Los efectos de la xilanasa en la salud intestinal de las aves de corral

Dada la creciente presión para limitar el uso de antibióticos promotores del crecimiento (AGP) en la producción animal, la disponibilidad de enfoques alternativos para mantener la salud y la productividad de los animales se vuelve imperativa para la industria avícola.

Promover y mantener la salud intestinal es esencial para evaluar estas alternativas; esto se puede medir mediante 1) la integridad y morfología del intestino, 2) la microbiota intestinal y 3) el impacto en las respuestas inmunitarias, como la inflamación y el estrés oxidativo. Un intestino enfermo a menudo se asocia con una reducción de la altura de las vellosidades, niveles elevados de bacterias patógenas en el intestino, secreción excesiva de mucina e inflamación persistente, lo que conduce a una reducción de la ingesta de alimento, una mala conversión del alimento y la mortalidad.

Los desarrollos y aplicaciones recientes de las enzimas alimentarias, como la fitasa, la proteasa y la xilanasa, así como los avances en inmunología y biotecnología, han permitido a los científicos comprender mejor el impacto de las enzimas en la salud intestinal, la digestibilidad de los nutrientes y el rendimiento animal. Si bien la capacidad de las xilanasas para mejorar la digestibilidad de los ingredientes de los alimentos a base de plantas y para reducir la viscosidad de la digesta está bien aceptada, su impacto en la salud intestinal y el medio ambiente intestinal sigue siendo un área activa de investigación científica.

En este artículo, discutimos algunos de los beneficios del uso de enzimas alimentarias, específicamente la xilanasa, para promover la salud intestinal en la producción avícola.

La mucosa intestinal está compuesta por una capa de tejido conectivo (lámina propia) y células epiteliales que se originan a partir de células madre, las cuales se diferencian en enterocitos absorbentes o en una de varias células secretoras, incluidas las caliciformes. Las vellosidades, las pequeñas protuberancias que recubren la superficie de la mucosa, están cubiertas por estas células epiteliales.

En el intestino enfermo, la altura de las vellosidades puede acortarse, lo que reduce el área de superficie general y conduce a una capacidad de absorción reducida del animal. La musculatura del intestino delgado también puede verse comprometida y conducir a una motilidad intestinal reducida y a la acumulación de toxinas en el lumen. Los fragmentos de arabinoxilano (AX) más grandes actúan como estimulantes inmunitarios y provocan inflamación que debilita la unión estrecha. Cuando este sello creado por la unión estrecha se debilita por la presencia de un fragmento de arabinoxilano más grande, genera un pasaje para que otras bacterias, patógenos y otras toxinas entren en la lámina propia, lo cual induce una fuerte respuesta inmune que finalmente afecta la integridad intestinal.

El AX soluble también provoca un aumento de la viscosidad luminal que hace más lento el vaciado gástrico y reduce el contacto de los nutrientes con los enterocitos (células absorbentes) y las enzimas digestivas, lo que provoca un aumento en la tasa de pérdida de células de las vellosidades y conduce a la atrofia de las vellosidades (muerte de las células de las vellosidades).

Otros indicadores de mala salud intestinal pueden incluir exceso de líquido en el contenido intestinal y decoloración (oscurecimiento) de los tejidos como signo de inflamación. Los efectos promotores del crecimiento de las xilanasas parecen estar parcialmente relacionados con su impacto indirecto sobre la morfología de la mucosa del intestino delgado de las aves. En el intestino, los NSP no digeridos, incluidos los arabinoxilanos, estimulan la proliferación de bacterias patógenas y sirven como sustrato para sus procesos de fermentación. La respuesta inflamatoria asociada que es inducida por patógenos puede obstaculizar el desarrollo morfológico en el intestino y conducir a una alta rotación de las células epiteliales intestinales (en parte debido al desprendimiento y reposición de las células en las puntas de las vellosidades). Esto produce una absorción reducida de nutrientes y una desviación de la energía del crecimiento productivo hacia el mantenimiento del propio intestino. El efecto neto sobre el animal es un menor crecimiento y eficiencia alimentaria.

Las xilanasas reducen la disponibilidad de nutrientes para los patógenos, lo cual ayuda indirectamente a proteger la morfología de la mucosa y la capacidad de absorción del intestino.

Además de ser el órgano principal para la digestión y absorción de nutrientes, el intestino es el órgano inmunitario más grande del cuerpo, ya que protege al cuerpo contra patógenos que intentan colonizar las células y tejidos del huésped. Cualquier cosa que afecte la salud intestinal afectará en consecuencia la digestión y absorción de nutrientes. Los patógenos que colonizan el ciego pueden extenderse desde el ciego hacia el intestino cuando tienen las condiciones y los nutrientes adecuados.

Los nutrientes atrapados dentro de las estructuras de la pared celular de las plantas no se digieren y absorben de manera eficiente en el intestino anterior de los monogástricos y, a menudo, pasan al intestino posterior, donde promueven la proliferación de bacterias dañinas. Se ha demostrado que las xilanasas reducen el efecto de encapsulación de nutrientes de las paredes celulares, lo cual provoca que los componentes celulares sean más accesibles a las enzimas y ácidos endógenos y exógenos y que, a su vez, podría resultar en un aumento en la utilización de almidón, proteínas y otros nutrientes. Esta digestión más completa en el intestino delgado también reduce la cantidad de nutrientes disponibles para las bacterias patógenas presentes en el intestino posterior.

Expresado de manera ligeramente diferente, las xilanasas mejoran la utilización de energía en el intestino anterior y aumentan la velocidad de paso del alimento al reducir la disponibilidad de nutrientes para las bacterias patógenas en el intestino posterior, lo que limita el riesgo de proliferación de bacterias potencialmente patógenas.

Hoy se admite que un equilibrio bacteriano adecuado entre el número de bacterias beneficiosas y bacterias patógenas en el intestino es vital para el huésped. Por lo tanto, el impacto negativo en la salud intestinal a menudo proviene de un desequilibrio microbiano en el intestino del pollo. La xilanasa no solo reduce la viscosidad de la digesta mediante la hidrólisis de arabinoxilanos solubles en el intestino delgado; sino que este proceso también puede mejorar la salud intestinal al generar xilooligosacáridos (XOS), que se fermentan, particularmente en el intestino anterior. Estos tienen un efecto prebiótico que estimula selectivamente el crecimiento de bacterias grampositivas beneficiosas en el intestino anterior, tales como Bifidobacterium y Lactobacillus y mejoran la salud intestinal.

Los efectos relacionados con la salud intestinal de los XOS en las aves de corral están bien documentados en pollos y se ha demostrado que los XOS reducen la Salmonella en el ciego, la cloaca y el bazo de las aves. Además, a través de la fermentación, esta microbiota beneficiosa también produce ácidos grasos volátiles, que tienen un impacto beneficioso al disminuir las poblaciones de Salmonella y posiblemente Campylobacter. Estos ácidos grasos volátiles también pueden ser utilizados por el ave como fuente de energía, mejorando así los beneficios de la complementación con xilanasa.


La xilanasa reduce el estrés oxidativo en el intestino

El estrés oxidativo, definido como un desequilibrio entre la producción de radicales libres y su neutralización por antioxidantes, puede tener muchos efectos perjudiciales en el intestino, incluidos el daño tisular y la necrosis. Estudios recientes en animales han demostrado que la medición de biomarcadores del estrés oxidativo puede ser una herramienta eficaz para evaluar la salud del intestino.

Por ejemplo, en casos de peroxidación lipídica asociada a inflamación en las membranas celulares, se produce malondialdehído (MDA) y se puede medir mediante ensayos inmunoabsorbentes. De manera similar, la carbonilación de proteínas debida al estrés oxidativo puede medirse a través de la presencia de grupos carbonilo de proteínas. Los aumentos en estos biomarcadores se han correlacionado con la supresión del desarrollo de la morfología intestinal, la reducción del rendimiento del crecimiento y una menor eficiencia alimentaria en los pollos de engorde.

Recientemente, se ha demostrado que la complementación con xilanasa reduce la MDA y el carbonilo proteico en la mucosa ileal de los pollos de engorde, posiblemente al minimizar la proliferación de patógenos y, por lo tanto, reducir la inflamación inducida por patógenos en esas aves.