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Programa Entero-Hepático: ¿Es posible modular el microbioma intestinal de un lechón en pro de su productividad futura?

Publicado el: 4/2/2021
Autor/es: Nathalia María del Pilar Correa Valencia, MV, MSc, DSc.
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¿Es posible modular el microbioma intestinal de un lechón en pro de su productividad futura? 

El microbioma intestinal juega un papel fundamentalmente importante en la salud animal y bienestar de su hospedador. Como tal, el establecimiento inicial y el mantenimiento de un microbioma intestinal benéfico en las primeras etapas de la vida es crucial en los cerdos, ya que los primeros colonizadores intestinales son la base de la comunidad microbiana permanente, cuya estructura afecta y afectará la salud y el crecimiento de los animales en el largo plazo. Es entonces de vital importancia comprender los factores que afectan el establecimiento del microbioma intestinal de los lechones, principalmente al momento del destete.

El tracto gastrointestinal (TGI) porcino alberga una diversa y compleja comunidad microbiana. El número total de bacterias en el colon del cerdo se ha estimado en 1×1010 - 1×1011/g de contenido intestinal (Gaskins et al., 2002). Curiosamente se cree que el intestino de las crías antes del nacimiento está desprovisto de microbios, pero rápidamente experimenta un notable cambio, pasando de un estado esencialmente libre de gérmenes a un estado de población microbiana densa, que eventualmente experimenta una sucesión y establece una comunidad microbiana madura, la cual acompañará al cerdo adulto durante toda su vida productiva (Pajarillo et al., 2014).

El microbioma intestinal proporciona al cerdo muchas funciones, incluido el perfeccionamiento de la capacidad de colección de la energía, síntesis de ácidos grasos volátiles, producción de vitamina K, fermentación de celulosa y una mejor resistencia a bacterias patógenas (Kim & Isaacson, 2015; Stokes, 2017).

Es importante comprender que la composición microbiana intestinal y su sucesión ecológica en la vida temprana están determinadas por una serie de complejos factores internos y externos. Dichos factores incluyen, entre otros, cambios en la dieta1, presentación de diarreas post-destete2, administración de pre- y probióticos3 y uso de antibióticos promotores de crecimiento (APC) en el alimento balanceado4. El impacto de estos factores en el establecimiento del microbioma intestinal de los lechones al destete incluye efectos en la diversidad, estructura y sucesión microbiana (Bian et al., 2017).

1El destete es una separación abrupta de la cerda y se caracteriza por cambios estresantes que pueden contribuir a las enfermedades intestinales, así como a disfunciones inmunitarias, que comprometen la salud de los lechones y su rendimiento (Campbell et al., 2013). Generalmente, los lechones están expuestos a una serie de factores estresantes durante el destete, entre los que se destaca el cambio brusco en la dieta (pasando de leche a alimento balanceado sólido, en mayor proporción de origen vegetal), con un cambio abrupto adicional: la digestión de fuentes de nutrientes más complejas. La buena noticia es que el microbioma intestinal se va perfilando convenientemente, de acuerdo al cambio dietario. Se ha reportado que los miembros del género Prevotella metabolizan polisacáridos no almidonados de origen vegetal a ácidos grasos de cadena corta (AGCC; Ivarsson et al., 2014) y además tienen la capacidad de degradar polisacáridos de pared de células vegetales, mediante la producción de β-glucanasa, mananasa, y xilanasa (Flint & Bayer, 2008). Los lactobacilos, por su parte, metabolizan los carbohidratos —incluyendo oligosacáridos y almidón, que se fermentan en el intestino grueso a AGCC que son luego utilizados por su hospedador como fuente de energía (Ganzle & Follador, 2012).

2El microbioma intestinal de los jóvenes lechones experimenta entonces una sucesión ecológica muy rápida (Kim & Isaacson, 2015). Esta “capacitación” intestinal parte de la exposición del animal a un medio ambiente nuevo y más biodiverso, permitiendo el desarrollo adicional del sistema inmunológico (Dou et al., 2017). Cuando dicha capacitación no es correctamente desarrollada, se presenta la diarrea post-destete (Gresse et al., 2017), la principal y creciente causa de mortalidad en la industria porcina. Curiosamente existe evidencia creciente que sugiere que el microbioma intestinal contribuye al desarrollo de la diarrea en lechones destetados, y que no solo se presentaría por patógenos específicos (Dou et al., 2017). Se ha reconocido que el microbioma intestinal proporciona protección contra patógenos, regulando la respuesta inmune del hospedador. Por ejemplo, bacterias filamentosas segmentadas o Candidatus Arthromitus —conocidos moduladores del sistema inmunológico de los mamíferos, han sido identificados como un grupo importante de bacterias en íleon terminal de lechones destetados (Schnupf et al., 2017). Un reciente análisis metagenómico del microbioma fecal en lechones diarreicos reveló que la diarrea estaba asociada a un aumento en la abundancia relativa de Prevotella, Sutterella, Campylobacter y Fusobacteriaceae (Yang et al., 2017). Otro estudio evaluó la composición potencial del microbioma intestinal temprano en lechones como indicador de susceptibilidad a la diarrea post-destete. En ese estudio, los lechones fueron destetados bajo condiciones inapropiadas de alojamiento, con el fin de desafiar su susceptibilidad a la diarrea. En comparación con los lechones diarreicos, el microbioma intestinal de lechones sanos presentó una mayor abundancia de Prevotellaceae, Lachnospiraceae, Ruminococcaceae y Lactobacillaceae (Dou et al., 2017).  

Adicionalmente, durante el destete los lechones experimentan una caída inmediata pero transitoria de la ingesta o anorexia, que contribuye a la inflamación intestinal (Lalles et al., 2004). Bajo condiciones de inflamación, la respuesta del hospedador da como resultado la producción de especies reactivas de oxígeno como el óxido nítrico, que se convierte rápidamente en nitrato cuando se libera en la luz intestinal. El ambiente rico en nitratos es propicio para el crecimiento de Enterobacteriaceae (Gresse et al., 2017; Pluske et al., 2018). Es de destacar que algunos patógenos dentro de esta familia —a saber, Salmonella enterica serovar Typhimurium y Escherichia coli enterotoxigénica, inducen inflamación intestinal en cerdos, alterando la composición del microbioma (Drumo et al., 2015; Pollock et al., 2018). En un estudio reciente bajo un modelo in vivo de infección por Salmonella Typhimurium, se reportó una disminución en la población de bacterias deseables como Bifidobacterium y Lactobacillus, con un aumento de bacterias patógenas como Citrobacter y un agotamiento de bacterias anaeróbicas (i.e. Clostridium, Ruminococcus, Diallister) en la mucosa del íleon de los lechones destetados. Por lo tanto, la inflamación intestinal asociada con el destete puede iniciar alteraciones en los perfiles del microbioma, favoreciendo el crecimiento de bacterias enteropatógenas (Arguello et al., 2018).

3Durante las últimas décadas, los probióticos y prebióticos o su combinación (simbióticos) ha sido el tema de muchos estudios de investigación, dado su potencial efecto benéfico, terapéutico y profiláctico, para la salud de los animales. Los mismos incluyen el fortalecimiento de la función de barrera intestinal (Barba-Vidal et al., 2017; Yang et al., 2017), reducción de la duración y gravedad de la diarrea (Hancox et al., 2015; Busing & Zeyner, 2015), inhibición de la colonización intestinal por bacterias patógenas (Wang et al., 2018) y desarrollo inmunológico (Barba-Vidal et al., 2017) en cerdos.

Dado que los prebióticos son fuentes de fermentación disponibles para los probióticos, los primeros pueden mejorar la supervivencia de cepas probióticas administradas simultáneamente. En consecuencia, los prebióticos ayudan a los probióticos a manipular las comunidades microbianas intestinales, reduciendo el pH luminal y estimulando el sistema inmunológico del hospedador, lo cual conduce a la producción de sustancias antimicrobianas. Además, los probióticos influyen en la ecología de los microorganismos intestinales mediante la inhibición de patógenos.

4Los APC —a diferencia de las aplicaciones terapéuticas de antimicrobianos, se proporcionan a los cerdos continuamente en dosis mucho más bajas, resultando en una producción porcina mejorada, según lo dicta la experiencia. Cuando los APC se administran por primera vez a lechones, sus microbiomas están compuestos por bacterias que son más vulnerables a los cambios. Por eso se especuló en su momento, que la administración de APC podría mejorar el desempeño de lechones a partir de la modulación del microbioma intestinal (Kim et al., 2012). Promotores como la tilosina, bacitracina, virginiamicina y clortetraciclina se han utilizado en lechones de manera histórica. Es de resaltar que, aunque existe información que muestra claramente que el uso sub-terapéutico de antibióticos en la producción porcina mejora la tasa de crecimiento, reduce la morbilidad y la mortalidad y mejora la salud general de los cerdos, dicho uso también aumenta preocupantemente las disbiosis microbianas, con efectos duraderos. Además, los antibióticos utilizados en la producción porcina pueden contribuir a la difusión de genes de resistencia a antibióticos en el medio ambiente y a residuos de antibióticos en la cadena alimentaria humana, con impactos potenciales a la salud pública (Holman & Chenier, 2015). En consecuencia, el uso de APC en porcinos ha sido prohibido en muchos países desarrollados, incluidos los de la Unión Europea (UE), Estados Unidos y Canadá.

Por último, es fundamental mencionar la importancia de la funcionalidad hepática en todo este conglomerado de fenómenos entéricos, dado que no son sistemas independientes, sino íntimamente relacionados, por lo que su co-funcionalidad es esencial en el mantenimiento del estatus de “salud” de los cerdos. En el intestino se procesan los alimentos que consumen los animales —además de otras sustancias del entorno, gracias a las enzimas digestivas y a la microbiota comensal (como ya se mencionó previamente). Los nutrientes resultantes van a parar a sus células y tejidos, y llegarán también al hígado a través de la vena porta, influyendo en la función hepática. Incluso, muchas de las sales biliares se reciclarán y volverán al hígado, generando —cuando fuere necesario, una señal de feed-back negativo sobre la secreción de más sales. Estas mismas sales biliares tienen un efecto no-digestivo sobre las membranas de las células del epitelio intestinal, promoviendo, por ejemplo, la síntesis de factores de crecimiento de fibroblastos, los cuales intervienen en la cicatrización de tejidos y en la angiogénesis. Adicionalmente, mediante la unión a receptores del epitelio intestinal, la presencia de sales biliares afecta otras funciones y tejidos, más allá de la circulación entero-hepática, por ejemplo, influyen en el gasto energético, en la homeostasis de la glucosa y en la respuesta inmune anti-inflamatoria.

A partir de lo planteado, se establece que ambos sistemas funcionan de forma acoplada y que el mantenimiento de la homeostasis a todo nivel orgánico relacionado, se reflejará directamente en los indicadores productivos y de salud del lechón.

En este respecto, BIOTECNO pone a disposición del sector su Programa Entero-Hepático, entendiendo las realidades del sistema productivo del cerdo y los desafíos sanitarios a los que se ve expuesto.

Dentro del mismo, se plantean tres productos diferenciales para uso estratégico en las diferentes etapas de producción: 

*El equipo técnico de BIOTECNO lo acompañará para hacer las recomendaciones adecuadas de uso, tiempos y dosis, de acuerdo a las situaciones específicas de campo de cada productor.

Como resultado del uso estratégico de los productos BIOTECNO, se logrará la sinergia esperada a partir del buen relacionamiento entero-hepático en el cerdo, permitiendo así la expresión de todo su potencial genético.

Referencias bibliográficas

 
Autor/es
MV, MSc, DSc. Docente/Investigador UdeA. Asesora en Investigación y Desarrollo BIOTECNO,
 
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