Salud intestinal integral: un paradigma en la producción animal

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El intestino se asocia tradicionalmente con la digestión, la absorción y el metabolismo de nutrientes mediante la recepción de información ambiental que luego genera una señal neuroendocrina que permite regular la capacidad de digestión y absorción de acuerdo con la cantidad y la composición del alimento ingerido (Celi, et al., 2017). Adicionalmente, contribuye al mantenimiento de la homeostasis del organismo y se asocia con la respuesta a retos de estresores endógenos o exógenos de carácter infeccioso y no infeccioso (Kogut y Arsenault, 2016).

Debido a sus funciones, la salud del intestino es relevante para la industria de la producción animal, convirtiéndose en sinónimo de salud y productividad. Sin embargo, la definición de un intestino saludable es un concepto amplio que debe ser entendido sistémicamente a través de características estructurales y funcionales que agrupan al epitelio, las células del sistema inmune, el microbioma y el alimento con el fin de desarrollar estrategias multifuncionales que permitan modular los diferentes elementos que interactúan en este órgano para contribuir a la resiliencia del animal frente a cambios fisiológicos y ambientales. De manera simplificada, la salud intestinal puede considerarse como la ausencia y prevención de enfermedades con el fin de que el animal exprese su potencial genético a través del normal desarrollo de sus funciones fisiológicas aun cuando se encuentre sometido a condiciones de estrés (Kogut y Arsenault, 2016).

Teniendo en cuenta la necesidad de desarrollar estrategias holísticas de mejora de la salud intestinal y la demanda por reducir o abandonar el uso de antibióticos promotores de crecimiento se han desarrollado diferentes frentes de acción. En la industria avícola una encuesta reveló que el 36% de los nutricionistas y productores de alimento identificaron como el principal desafío de la formulación la restricción en el uso de antibióticos (Figura 1) (Roembke, 2020).

Figura 1 Desafíos en la formulación de alimentos en el 2020

Actualmente el 21% de los productores de alimento tienen un sistema 100% libre de antibióticos promotores de crecimiento, mientras que el 29% manifestó tener una producción de alimentos balanceados que se encuentra libre de antibióticos promotores de crecimiento entre el 50% y el 99% (Roembke, 2020).

PROCENTAJE DE PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS BALANCEADOS SIN ANTIBIÓTICOS EN 2020
100% de la producción es libre de antibióticos
21%
Entre el 50 y el 99% es producción libre de antibióticos
29%
Entre el 25% y el 49
12%
Entre el 10% y el 24% es producción libre de antibióticos
10%
Menos del 10% es producción libre de antibióticos
12%
Nada de nuestra producción es libre de antibióticos
16%

Figura 2 Porcentaje de producción de alimentos balanceados sin uso de antibióticos

Dentro de los principales factores considerados importantes por su impacto en la salud intestinal se encuentran (Ilustración 1): la dieta, la estructura y funcionalidad de la barrera intestinal, las interacciones del hospedero con el microbioma intestinal, la efectividad en la digestión y absorción de nutrientes y un estatus inmunitario adecuado. (Celi, et al., 2017).

Ilustración 1 Factores asociados con la salud intestinal

DIETA

Los ingredientes y aditivos empleados en la formulación tienen una influencia directa sobre el desarrollo y la funcionalidad del sistema digestivo, incluyendo el sistema inmune y el microbioma. Desde este punto de vista, una dieta benéfica para el intestino se caracteriza por reducir los niveles de proteína que llegan al intestino grueso, tener mínima capacidad buffer, contener una reducida cantidad de factores anti nutricionales (fitato, inhibidores enzimáticos, micotoxinas), minimizar el crecimiento de microorganismos patógenos (hongos, bacterias, etc.) y suplir los nutrientes requeridos por el animal. (Celi, et al., 2017).

Otro factor relevante para tener en cuenta en la dieta corresponde a la fracción fibrosa conocida como fibra dietaria, la cual es un conjunto heterogéneo de compuestos dentro de las que se encuentran polisacáridos no amiláceos y la lignina. De acuerdo con las características físicas y químicas de la fibra dietaria, esta puede ser calificada como soluble e insoluble. Una parte de la fibra queda expuesta a la fermentación microbiana en el intestino grueso produciendo ácidos grasos de cadena corta que son una fuente de energía y ayudan a reducir el pH de esta zona (Celi, et al., 2017).

En ocasiones, la formulación de sistemas de alimentación incrementa el porcentaje de inclusión de cereales con altos niveles de fibra, lo cual puede incrementar la viscosidad e inflamación en el intestino delgado. Una alternativa a esta problemática es la utilización de enzimas y el suministro de probióticos con el fin de hidrolizar estos carbohidratos complejos, reduciendo la viscosidad, la inflamación y la proliferación de poblaciones de organismos patógenos (Kogut y Arsenault, 2016).

ESTRUCTURA Y FUNCIONALIDAD DE LA BARRERA INTESTINAL


La integridad de la barrera intestinal es fundamental para el crecimiento y rendimiento de los animales (Kogut y Arsenault, 2016). La estructura del intestino se compone de una capa de moco que se encuentra sobre la monocapa de células epiteliales intestinales (Ilustración 2) y bajo esta se encuentran células mesenquimales, dendríticas, linfocitos y macrófagos. Desbalances nutricionales como la deficiencia de glicina o la incidencia de micotoxinas en alimento se han relacionado con cambios en la respuesta de citoquinas inflamatorias y la alteración de la barrera intestinal.

Ilustración 2 Esquema simplificado del epitelio intestinal

Nutrientes como aminoácidos, aminas, nucleótidos y butirato promueven el desarrollo intestinal (Celi, et al., 2017). Aminoácidos condicionalmente esenciales como la glutamina se han relacionado con la generación de energía y la síntesis de novo, participando en la proliferación de enterocitos, el mantenimiento de una adecuada morfometría de las microvellosidades, la reducción del daño oxidativo, la producción de mucina, la integridad de la unión estrecha y la respuesta inmune (Ji, Wang, Yang, Hu y Yin, 2019). Otro compuesto asociado a una adecuada estructuración y funcionalidad del intestino es el butirato, ya que es una fuente de energía para los enterocitos y colonocitos, promoviendo el mantenimiento, multiplicación y diferenciación celular, además de contribuir con la modulación del microbioma y la reducción de la inflamación (Bedford y Gong, 2018).

MICROBIOMA

Otro elemento importante dentro de la salud intestinal es el microbioma, el cual no es simplemente una colección de microorganismos sino una comunidad (Ilustración 3) que participa activamente en la inmunidad y la fisiología del hospedero, especialmente apoyando una adecuada construcción de la barrera epitelial, compitiendo con microorganismos patógenos para evitar su propagación e hidrolizando fracciones poco digeribles que pueden causar inflamación en el intestino, pero que al ser fermentadas por los microorganismos resultan en la síntesis de compuestos benéficos para el animal (Kogut y Arsenault, 2016).

El microbioma se modifica por factores como la dieta, la ingestión de antibióticos, el uso de aditivos fitogénicos, prebióticos, probióticos y la incidencia de infecciones por patógenos, entre otros. Particularmente se ha evidenciado que la utilización de antibióticos afecta ampliamente el microbioma normal del animal llevando a desbalances y condiciones de disbiosis, por lo tanto, actualmente se proponen estrategias que permitan modular adecuadamente el microbioma, manteniendo la salud intestinal y la productividad animal. Condiciones de eubiosis en las que se propicie el crecimiento de poblaciones de bacterias del filum firmicutes ha sido asociado con la promoción de la integridad de la barrera epitelial, la respuesta inmune y la reducción de la expresión de genes que transcriben para citoquinas proinflamatorias (Kogut y Arsenault, 2016).

Ilustración 3 Microrganismos presentes en el intestino de aves y cerdos.

Adaptado de: Yeoman et al., 2012 y Zhao et al., 2015

En condiciones comerciales, el principal reto en esta área consiste en brindar soporte al anima para evitar cambios drásticos en las poblaciones de microorganismos y mantener el equilibrio. Contar con la presencia de poblaciones de microorganismos en eubiosis tiene un efecto positivo sobre la utilización de nutrientes y el suministro de energía, compuestos nitrogenados y vitaminas. Muramatsu et al., (1994) evidenciaron que aves jóvenes libres de microorganismos mostraron valores de energía metabolizable aparente en el alimento de 11,5 MJ/kg comparado con aves en condiciones convencionales que presentaron valores de 12,4 MJ/kg con dietas basadas en almidón de maíz y aislado proteico de soya. Estas diferencias pueden ser mayores en condiciones convencionales en las que se utilizan otro tipo de materias primas con una mayor proporción de carbohidratos y proteínas fermentables.

Para mantener la salud intestinal y la productividad animal, la eubiosis debe ser promovida a través de estrategias holísticas que tengan en cuenta la reducción de las condiciones de estrés, la promoción de un adecuado manejo, la higiene y limpieza, el suministro de aditivos como prebióticos, probióticos, estimbióticos, ácidos orgánicos y compuestos fitogénicos (Celi, et al., 2017).

DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN

El intestino se asocia clásicamente con la digestión del alimento, la absorción de nutrientes, el mantenimiento del balance electrolítico y la eliminación de productos de desecho. Convencionalmente una adecuada salud intestinal puede ser considerada como responsable de una óptima digestión y absorción, sin embargo, es posible plantearse si es causa o consecuencia de mejorar la funcionalidad intestinal. La proliferación de microorganismos patógenos induce procesos inflamatorios y de defensa que se acompañan del deterioro de la integridad intestinal, lo que a su vez se relaciona con el incremento de la tasa de pasaje del alimento, disminución en la eficiencia digestiva junto con problemas en la absorción de macronutrientes, especialmente lípidos y micronutrientes como el hierro o el zinc (Celi, et al., 2017).

Una estrategia para mejorar la salud intestinal, mejorar la digestibilidad de los alimentos y la productividad animal es la utilización de enzimas exógenas las cuales hidrolizan los sustratos presentes en los alimentos (polisacáridos, proteínas, factores anti nutricionales, etc) que no pueden ser digeridos por enzimas endógenas (Celi, et al., 2017). Estás han sido propuestas como un mecanismo para mejorar la salud intestinal debido a que participan en la digestión del alimento, evitando el paso de proteína y almidones al intestino grueso donde son fermentados. Por otra parte, las enzimas exógenas permiten la formación de sustratos a partir de carbohidratos de baja o nula digestibilidad, los cuales son capaces de promover la proliferación de poblaciones de microrganismos benéficos que sintetizan compuestos que promueven la salud intestinal (ácidos grasos volátiles). De manera general, las enzimas exógenas contribuyen a la liberación de nutrientes, el desarrollo de procesos de exclusión competitiva, el mantenimiento de la integridad de la mucina intestinal, la reducción de la inflamación y la excreción de nutrientes al ambiente reduciendo el impacto ambiental de los sistemas de producción (Bedford y Cowieson, 2012; Celi, et al., 2017).

FUNCIÓN INMUNE

Adicionalmente, la relevancia del intestino se deriva de sus características como un órgano inmunológicamente activo que contiene una alta proporción de las células inmunes del organismo (Celi, et al., 2017). El tejido linfoide asociado al intestino responde a los cambios en las señales ambientales, especialmente la nutrición. Los macrófagos, células T, células B e inmunoglobulina A secretora contribuyen a la respuesta inmune sin actividad inflamatoria y controlan los microorganismos patógenos para mantener la eubiosis de las comunidades hospedadas en el intestino (Kogut y Arsenault, 2016).

Más del 70% de las celulas del sistema inmune pueden llamar hogar al intestino

Las características de la dieta, en cuanto a los sustratos fermentables y la disponibilidad de proteínas absorbidas en el epitelio intestinal influencian la inmunocompetencia y homeostasis inmune (Celi, et al., 2017). En las criptas del intestino delgado las células de Paneth producen moléculas como las citoquinas, lo mediadores inflamatorios y los péptidos antimicrobianos. La capa singular de células epiteliales representa un elemento relevante en la función inmune debido a que separa el ambiente intestinal (densamente colonizado por microorganismos) del tejido subepitelial estéril y controla las vías de señalización del sistema inmune. La capa de moco que recubre al intestino forma una barrera física para evitar la traslocación del microbioma residente y la función inmune excesiva que se puede presentar por la presencia de los organismos que habitan normalmente en el intestino. Finalmente, la proliferación de bacterias benéficas y los péptidos producidos por estas interfieren en el crecimiento y la adhesión de microorganismos patógenos (Celi, et al., 2017; Kogut y Arsenault, 2016).

La respuesta inmune puede ser modulada por aditivos nutricionales e intervenciones de tipo nutricional promoviendo la funcionabilidad del intestino, las cuales deben acompañarse de prácticas de manejo, bioseguridad y selección genética para promover la generación de líneas genéticas de animales resilientes a enfermedades, entre otros (Celi, et al., 2017).

La salud intestinal es un concepto que involucra factores tanto intrínsecos como extrínsecos al animal que son de tipo abiótico o biótico y al interrelacionarse tienen un efecto notable sobre el bienestar y productividad animal (Ilustración 1). El ambiente en el cual se desarrollan los sistemas de producción condiciona la expresión del potencial genético del animal por lo cual es necesario generar estrategias de acuerdo con el contexto.

REFERENCIAS

Bedford A, Gong J. (2018) Implications of butyrate and its derivatives for gut health and animal production, Animal Nutrition, Volume 4, Issue 2, 2018, Pages 151-159

Bedford, M. R., & Cowieson, A. J. (2012). Exogenous enzymes and their effects on intestinal microbiology. Animal Feed Science and Technology, 173(1-2), 76–85.

Ji, F., Wang, L., Yang, H., Hu, A., & Yin, Y. (2019). Review: The roles and functions of glutamine on intestinal health and performance of weaning pigs. Animal, 13(11), 2727-2735.

Kogut MH and Arsenault RJ (2016) Editorial: Gut Health: The New Paradigm in Food Animal Production. Front. Vet. Sci. 3:71.

Muramatsu, T., Nakajima, S., & Okumura, J. (1994). Modification of energy metabolism by the presence of the gut microflora in the chicken. British Journal of Nutrition, 71(5), 709-717.

Celi, P. Cowieson, A.J. Fru-Nji, F. Steinert, R.E. Kluenter, A.-M. Verlhac, V. (2017) Gastrointestinal functionality in animal nutrition and health: New opportunities for sustainable animal production, Animal Feed Science and Technology, Volume 234, 2017, Pages 88-100.

Roembke, J. (2020) Alimento avícola equilibra costos con exigencias del mercado. En: Industria Avícola Vol 67 No 4. Watt Global Media.

Yeoman CJ, Chia N, Jeraldo P, Sipos M, Goldenfeld ND, White BA. (2012) The microbiome of the chicken gastrointestinal tract. Anim Health Res Rev. 2012;13(1):89‐99.

Zhao W, Wang Y, Liu S, Huang J, Zhai Z, et al. (2015). The Dynamic Distribution of Porcine Microbiota across Different Ages and Gastrointestinal Tract Segments. PLOS ONE 10(2): e0117441.