A nivel mundial, tenemos que reducir el uso de antibióticos para reducir la resistencia a los antimicrobianos. Para alcanzar este objetivo se puede utilizar la restauración y el aumento de la diversidad de la microbiota mediante la adición de fragmentos ricos en manano en la dieta.
El intestino desempeña un papel fundamental en la salud y el bienestar y alberga una comunidad de microorganismos muy compleja. La inoculación se produce inmediatamente después del nacimiento, aumentando la diversidad y la complejidad hasta que el ecosistema microbiano ha alcanzado un estado relativamente estable. Esta diversidad es crucial para la función del intestino como barrera protectora y proporciona resistencia a la colonización de organismos patógenos, como la Salmonella, la Escherichia y la Campylobacter, además de ejercer efectos beneficiosos sobre la función inmunológica.
Fisiología intestinal
El tracto gastrointestinal (GI) es el sitio principal de absorción y digestión de nutrientes. También es el órgano endocrino más grande del cuerpo. Sin embargo, el revestimiento epitelial está compuesto por una sola capa de células que, juntas, absorben los nutrientes, proporcionan una barrera protectora para los tejidos internos y producen mucina protectora y compuestos antimicrobianos. El epitelio intestinal está formado por vellosidades (figura 1), proyecciones en forma de dedos en el lumen intestinal que aumentan considerablemente la superficie disponible para la absorción. La capa epitelial está constituida por varios tipos diferentes de células que, en conjunto, influyen en la integridad del intestino y en la defensa contra los patógenos. Las células absorbentes primarias, los enterocitos, son las más abundantes y están cubiertas de microvellosidades. Secretran proteínas antimicrobianas con actividad contra las bacterias, los hongos y los protozoos. Los enterocitos están estrechamente unidos a través de «uniones apretadas», para formar una barrera física que impide el acceso incontrolado de fluidos, bacterias y otras sustancias al sistema corporal. Si las uniones apretadas son defectuosas, el intestino se vuelve más permeable, lo que lleva a una condición llamada «intestino con fugas» asociada con la diarrea y la enfermedad.
Las células caliciformes también están presentes en el epitelio y producen mucinas, proteínas que forman la barrera mucosa protectora sobre la superficie del intestino. En el fondo de las criptas de vellosidades se encuentran las células de Paneth, que generan materiales antimicrobianos y desempeñan un papel importante en la defensa inmunológica. Además de los distintos tipos de células que componen el epitelio, en el tracto gastrointestinal existe todo un ecosistema de microbios, denominado microbiota intestinal. Esta comunidad microbiana del intestino participa en el control de los patógenos, la función inmunológica, el suministro de nutrientes y la morfología intestinal.
El papel de la microbiota intestinal
La microbiota intestinal puede variar enormemente entre los individuos, dependiendo del genotipo, la edad, los factores ambientales, la dieta y el uso de antimicrobianos. Sin embargo, a pesar de esta variación, alrededor del 90% de los organismos contribuyentes son de la filabroma Bacteriodetes y Firmicutes (Qin et al. , 2010). La microbiota intestinal puede influir profundamente en la salud del huésped y ha estado implicada en muchos estados de enfermedad, como la resistencia a la insulina (Sharma y Tripathi, 2018), enfermedades pancreáticas (Akshintala et al. , 2019) y enfermedades cardiovasculares (Peng et al., 2018), por nombrar algunas. Los animales nacen sin una microbiota intestinal efectiva y la inoculación y la colonización comienzan a ocurrir inmediatamente después del nacimiento. La colonización educa el sistema inmunológico y modera su reacción a los antígenos, a la vez que proporciona nutrientes, como algunas vitaminas y aminoácidos, así como ácidos grasos de cadena corta (den Besten et al., 2013). Está bien establecido que la microbiota intestinal puede desempeñar un papel importante en la digestión y absorción de los componentes de los alimentos (Sharma y Tripathi, 2018) y, por lo tanto, también puede afectar positivamente a la liberación de energía de la dieta.
Figura 1 – Ilustración de una vililla encontrada en el intestino.
Una población diversa de bacterias comensales puede inhibir a los enteropatógenos de colonizar e infectar el intestino, función que se denomina «resistencia a la colonización» (Stecher et al. , 2010; Pamer, 2016). Para que la resistencia a la colonización sea eficaz se necesita una microbiota muy diversa y compleja, y es probable que los animales con poca diversidad sean más susceptibles a las patologías entéricas. La reducción de la diversidad microbiana intestinal también aumenta el riesgo de colonización de bacterias patógenas, lo que provoca inflamación intestinal y una respuesta potencialmente sistémica. Hay pruebas que sugieren la modulación de la función inmunológica por la microbiota intestinal. Los microbios intestinales modulan la expresión de ciertos receptores en el intestino que afectan a la permeabilidad intestinal. Los desequilibrios en la microbiota intestinal pueden dar lugar a una mayor permeabilidad intestinal y a citoquinas proinflamatorias no reguladas, así como a endotoxemia metabólica y resistencia a la insulina (Cani y otros, 2007; Sharma y Tripathi, 2018).
Factores que afectan a la microbiota intestinal
Los factores que afectan a la microbiota intestinal pueden clasificarse a grandes rasgos en tres clases: asociados al huésped, bióticos y abióticos. Los factores asociados al huésped incluyen la propia composición genética del huésped y se han identificado los taxones hereditarios (Ishiguro et al. , 2018). El sistema inmunológico del huésped también desempeña un papel. Los factores más influyentes son, con mucho, el medio ambiente y la fuente de alimentos. El estilo de vida y la dieta del huésped desempeñan un papel fundamental en el desarrollo y el mantenimiento de la microbiota intestinal, con fuentes ambientales de microbios que contribuyen a la colonización inmediatamente después del nacimiento. La dieta y la medicación también tienen un impacto significativo en la comunidad microbiana dentro del intestino, siendo los medicamentos los que representan la mayor variación entre los individuos (Ishiguro et al., 2018). La dieta es el principal determinante de la estructura de la comunidad bacteriana del rumen (Pitta et al., en prensa). Los medicamentos, incluidos los antibióticos, pero sin limitarse a ellos, tienen un impacto significativo en la microbiota intestinal y, por consiguiente, en la salud del huésped. Debido a su acción no específica, el uso de antibióticos produce cambios en la microbiota intestinal (Figura 2) y una reducción de la diversidad y la complejidad (Pamer, 2013). En consecuencia, la resistencia a la colonización disminuye y los animales se vuelven más susceptibles a los patógenos entéricos (Pamer, 2013). Esta menor resistencia a la colonización se ha visto implicada en una de las mayores amenazas tanto para esta generación como para las siguientes: la resistencia a los antimicrobianos (RAM).
Figura 2 – Ilustración de los cambios en la diversidad microbiana con el uso de antibióticos, seguido de la rehabilitación.
La resistencia a los antimicrobianos siempre ha estado presente, sin embargo, el nivel actual de resistencia, potencialmente en aumento, es alarmante y existen informes que destacan la gravedad del problema (O’Neill, 2016). En consecuencia, existe una presión mundial para reducir el nivel de los antimicrobianos utilizados en la medicina humana y animal y para restringir el uso de los antibióticos en los animales a su uso terapéutico únicamente (Murphy, 2017a). El uso de antibióticos se selecciona para la expansión de las especies resistentes en detrimento de las cepas comensales no resistentes. Es preocupante que, incluso con una disminución del uso de antimicrobianos, la resistencia a los antibióticos sigue presente en los animales que no han recibido promotores del crecimiento de los antibióticos (AGP), lo que ilustra que las simples restricciones no son suficientes para combatir la resistencia (Murphy, 2017b).
Rehabilitación de la microbiota intestinal
La restauración y el aumento de la diversidad de la microbiota puede utilizarse en el arsenal contra la RAM. Esencialmente, hay tres pasos para aumentar la diversidad microbiana: Normalizar la microflora intestinal – mejorar la diversidad microbiana, cambiar el equilibrio – reducir la carga de patógenos y romper el ciclo – disminuir el uso de antibióticos. Numerosos complementos nutricionales están destinados a la salud intestinal con el fin de estabilizar la flora intestinal y reducir la susceptibilidad del huésped a las enfermedades (Yang et al. , 2009), incluidos los prebióticos, los probióticos, las enzimas y los extractos de plantas (Murphy et al. , 2017b). Los fragmentos ricos en manano (MRF) han demostrado beneficios particularmente consistentes y reproducibles para la microbiota intestinal (Corrigan et al. , 2015; Corrigan et al. , 2018). Desde 1999, el uso de los MRF en la alimentación animal ha ido adquiriendo cada vez más importancia, principalmente debido a la prohibición europea de la profilaxis con AGP en la alimentación animal. La mayoría de los productos de los MRF se derivan de la pared celular de la cepa de levadura, Saccharomyces cerevisiae.
Los problemas de salud intestinal pueden llevar a un predominio de un grupo bacteriano particular, generalmente Firmicutes. Los fragmentos ricos en mananos pueden influir en la diversidad microbiana al aumentar la prevalencia de la Bacteroidetes, otro grupo de bacterias, y al mismo tiempo reducir la abundancia de Firmicutes, con lo que se restablece el equilibrio. Las bacterias bacteriodetes generan acetato, que es un sustrato para las bacterias productoras de butirato. El butirato se ha asociado durante mucho tiempo con efectos beneficiosos en el epitelio intestinal. Además, se han observado reducciones de las proteobacterias indeseables con la inclusión en la dieta del MRF (Corrigan et al., en prensa). Como se ha mencionado anteriormente, la resistencia a la colonización depende de la diversidad microbiana y las investigaciones recientes han demostrado que el aumento de la diversidad microbiana tiene el potencial de reducir la carga de Campylobacter en el ciego (Corrigan et al., 2017). Además, la infección por Salmonella y E. coli puede producirse por adhesión y/o invasión de las bacterias en las células, y se ha demostrado que la FMR reduce la adhesión de los patógenos a las células intestinales porcinas neonatales. Las bacterias se unen a las células epiteliales mediante lectinas que reconocen azúcares específicos en la superficie de la célula. Muchas bacterias patógenas que se encuentran en el intestino tienen fimbrias (proyecciones) de tipo 1 que reconocen y se unen a la manosa. Los fragmentos ricos en mananos pueden unirse a estas proyecciones que reconocen la manosa e impiden que la bacteria se una a la superficie de la célula, reduciendo así el riesgo de colonización por el patógeno.
Mejoras en el rendimiento
La inflamación intestinal es algo que generalmente se debe evitar y la RMA es capaz de mediar las reacciones inflamatorias dentro del intestino. Aris y Bach (2010) observaron que la inclusión en la dieta del MRF en los terneros redujo y aumentó la expresión de citoquinas pro y menos inflamatorias, respectivamente, en los explantes del tejido intestinal. Este resultado se mantuvo constante independientemente de la infección artificial de los explantes con E. coli. El intestino es la puerta de entrada al cuerpo y un desequilibrio en el ecosistema microbiano que se encuentra en su interior (lo que se denomina disbiosis) puede tener efectos profundos y duraderos en la salud del animal. Abordar este desequilibrio puede conducir a mejoras significativas en el rendimiento. En un reciente meta-análisis, Berge (2016) observó un aumento de 64 g/h/d en el promedio de ganancia diaria de los terneros suplementados con MRF. Otros efectos beneficiosos de la inclusión en la dieta del MRF para abordar la salud intestinal fueron la disminución de los casos de diarrea e infecciones respiratorias y su menor gravedad.
Reducción de la dependencia de los antibióticos
La microbiota intestinal tiene una influencia significativa en la salud, la inmunidad y la fisiología del huésped y puede contribuir a reducir la dependencia de los antimicrobianos. Sin embargo, se necesita una microbiota diversa y compleja para maximizar la resistencia contra la colonización de especies patógenas y la reducción de la susceptibilidad a las enfermedades. Los fragmentos ricos en manano constituyen una intervención dietética de eficacia demostrada que puede mejorar la diversidad de la microbiota intestinal, lo que reduce la dependencia de los antibióticos.
