En pollos de corte alimentados con lactobacilos y prebióticos se demuestra una mejora en la ganancia de peso, conversión alimenticia y salud de los animales.
Escribe: Liliana Revolledo, DMV, MsC, PHD
Los prebióticos
El concepto de prebiótico fue introducido a mediados de 1990 por Gibson y Roberfroid, y definido como un ingrediente alimenticio no digestible que tiene efectos benéficos en el hospedero debido a la estimulación selectiva del crecimiento o actividad de una bacteria o un número limitado de bacterias en el colon. Este concepto fue redefinido por Gibson y colaboradores en 2004, donde los prebióticos fueron definidos como ingredientes selectivamente fermentados que permiten cambios específicos, en composición/ actividad de la microflora gastrointestinal, que confiere beneficios en la mejora de la salud del hospedero.
En 2008, la Asociación Científica Internacional para Probióticos y Prebióticos definieron los prebióticos de la siguiente manera: un prebiótico de la dieta es un ingrediente selectivamente fermentado que resulta en cambios específicos en la dieta la composición y/o actividad de la microflora gastrointestinal, proporcionando beneficios en la salud del hospedero. En 2008, también se propuso el concepto de «normobiosis» para caracterizar a la microflora normal del intestino en el que géneros y especies de microorganismos con potencial para la salud predominan en número sobre los potencialmente nocivos, opuesto a la «disbiosis» concepto que caracteriza una microflora intestinal donde dominan géneros/especies nocivas creando situaciones de propensión a las enfermedades. Una gran parte de las investigaciones se concentraron y aún están dirigidas a la estimulación selectiva de bifidobacterias y lactobacilos. Por supuesto, los productos que inducen una modificación selectiva de la microflora gastrointestinal inducen también efectos fisiológicos benéficos, reduciendo el riesgo de enfermedades sistémicas e intestinales. Ellos se pueden resumir en:
A) Mejora (estabilización) de la composición de la microbiota intestinal.
B) Mejora de las funciones intestinales.
C) Aumento de la absorción de minerales y mejora en la salud de los huesos.
D) Modulación de la producción de péptidos.
E) Iniciación (después del nacimiento) y regulación (modulación) de las funciones inmunes.
F) Mejora de las funciones de la barrera intestinal.
G) Reducción del riesgo de infecciones intestinales; así como efectos relacionados con la reducción de riesgo de cáncer, la inflación, los síndromes metabólicos y otros.
Para que un ingrediente sea clasificado como prebiótico, debe:
– Nunca ser hidrolizado o absorbido en la primera parte del tracto gastrointestinal.
– Ser un sustrato selectivo para uno o un limitado grupo de bacterias beneficiosas.
– Modificar benéficamente la actividad de la microbiota intestinal.
– Modular positivamente el sistema de defensa del hospedero.
¿Qué conocemos de los prebióticos?
Según Gibson los prebióticos influencian el ecosistema bacteriano mediante el aumento de la población de bifidobacterias y la disminución del pH en la luz intestinal. Los prebióticos comparten con los probióticos la categoría de alimentos funcionales.
Los prebióticos incluyen pectinas, almidón, polisacáridos acetilados y metoxilados y los oligofructosacáridos. Los principales productos de la fermentación de los prebióticos son ácidos grasos de cadena corta, principalmente acético, propiónico y butírico. Estos ácidos producen una disminución del pH del intestino y afectan a los microorganismos patógenos, favoreciendo la homeostasis del intestino.
Son alimentos no digestibles, pero fermentables que estimulan selectivamente una o algunas comunidades microbianas en el hospedador proporcionando la fuente de energía. El éxito de los prebióticos dependerá de la concentración inicial de la especie probiótica preexistente en el tracto gastrointestinal y el pH en la luz del intestino. Los oligosacáridos de la leche materna son considerados el prototipo de los prebióticos, porque estimulan el crecimiento preferencial de Bifidobacterium y Lactobacillus en el colon de recién nacidos alimentados exclusivamente con leche materna.
En la mayoría de los casos, la mayoría de las personas que sufren de esta enfermedad, se encuentran en la mayoría de los casos. Otros efectos de importancia son la reducción de los niveles séricos de triglicéridos y el colesterol total, la optimización de la glucemia y el aumento de la biodisponibilidad de algunos minerales como el calcio, el hierro y el zinc. De todos los prebióticos disponibles los únicos que poseen estudios para ser clasificados como ingredientes alimentarios funcionales son los fructanos tipo inulina y los fructoligosacáridos. La mayoría de los fructanos se pueden extraer de las plantas de las familias: Liliaceae, Amaryllidaceae, Graminae y Compositae, entre otras. Vegetales conocidos como cebolla, alcachofa, espárrago, ajo, plátano y trigo, son ricos en inulina. Sin embargo, los glucoligosacáridos, los maltoligosacáridos, lactitol y otras sustancias también han sido investigadas. A pesar de que los mananoligosacáridos (MOS) se han utilizado de la misma manera que los prebióticos, estos no se enriquecen selectivamente con fines benéficos de poblaciones bacterianas específicas. En vez de eso, actúan ligándose y removiendo agentes patógenos del tracto intestinal y estimulando el sistema inmune. La historia de los polisacáridos como inmunomoduladores comienza
después de 1940, con las investigaciones de Shear y colaboradores (1943). Las sustancias purificadas como los β-glucanos definidas como prebióticos (sustancias abióticas), fueron investigadas en los Estados Unidos, Europa y en Japón. Las investigaciones en occidente se basaron básicamente en el conocimiento de los efectos inmuno-moduladores del zymosan, una mezcla de polisacáridos aislados de la pared del Saccharomyces cerevisiae. Zymosan fue preparado por primera vez por Pillemer y Ecker y desde la década del cuarenta ha sido estudiado, habiéndose establecido su actividad como estimulante de los macrófagos alveolares induciendo la producción de citocinas, especialmente IL-8 en humanos. En Asia la llegada de los β-glucanos fue un poco diferente, debido a que en la medicina tradicional es común el consumo de algunas setas (hongos) conteniendo estas sustancias para el tratamiento del cáncer. Los prebióticos habían tenido una aplicación limitada en los animales de producción en las estrategias de reducción de agentes patógenos, en parte debido a la disponibilidad de antimicrobianos baratos. En vista del aumento y diseminación de la resistencia antimicrobiana, muchos países retiraron la utilización de muchas moléculas antimicrobianas; como consecuencia la investigación y utilización de productos prebióticos viene creciendo, y su viabilidad económica y eficacia en animales de producción ha aumentado en los últimos años. Los complejos de carbohidratos de cadena larga (polisacáridos) de varios materiales vegetales, hongos, hierbas, raíces de achicoria, cítricos, granos de soya y papas, ganaron atención como nuevas alternativas prebióticas.
¿Y los β-glucanos?
Los β-glucanos tienen varias fuentes naturales, pero a menudo se preparan a partir de la pared de los hongos. Son sustancias derivadas de la pared de algunos cereales, hongos y levaduras. Las levaduras y los hongos tienen β-glucanos (1, 3) (1,6); los granos de cereales β-glucanos (1, 3) (1, 4) y las bacterias β-glucanos (1, 3). Estas diferencias reflejan su funcionalidad y propiedades. Es una alternativa al manejo tradicional de enfermedades infecciosas que hace uso de antimicrobianos, en la cual hay el estímulo del sistema inmune y sin la ocurrencia de residuos en los tejidos de los animales y sus productos. Sin embargo, los betaglucanos de algunos cereales como la cebada, limitó la utilización en alimentos para aves debido a sus efectos detrimentales sobre la actividad enzimática y morfología intestinal que trae como consecuencia una reducida absorción de nutrientes, y también la capacidad de modificación y actividad de la microflora con un aumento de la susceptibilidad a algunas enfermedades. Estos compuestos demostraron proteger contra infecciones producidas por bacterias y protozoos en muchos modelos experimentales. También se confirmó su actividad hipocolesterolémica en la sangre. La primera cita de actividad de esta sustancia como inmunoestimulante en aves fue en 1989, y, a partir de ese año, numerosos estudios se han realizado en peces, ratones, bovinos, cerdos y otras especies que han confirmado su eficacia.
Su efecto en la inmunidad se ha demostrado y probablemente incluye la activación de macrófagos citotóxicos, células T y células NK, así como la promoción de la diferenciación de las células T entre otros efectos estimulantes. Se sugirió también su papel como un importante estimulador de la inmunidad de las mucosas en el sistema digestivo. Los estudios in vitro demostraron que los β-glucanos (1, 3) (1, 6) procedentes de levaduras y hongos pueden mejorar la actividad funcional de los macrófagos así como activan la actividad antimicrobiana de las células mononucleares y neutrófilos; esta función inmune mejorada es el resultado del aumento de la producción de citocinas proinflamatorias, la combustión oxidativa y la producción de quimiocinas. La exposición a β-glucanos de las levaduras mostró mejorar la proliferación y eficiencia de la fagocitosis.
El efecto de un suplemento que contenía un complejo biológicamente activo de metabolitos del metabolismo intermedio de una levadura se evaluó en caballos, en algunos parámetros cardio-respiratorios, hematológicos y bioquímicos durante el ejercicio, sugiriendo que este tratamiento podría modificar los efectos fisiológicos de los animales en entrenamiento.
Recientemente, la importancia de estas sustancias se atribuyó a los oligosacáridos: frutoligosacáridos (FOS) y mananoligosacáridos (MOS). Estos se componen de varios azúcares obtenidos a partir de varios sustratos, generalmente de frutas o levaduras. Estas sustancias estimulan las bifidobacterias, primeras bacterias a colonizar el intestino. Estos compuestos mostraron, en pollos de corte, una eficacia en la disminución de poblaciones de Clostridium y Escherichia coli, estimulando al mismo tiempo las poblaciones y diversidad de lactobacilos.
En los cerdos los resultados son menos evidentes, habiéndose demostrado una mejora en algunos parámetros de desempeño. Los mananoligosacáridos (MOS), usados en estudios realizados en pavos, mostraron buenos resultados en la ganancia de peso, mejorando la conversión alimenticia en las primeras ocho semanas de edad. Se observó también un aumento significativo en el plasma de IgG e IgA y en la bilis, indicando efecto positivo sobre el sistema inmune; sin embargo, en el control de infecciones, aún no se ha demostrado su eficiencia. La asociación de FOS/MOS a productos de exclusión competitiva (como bacterias anaeróbicas estrictas o facultativas y enterococos) ofrece mayor protección contra la colonización por Campylobacter sp. Los FOS influencian la homeostasis de las células en la pared intestinal y bloquean, por mecanismos de inmunomodulación y actividad bacteriostática, la colonización de las bacterias patógenas.
El oligo y los polisacáridos pueden presentar actividad prebiótica, pero las estructuras con bajo grado de polimerización constituyen sustratos de fácil fermentación para los microorganismos intestinales benéficos.
¿Y las inulinas?
Las inulinas (fructanos) son los compuestos prebióticos que más se estudian y comercializan; siendo carbohidratos resistentes al calor y muy solubles que pueden ser sintetizados por algunas plantas, hongos y bacterias, y su estructura puede ser lineal o ramificada.
La presencia de los frutanos en las plantas fue observada por primera vez en 1804 cuando fueron extraídos en la Inula helenium. En el reino vegetal solo el 15% de la flora angiosperma es capaz de producir estos carbohidratos, y las especies más comunes son Cichorium intybus, Helianthus tuberosus, Allium cepa, Triticum aestivum y Hordeum vulgare.
El interés mayor por el uso de estas sustancias, cuando comparadas con los probióticos, está en su viabilidad, pues no son microorganismos. Así, toleran variaciones de humedad y temperatura, y otras condiciones ambientales, así como de manipulación, lo que facilita su empleo y reduce el riesgo de pérdida de su actividad. Una herramienta cuantitativa ha sido desarrollada por Palframan y colaboradores (2003) para la comparación del efecto prebiótico de oligosacáridos de la dieta; el índice probiótico cuantitativo, una ecuación que puede encontrar aplicación para cuantificar los efectos prebióticos in vitro. Sin embargo, para evaluar el efecto prebiotico, un índice prebiótico (PI= E/A) propuesto por Roberfroid en 2007, fue definido como «el aumento de bifidobacteria expresado como el número de absoluto de nueva ufc / g de heces (E) dividido por la dosis diaria (g) del prebiótico ingerido (A). PI se utiliza comúnmente como estándar para la comparación de diferentes efectos probióticos entre diferentes carbohidratos prebióticos.
¿Cómo actúan los prebióticos?
Los prebióticos interactúan estimulando favorablemente la microbiota en el sistema intestinal. Las evidencias publicadas de los mecanismos exactos involucrados en su eficacia no son claras. Sin embargo, se sugiere que el principal mecanismo de acción es la inmunomodulación, que incluye el crecimiento selectivo de la bacteria ácido láctica, que resulta en un aumento de ácido graso de cadena corta (AGCC) como acetato, propionato y especialmente butirato, que estimulan integridad intestinal y son la principal fuente de energía de las células epiteliales intestinales. Esta alta concentración de AGCC está correlacionada con un bajo pH, el cual se asocia directamente con la supresión de algunos agentes patógenos y el aumento solubilidad de algunos nutrientes. Este aumento de AGCC en contacto directo con las células inmunes, el tracto digestivo y el cambio en la producción de la mucina contribuyen a una baja incidencia de bacterias en la barrera intestinal, que puede inhibir algunas bacterias como la Salmonella y el Campylobacter.
El uso de los prebióticos en los animales
Los prebióticos se han utilizado en la industria de la alimentación animal para mejorar la salud y el bienestar de las aves, los cerdos, los caballos y los perros, pero muchos de ellos todavía son muy caros para su uso en la creación comercial.
Tienen una aplicación limitada en animales de cría comercial debido en parte a que las estrategias de reducción de agentes patógenos todavía están asociadas a los antimicrobianos que son más baratos; pero los miedos de la diseminación de resistencia antimicrobiana pueden generar que los prebióticos se convierten en productos económicamente accesibles y que se utilicen ampliamente en la prevención de las enfermedades.
La suplementación de dietas de aves y cerdos se asocia generalmente con el estímulo en la proliferación de la microflora. En los cerdos, por ejemplo, la utilización de galactosoligosacáridos (GOS) y fructooligosacáridos (FOS) se asoció con un aumento en las bifidobacterias en evaluaciones in vivo e in vitro, con un efecto de mejora en las comunidades microbianas beneficiosas en el intestino. Las pruebas sugieren que la utilización de estos productos puede ser una alternativa viable para el control de algunos agentes patógenos y programas libres de antibióticos. En las aves la utilización de GOS aumenta también el crecimiento de algunas bacterias gastrointestinales, especialmente lactobacilos, bifidobacterias y/o sus productos de fermentación que lidera la presencia de AGCC, responsables de la modulación de la microflora la mejora de la salud intestinal. Este efecto inmunomodulador en el huésped puede también, en un futuro, actuar como refuerzo en las respuestas inducidas por vacunas aplicadas oralmente.
Además de sus efectos inmunes y sobre el tracto gastrointestinal, los prebióticos favorecen los parámetros de desempeño tales como ganancia de peso corporal, conversión alimenticia y mejora en el peso de la carcasa.
Los simbióticos
Los probióticos y prebióticos simultáneamente presentes en un producto que actúan en forma sinérgica se llaman simbióticos. El término simbiótico está asociado al concepto de sinergismo y debe ser utilizado para productos en los que el prebiótico favorece selectivamente el probiótico contenido en la misma fórmula. La interacción entre probiótico y prebiótico in vivo puede ser favorecida por una adaptación del probiótico al sustrato prebiótico anterior al consumo. Los estudios demuestran que la lactosa añadida a la ración, junto con el probiótico, reduce la colonización por Salmonella. En el sentido estricto de la definición, un producto que contiene, por ejemplo, frutoligosacárido (FOS) y un probiótico con las bifidobacterias cumple plenamente la definición; sin embargo, una combinación que contiene FOS y una cepa de Lactobacillus casei no cumple con la definición.
El simbiótico, por la combinación de sus ingredientes (probiótico y prebiótico), mejora la supervivencia del probiótico en el organismo, porque su sustrato específico es proporcionado por el prebiótico.
Algunos de los simbióticos utilizados para seres humanos son las asociaciones: bifidobacteria + FOS; lactobacilos + lactitol; y bifidobacterias + galactoligosacáridos (GOS). La utilización de simbióticos ha sido probada en pollos de corte con éxito y es una alternativa viable a los antimicrobianos promotores de crecimiento. La evidencia actual parece demostrar que la utilización de un simbiótico es capaz de optimizar los resultados con relación a los probióticos en términos de modulación inmune y, control bioecológico intestinal. Por otro lado, según Bengmark la asociación de múltiples probióticos sería superior al uso de un único, concepto basado en la denominada defensa por diversidad.
En este contexto, los efectos clínicos de un único probiótico serían menores al de múltiples probióticos, los que serían inferiores a los efectos obtenidos con un simbiótico simple (probiótico + prebiótico) frente a una mezcla simbiótica conteniendo muchos prebióticos y probióticos.
Muchas ventajas pueden atribuirse a estas mezclas compradas a los productos individuales, como por ejemplo:
A) El efecto del tratamiento se extiende a todo el tracto gastrointestinal.
B) Las preparaciones no son demasiado sensibles al proceso de fabricación de alimentos.
C) La competencia de cepas probióticas puede mejorar la capacidad de usar azúcares no absorbibles como fuente de carbono.
Sin embargo, debe tenerse cuidado en la preparación de los productos, debido a que en las mezclas probióticas algunas especies podrían ser capaces de inhibir los efectos estimulantes de otras, por lo que la combinación de muchos probióticos y prebióticos no siempre tiene buenos resultados.
En algunos estudios se ha observado la eficacia de este grupo de productos, especialmente en el presacrificio y con una reducción significativa de bacterias patógenas que causan infecciones transmitidas por los alimentos de origen animal; además de su respuesta positiva en los parámetros de desempeño zootécnico en diferentes especies de animales criados para el consumo humano.
En rumiantes, especialmente en las vacas lecheras, el uso de simbióticos resulta en un aumento significativo de la producción de leche. En pollos de corte alimentados con lactobacilos y prebióticos se demuestra una mejora en la ganancia de peso, conversión alimenticia y salud de los animales. En cerdos la administración de L. casei y maltodextrina resultó en la reducción de adherencia de ETEC (Escherichia coli enterotoxigénica) en el intestino.
En rumiantes, especialmente vacas lecheras, Lactobacillus casei administrado junto con dextrano, resultó en un aumento significativo de la producción de leche, incluyendo leche total, grasa y sólidos no grasos.
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