Cómo funciona el efecto bactericida de los fitogénicos

By Andreas Mueller|29 de abril de 2016

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Los aditivos fitogénicos en alimentos balanceados como agentes para prevenir la inhibición de la percepción del quórum y promotores de la salud intestinal en aves.

Hoy en día, cada vez es más común la producción de carne de aves libre de antibióticos. Los nutricionistas, los fabricantes de alimentos balanceados y los productores buscan alternativas a los antibióticos en los alimentos balanceados para satisfacer la demanda de los consumidores y cumplir con la legislación.

Hasta ahora, no existe ninguna “solución mágica” de aditivos que cubra todo el espectro de los antibióticos para los alimentos balanceados. No obstante, la atención se centra cada vez más en los aditivos fitogénicos, dada su eficacia holística y su amplio espectro.

En animales destinados a la producción de alimentos, los antibióticos se han usado tradicionalmente para la profilaxis y la terapia de enfermedades asociadas a bacterias patógenas. En aves, la disbacteriosis, en general debida a un crecimiento excesivo de bacterias en el intestino delgado, y la enteritis necrótica provocada por el Clostridium perfringens representan unos de los trastornos bacterianos más frecuentes. Algunas de las enfermedades clásicas en aves provocadas por bacterias patógenas son infecciones tales como la colibacilosis.

Después de los antibióticos

La era posterior a los antibióticos se asocia a una pérdida potencial de productividad y a un aumento de las infecciones bacterianas intestinales y sistémicas, debido a una mayor actividad bacteriana en el lumen intestinal y a un menor control de las respuestas inflamatorias por parte del organismo huésped. 

El retiro de los antibióticos promotores del crecimiento ha acelerado la investigación de sustancias alternativas, como los probióticos, prebióticos, ácidos orgánicos, ácidos grasos de cadena corta y media, péptidos antimicrobianos, enzimas exógenas, minerales arcillosos y preparados derivados de plantas (fitogénicos), especialmente aquellos con contenido de aceites esenciales y hierbas. 

Aditivos fitogénicos

Los aditivos fitogénicos son objeto de una gran atención por su potencial para sustituir a los antibióticos promotores de crecimiento en la nutrición animal, dada la amplia variedad de actividades que abarcan, entre ellas, por ejemplo, su estimulación sensorial y palatabilidad, mayor actividad enzimática en el tubo intestinal, mejor aprovechamiento de los nutrientes, efectos antioxidantes, efectos en la mucosa intestinal y la inhibición de la percepción del quórum (quorum sensing, QS). 

Este artículo se centra en la capacidad de los aditivos fitogénicos para inhibir la percepción del quórum, así como en los efectos de su combinación con ácidos grasos de cadena corta/media para mejorar la salud intestinal de las aves.

Inhibición de la percepción del quórum

Con respecto a la eficiencia para proteger a los animales de granja frente a trastornos provocados por bacterias patógenas, con frecuencia se ha argumentado que las sustancias fitogénicas (en particular, combinaciones de aceites esenciales y sus compuestos) ejercen efectos bactericidas. Sin embargo, las concentraciones mínimas de aceites esenciales presentes en los alimentos balanceados – con el fin de ejercer efectos bactericidas – son bastante altas y es posible que no se obtenga una rentabilidad económica de la inversión.

Una alternativa para eliminar de forma directa las bacterias es la interrupción de la comunicación bacteriana conocida como inhibición de la percepción del quórum. La comunicación entre bacterias se lleva a cabo mediante la producción, la difusión, la detección y la respuesta a moléculas de señalización química denominadas autoinductores. 

Los autoinductores se producen permanentemente y se difunden a partir de las células bacterianas. Cuando la concentración de moléculas autoinductoras en el medio bacteriano alcanza un determinado umbral de concentración, las bacterias responden a la señal con una alteración de la expresión génica que afecta a toda la población, por ejemplo, con la activación de numerosos genes con una función crucial para la virulencia bacteriana. Los dos mecanismos de percepción del quórum más comunes se muestran en las Figuras 1 y 2.

Plantas y extractos vegetales

En los últimos años, se ha incrementado tremendamente el descubrimiento de inhibidores de la percepción del quórum aislados de plantas y de extractos vegetales. Las investigaciones demuestran que las concentraciones de estas sustancias fitogénicas necesarias para la inhibición de la percepción del quórum son – con mucha diferencia – inferiores a sus respectivos valores de concentración inhibitoria mínima (CIM).

Por ejemplo: mientras que el valor de CIM del aceite de clavo con respecto al Chromobacterium violaceum era del 0.2 por ciento (v/v) en el medio, podría lograrse una inhibición del 50 por ciento de la producción de violaceína, que se controla mediante la percepción del quórum, incluso con un 0.04 por ciento (v/v). Al mismo tiempo, no se vio afectada la viabilidad del Chromobacterium violaceum en dosis bajas de aceite de clavo (Khan et al., 2008).

Falta de conocimientos prácticos

A pesar de los mecanismos generales de percepción del quórum y de la buena comprensión de estos en el C. violaceum, cabe destacar que es necesario investigar la inhibición de la percepción del quórum de forma específica para el tipo de bacterias que se desee combatir. 

Existe una falta de informes que investiguen la interferencia de los aditivos fitogénicos especialmente en la percepción del quórum de las bacterias patógenas. Por ejemplo, en el caso de la E.coli patógena aviar, actualmente no existen investigaciones relativas a sus mecanismos de percepción del quórum ni a los parámetros de interpretación para sus factores de virulencia. 

De forma similar, a pesar de que los sistemas de percepción del quórum del Clostridium perfingens que provocan la producción de toxinas y la enteritis necrótica están bien caracterizados y se comprenden bien (Chen et al, 2014; Vidal et al., 2015), en la actualidad no existen investigaciones acerca de las interferencias de las sustancias fitogénicas con este microorganismo. 

De esta forma, esta falta de conocimientos supone una restricción para la aplicación práctica de aditivos fitogénicos como inhibidores de la percepción del quórum con objeto de mejorar la salud intestinal de las aves.

Aditivos fitogénicos y ácidos grasos

Otro planteamiento distinto es la combinación de los efectos benéficos de los aditivos fitogénicos en alimentos con los efectos antibacterianos de los ácidos grasos esterificados, de cadena corta y media. 

En una prueba realizada en EUA, esta combinación demostró mejorar la eficacia del rendimiento de las aves en condiciones de exposición a la enteritis necrótica. Los resultados (véase la Figura 3) muestran que, con una duración mayor de la aplicación de la combinación (seguida por aditivos fitogénicos en el alimento), se producía una mejora del índice de conversión alimenticia y del peso corporal en el día 49. En comparación con el control positivo con 20 ppm de virginiamicina, se observaron los efectos positivos en el rendimiento cuando la combinación se aplicó durante al menos 28 días.

Estos resultados indican que esta combinación de fitogénicos con ácidos grasos de cadena media constituye un aditivo para alimentos eficaz para la producción de pollos de engorde sin recurrir a medicamentos.

Asimismo, esta combinación tendió a reducir la incidencia de lesiones por enteritis necrótica en un 40 por ciento en comparación con el control negativo, siendo similar al control positivo (información disponible a solicitud). Estos resultados muestran los efectos positivos sobre la salud intestinal de la combinación de aceites esenciales con ácidos grasos de cadena media y un mejor rendimiento del animal en condiciones de desafío.

Conclusiones y perspectivas de cara al futuro

Es evidente que la producción de alimentos sanos derivados de animales y, por tanto, la protección de la salud humana requerirá la adopción a escala mundial de programas de alimentación libres de antibióticos. Su impacto desfavorable en la productividad animal y el posible incremento de las infecciones bacterianas en animales de granja es viable, siempre que se adapten la composición de la dieta y las condiciones de administración. 

Dado que no existe una "receta mágica" de aditivos para alimentos balanceados que cubra todo el espectro de efectos antibióticos, los aditivos fitogénicos pueden desempeñar un papel crucial al respecto, debido a su eficacia holística y de amplio espectro. Con una selección correcta de aditivos, es posible fomentar la salud intestinal de las aves, mitigar con éxito las pérdidas de producción debidas por ejemplo a una enteritis necrótica subclínica y, por tanto, lograr un desempeño óptimo.

Además, se sabe que determinadas sustancias vegetales secundarias específicas pueden interferir con la percepción del quórum bacteriano. Mientras que el tratamiento con antibióticos elimina a las bacterias y pone en marcha la generación de múltiples resistencias bacterianas contra los antibióticos, la reducción de la virulencia de las bacterias mediante una interferencia en su comunicación por percepción del quórum no presenta este riesgo. Comprender la comunicación bacteriana y cómo interrumpir estos mecanismos de las bacterias patógenas más importantes responsables de las infecciones graves en animales de granja contribuirá al desarrollo de formas alternativas de reducción de las infecciones bacterianas en estos animales.