Probióticos - Terapéutica de nueva generación en la industria avícola

PROBIOTICOS TERAPÉUTICA de NUEVA GENERACIÓN frente a la micotoxicosis y otras complicaciones microbianas en la industria avícola

S. Divyashree y M. Y. Sreenivasa Laboratorio de micología aplicada, DoS en Microbiología, Universidad de Mysore, Mysore, India Email: sreenivasamy@gmail.com; mys@microbiology.uni-mysore.ac.in

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La avicultura se ha convertido en una actividad económica esencial y un sector agrícola importante en todo el mundo. Los piensos para aves de corral son uno de los elementos más caros y representan hasta el 70% del coste total de la producción avícola.

Las complicaciones microbianas son uno de los aspectos más importantes de la producción avícola, ocasionando importantes pérdidas económicas en todo el mundo.

En este artículo, revisamos varias complicaciones microbianas y sus actuales estrategias de prevención, principalmente, el uso de probióticos como agentes terapéuticos de nueva generación para combatir los patógenos nocivos transmitidos por los alimentos, así como sus aplicaciones adicionales en la producción avícola.

Infecciones microbianas en la industria avícola Las complicaciones microbianas ocasionadas

Estos microorganismos disminuyen los mecanismos de defensa

por bacterias, virus, hongos y sus toxinas,

del organismo, generando un desequilibrio en el microbioma

han sido señaladas en todo el mundo como

intestinal, lo que lleva a la proliferación de patógenos

un problema importante en la producción

más dañinos y provoca alteraciones fisiológicas como:

de aves de corral y de los piensos.

Septicemia Meningitis

Contaminación bacteriana

Encefalitis Vómitos

Las infecciones bacterianas son la principal

Diarrea

causa de gastroenteritis de origen alimentario en los seres humanos a nivel mundial,

Digestión inadecuada

debido al consumo de productos avícolas

Pérdida de apetito y mala absorción de nutrientes, lo que

contaminados (Weill et al., 2006).

a su vez reduce la inmunocompetencia y la productividad

La contaminación de los productos avícolas

También pueden provocar trastornos autoinmunes,

con Salmonella spp., Escherichia coli, Listeria

insuficiencia renal y parálisis temporal, pudiendo

monocytogenes, Campylobacter spp. y Clostridium perfringens puede rastrearse hasta el tracto gastrointestinal (ciego), donde tienen una gran actividad al colonizar eficazmente las células epiteliales del intestino (Pascual et al., 1999).

ocasionar daños nerviosos permanentes y la muerte.

En el caso de la industria avícola, estas infecciones provocan grandes pérdidas económicas (Dharma et al., 2008).

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Contaminación fúngíca

La contaminación fúngica, principalmente con micotoxinas, es decir, metabolitos secundarios tóxicos producidos por hongos filamentosos o mohos como Aspergillus spp. (aflatoxinas, ocratoxinas), Fusarium spp. (deoxinivalenol, fumonisinas, zearalenona y tricotecenos) y Penicillium spp. (ocratoxina A y patulina), provoca altas tasas de mortalidad y morbilidad en la producción avícola.

Debido a su toxicidad directa y a sus efectos mutagénicos, teratogénicos, carcinogénicos e inmunosupresores, así como a su carácter esporádico, suponen un riesgo importante en términos de detección y predicción, ya que tienden a acumularse en los piensos avícolas (Hussain et al., 2010).

Contaminación vírica

Además de los patógenos bacterianos y fúngicos, los patógenos virales gastrointestinales también están implicados

Se cree que los virus presentes en las secreciones

en las infecciones de origen alimentario.

respiratorias, las heces, la sangre y los órganos de las aves vivas, son el principal factor de riesgo

Una gran variedad de enfermedades víricas, como

para las infecciones humanas por el consumo de

la viruela aviar (Avipoxvirus), la enfermedad de

productos derivados de las aves de corral (Rodríguez-

Newcastle (Paramixovirus), la bronquitis infecciosa

Díaz y Monedero, 2013). De ahí la necesidad de controlar estas complicaciones microbianas.

y de las codornices (virus de la gripe), la leucosis linfoide (Retrovirus), la enfermedad de Marek (virus del herpes de los pollos) y la bursitis infecciosa (Birnavirus) se dan en las especies avícolas.

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Manejo de la situación actual de las complicaciones microbianas y problemas relacionados Los antibióticos promotores del crecimiento

Muchos aditivos para piensos son conocidos por sus

(APC), como la estreptomicina, la avoparcina,

propiedades antimicrobianas. Por ello, los fitobióticos (aditivos

la tetraciclina, la bacitracina, la clortetracilina,

para piensos de origen vegetal), los ácidos orgánicos, la

la tilosina, la neomicina, la oxitetraciclina, la

quitina, los ácidos grasos de cadena media (ácido caproico,

virginiamicina, la trimetoprima/suifonamida,

ácido cáprico, ácido láurico y ácido caprílico) y larga (ácidos

las lincosamidas, las cefalosporinas, etc.,

grasos poliinsaturados), los prebióticos, las enzimas,

se han utilizado en la producción avícola

los péptidos antimicrobianos, las IgY hiperinmunes,

durante las últimas cinco décadas para

los bacteriófagos y las arcillas se han utilizado como

controlar las enfermedades microbianas.

alternativas para reproducir los efectos de los APC.

Sin embargo, el uso de promotores del crecimiento antibióticos y hormonales en la producción avícola

Sus efectos positivos incluyen: Prevención de enfermedades microbianas

está prohibido en la Unión Europea

Inmunomodulación

desde 2006 (Jha et al., 2020)

Mejora de la calidad de los productos avícolas

debido a la creciente evidencia de transferencia de genes de resistencia a los antibióticos y alergias desde los animales de granja a los seres humanos (Vieco-Saiz et al., 2019).

Mejora de la ingesta de alimentos y del índice de conversión alimentaria (IC) Sin embargo, estos aditivos para piensos tienen varias desventajas, por ejemplo: Los fitobióticos tienen partes tóxicas

También se ha señalado que los APC alteran el microbioma intestinal y, en consecuencia, la modulación del sistema inmunitario, además de afectar negativamente a la ganancia de peso, disminuyendo sustancialmente la producción.

Sin embargo, la eliminación de los APC ha aumentado la incidencia de enfermedades en los animales (Bajagai et al., 2016; Jha et al., 2019).

(Ogbuewu et al., 2020).

Los ácidos orgánicos han mostrado inestabilidad, corrosividad y olor desagradable, pudiendo alterar las bacterias lácticas presentes en el tracto gastrointestinal (El-Hack et al., 2020).

Khempaka et al. (2006) informaron de la reducción de la digestibilidad y el rendimiento del crecimiento en pollos debido al uso de quitina como aditivo alimentario.

Los ácidos grasos de cadena media y larga provocan enfermedades coronarias y problemas de depresión (Thapa, 2020).

Bajo estas circunstancias, los aditivos para

Los tensioactivos tienen efectos bactericidas y

piensos, los adsorbentes de micotoxinas

bacteriostáticos, pero pueden causar contaminación

y los surfactantes se han propuesto como

ambiental dejando rastros en los medios terrestres

promotores terapéuticos alternativos.

y acuáticos (Viegas y Sa-Correia, 1991).

Otros aditivos para piensos dependen de la dosis y muestran efectos secundarios adversos.

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Antibióticos Promotor del Crecimiento Fitobióticos Ácidos orgánicos

El método de detoxificación más empleado en la industria avícola es el uso de adsorbentes de micotoxinas de

Quitina

amplio espectro (agentes secuestrantes) en los piensos.

Ácidos grasos de cadena media & larga

Es habitual utilizar una combinación de Picrorhiza

Prebióticos

kurroa, carbón activado, aluminosilicato de calcio

Probióticos Bacteriófagos Péptidos antimicrobianos

hidratado (HSCAS), manano-oligosacáridos (MOS), ácidos orgánicos tamponados y antioxidantes.

Sin embargo, estos compuestos tienen menos afinidad por las micotoxinas (Huang et al., 2019).

Enzimas IgY hiperinmune Surfactantes Adsorbentes de toxinas

Teniendo en cuenta todos estos inconvenientes, los agentes probióticos alternativos de

Figura 1. Diferentes aditivos para piensos utilizados en la producción avícola.

biocontrol han demostrado su versatilidad y compatibilidad para disminuir los problemas de resistencia bacteriana a los antibióticos, prevenir y controlar enfermedades, disminuir las tasas de mortalidad y mejorar el crecimiento de los animales de granja. De ahí que puedan ser útiles en la industria avícola.

Tratamientos basados en probióticos frente a las complicaciones microbianas El término "Probiótico" es una palabra griega que significa "pro vida". Los probióticos han ido adquiriendo mayor relevancia terapéutica a lo largo de los años con el aumento de los conocimientos científicos sobre su asociación con la salud intestinal y la inmunidad, lo que redunda en el bienestar general de los animales/humanos. Suelen tener un origen natural, ya que proceden de productos alimentarios o vegetales fermentados y/o del tracto intestinal de animales y humanos (Clarke et al., 2012).

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La FAO/OMS (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación/ Organización Mundial de la Salud, 2001) definió estos organismos beneficiosos como “Microbios vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, afectan beneficiosamente a la salud del huésped”.

Los organismos probióticos potenciales no son patógenos y están generalmente reconocidos como seguros (GRAS). Son capaces de resistir los efectos de los jugos gástricos/intestinales, mostrando: Un perfil de resistencia a los antibióticos Tolerancia a la bilis Adhesión a las células epiteliales intestinales Producción de sustancias antimicrobianas como bacteriocinas, ácidos orgánicos, ésteres, ácidos grasos, diacetilo, reuterina, reutericiclina y peróxido de hidrógeno que presenta propiedades antimicrobianas

(Coman et al., 2014) Además, el antagonismo es una de las

2. La modulación inmunitaria que implica la

estrategias más importantes de control de los

estimulación de los sistemas de defensa del hospedador

probióticos basada en dos mecanismos básicos:

(Solis-cruz et al., 2018; Patlan et al., 2019).

1. Exlusión competitiva: Competencia por los nutrientes Producción de compuestos antimicrobianos Prevención de la adhesión de

Por ello, estos probióticos con estatus GRAS han sido ampliamente utilizados como terapéuticos contra las complicaciones microbianas.

patógenos a las células epiteliales Reducción de la biodisponibilidad de las toxinas

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Competencia por nutrientes

Producción de compuestos antimicrobianos Exclusión competitiva Prevención de la adhesión de patógenos a las células epiteliales Terapia basada en probióticos contra las complicaciones microbianas

Reducción de la biodisponibilidad de las toxinas

Figura 2. Terapia basada en probióticos para combatir los patógenos dañinos en la industria avícola.

Inmunomodulación

Estimulación de los sistemas de defensa del hospedador

Figura 3. Aplicaciones de los probióticos en la producción avícola.

Combatir los patógenos dañinos

Estimulación de la inmunidad

Aumento/mejora de la resistencia ósea y del crecimiento corporal

Mejora de los resultados de crecimiento

APLICACIONES DE LOS PROBIÓTICOS EN LAS AVES DE CORRAL

Mejora de la microbiota y la morfología intestinal

Mejora de los parámetros bioquímicos

Disminución de la carga parasitaria, del colesterol en sangre y del estrés térmico

Mejora de la ingesta de alimentos y de la eficiencia alimentaria

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Probióticos frente a bacterias patógenas

Los probióticos han sido ampliamente evaluados y validados frente a los patógenos bacterianos.

Se han publicado numerosos artículos sobre el uso de probióticos como alternativa a los antibióticos al reducir el crecimiento de patógenos como

Salmonella paratyphi (Divyashree et al., 2021), E. coli (Tsai et al., 2010), Listeria monocytogenes (Gil De Los Santos et al., 2012) y Clostridium perfringens (Santos, 2012) en modelos in vitro e in vivo. Por ejemplo:

Saccharomyces cerevisiae, al 0,4% y al 0,8%, redujo la carga microbiana gastrointestinal de E. coli, Micrococcus spp., Klebsiella spp., Staphylococcus spp., Campylobacter spp. y Clostridium perfringens en ponedoras (Hassanein et al., 2010).

Pollos de engorde suministrados Lactobacillus

salivarius por vía oral presentaron una prevención eficaz de la colonización intestinal de Campylobacter jejuni (Saint-Cyr et al., 2017). En otro estudio, la administración de bacteriocinas (250 mg) de Lactobacillus salivarius y Paenibacillus polymyxa mostró una reducción de la colonización de C. jejuni (Timbermont et al., 2010).

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A

B

C

Figura 4. Imagen de microscopía electrónica de barrido del efecto del sobrenadante libre de células de los probióticos sobre las biofilms de Salmonella.

A. MEB de Salmonella paratyphi ATCC 9150.

B y C. S. paratyphi tratada con Lactobacillus spp.

A

B

Figura 5. Ensayo de difusión en pocillos de agar de probióticos frente a bacterias patógenas transmitidas por los alimentos.

A. Sobrenadante de probióticos libre de células sobre Escherichia coli.

B. Sobrenadante de probióticos libre de células sobre Salmonella paratyphi.

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Probióticos frente a hongos y sus micotoxinas

Los probióticos son bien conocidos por su actividad antifúngica y por inactivar las micotoxinas en las aves de corral.

Un estudio realizado por Deepthi et al.

(2017), señaló el papel significativo de L. plantarum MYS6 en la mitigación de la toxicidad inducida por FB1 (fumonisina producida por Fusarium verticilliodes) en los órganos vitales y el posterior estrés oxidativo en los pollos de engorde.

Lacticaseibacillus brevis MYSN105 y L. plantarum MYS6 mostraron una potencial actividad antagonista al producir alteraciones morfológicas, como micelios dañados y conidios deformados, en F. verticillioides y F. proliferatum productores de fumonisinas, respectivamente, en ensayos in vitro (Somashekaraiah et al., 2021; Deepthi et al., 2016).

El sobrenadante libre de células (SLC) de la cepa MYS44 de Lactobacillus plantarum se ha sugerido como un potencial agente de detoxificación debido a su actividad antifúngica y su capacidad para reducir el nivel de aflatoxina B1 (34,2%) producida por Aspergillus

parasiticus MTCC 411 (Rao et al., 2017).

A

B

Figura 6. Uso de probióticos contra especies de Aspergillus.

A. Actividad antifúngica de Lactobacillus frente a Aspergillus flavus.

B. Actividad antifúngica de Lactobacillus frente a Aspergillus parasiticus

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7

8

A

B

Figura 7. Uso de probióticos contra especies de Fusarium. La actividad antifúngica de los aislados de LAB se probó contra F. sporotrichioides (1), F. equiseti (2), F. poea (3), F. avenaceum (4), F. verticillioides (5), F. graminearum (6), A. parasiticus (7) y Rhizopus oryzae (8).

A. Placas de control de hongos tras 7 días de incubación.

B. Actividad antifúngica del aislado Lactobacillus plantarum MYSRD 71 tras 7 días de incubación contra todas las especies fúngicas evaluadas.

Se han realizado varios estudios para evaluar la capacidad de neutralización de micotoxinas de varias cepas probióticas como Propionibacterium,

L. rhamnosus GG, L. plantarum, L. casei, especies de Bacillus y E. faecium (Danicke y Doll, 2010).

Por ejemplo, Saccharomyces cerevisiae pudo adsorber zearalenona y ocratoxina en condiciones gastrointestinales simuladas en un ensayo de unión a micotoxinas (Armando et al., 2012).

En los estudios realizados por Patlan et al.

(2019), los probióticos de Bacillus spp. fueron capaces de biodegradar la aflatoxina B1 en modelos in vitro e in vivo de broilers.

En otro estudio, L. casei y L. reuteri redujeron el estrés oxidativo inducido por aflatoxinas en ratones (Hernández-Mendoza et al., 2011).

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Probióticos para el control de patógenos virales

Los probióticos también se han utilizado para controlar los virus en las aves de corral.

La administración de L. paracasei protegió frente a la diarrea inducida por rotavirus (Pant

et al., 2006), mientras que un estudio realizado por Wen et al. (2009) con L. acidophilus y L. reuteri disminuyó las infecciones por rotavirus al aumentar el IFN- ‫ ץ‬y la IL-4 en el suero.

Naseem et al. (2012) reportaron que los broilers alimentados con dietas suplementadas con proteína de Lactobacillus tenían mayores títulos de anticuerpos en comparación con los controles frente a la bursitis infecciosa, la enfermedad de la influenza y el virus de la enfermedad de Newcastle.

Aplicaciones adicionales de los probióticos en las aves de corral Efectos de los probióticos en el crecimiento

En la producción avícola, se utilizan varias estrategias para mejorar el número de huevos puestos, aumentar el peso del huevo y mejorar la calidad de la cáscara, el colesterol de la yema, la calidad de la albúmina y la calidad de la carne.

Se ha propuesto que los probióticos aumentan la producción de ácidos grasos de cadena corta (SCFA) y la tasa de fermentación intestinal, proporcionando nutrientes a las células epiteliales intestinales, lo que también conduce a una mejor

La administración de probióticos con las

asimilación de minerales (Alagawany et al., 2018).

dietas de las gallinas mejora la puesta al aumentar la retención de nitrógeno y calcio, así como el consumo diario de alimento.

Un estudio realizado por Abd EI-Hack et al. (2017) demostró que la suplementación con probióticos de múltiples cepas aumentaba la producción de huevos, incluyendo el peso de la albúmina y la yema, el peso y el tamaño del huevo, y la resistencia y el grosor de la cáscara del huevo en comparación con el grupo de control.

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Disminución de la carga parasitaria, del colesterol en sangre y efecto significativo sobre el estrés térmico

Recientemente, investigadores han demostrado que la suplementación dietética de probióticos disminuye el nivel de colesterol, lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) y triglicéridos en la sangre (Kanani et al., 2018; Shirley et al., 2017).

Lee et al. (2007) demostraron que la suplementación de probióticos aumenta la resistencia a la coccidiosis (depresión del crecimiento) y reduce el nivel de infección por Eimeria tenella y E. acervulina en las aves de corral.

El estrés térmico aumenta la colonización de patógenos y la inmunosupresión, favoreciendo la aparición de infecciones (Ursell

et al., 2012). A este respecto, se ha demostrado que alimentar a los broilers con probióticos mitiga el impacto del estrés térmico, al mantener una microbiota intestinal sana en condiciones ambientales estresantes y aumentar la longitud de las vellosidades.

Estimulación de la inmunidad y mejora de los parámetros bioquímicos

Los patógenos deben superar obstáculos (la barrera física del epitelio, los efectos inhibidores de la microbiota intestinal y la respuesta del sistema inmunitario del hospedador) para colonizar el tracto

Sus beneficios incluyen el aumento de la

intestinal y provocar con éxito una infección. Sin

adhesión de las bacterias beneficiosas a la

embargo, los probióticos son bien conocidos por

mucosa intestinal, la mejora de la barrera

la modulación de los entornos intestinales.

epitelial y la inhibición de la adhesión

Se unen a los receptores Toll-like de

de patógenos (Broom y Kogut, 2018).

las células centinela (células epiteliales y dendríticas del intestino) y activan las vías

Numerosos estudios han demostrado el impacto

NF-κB y MAP quinasa (Bai et al., 2013).

de los probióticos en los parámetros bioquímicos, por ejemplo, la mejora de los niveles de glucosa

Esta activación provoca la supresión o la

en sangre, ácidos grasos poliinsaturados omega

expresión de genes que regulan la presentación

6 y esenciales (ácido linoleico y ácido linolénico) y

de antígenos, así como efectos citoprotectores

propionato (SCFA) en la yema de huevo (Tang et al.,

a través de la activación inmunitaria, la

2016; Ejtahed et al., 2012; Trautwein et al., 1998).

respuesta inflamatoria y la expresión de factores antimicrobianos (Kemgang et al., 2014).

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Mejora de la resistencia ósea y aumento del crecimiento corporal, de la ingesta de alimentos y de la eficiencia alimentaria

Los probióticos modulan el entorno intestinal, mejoran la función de barrera y promueven el crecimiento de los animales de corral (Deepthi et al., 2017). Al colonizar el intestino, compiten con los patógenos por los nutrientes y evitan su establecimiento. Además, aumentan el peso corporal, la ingesta de alimentos y la eficiencia alimentaria (Jadhav et al., 2015).

En un estudio, la administración de Lactobacillus probiótico (0,9 kg/tonelada) aumentó la retención de calcio y fósforo. Sin embargo, los piensos de densidad moderada y baja (18% y 25% menos de calcio y fósforo por recomendación del Consejo Nacional de Investigación) representaron una resistencia a

P

la rotura de huesos y mejoraron la retención de nutrientes con niveles nutricionales más bajos en comparación con el control (Angel et al., 2005).

Además, la suplementación con probióticos en la alimentación de las aves de corral también mejoró el grosor de la pared medial y lateral de la tibia y el índice tibiotarsal, que son indicadores de la resistencia ósea.

Influencia de los probióticos en la microbiota y morfología intestinal

Se ha demostrado que la suplementación de probióticos para el tratamiento dietético influye en la longitud de las vellosidades intestinales y disminuye la profundidad de las criptas al mejorar el desarrollo de la microbiota intestinal para el control de la población de patógenos.

Por lo tanto, las criptas de los enterocitos reemplazan las células que se han perdido debido a la inflamación en la punta de la vellosidad mediante una proliferación continua

(Cox y Dalloul.2009: Awad et al., 2009).

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CONCLUSIONES Los probióticos pueden utilizarse eficazmente para controlar las complicaciones microbianas en la avicultura. Estas bacterias beneficiosas también pueden administrarse a las aves de corral, incluso cuando no hay complicaciones microbianas, ya que ejercen beneficios positivos para la salud. Por tanto, los probióticos pueden considerarse una terapéutica de nueva generación en la industria avícola.

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REFERENCIAS

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