Saturday, 23 September del 2017

1 Dr. Manuel Silvera, 2. Dra. Ysabel Koga 3. Dr. Arnaldo Alvarado

1. Asesor del servicio técnico de Reinmark SRL

2. Directora de Investigación y desarrollo de Reinmark SRL

3.  Director de Laboratorio Bioservice SRL



Aplicaciones de la biotecnología en la nutrición, el metabolismo y la fisiología celular del ave (Parte II)

Aplicaciones de la biotecnología en la nutrición, el metabolismo y la fisiología celular del ave (Parte II)
Noviembre 20/2013
Lima - Perú
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En la edición anterior hicimos una revisión de los principios activos naturales con acción moduladora sobre el metabolismo, respiración y homeostasis celular con la finalidad de elevar la eficiencia de nuestra producción.

Para lograr estos objetivos es necesario tener un sistema inmune competente evitando distraer las rutas metabólicas hacia la producción de proteínas de la inflamación, respuesta inmune y el gasto energético en la regulación del equilibrio ácido-básico.

Mantener y promover la salud e integridad funcional del intestino es un elemento clave para los siguientes procesos digestivos y metabólicos, mantener una barrera mucosa semipermeable es un factor crítico para la asimilación de nutrientes; este pequeño balance puede ser alterado por procesos inflamatorios crónicos, de injurias permanentes de curso subclínico, provocado por patógenos microbianos.

Los desafíos infecciosos son una forma común de estrés a los cuales están expuestas las aves que pueden o no, resultar en la aparición de enfermedades clínicas que dependen de varios factores, como la patogenicidad del microorganismo invasor y la competencia inmunológica del ave. Independientemente de estos resultados, el sistema inmune activado afectará negativamente el crecimiento, con la disminución de los índices productivos.

Las respuestas del sistema inmune a los procesos infecciosos afectan el crecimiento, metabolismo y necesidades de nutrientes. Durante la respuesta inmune se liberan citoquinas, como la interleuquina 1 que actúa sistemáticamente para movilizar grandes cantidades de nutrientes de otros tejidos, especialmente músculo esquelético. Por tanto, el sistema inmune puede liberar nutrientes en cantidades proporcionales a la intensidad de la respuesta inmune. (3)

El uso de acidificantes orgánicos promueve la salud intestinal en el sentido que controlan la presencia y replicación de enteropatógenos, protegiendo de manera indirecta la estabilidad de la mucosa intestinal y reservando sus propiedades de digestión y asimilación de nutrientes.

Finalmente, para promover y mantener una verdadera salud intestinal es necesario tomar en cuenta sus propiedades fisiológicas y los probables factores que alterarán su estabilidad morfo-funcional; logrando controlar estas variables podemos esperar la máxima expresión fenotípica de las características genéticas de las líneas de aves que estemos criando.

Extractos bacterianos

El objetivo de administrar lisados de paredes microbianas a nuestras aves utilizando la vía oral, es inmunomodular la respuesta inmune a nivel de mucosas (intestinal, respiratorio, urinario).

Entonces, un inmunomodulador puede ser una substancia, proteína o vector químico que actúa favoreciendo el balance regulatorio y la respuesta final integrada del sistema inmune, para prevenir o ayudar a corregir una disfunción del mismo. (1)

Varios productos se han desarrollado en base a las propiedades inmunoestimulantes de lisados bacterianos, extractos de paredes bacterianas, ribosomas y proteoglicanos bacterianos. El principio es el mismo que el de la vacunación, es decir la capacidad que tienen los componentes bacterianos de inducir una respuesta inmune celular o humoral primaria y secundaria.

La inmunomodulación con extractos bacterianos ha demostrado ser eficiente y segura, ejemplos de estos extractos tenemos a los obtenidos de Escherichia coli, Corynebacterium y Propionibacterium, consistentes en cepas seleccionadas y estandarizadas que constituyen un complejo inmunoterapéutico oral. Las cepas se cultivan por separado en fermentadores, se les fraccionan, purifican y liofilizan. El producto final está compuesto principalmente de proteínas ácidas, péptidos y aminoácidos.

La electroforesis en gel muestra un espectro continuo de proteínas, que varían de unos cientos a cientos de miles de Daltons y otros componentes en cantidades menores como moléculas de lipopolisacáridos, moléculas lipídicas A, azúcares y ácidos grasos hidrolizados y luego detoxificados. El complejo mejora la respuesta inmunitaria con la administración oral. Su actividad protectora no se limita a las cepas utilizadas, sino también previene la infección contra otros gérmenes patógenos proporcionando un amplio espectro de protección.

El sistema inmune asociado a las mucosas del Regula el balance y la respuesta final del sistema inmune Epitelio intestinal Placas de Peyer tracto gastrointestinal es el más abundante del cuerpo, corresponde aproximadamente al 70% del sistema inmune y es la principal entrada de patógenos, estando en continuo desafío y estimulación por microorganismos patógenos y antígenos alimentarios. Estimular, modular y estabilizar la respuesta inmune en esta sección, es de suma importancia en el sentido de disminuir el gasto metabólico y energético que el cuerpo destina para los procesos inflamatorios y de respuesta inmune. En la figura 1. se detallan esquemáticamente los componentes inmunológicos de la mucosa intestinal.

El sistema inmune de mucosas está interconectado entre sí, de esta manera la estimulación inmune a nivel intestinal también provocará una respuesta más rápida y eficiente en otros sitios inmunes efectores como los de la mucosa respiratoria, glándula de Harder, sistema urinario y reproductor (oviducto).

Los extractos de paredes bacterianas estimulan y modulan la respuesta inmune inespecífica, preparan a las células presentadoras de antígenos, estimulan la proliferación de células NK y acortan el tiempo de respuesta inmune específica. El efecto “pre-primming” sobre las células presentadoras de antígenos asegura una mayor respuesta policlonal de linfocitos, esto es de suma importancia para las respuestas vacunales de antígenos que se replican a nivel de mucosas (ej. virus de Newcastle, Bronquitis infecciosa).

Acidificantes orgánicos

El término ácido orgánico engloba a aquellos ácidos cuya estructura química se basa en el carbono, es decir a aquellas sustancias que poseen al menos un grupo carboxilo (-COOH). Por su solubilidad, sabor y baja toxicidad, los más utilizados como conservadores o acidificantes en producción animal son el fórmico, propiónico, acético, láctico, cítrico, fumárico y ascórbico.

 

Los ácidos orgánicos actúan a través de la acidificación del medio y a través de su actividad microbicida. En solución son capaces de disociarse perdiendo un protón (H+) de su molécula.

Este H+ induce en el medio una disminución de pH que por un lado favorece los procesos digestivos (favorece la activación del pepsinógeno a pepsina y ello induce a una optimización de la digestión de las proteínas) y, por otro lado, crea un ambiente propicio para el desarrollo y crecimiento de las bacterias ácido-resistentes (lactobacilos), además de un ambiente desfavorable para el desarrollo y crecimiento de las bacterias patógenas. Los ácidos orgánicos son absorbidos a lo largo del intestino y utilizados como fuente de energía.

La acidificación permite el total aprovechamiento de las enzimas digestivas, que se encuentran en bajas concentraciones en animales jóvenes.

El uso de materias primas fuertemente buffer (soja, maíz, cebada, etc.) expone al tracto intestinal a una marcada alcalinización, por consecuencia favorece el desarrollo de enterobacterias toxigénicas, E. coli y Salmonella. La acidificación con ácidos orgánicos permitirá compensar el déficit de ácido clorhídrico, produciendo sustancias buffer y logrando una acidez gástrica óptima.

La combinación de ácidos orgánicos dentro de una formulación, proporciona la ventaja del efecto sinérgico de los diferentes grados o intensidad de acidificación, donde unos crean el medio ácido propicio para la estabilidad de otros con sistema de pK distintos. Así tenemos que para lograr una acidificación de pH igual a 4, las concentraciones de los ácidos orgánicos son distintas, tal como se observa en el cuadro 2.

La eficacia de los ácidos orgánicos depende en gran medida de su valor de pKa, que es el valor de pH en el cual el 50% del ácido está disociado. Generalmente, valores bajos de pKa (cítrico, fórmico) indican un impacto mayor para bajar el pH, mientras que valores altos de pKa (propiónico, butírico) se asocian a efectos antimicrobianos más pronunciados. La combinación de acidificantes con diferentes valores de pKa puede, por lo tanto, ejercer efectos sinérgicos y maximizar el impacto beneficioso de la suplementación con ácidos orgánicos sobre la salud digestiva y los rendimientos productivos de las aves (2).

Flavonoides

Son pigmentos naturales presentes en los vegetales y protegen al organismo del daño producido por agentes oxidantes y sustancias químicas presentes en los alimentos. El organismo no puede producir estas sustancias químicas protectoras, por lo que deben obtenerse mediante la alimentación o en forma de suplementos.

Los polifenoles vegetales pueden unirse a los polímeros biológicos como las enzimas, proteínas transportadoras de hormonas y ADN; catalizan el transporte de electrones y depuran radicales libres. Los flavonoides retiran oxígeno reactivo especialmente en forma de aniones superóxidos, radicales hidroxilos, peróxidos lipídicos o hidroperóxidos, de esta manera bloquean la acción deletérea de dichas sustancias sobre las células.

Los radicales libres cumplen una importante función en la homeostasis como intermediarios en los procesos de reacciones redox, la destrucción de microorganismos por fagocitosis y la síntesis de mediadores inflamatorios. Las concentraciones relativamente bajas de radicales libres son beneficiosas pero el exceso puede producir toxicidad, ya que al alterar las moléculas biológicas se interfieren con los procesos metabólicos celulares.

Las aves están constantemente en estrés oxidativo, ya sea por los productos finales del metabolismo, los provenientes de alimentos, las reacciones inmunes, etc. Entonces, cuando una célula sufre estrés oxidativo se vuelve inestable, en este momento entran en acción las vitaminas para reestablecer las células pero en su acción también se vuelven inestables. Acto seguido, los flavonoides intervienen estabilizando las vitaminas para que éstas recuperen su acción antioxidante, protegiendo y estabilizando las membranas y organelas celulares. Estudios relacionados con el uso de bioflavonoides (genisteína y hesperidina) por sus propiedades antioxidantes en pollos de engorde, demostraron capacidad de mejorar los perfiles de ácidos grasos y lipídicos en la pechuga, lo que indica que los bioflavonoides podrían ser una alternativa para la producción de carne de pollo saludable (4)

El estrés oxidativo parece ser una de las causas implicadas en el origen de numerosas patologías y enfermedades intestinales. Los desequilibrios redox producidos en la mucosa intestinal pueden dar lugar a daños oxidativos y una disfunción en las vías de señalización celular, iniciando diversos procesos patológicos. Los flavonoides pueden proteger frente al estrés oxidativo; este efecto protector no solo se debe a su alta capacidad antioxidante, sino también a su acción modulante de las vías de señales promoviendo toda una serie de efectos beneficiosos en las células, lo que repercute en los distintos órganos y todo el organismo. (5)

Conclusiones

Promover y mantener la salud e integridad intestinal, es uno de los primeros objetivos para conseguir y mejorar nuestros índices productivos.

La asociación de extractos bacterianos, acidificantes orgánicos y flavonoides ayuda a mantener la característica morfo-funcional del enterocito, haciendo más eficiente la digestión y absorción de nutrientes, por lo que su uso es una alternativa dentro de un programa de bioestabilidad intestinal.

Literatura

(1) Herrero, Tomás. (2010). “Inmunomodulación: Vacunas bacterianas y potencial adyuvante en alergia”. Simposio: Inmunidad de mucosas y regulación homeostática de la inflamación”.

(2) Kamboth AA, Zhu, WY. (2013)”Efecto de los niveles de bioflavonoides en la alimentación de pollos de engorde, potencial anti-oxidativo, metabolitos lípidos y la composición de ácidos grasos de la carne”. Poult Sci. Feb; 92 (2) : 454 – 61.

(3) Klasing, K. Roura, E. Korver, D. (1995) XI curso de especialización FEDNA, Barcelona. Department of Avian Science, Univ. Of California Davis. (3)

(4) Ravindran, V. (2011). “Aditivos en alimentación animal: presente y futuro”. Institute of food, nutrition and human health Massey University, Palmerston North 442, New Zealand.

(5) Rodríguez, I (2013) “Mecanismos moleculares implicados en el efecto protector de los polifenoles de la dieta frente al estrés oxidativo y la inflamación: estudio en células intestinales y animales de experimentación”. Tesis doctoral. Biblioteca Universidad Complutense.

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