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Tratamiento natural y efectivo para los desafíos infecciosos de las aves

Publicado: 13 de marzo de 2023
Por: Olmix, Departamento Técnico
La producción moderna de pollos de engorda ha cambiado drásticamente en los últimos años impulsada por un incremento en la necesidad de abastecer de alimentos a la población. Las parvadas enfrentan varios desafíos a lo largo de su ciclo de producción y sus requerimientos inmunológicos también varían dependiendo de la fase fisiológica y están influenciados por factores externos, como son, el ambiente, temperatura, hacinamiento, las prácticas de manejo, los programas de vacunación, el cambios de alimentación o la presencia de toxinas (micotoxinas) que pueden tener un gran impacto en el rendimiento inmunológico y zootécnico de los animales.
El uso de antibióticos ha jugado un papel importante en la mejora de la salud y la productividad de los pollos de engorda durante las últimas décadas. La eficacia de los antibióticos profilácticos en el alimento para aumentar la tasa de crecimiento animal y reducir la mortalidad por enfermedades está bien documentada. Sin embargo, se ha demostrado que el uso de antibióticos en animales productores de carne contribuye a un reservorio de bacterias resistentes a los medicamentos capaces de transferir resistencia antimicrobiana (RAM) a bacterias patógenas tanto en animales como en humanos. Como resultado, muchos países en todo el mundo están implementando nuevas regulaciones que apuntan a prohibir la inclusión de antibióticos en las dietas de los pollos de engorda como un medio rutinario de promoción del crecimiento. Un número cada vez mayor de países también están promoviendo producciones “libres de antibióticos”, tratando de eliminar también el uso terapéutico de los mismos. Esta tendencia ha impulsado un esfuerzo de investigación intensivo para identificar compuestos bioactivos alternativos que puedan promover la salud y el rendimiento de los animales.
La mayoría de las opciones disponibles en el mercado se basan en diferentes mecanismos que tienen como objetivo el mismo fin: prevenir cualquier alteración en la composición bacteriana intestinal (disbiosis), manteniendo así una microbiota equilibrada en el intestino. La modulación de la función inmunológica del animal es otra estrategia que conduce a un mayor grado de resiliencia frente a agresores externos como los agentes infecciosos. El objetivo es permitir que los animales se enfrenten mejor a los desafíos diarios. Investigaciones recientes han señalado el potencial de los polisacáridos de macroalgas marinas en el alimento como una solución confiable para fortalecer las defensas de los animales. Los polisacáridos de macroalgas marinas son una herramienta poderosa para lograr el potencial de rendimiento en los sistemas de producción modernos, así como buenos candidatos alternativos a los antibióticos en la alimentación de animales de producción.

Función de barrera intestinal y sistema inmunológico.
Además de las funciones digestivas, la función inmunológica es una de las actividades más importantes que se llevan a cabo en la mucosa intestinal. Si bien desempeña un papel de barrera frente a los microbios y las toxinas, la mucosa intestinal alberga un alto número de células de defensa que determinan las respuestas inmunitarias locales. Es importante considerar que aproximadamente el 70% del número total de células inmunitarias se localizan en el tracto intestinal (tejido linfoide asociado al intestino, GALT). La mucosa intestinal se considera una barrera física dinámica que evita la colonización de patógenos. Los principales componentes que determinan la integridad y la permeabilidad del intestino son la capa de moco, que se compone principalmente de glicoproteínas conocidas como mucinas secretadas por las células caliciformes; y las uniones estrechas que son complejos de proteínas que sellan la vía paracelular entre dos células epiteliales adyacentes. Por lo tanto, el apoyo a la función de barrera y la mejora de las respuestas inmunitarias locales en el tracto gastrointestinal tendrá un impacto positivo en el estado inmunológico de los animales y en el rendimiento general.

LA SOLUCIÓN
La pared celular de las macroalgas marinas está compuesta principalmente por polisacáridos sulfatados solubles en agua que presentan una estructura compleja. El peso molecular y varias especificidades estructurales como son la conformación ramificada, la presencia de diferentes tipos de azúcares (xilosa y ramnosa) y la actividad de grupos sulfatados contribuyen al mejoramiento de las funciones biológicas únicas de los polisacáridos de las algas, como la modulación de las respuestas inmunes y refuerzo de la función de barrera intestinal, entre otras. Los rasgos estructurales antes mencionados presentan analogías filogenéticas con los glicosaminoglicanos de animales (GAG), como la heparina, este hecho explica su alto grado de reactividad y actividades biológicas específicas en animales. Los polisacáridos sulfatados son característicos de las macroalgas, no se encuentran en plantas terrestres, ni en microalgas o paredes de células de levadura.

Complejo estructural del polisacárido de las macroalgas
Empresas especializadas en el desarrollo de biotecnologías marinas durante más de 20 años han establecido un proceso completo de biorrefinería de macroalgas (desde la recolección o cosecha en el mar hasta la refinación o separación de moléculas para la obtención de los productos finales: MSP’s) enfocado en la extracción y uso de polisacáridos específicos de macroalgas para apoyar a los animales que enfrentan los desafíos de la producción moderna. Esta tecnología innovadora que se basa en la combinación de dos extractos de macroalgas biológicamente activos: MSP® IMMUNITY, que constituyen agente modulador que refuerza las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas; y MSP® BARRIER, que mejora la función de barrera de la mucosa intestinal.
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MEJORANDO LA INMUNIDAD Y LA INTEGRIDAD INTESTINAL A TRAVES DE EXTRACTOS DE MACROALGAS MARINAS
Los efectos de un extracto de alga verde específico (MSP® IMMUNITY) se evaluaron utilizando la línea celular epitelial IPEC-1 para simular la interacción del extracto con la mucosa intestinal cuando se administra por vía oral. El MSP® IMMUNITY modula la respuesta inmune al interactuar con los receptores de membrana, específicamente los receptores 4 y 2 tipo toll (TLR4 y TLR2) y esta interacción conduce a una activación rápida de los factores de transcripción que controlan la expresión génica de una serie de mediadores de la respuesta inmune (citocinas y quimiocinas). Estos mediadores inmunes están implicados en varios mecanismos biológicos como el reclutamiento y activación de células fagocíticas (macrófagos, neutrófilos y células dendríticas), proliferación y diferenciación de linfocitos B y T y linfocitos efectores, al igual que la comunicación intercelular por síntesis de mediadores inmunes (Figura 1) (Berri et al., 2016 y 2017). Por tanto, el MSP® IMMUNITY participa en la modulación de las actividades de defensa vinculadas a las respuestas inmunitarias tanto innatas como adaptativas.
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El análisis por RT-qPCR mostró que MSP® IMMUNITY indujo un aumento de la expresión génica de varias citoquinas y quimioquinas en comparación con las células no tratadas y con las células incubadas.
Estos resultados muestran que MSP® IMMUNITY tiene la capacidad de regular positivamante la expresión de mediadores inmunitarios (citoquinas y quimioquinas) que participan en los mecanismos inmunitarios tales como la proliferación, la diferenciación y el reclutamiento de células inmunitarias, la síntesis de citoquinas y quimioquinas y la regulación del equilibrio de las células inmunitarias.
Por otro lado, las propiedades de mejora de un extracto de algas rojas específico (MSP® BARRIER) sobre la función de barrera intestinal se evaluaron in vitro en dos líneas de células epiteliales del colon en condiciones fisiológicas e inflamatorias (Intestinal Biotech Development, 2017). Se utilizaron células Caco2 similares a enterocitos y células HT-29 MTX secretoras de moco para la evaluación de la unión estrecha y la mucina, respectivamente. El MSP® BARRIER ha demostrado que regula al alza la expresión de diferentes genes diana que son esenciales para el funcionamiento óptimo de las uniones estrechas mediante la mejora de la interacción existente entre las membranas plasmáticas de dos células adyacentes (proteínas transmembrana) y el mantenimiento del ensamblaje de la unión estrecha (proteínas de andamio). Además, ha demostrado que beneficia la expresión de genes dirigidos a la mucina que tienen funciones cruciales en la regulación de la diferenciación de las células epiteliales (unidas a la membrana), el establecimiento de la capa de moco (formación de gel) y la prevención de la colonización de patógenos (figura 2). MSP® BARRIER desempeña un papel en el mantenimiento de la integridad de la mucosa intestinal, que es la primera línea de defensa contra patógenos y toxinas al hacer que las uniones estrechas sean más fuertes y la capa de moco más funcional.
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La expresión de los genes evaluados se calculó como el cambio (n.º de veces) respecto a los grupos de control negativo. Los datos se expresan como el valor medio ±SEM de ensayos repetidos por triplicado. Los resultados se consideran significativos (*) si se observa un incremento o un descenso de la expresión de 2x con respecto al control negativo.
MSP®BARRIER estimula sustancialmente la expresión génica de la claudina 2 (CLD-2) después de 1 hora (1h) de estimulación, y la expresión de la proteína zónula occludens-1 (ZO-1), al cabo de 4 horas (4h) de contacto apareció igualmente regulada al alza. Además, estimula la expresión temprana de los genes de las mucinas (MUC2 y MUC4).
Al cabo de 1 hora de incubación se observó una regulación al alza significativa de la expresión de MUC4, y después de 4 horas de incubación con MSP® BARRIER tanto la expresión génica de MUC2 como la de MUC4 había aumentado significativamente.
 
PRUEBAS IN VIVO
Se han realizado más investigaciones en modelos avícolas para demostrar como MSP® IMMUNITY mejora la respuesta inmune innata y adaptativa de las aves a través de la activación de heterófilos y monocitos (Guriec et al., 2018). Los heterófilos son funcionalmente equivalentes a los neutrófilos de mamíferos y son un componente crítico de la inmunidad innata (He et al., 2007). Su actividad puede evaluarse midiendo el estallido oxidativo (liberación de especies reactivas de oxígeno (ROS) con actividad bactericida) y / o realizando un ensayo de desgranulación, evaluando la actividad enzimática de la glucuronidasa también capaz de degradar virus y bacterias. Los monocitos son fagocitos importantes en las aves de corral y desempeñan un papel fundamental tanto en la inmunidad innata (actividad bactericida a través de la producción de óxido nítrico (NO) como en el inicio de la respuesta inmune adaptativa (a través de su papel como célula presentadora de antígenos) (He et al., 2006).
Se evaluó in vivo el efecto de este extracto de algas verdes (MSP® IMMUNITY) en monocitos y heterófilos de aves (purificados a partir de sangre periférica de pollos de engorda de 28 días) (Guriec et al., 2018). Se administraron tres concentraciones diferentes de MSP® IMMUNITY (10, 25, 50 mg / L) por vía oral al día 0 (primer día del ensayo) durante 24 horas y se compararon con el control negativo en el día 4 del estudio. Los resultados mostraron que MSP® IMMUNITY indujo la activación de monocitos y heterófilos. Se observó una respuesta de dosis y tiempo para la liberación de óxido nítrico por los monocitos con un pico en el día 1, disminuyendo rápidamente, con valores que ya no eran estadísticamente diferentes a los del control negativo en el día 3 (Figura 3). En paralelo, la capacidad de MSP® IMMUNITY para inducir la actividad glucuronidasa en heterófilos también estaba ocurriendo de una manera dependiente del tiempo y de la dosis (Figura 4). Experimentos adicionales in vitro, utilizando inhibidores específicos de PRR, mostraron que MSP® IMMUNITY activa monocitos y heterófilos a través del reconocimiento por TLR2 y TLR4 (Guriec et al., 2018) confirmando los resultados obtenidos por Berri et al. (2017).
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Figura 3 y Figura 4. Los datos representan la media ± SEM de tres experimentos independientes con 25 pollos por grupo. Letras diferentes con el mismo color indican valores estadísticamente diferentes para las diferentes dosis al mismo tiempo con p < 0.05, diferentes símbolos con el mismo color indican valores estadísticamente diferentes para las diferentes dosis al mismo tiempo con * p < 0.05, ** p < 0.01 y *** p < 0.005 cuando los valores son estadísticamente diferentes para la misma dosis en diferentes momentos
Este estudio demostró que la activación de monocitos y heterófilos condujo a un aumento transitorio de la transcripción de mediadores inmunes, incluida la interleucina 1-β, el interferón-α y el interferón-γ. Estas citocinas se producen durante las respuestas inmunitarias innatas y desempeñan un papel importante como activadores de las respuestas inmunitarias adaptativas a través de la diferenciación de linfocitos Th1 que determinarán la inmunidad mediada por células: la actividad de presentación de antígenos de los macrófagos y la inducción de los linfocitos B para sintetizar anticuerpos opsonizantes.

Conclusión
Estos resultados en los diferentes estudios demuestran el potente papel de ambos productos (MSP® IMMUNITY y de MSP® BARRIER) para apoyar el desarrollo de la respuesta inmune adaptativa en pollos de engorda y la mejora en la estructura del epitelio y mucosa intestinal respectivamente. Por tanto, estos innovadores compuestos bioactivos pueden desempeñar un papel importante en la reducción de antibióticos. Pruebas complementarias en centros de investigación o en el campo han confirmado que cuando se distribuye continuamente a los pollos de engorda, MSP® y MSP® BARRIER pueden acelerar el cambio de inmunidad innata a inmunidad adaptativa (disminución de la proporción de heterófilos a linfocitos), mejora la protección intestinal (niveles más altos de IgA plasmática) y mejora el rendimiento zootécnico.

Artículo publicado en Los Avicultores y su Entorno Junio -Julio 2021 y en engormix.com por gentileza de la empresa Olmix

Berri, M., Slugocki, C., Olivier, M., Helloin, E., Jacques, I., Salmon, H., et al. (2016). Marine-sulfated polysaccharides extract of Ulva armoricana green algae exhibits an antimicrobial activity and stimulates cytokine expresión by intestinal epitelial cells. Journal of Applied Phycology, 28, 2999–3008.

Berri M, Oliviera M, Holberta S, Dupontb J, Demaisc H,Le Goff M., Nyvall P (2017) Ulvan from Ulva armoricana (Chlorophyta) activates the PI3K/Akt signalling pathway via TLR4 to induce intestinal cytokine production, Algal Research 28 (2017) 39–47

Guriec, N., Bussy, F., Gouin, C., Mathiaud, O., Quero, B., Le Goff, M., et al. (2018). Ulvan activates chicken heterophils and monocytes through toll-like receptor 2 and toll-like receptor 4. Frontiers in Immunology, 9, 2725–2744.

He H, Genovese K, Nisbet D, Kogut M (2006). Profile of Toll-like receptor expressions and  induction of nitric oxide synthesis by Toll-like receptor agonists in chicken monocytes. Molecular Immunology 43 (2006) 783–789.

He H, Genovese K, Swaggerty C, Nisbet D, Kogut M. (2007). In vivo priming heterophil innate immune functions and increasing resistance to Salmonella enteritidis infection in neonatal chickens by immune stimulatory CpG oligodeoxynucleotides. Veterinary Immunology and Immunopathology 117 (2007) 275–283

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