29 de junio de 2017 13:10 PM
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Factores nutricionales que influyen en la microbiota en rumiantes

La microbiota ruminal constituye una comunidad microbiana diversa, y altamente espec铆fica en relaci贸n a sus funciones metab贸licas, que son esenciales para el desarrollo, salud y nutrici贸n del rumiante (Morgavi et al., 2010). Los principales microorganismos del rumen se clasifican en bacterias, protozoos, arqueas metanog茅nicas, hongos y virus (Figura 1). Figura 1. Principales microorganismos del rumen […]

La microbiota ruminal constituye una comunidad microbiana diversa, y altamente espec铆fica en relaci贸n a sus funciones metab贸licas, que son esenciales para el desarrollo, salud y nutrici贸n del rumiante (Morgavi et al., 2010).

Los principales microorganismos del rumen se clasifican en bacterias, protozoos, arqueas metanog茅nicas, hongos y virus (Figura 1).

Figura 1. Principales microorganismos del rumen

Se estima que en el ecosistema ruminal existen m谩s de 2.000 especies distintas (Denget al., 2008), pertenecientes filogen茅ticamente a los dominios Bacteria, Archaea y Eucarya.

La mayor parte de estos microorganismos no han sido a煤n cultivados pero la aplicaci贸n de t茅cnicas moleculares ha permitido estimar que, por ejemplo, las bacterias ruminales representan m谩s de 10000 filotipos (Yu et al., 2006).

La microbiota ruminal es din谩mica y puede verse afectada por diversos factores, tales como la dieta, la especie o la edad del animal, la zona geogr谩fica en la que se asienta una determinada explotaci贸n ganadera o la estaci贸n del a帽o (Zhou et al., 2010).

La importancia de la composici贸n de la microbiota ruminal viene determinada por su relaci贸n directa con alteraciones metab贸licas (como acidosis) y con la eficiencia productiva del animal.

Diversos trabajos desarrollados en la 煤ltima d茅cada han mostrado la relaci贸n directa que existe entre la composici贸n de la microbiota ruminal y la eficiencia productiva del animal rumiante.

En particular, en el ganado vacuno de leche (Ben Shabat et a., 2016) se ha demostrado que animales con una producci贸n lechera mayor en relaci贸n a la ingesti贸n de alimento (1.62 vs. 1.32 kg leche/kg ingesta), la poblaci贸n microbiana es muy distinta, lo que genera un patr贸n de fermentaci贸n ruminal m谩s eficiente (mayor propionato y butirato y menos metano, Figura 2).

Figura 2. Modelo de relaci贸n entre eficiencia animal y poblaci贸n microbiana (Ben Shabat et al., 2016)

Por tanto, existe un componente gen茅tico importante que determina la composici贸n de la microbiota ; sin embargo, con estrategias alimenticias adecuadas se puede tambi茅n modular la composici贸n microbiana hacia una situaci贸n de mayor eficiencia.

En este cap铆tulo nos centraremos en tres aspectos fundamentales que potencialmente pueden modular la microbiota del rumen:

1) tipo de ingredientes en la dieta,

2) empleo de aditivos alimentarios

3) intervenciones en edades tempranas del animal.

 

Tipo de dieta y poblaci贸n microbiana

El factor ambiental m谩s importante que determina el tipo de microbiota del rumen es el sustrato que los microorganismos tienen para fermentar, es decir, la dieta que el animal recibe.

En un estudio reciente que analiz贸 a nivel mundial la composici贸n de la microbiota ruminal de 32 especies de rumiantes en 35 pa铆ses distintos de los 5 continentes se evidenci贸 que por encima de la especie animal y la localizaci贸n geogr谩fica, la dieta es el factor principal (Henderson et al., 2015).

Debido a su mayor abundancia y diversidad filogen茅tica y metab贸lica, las bacterias son el grupo de microorganismos ruminales que responden de manera m谩s clara a los cambios en la composici贸n de la dieta en comparaci贸n con protozoos, arqueas y hongos ruminales.

鈬 En la mayor铆a de los estudios del microbioma ruminal el esfuerzo se centra en entender los cambios que se producen sobre la poblaci贸n de bacterias.

  • En animales alimentados con dietas a base de forraje los grupos Ruminoccoccus y Bacteroides son m谩s abundantes, ya que contienen un repertorio gen茅tico muy amplio de degradaci贸n de polisac谩ridos complejos.
  • Por otro lado, las dietas con un contenido en concentrado prevalecen los grupos Prevotella y Succinivibrionaceae, que son los mayores productores de succinato y propionato.

Aunque, el ecosistema ruminal es muy redundante, es decir, tiene un amplio rango de microorganismos que llevan a cabo la misma funci贸n, los animales con eficiencias digestivas mayores tienen una poblaci贸n bacteriana menos diversa (Ben Shabat et al., 2016) as铆 como una menor concentraci贸n de protozoos ruminales.

Esto puede estar relacionado sin duda con el tipo de alimentaci贸n que se emplea en los sistemas de producci贸n intensiva, que no desarrollan el potencial evolutivo de los rumiantes en cuanto a su capacidad de degradar material lignocelul贸sico.

  • A este respecto, los hongos ruminales son especialistas en la digesti贸n de sustratos lignocelulos铆cos.
  • Por su parte los protozoos ruminales generalmente digieren carbohidratos sencillos, sin embargo algunos g茅neros concretos como Epidinium, Polyplastron y Eudiplodinium poseen una considerable actividad endoglucanasa, lo que fomenta una mejor digesti贸n de carbohidratos estructurales en el rumen.

La mayor铆a de los protozoos ruminales y en especial los Entodiniomorfos son depredadores de bacterias ya que estas 煤ltimas representan su principal fuente de prote铆na (Belanche et al., 2012a).

Por contrario los protozoos Holotricos poseen una menor capacidad predatoria pero una mayor implicaci贸n en la producci贸n de metano ent茅rico (Belanche et al., 2015).

Como consecuencia de ello, la completa eliminaci贸n de los protozoos del rumen (defaunaci贸n) se ha demostrado que posee efectos positivos sobre la eficiencia de utilizaci贸n de la prote铆na diet茅tica, as铆 como sobre las emisiones de metano, si bien la digesti贸n de la fibra puede verse ligeramente comprometida (Newbold et al., 2015).

Por lo tanto la reducci贸n de los niveles de protozoos ruminales que frecuentemente se observa en los animales m谩s eficientes (Belanche et al 2012b), as铆 como la modificaci贸n de las proporciones de los diferentes grupos protozoarios podr铆a explicar tales diferencias en su eficiencia.

Figura 3. Efecto de la defaunaci贸n ruminal sobre los par谩metros productivos

  1. Empleo de aditivos alimentarios para modular la microbiota

En los 煤ltimos a帽os y, especialmente tras la prohibici贸n en Europa del uso de los antibi贸ticos en la dieta del ganado como promotores del crecimiento, se ha estimulado la b煤squeda de aditivos que modulen la actividad ruminal y puedan emplearse como sustitutos de los antibi贸ticos.

Existe una gran diversidad de compuestos en el mercado o en desarrollo.

En este trabajo se presentar谩n aquellos que pertenecen esencialmente a dos categor铆as: compuestos derivados de plantas y compuestos sint茅ticos

  1. i) Entre los derivados de plantas se encuentran: saponinas, taninos, aceites esenciales (puros o combinados) y compuestos organosulfurados.
  2. ii) Entre los compuestos de s铆ntesis se puede destacar: ion贸foros, halogenados y otros compuestos de producci贸n a煤n experimental.

En la siguiente tabla se incluyen los factores principales que ejercen los compuestos m谩s conocidos sobre la microbiota y fermentaci贸n ruminal:

 

  1. Intervenciones nutricionales en edades tempranas para 鈥榩rogramar鈥 la microbiota ruminal

En contraposici贸n a la resistencia del ecosistema microbiano a ser alterado de manera sustancial en el animal adulto (Weimer et al., 2010), el animal pre-rumiante ofrece una oportunidad de intervenci贸n durante el proceso primero de colonizaci贸n tras el nacimiento.

La rumia requiere aproximadamente 2 meses en establecerse de manera funcional en el rumiante joven.

El desarrollo del rumen consta de 3 procesos paralelos e interconectados (Y谩帽ez-Ruiz et al., 2015):

i)聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽 desarrollo del 贸rgano per se, del epitelio y de su masa muscular,

ii)聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽 desarrollo de la funcionalidad en relaci贸n a su la fermentaci贸n anaerobia y la actividad enzim谩tica

iii)聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽聽 la colonizaci贸n microbiana por bacterias, protozoos, hongos, virus y arqueas.


El rumen es colonizado en la primera semana de vida
, mucho antes de que comience la ingesta de alimento s贸lido, y que alcanzan concentraciones similares a las del rumen adulto tras el primera mes de vida (Y谩帽ez-Ruiz et al., 2015).

Esta colonizaci贸n tan temprana representa una oportunidad de intervenci贸n en cuanto a la ocupaci贸n de distintos nichos ecol贸gicos y la tolerancia inmunitaria del animal a los microorganismos que colonizan, asumiendo que hasta que el ecosistema se coloniza y estabiliza hay una ventana de tiempo con una alta PLASTICIDAD que permita cierta manipulaci贸n y, sobre todo, que los cambios producidos permanezcan en el animal adulto (Figura 4).

Figura 4. Concepto de programaci贸n microbiana del rumen.

 

El grupo de investigaci贸n de la Estaci贸n Experimental del Zaid铆n ha descrito recientemente que el patr贸n de colonizaci贸n microbiana es muy distinto en animales criados en lactancia NATURAL (con la madre) y ARTIFICIAL (con lactoreemplazante) (Abecia et al., 2014).

Estas diferencias se deben fundamentalmente a la presencia de un animal adulto que act煤a como fuente de in贸culo microbiano (la madre) o, en contraposici贸n, la ausencia de contacto con animales adultos en el caso de aislamiento tras el nacimiento.

Cualquier estrategia de intervenci贸n en edades tempranas debe considerar ambos sistemas, puesto que el alcance y persistencia de los efectos pueden variar significativamente.

As铆, hemos descrito recientemente el potencial de:

  1. 聽Empleo de aditivos inhibidores de la actividad de las arqueas metanog茅nicas (como bromoclorometano) durante el pre y post-destete y el efecto beneficioso que tiene en la ganancia media diaria de cr铆as de caprino (Abecia et al., 2013). Esto se debe a que parte de la energ铆a que no se pierde como metano se redirige a la s铆ntesis de propionato que es energ茅ticamente m谩s eficiente para el animal.
  2. Uso de cultivos vivos de levaduras hasta los 3 meses de edad para reducir la incidencia de acidosis cuando los animales alcancen la edad adulta y su etapa productiva y sean sometidos a dietas acid贸ticas (Abecia et al., comunicaci贸n personal).

La administraci贸n de levaduras en el rumen ejerce un efecto positivo sobre algunas bacterias consumidoras de lactato como Selenomonas ruminantium y Megasphaeara elsdenii (Pinloche et al. 2013) lo que alivia las ca铆das bruscas del pH ruminal (Figura 4).

Los trabajos de administraci贸n de levaduras en animales j贸venes promueve una mejor respuesta del animal adulto por el recuerdo que ya existe en el rumen al haber sido administrado en etapas anteriores.

Figura 5. Efecto de administraci贸n de levaduras en edades tempranas sobre la disminuci贸n del pH ruminal en cabras lecheras

Actualmente estamos evaluando el uso de liquido ruminal como probi贸tico para programar el desarrollo microbiol贸gico y fisiol贸gico del ecosistema ruminal a un sistema de producci贸n especifico (forraje vs concentrado).

Fuente: nutricionanimal.info

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