Autor: ALEXIS KIERS
El Dr. Alexis Kiers trabaja en Kiers
Consulting en Washington, D.C.Copyright “Feedstuffs,”
Al enfocarnos en la genómica funcional, podemos comprender mejor la importancia de la intervención en la dieta para mejorar la resistencia a las enfermedades y la eficiencia de producción.
Un PREBIÓTICO puede definirse como “un ingrediente alimenticio no digerible que afecta de manera benéfica al hospedero, estimulando selectivamente el crecimiento y/o la actividad de una o un número limitado de estas en el colon, mejorando así la salud del hospedero” (Gibson y Roberfroid, 1995).
Esta definición se ha ampliado de cierta forma para incluir carbohidratos funcionales no digeribles que afectan la ecofisiología intestinal a través de la absorción de patógenos o la inmunomudulación (“inmunosacáridos”).
La aplicación de compuestos prebióticos al alimento balanceado está dirigida fundamentalmente a los oligosacáridos no digeribles, compuestos de alrededor de 2 a 10 unidades sacáridas (Flickinger et al., 2003). Su capacidad para evitar la hidrólisis en el tracto gastrointestinal superior les da la capacidad de influir sobre la microflora intestinal y para disminuir las cifras de patógenos intestinales, así como para promover la colonización de las bacterias benéficas en animales para la producción de alimentos (Spring et al., 2000; Flickinger et al., 2003).
Numerosos estudios de investigación se han dedicado a analizar los beneficios de agregar oligosacáridos al alimento balanceado para estabilizar la microbiota intestinal, la inmunomodulación, la resistencia a la enfermedad, mejorar la salud del colon y, por lo tanto, favorecer la salud intestinal en general.
Los críticos has señalado los problemas relacionados con la inconsistencia en la definición de manano oligosacáridos (MOS), la incapacidad para hacer pruebas cuantitativas para su determinación en la ración y la inconsistencia en el aspecto físico en términos de los parámetros de secado y fermentación.
En respuesta a estas interrogantes, los investigadores de Alltech emprendieron un programa de investigación de siete años, utilizando datos de nutrigenómica para identificar las respuestas a los carbohidratos purificados de levadura de una cepa específica de levadura conocida como “fracción rica en mananos” (FRM), la cual puede incluirse en las dietas a menores tasas de inclusión y logra un mayor desempeño zootécnico que la primera generación.
MOS
Desde el punto de vista comercial, durante casi 20 años se ha venido utilizando MOS en las dietas porcinas. En innumerables estudios académicos y comerciales se ha demostrado el retorno sobre la inversión, basado en un mejor desempeño y mayor eficiencia.
Origen y Modo de Acción. La principal fuente de estos carbohidratos funcionales es la fracción de la pared celular a la levadura de panadería y cervecería, Saccharomyce cerevisiae. Las manoproteínas derivadas de la pared celular son polipétidos altamente glicosilados, usualmente 50-95% de carbohidrato por peso, forman fibrillas que se extienden radialmente en el exterior de pared celular (Kapteyn et al., 1999).
1. Influencia de la infección PRRS y de FRM sobre el recuento de glóbulos blancos
Días después de la inoculación del virus PRRS
CON= cerdos no infectados alimentados con dieta control. ACT= cerdos no infectados alimentados con una dieta que contenía 0,4% FRM. ICON= cerdos infectados alimentados con una dieta control. IACT= cerdos infectados alimentados con una dieta que contenía 0,4% FRM.
En estudios en animales se han observado tres modos de acción principales de MOS: (1) adsorción (aglutinación) de bacterias patógenas que contienen fimbrias Tipo 1 (Oyofo et al., 1989; Firon et al., 1983); (2) modulación de la respuesta inmune del hospedero (Che et al., 2011) y (3) fortalecimiento de la integridad intestinal (Spring et al., 2000).
Respuestas del Desempeño porcino al MOS de la Primera Generación. Las experiencias en lechones indican que MOS es una herramienta útil para mejorar la ganancia de peso y la conversión del alimento, así como para reducir la mortalidad de los animales en crecimiento. Los meta-análisis indican que las respuestas a MOS son más significativas en condiciones de producción sub-óptimas.
Miguel et al. (2004) llevaron a cabo un meta-análisis de más de 49 estudios con lechones destetados (Tabla 1). Ellos calcularon una mejoría promedio en la ganancia de peso de 4,2% sobre los animales alimentados con una dieta sin MOS. Esta diferencia se debió en parte a un aumento del consumo y una mejor conversión del alimento.
Al considerar los factores que influyeron sobre la respuesta, observaron que ésta fue mayor cuando el desempeño de los animales control era menor. Tomando en consideración que el desempeño está estrechamente relacionado con el estado de salud, estos datos indican que el efecto de MOS es mayor cuando el estado de salud es pobre en comparación con condiciones de producción animal óptimas.
Le Mieux et al. (2003) y Davis (2002) también reportaron que la presencia de altos niveles de zinc y cobre pueden interactuar negativamente con MOS en la dieta. Kumprecht y Zobac (1998) demostraron que el desempeño con MOS pudiera mejorar aún más cuando se administra en combinación con un probiótico que contenga Enterococcus faecium.
Che et al. (2011) reportaron que los cerdos infectados experimentalmente con el síndrome reproductivo y respiratorio porcino (PRRS) demostraron una mayor eficiencia del alimento cuando se les administró MOS en la dieta.
Si bien es cierto que la mayoría de experimentos se han realizado en animales de granja en crecimiento, se ha demostrado que MOS mejora el desempeño en cerdas (Newman, 2001; O’Quinn et al., 2001; Landeau y Le Dividich, 2013).
La Próxima Generación: FRM (Fracción Rica en Mananos)
Recientemente han aparecido nuevos datos sobre una segunda generación de una fracción más bioactiva derivada de una cepa seleccionada de levadura S. Cerevisiae, utilizando un proceso patentado desarrollado por Alltech.
Se ha demostrado que esta FRM natural de carbohidrato bloquea los organismos indeseables en el intestino. Este carbohidrato ayuda al aprovechamiento de nutrientes, mantiene la función de la digestión y la actividad enzimática, controla la inflamación y reduce la brecha entre el desempeño ideal y el real (Che et al., 2011; Samuel et al., 2013; Xiao et al., 2010). Estos mecanismos se han confirmado utilizando datos de nutrigenómica.
FRM es un auténtico producto de la segunda generación desarrollado utilizando las herramientas de nutrigenómica de Alltech para tamizar fracciones celulares de levadura e investigar los beneficios asociados a la suplementación sobre el tejido intestinal del animal. El resultado del trabajo en nutrigenómica ha generado un aditivo bioactivo más concentrado para la ración, que puede agregarse a dietas a menores tasas de inclusión y a un mejor desempeño zootécnico que se observa en condiciones de campo difíciles.
FRM e Inmunidad a las Enfermedades Virales – Un aspecto del virus PRRS es que produce una infección devastadora en el cerdo y la edad sigue jugando un papel importante en la variabilidad que se observa post-infección. En otras palabras, los animales de más edad pareciera que logran manejar la infección mejor que los animales jóvenes (Kling et al., 2009).
Muy probablemente FRM no tenga un efecto directo sobre la infección viral del PRRS cuando se mide por viremia y fiebre (Che et al., 2012), aún cuando ha habido un mejor crecimiento de los animales infectados después de las dos primeras semanas; es decir, los días 14 – 42 después de la infección, mas no durante el lapso de la condición febril de los días 0 – 14 (Figuras 1 y 2).
Siendo más purificado que el MOS, la FRM representa un excelente medio para la fijación de patógenos específicos y, debido a que no es digerible, puede “transportar” las bacterias adheridas a través del tracto digestivo, previniendo la colonización. Con respecto a la inmunomodulación, se ha reportado desde hace algún tiempo que los lechones destetados alimentados con MOS acusan mayores niveles de inmunoglobulinas, mayor cantidad de linfocitos B y mejor proliferación linfocítica y fagocitosis del Estafilococo aureus por parte de los macrófagos (Newman, 1994).
2. Influencia de la infección por PRRS y de FRM sobre el anticuerpo PRRS específico en suero
Días después de la provocación con el virus PRRS
ICON= cerdos infectados alimentados con la dieta control. IACT= cerdos infectados alimentados con una dieta que contenía 0,4% de MRF. Los cerdos no infectados no tenían anticuerpo PRRS específico.
Las consecuencias de una respuesta inmunitaria exagerada o incluso de una respuesta inflamatoria continua, pueden tener efectos negativos importantes en el crecimiento del cerdo. La meta es formular dietas con ingredientes alimenticios funcionales que regulen el sistema inmune y reduzcan la inflamación. Comprender los mecanismos mediante los cuales los cambios en el sistema inmune aumentan o disminuyen del desempeño del animal, permitirá el desarrollo de estrategias de manejo para maximizar el potencial genético del cerdo y la rentabilidad del porcicultor.
FRM y Desempeño en el Crecimiento en Porcicultura. Se han observado beneficios en el desempeño en una serie de cinco estudios en cerdos, incluyendo tres ensayos específicos en Europa, en donde la administración de FRM hizo que los cerdos aumentaran 20 g por día más, con una conversión alimenticia 4.5 puntos mejor y una mortalidad 0.43% más baja (Hooge, no publicado).
Se llevó a cabo un estudio de 80 días (Edward et al., 2012) para evaluar los efectos promotores del crecimiento de FRM con relación a cobre y tilosina en cerdos en crecimiento y finalización para fines comerciales. Se asignaron aleatoriamente novecientos sesenta cerdos en crecimiento (aproximadamente 29,69 Kg de peso vivo), a cuatro grupos de tratamiento de 240 cerdos en 6 réplicas de 40 cerdos.
*Datos obtenidos a partir de 29 experimentos individuales que contenían un total de 54 comparaciones de desempeño de crecimiento en cerdos destetados.
** Determinado por análisis de varianza
EE= Error estándar
a,b Valores con letras distintas en una misma fila son significativamente diferentes (P<0,05)
xy Valores con letras distintas en una misma fila tienden a diferir (P<0,10)
ab Valores con letras distintas en una misma fila son significativamente diferentes (P<0,05)
Las dietas de tratamiento estaban compuestas por: (1) un control sin aditivos promotores del crecimiento en la ración; (2) cobre (con 200 partes por millón de cobre en forma de sulfato de cobre, tanto en los cerdos en crecimiento como en terminación); (3) MRF (que contenía 400 ppm y 200 ppm de MRF [en forma de Actigen] en las dietas de crecimiento y terminación, respectivamente); y (4) tilosina (con un contenido de 40 g y 20 g de tilosina en las dietas de crecimiento y finalización, respectivamente).
El desempeño del crecimiento y la mortalidad se monitorearon a lo largo de los períodos de crecimiento (días 0-38) y finalización (días 39-80) (Tablas 2 y 3). El día 80 se registraron las características al momento del sacrificio (peso de la canal y espesor de la grasa dorsal en la posición P2).
Los cerdos alimentados con FRM obtuvieron una mayor ganancia promedio de peso diaria (P<0,01) – ADG – que los cerdos alimentados con la dieta control o con cobre durante la fase de crecimiento. Los cerdos con MRF o tilosina tendían (P=0,08) a mostrar una mejor conversión del alimento. No se observó un efecto significativo en la promoción del crecimiento durante la fase de terminación. Los cerdos alimentados con MRF tuvieron mayores (P<0,01) porcentajes de carne de corte que todos los demás tratamientos. No hubo efecto alguno de los aditivos promotores del crecimiento sobre el espesor de la grasa dorsal.
En general, FRM fue tan efectiva como la tilosina y más eficiente que el cobre como promotor de crecimiento en los cerdos en crecimiento. La inclusión de MRF fue tan efectiva como la tilosina y más efectiva que el cobre como promotor del crecimiento en cerdos en crecimiento. La inclusión de FRM logró mejorar el rendimiento de carne de cerdo para la venta y fue la opción más económica de todos los promotores de crecimientos que se probaron.
Otro estudio (Landeau et al., 2013) realizado en tres localidades (A, B y C) en un total de 149 cerdas de paridad mixta, examinó el efecto de la administración de MRF FRM o de MOS a las cerdas gestantes, sobre el peso al nacer de los lechones. Dentro de la misma localidad, las cerdas se asignaron a un grupo de tratamiento o a un grupo control, en función de la paridad.
El grupo control incluyó a 69 madres: 25 en la localidad A, 24 en la localidad B y 20 en la localidad C. El grupo de tratamiento incluyó a 80 cerdas: 26en A, 24 en B y 30 en C. Se administró MOS a las cerdas a una tasa de 4 g por día a partir del día 30 de gestación en la localidad A, o a razón de 5 g por día a partir del día 90 de gestación en la localidad C, mientras que en la localidad B se incluyó FRM en la dieta (0,1%) durante todo el período de gestación.
Los lechones se secaron y pesaron (± 2 g) al momento de nacer, antes de amamantar por primera vez. La interacción entre la localidad y el tratamiento no fue significativa (P= 0,90). Los datos se ajustaron a un tamaño de camada común de 13,15 lechones nacidos vivos, que representaba la media global de tamaño de la camada.
El promedio de peso individual al nacer fue mayor en las cerdas tratadas (1.422 g versus 1.361 g; P = 0,042). En consecuencia, la distribución de los pesos individuales al nacer también fue diferente (Chi cuadrado = 0,026). El porcentaje de lechones livianos (por debajo de los 1.000 g) fue menor, 11,6% versus 15,6% (P=0,008), en tanto que el porcentaje de lechones pesados (por encima de 1.600 g) fue superior, 27,3% versus 23,0% (P=0,032) en las cerdas tratadas, pero el coeficiente de variación no fue estadísticamente diferente.
Se llegó a la conclusión de que la adición de MOS a las dietas de gestación se asocia con un incremento en el peso de los lechones al nacer.
Conclusión
En estudios de desempeño animal, se ha demostrado que la inclusión en la dieta de carbohidratos funcionales, especialmente de FRM, produce una amplia gama de respuestas fisiológicas a través de la modificación de la actividad en el tracto gastrointestinal, que puede influir sobre la actividad fisiológica en otras áreas del organismo, tales como el metabolismo energético y lipídico, la función endocrina y el estado inmunológico.
Otros avances en nutrigenómica, proteómica y metabolómica permitirán a los investigadores formular preguntas fundamentales acerca de la dieta y sus efectos en el organismo. Al dirigir nuestra atención a la expresión génica y la genómica funcional, se logrará una mayor claridad acerca de la importancia de la intervención en la dieta como parte de las estrategias nutricionales para fomentar la resistencia a las enfermedades y mejorar la eficiencia de producción.
Durante los últimos 20 años, gracias a sus costos de producción, a la tecnología de extracción y a un potencial de suministro infinito, MOS se ha utilizado de forma generalizada en las dietas del lechón destetado, pero ahora está siendo sustituido por la nueva generación de FRM.
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