BIOTICOS II – EFECTOS SOBRE EL SISTEMA INTESTINAL Dra. Brenda Bowler Jefe Salud NNA – Alicorp [email protected] El rol primario del tracto gastrointestinal es digerir y absorber nutrientes para cubrir los requerimientos metabólicos de las especies acuícolas para un adecuado crecimiento. La mucosa gastrointestinal provee protección contra la presencia de patógenos causantes de enfermedades y deterioro en el aprovechamiento nutricional, es así que se vienen empleando diversos compuestos con el objetivo de mantener la salud gastrointestinal y combatir enfermedades. En nuestra anterior entrega definimos los conceptos de prebióticos, probióticos y antibióticos. A lo largo de los años se han hecho numerosos estudios sobre el efecto en la salud de estos compuestos. En esta ocasión discutiremos sus efectos sobre el intestino y las principales consideraciones a tener para su aplicación. PREBIÓTICOS -Inulina -Fructooligosacaridos (FOS) -Transgalactooligosacaridos (TOS) Hay diversos mecanismos de acción mediante los cuales los prebióticos tienen efectos benéficos sobre la salud intestinal. La capacidad del intestino para absorber alimento, y en parte también para digerirlo, está determinada por varios parámetros: longitud del intestino, tamaño, densidad y disposición de las vellosidades intestinales, tamaño y densidad de las microvellosidades de los enterocitos y microbiota (Milles et al., 2006) A continuación discutiremos los efectos de los prebióticos sobre estos parámetros. 1) Efectos Sobre la Microbiota Intestinal INULINA Fermentación Ac. Butírico 60% Ac. Acético 20% Ac. Propiónico 20%

pH

Patógenas

Clostridium Staphylococcus E.coli

Bacillus Lactobacillus

Benéficas

Los fructanos de cadena larga (Inulina) son más resistentes que los de cadena más corta (Fructooligosacaridos) a la fermentación sacarolítica en el intestino distal (Roberfroid et al., 1998). Por consiguiente, la inulina necesita más tiempo que los FOS para su fermentación (Velasco S. et al. 2010:) . Este hecho permite mayor tiempo de proliferación de las bacterias sacarolíticas (benéficas) en este segmento, que es donde, normalmente, dominan los microorganismos proteolíticos (patógenos). Por ello, se considera que la inulina, tiene efectos beneficiosos más pronunciados que los de cadena más corta, en cuanto al efecto sobre la microbiota. La adición de FOS en la dieta incrementa, principalmente, la concentración de bacilos, en tanto que la adición de inulina estimula el crecimiento de lactobacilos (Van de Wiele et al., 2006) 2) Efectos sobre la Anatomía Intestinal Se ha postulado que los prebióticos, y más concretamente los fructanos, podrían afectar al desarrollo intestinal, tanto a nivel macroscópico (longitud del intestino), como microscópico (tamaño y densidad de vellosidades y microvellosidades). Diversas investigaciones sustentan la idea de que el uso de prebióticos puede producir un incremento de la altura de las vellosidades y microvellosidades intestinales, así como de la propia longitud del intestino.Algunos autores consideran que el incremento en la concentración de ácidos grasos volátiles (butírico, acético y propiónico) de alto contenido energético podrían producir una hiperplasia de la mucosa y un incremento del espesor de la pared intestinal (Oku et al., 1984; Campbell et al.,1997; Rémésy et al., 1993). Particularmente se le atribuye al butirato una mayor importancia en relación con la estructura intestinal, ya que se ha demostrado que es un potente estimulador de la división celular. Además, se considera que es la principal fuente de energía para los enterocitos, induciendo una mayor proliferación celular de la mucosa intestinal. (Topping y Clifton, 2001).

Es así que los prebióticos contribuyen a la salud intestinal en cuanto a mantener el balance de bacterias benéficas sobre las patógenas y mejorar la estructura anatómica del intestino lo cual facilita la absorción de nutrientes del alimento.

PROBIÓTICOS El manejo de la flora intestinal es importante para la habilidad de prevenir infecciones de patógenos entéricos y garantizar la efectiva digestión de nutrientes que resulta en buenos parámetros de crecimiento. La microflora impacta en la nutrición, prevención de infecciones patogénicas, la integridad y función de los órganos digestivos y el desarrollo de un sistema inmune. Aquí algunos de los principales probióticos usados en acuicultura Gram - Positivo

Gram – Negativo

Bacilus

Paracoccus Thiobacillus Nitrobacter Nitrosomonas Photorhodobacterium Aeromonas

Lactobacilus Enterococcus Pediococcus Carnobacterium Lactococcus Bifidobacterium Streptococcus

Vibrio

Se han postulado diversos mecanismos de acción mediante los cuales los probióticos actúan para mejorar la salud gastrointestinal de especies acuícolas: 1) Producción de compuestos inhibitorios mediante la producción de sustancias bactericidas y la alteración del pH por producción de ácidos orgánicos. (Sugita et al 1997), 2) Competencia por sitios de adhesión mediante la exclusión competitiva de los probióticos versus microorganismos patógenos. 3) Competencia por fuentes de energía planteándose hipótesis sobre la competencia por hierro entre ciertos probióticos y patógenos (Verschuere et al., 2000a). 4) Mejoramiento de la respuesta inmune se sugiere que ciertos compuestos bacterianos tienen efectos inmunoestimulantes en peces y camarones. No se puede establecer claramente si la administración de probióticos puede tener efectos benéficos a este nivel no obstante no podemos descartar del todo este posible mecanismo de acción.

Bioremediación En acuicultura, las bacterias beneficiosas no sólo son usadas en aplicaciones con el alimento para mejorar el balance microbiano intestinal de animales acuáticos, sino que también se aplican en el agua. Dado que la calidad de agua juega un rol importante en los sistemas acuícolas, la industria requiere un mejor monitoreo y manejo con soluciones sustentables para minimizar el impacto ambiental de la acuicultura. La aplicación de probióticos y organismos biodegradadores a los estanques ha recibido una gran atención. Este tipo de biotecnología es conocida como “bioremediación” un enfoque ambientalmente amigable para mejorar la producción de peces y camarones mientras se minimiza la degradación ambiental. Entre las bacterias usadas eficazmente como bioremediadores se encuentra al Nitrobacter, Nitrosomas y Saccharomyces.

En el ambiente acuático, patógenos potenciales pueden sobrevivir en ambientes externos a los animales y multiplicarse independientemente del animal huésped. No solo las interacciones microbianas con el ambiente tienen que ser entendidas, sino los impactos ambientales causados por operaciones acuícolas. La gran biomasa y altas tasas de alimentación del cultivo intensivo de peces y camarones producen grandes cantidades de desperdicios orgánicos (compuestos nitrogenados tales como amonio y nitritos). La acumulación y degradación de los compuestos de estos desperdicios orgánicos resulta en un incremento en el consumo de oxígeno y facilita la formación de metabolitos tóxicos y por lo consiguiente afectando la salud de peces y camarones. ANTIBIÓTICOS Los antibióticos son ampliamente usados para el tratamiento de diversas enfermedades por sus efectos bactericidas/bacteriostáticos. No obstante estos compuestos eliminan no sólo las bacterias patógenas causantes de la enfermedad sino también las bacterias benéficas que proveen protección y balance al intestino, es así que el organismo entra en disbiosis (pérdida del equilibrio de la microbiota intestinal) teniendo como consecuencias: -

Disminución en la producción de vitaminas (B y K) Disminución del efecto antagonista contra bacterias patógenas Disminución de la absorción de calcio y hierro Disminución de la capacidad digestiva Efecto de resistencia bacteriana

Antes de usar un antibiótico debemos preguntarnos: - ¿Diagnostiqué adecuadamente? - ¿Tuve en cuenta el ciclo de vida del microorganismo a tratar? - ¿Mantuve el tratamiento por los días y concentraciones indicadas? - ¿Consideré la sensibilidad de la especie? - ¿Consideré los factores físico - químicos del agua?

ACIDOS ORGÁNICOS El uso de ácidos orgánicos en el alimento balanceado se fundamenta en su poder antibacteriano (bacteriostático) mediante el siguiente mecanismo de acción. Ácidos Orgánicos

B A C T E R I A S

pH intracelular

Interferencia transporte de amino ácidos

Bloqueo actividad enzimática

H O N G O S

Disminución del crecimiento

Para considerar… Los resultados del uso de bióticos pueden ser afectados por: -Métodos inapropiados de manejo -Mala calidad del producto (pre/probiótico) -Concentraciones bacterianas menores a 108 unidades formadoras de colonias o baja estabilidad bacteriana durante producción y almacenaje del probiótico. -Selección incorrecta del antibiótico y método de aplicación Adicionalmente, el uso de probióticos “falsos”, procesos de manufactura no convencionales y/o una mezcla indefinida de bacterias puede llevar a dudas acerca de los efectos significativos y beneficios de los probióticos. El uso de bióticos y ácidos orgánicos en acuicultura parece promisorio. El éxito de las aplicaciones de prebióticos y ácidos orgánicos en el alimento depende de una correcta selección del compuesto y proceso durante la manufactura. La efectividad de los probióticos, actualmente adicionados en campo como bioremediadores, depende de la selección de las cepas, concentración, condiciones controlados durante su producción y manejo usado en campo. El uso de antibióticos debe ser estrictamente limitado al manejo de enfermedades manifiestas ya que potencialmente puede generarse una resistencia al componente de ser utilizado en periodos sin enfermedad. El adecuado diagnóstico de la patología es vital para la selección del antibiótico y la determinación de su dosis.

Bibliografía Milles, RD, Butcher, GD, Henry, PR y Littell, RC. 2006. Effect of antibiotic growth promoters on broiler performance, intestinal growth parameters and quantitative morphology. Poult. Sci., 85: 476-485. Olafsen J.A., Interactions between fish larvae and bacteria in marine aquaculture. Aquacultue 200, 223-247 Remesy, C., Levrat, M. A., Gamet, I. & Demigne´ , C. (1993) Fecal fermentations in rats fed oligosaccharides (inulin) are modulated by dietary calcium level. Am. J. Physiol. 264: G855–G862 Roberfroid, M. B., Van Loo, J.A.E. & Gibson, G. R. (1998) A review of the bifidogenic nature of chicory inulin and its hydrolysis products. J. Nutr. 128: 11–19. Topping D., Clifton P. (2001) Short-Chain Fatty Acids and Human Colonic Function: Roles of Resistant Starch and Nonstarch Polysaccharides. Physiological reviews Vol. 81, No. 3, July 2001 Van de Wiele T, Boon N, Possemiers S, Jacobs H, Verstraete W.. 2004. Prebiotic effects of chicory inulin in the simulator of the human intestinal microbial ecosystem. FEMS Microbiol Ecol 51:143–153. Verschuere L., Rombault G., Sorgeloos P., Verstrae W., Probiotic Bacteria as Biological Control Agents in Aquaculture. Microbiol. Mol. Biol. Rev. December 2000 vol. 64 no. 4655-671