula. De este último, se ha reportado que un tamaño de partícula pequeño (280 µm) en el caso del salvado de trigo se relaciona con una fermentación rápida y,por lo tanto, una mayor producción de AGCC (Vermeulen et al., 2017).Esto también puede resultar en que la partícula sea lo suficientemente pequeña como para pasar a través de los tamices a la entrada de los ciegos y, por lo tanto, pueden ser máseficazmente fermentadas. Vermeulen y colaboradores, también demostraron que el salvado de trigo favorecía el crecimiento de géneros como Lactobacillus Bifidobacterium¸ que son productores de lactacto (ácido láctico), de la misma forma observaron que el reducir el tamaño de partícula promovía el crecimiento de un género muy importante:Lachnospiracaea, el cual ha sido reportado por ser capaz de usar el lactato para producir butirato (Vermeulen et al., 2018). Lo anterior correlaciona con otros estudios que han reportado que para los 35 d el ave ya no requiere la producción máxima de butirato por parte de las bacterias Firmicutes (ej:Lactobacillus), debido a que la digestión de polisacáridos complejos por parte de bacterias pertenecientes a los Bacteroidetes da como resultado la producción de propionato y butirato, lo que podría ser un equilibrio más ventajoso de nutrientes (Mesa et al., 2017).

Previamente se dijo que dentro de las funciones metabólicas también se incluyen la producción de vitaminas (K, B12, biotina, ácido fólico y pantoténico) y la síntesis de aminoácidos a partir del amoníaco o la urea en los ciegos. Los ciegos tienen un ambiente anaeróbico (sin oxígeno), donde también se produce la regulación del agua, y es aquí donde los polisacáridos complejos no amiláceos (PNA) presentes en el grano se degradan. En consecuencia, se considera que la microbiota cecal tiene un marcado impacto en el crecimiento y el bienestar del pollo. En otros estudios, Montagne y colaboradores (2003), indicaron que la velocidad de tránsito puede alterar la composición de la microbiota de la digesta. Sus estudios indicaron que la digesta de las aves que consumían cascarilla de avena u otras fibras insolubles se movía más lentamente a través de la molleja, pero más rápidamente a través del intestino delgado, comparando con la digesta de pollos controles. Esto los llevó a concluir que las aves que consumen cascarilla de avena mejoran su salud intestinal por una mayor acidificación de la digesta en la molleja, lo que ayuda a evitar la entrada de microorganismos patógenos al TGI.

En conclusión, el uso de fibras en la alimentación de aves debe seguirse estudiando para poder tener el conocimiento necesario del nivel óptimo de inclusión, el balance y tipo de fibra con el que se deben formular las dietas, así como definir cual será el mejor tamaño de partícula que en conjunto nos de como resultado la promoción de una microbiota benéfica.

En GRUPO NUTEC® seguimos investigando sobre la influencia de la fibra en la promoción de salud de las aves. Estamos realizando diferentes protocolos que nos lleven a definir el mejor balance entre FD soluble e insoluble y todo ello relacionado a una mayor productividad y salud del ave. Actualmente, contamos con un laboratorio de Biología Molecular, donde realizamos diferentes ensayos (microbiológicos y moleculares) que complementan nuestras investigaciones realizadas en la granja experimental.

Referencias bibliográficas

 
Autor/es
Miembro del Depto. Técnico de Aves de Grupo Nutec® desde el año 2016, en colaboración directa con empresas avícolas en México y Latam. Es Ing. de Producción Animal por la UNET – Venezuela, realizó sus estudios de Maestría en Nutrición Animal en la UFSM – Brasil, con diplomado en Docencia Universitaria y Gerencia de operaciones y control de la gestión empresarial. Durante los últimos 8 años se ha desempeñado como investigador, nutriólogo y gerente general para la alimentación de monogástricos y rumiantes, enfocado principalmente en nutrición avícola.
Zootecnista Esp Alta gerencia Esp. Nutricion Animal Aplicada
 
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