Bacillus subtilis como probiótico en avicultura: aspectos relevantes en investigaciones recientes

INTRODUCCIÓN

Los problemas relacionados con los antibióticos, patógenos resistentes y residuos en productos de origen animal, ha limitado el uso de productos sintéticos como promotores de crecimiento en la industria de la producción animal, por lo tanto, se buscan alternativas naturales y seguras. En este sentido, los probióticos, prebióticos y los ácidos orgánicos se han sugerido como los reemplazos más importantes para los antibióticos.

El término "probiótico" se ha usado desde 1965 para describir a un organismo que interviene en el balance de la microflora intestinal; sin embargo, en los últimos años se ha considerado como un suplemento alimenticio microbiano vivo, y los alimentos que los contienen se consideran funcionales (Gibson y Roberfroid, 1995). Las bacterias y levaduras se han utilizado como fuentes benéficas para mantener una microbiota digestiva sana y equilibrada. Para Grethel et. al., (2008) los microorganismos más usados son Lactobacillus sp., Streptococcus faeccium, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus stearothermophyllus y Saccharomyces cerevisiae. Sin embargo, el género Bacilus destacan como probiótico, por la acción de las enzimas hidrofílicas extracelulares que actúan sobre polisacáridos, ácidos nucleicos y lípidos; empleando estos como fuentes de carbono, donadores de electrones y productores de antibióticos (Forte et al., 2016; Manafi et al., 2016).

Dentro del género Bacillus, destacan B. cereus, B. licheniformis, B. subtilis y B. natto. (Grethel et. al., 2008). En 1941 los árabes usaban B. subtilis para controlar diarreas consumiéndolo a través del excremento fresco de los camellos. Los alemanes verificaron que la ingestión de B. subtilis mejoraba los cuadros entéricos (Guevara, 2011). Kuipers et al. (2000) demostraron que los B. Subtilis no causan toxicidad en los animales vertebrados, además de contar con una acción bactericida y fúngica bien estudiada al producir entre otros el antibiótico bacitracina del grupo de los polipeptídicos. Además, demostraron que el B. subtilis se ha encontrado en ambientes diversos como el suelo y en el sistema digestivo de los rumiantes (Kuipers et al., 2000). Grethel et al. (2008) mostraron que cuando es ingerido por aves su microbiota intestinal fue estabilizada, disminuyen los microorganismos patógenos e incrementa la población de Lactobacillus sp.

De manera general, el presente trabajo tiene como objetivo realizar una revisión sobre los aspectos más importantes encontrados en las investigaciones recientes donde el B. subtilis interviene como probiótico, destacando aspectos importantes en sistemas de producción de las aves.

Bacillus subtilis como aditivo seguro

Bacillus subtilis C-3102 ha sido utilizado como probiótico desde 1986 para mejorar el rendimiento productivo en pollos de engorda. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) elaboraron un informe científico sobre la seguridad y eficacia de un producto basado en el B. subtilis como aditivo para pollos de engorda con un contenido mínimo de 1 x 107, y uno máximo de 5 x 107 UFC/kg en dieta completa. B. Subtilis; es una especie con evaluación QPS (Qualified Presumption of Safety) por la EFSA por la sensibilidad a antibióticos y la ausencia de potencial toxigénico, lo que es considerado aditivo seguro para aves, para el consumidor y para el medio ambiente (González 2009).

Bacillus subtilis en la reducción de bacterias nocivas

En estudios recientes han mostrado que utilizando el B. subtilis como probiótico en gallinas ponedoras (Hy-Line Brown) de 28 semanas de edad, puede favorecer la ganancia productiva mejorando de manera efectiva su rendimiento y la calidad a través de la reducción de E. coli fecal y la modulación de la microbiota cecal, mediante el uso de B. subtilis como probiótico; encontrando que la alimentación en relación con la producción de huevo disminuye de manera importante, mejorando además la resistencia de la cáscara del huevo (Guo, Dong, Liu, & Tong, 2016).

Por otra parte, Forte et al., (2016) encontraron que mediante el uso de Lactobacillus acidophilus y B. subtilis como probióticos, disminuyeron la presencia de E. coli, estafilococos y clostridios; al tiempo que se incrementa la presencia de bacterias beneficiosas, tales como Lactobacillus spp. y Bifidobacterium spp. (Forte et al., 2016).

Otros estudios sugieren que los probióticos formadores de esporas favorecen situaciones de crianza, donde la carga bacteriana por colibacilosis es alta. Al respecto Manafi et al., (2016) evaluó el efecto de B. subtilis y Disalicilato metileno bacitracina en el rendimiento y salud de los pollos machos Ross, después de la inoculación intramuscular con E. coli (0,5 mL de cultivo que contiene 108 UFC de E. coli/mL); provocando la disminución de la altura de las vellosidades y un incremento de presencia de las colonias de E. coli, coliformes y Salmonella en partes cecal de los intestinos de los pollos. El uso del Disalicilato metileno bacitracina sólo ayudó a disminuir la presencia de las bacterias patógenas, pero B. subtilis además aumentó la digestibilidad de los nutrientes y la altura de las vellosidades intestinales (Manafi, Khalaji, Hedayati, & Pirany, 2016).

Bacillus subtilis y la capacidad antioxidante

En relación a los efectos del probiótico B. subtilis como un aditivo en el alimento, se sabe que mejora el crecimiento y la calidad de la carne de pollos de engorda por su capacidad antioxidante, al adicionarlo en el alimento de las aves; por su parte Bai et al., (2016) reportó un incremento de las concentraciones en suero e hígado de sustancias antioxidantes como el glutatión, glutatión reductasa, glutatión peroxidasa y superóxido dismutasa, y un incremento de las concentraciones séricas de IgA e IgG.

Bacillus subtilis y la capacidad productiva

Investigadores como Bai et al., (2016) reportaron una mejora en el aumento de peso y la tasa de conversión alimenticia en machos Arbor Acres de un día de nacidos, cuando se suplementaron con Bacillus subtilis mbJ (BSfmbJ) en dietas basales de 2, 3 Y 4 x 1010 UFC/kg, sin antibióticos. Por su parte Zhang (2013) coincide en los beneficios de las dietas suplementadas con B. subtilis, encontrando mayor ganancia de peso y conversión alimenticia con el uso del probiótico, superando a las dietas donde se les adicionaba un antibiótico.

Bacillus subtilis y los beneficios para el medio ambiente

El amoniaco proveniente del estiércol, está relacionado con la utilización de nutrientes y el ecosistema de la microflora intestinal, lo que representa un problema ambiental; además de afectar la salud de los animales y de los trabajadores. Se ha visto que con la adición de B. subtilis en la alimentación, tiende a influir en el ecosistema de la microflora intestinal; capaz de reducir la emisión de amoniaco en aves de corral, mediante la mejora de la actividad de enzimas y la utilización de nitrógeno (Zhang et al., 2014). Por otro lado, Sharma et al., (2016) realizando mediciones mediante espectrometría de masas, encontraron que una dieta con la adición de B. subtilis como probiótico y mezclada con yuca/Quillaja, fue eficaz en la reducción de las emisiones de algunas sustancias olorosas del estiércol de pollo de engorda.

Bacillus subtilis en el estímulo de la inmunidad

Se han estudiado las implicaciones que tiene el uso del B. subtilis en el desarrollo de la inmunidad de los pollos de engorda, mostrado los efectos inmunomoduladores de B. subtilis en la inmunidad innata en pollos de engorda, encontrando niveles elevados de óxido nitroso (ON); el cual actúa como un mensajero intercelular que regula el tono vascular, la activación de las plaquetas y las respuestas inmunes como neurotransmisor en el sistema nervioso central (Pozo et al.,1998; Lee et al., 2011); es una molécula citotóxica implicada en la eliminación de bacterias, virus y protozoos, así como de células tumorales.

Para Lee et. al. (2011) los macrófagos de pollos representaron una fuerte de fagocitosis de Salmonella, mediante mecanismos de autorregulación en la producción del ON; son importantes para mantener la homeostasis, a pesar de los diversos mecanismos microbicidas dependientes o no del oxígeno. De la misma forma que en macrófagos activados durante la respuesta inmune in vivo o expuestos a la acción de citosinas in vitro, aumenta la producción del ON (Gorocica et. al., 1999).

En otros estudios se ha encontrado que una dieta con B. subtilis reduce los signos clínicos de la infección por Eimeria maxima en pollos de engorda, y concomitantemente mejora la inmunidad innata y adquirida de una manera dependiente de la cepa bacteriana. Adicionalmente, se encontró que existen otros mecanismos, además de la presencia de ON, que pueden estar involucrados en la mediación de la inmunidad protectora contra Eimeria spp. Además, se han comprobado las propiedades inmunomoduladoras de B. subtilis en la coccidiosis aviar, al reducir los signos clínicos de la enfermedad; conduciendo a la mejora de la respuesta inmunitaria protectora y/o la promoción de la biosíntesis de péptidos antimicrobianos endógenos (Kyung-Woo et. al.,2010).

Bacillus subtilis y las fuentes de omega 3

El adecuado crecimiento y desarrollo de los pollos de engorda depende de una apropiada alimentación y la adición de productos nutracéuticos e higiénicamente seguros. El uso de B. subtilis en la dieta de los pollos de engorda reduce las concentraciones de colesterol sérico en aves, además, de los ácidos grasos insaturados; sin embargo, la adición de una fuente de omega 3 (Salvia hispanica L.) no produjo una mejora significativa (Fernández et. al.,2014). Por otro lado se ha comprobado que el enriquecimiento de dietas con omega 3 podría disminuir la respuesta inflamatoria, incrementar la eritropoyesis y mejorar la inmunidad y el crecimiento animal (Newman et al., 2002; Saleh et al., 2009).

Bacillus subtilis y la producción de enzimas

La industria de los alimentos balanceados frecuentemente busca mejorar la energía metabolizable (EM) de los ingredientes de las dietas, una forma de hacerlo es a través de la suplementación con enzimas de tipo polisacaridasas, para mejorar la digestibilidad y elevar su valor nutritivo. La xilanasa es una de las enzimas más utilizadas como producto de la fermentación microbiana. Investigaciones recientes han encontrado que la bacteria B subtilis produce la xilanasa E1606 (Vandeplas & Bodin, 2012). También se ha visto que las xilanasas tienen un efecto similar a los antibióticos sobre la microflora a nivel del intestino delgado. La reducción de la viscosidad acelera la velocidad del tránsito intestinal y deja menos tiempo a las bacterias para implantarse. Mediante la hidrolización de los arabinoxilanos (AX), las xilanasas permiten reducir el efecto antinutriente y aumentar así el valor alimenticio, liberando los nutrientes contenidos y reduciendo la viscosidad intestinal; debido a que las xilanasas de origen bacteriano reducen la competitividad animal bacterial para con los nutrientes.

CONCLUSIONES

Los probióticos juegan un papel protagónico en la tarea de mantener la microbiología intestinal en un equilibrio adecuado, para garantizar una mejora de la producción y su calidad. Las funciones estudiadas de la bacteria Bacillus subtiles representan el claro ejemplo de lo que es un probiótico; iniciando con la mejora del ecosistema intestinal del ave, mediante una rápida colonización de tracto intestinal para desplazar a los microoganismos patógenos, y así favorecer el desarrollo de otras bacterias benéficas productoras de ácido láctico. La producción de enzimas hidrolíticas favorece la digestión de los alimentos, y el estímulo de la producción de inmunoglobulinas mejora la salud de las aves y como consecuencia se obtiene un mejor rendimiento productivo.

^{Publicado en Abanico vet vol.7 no.3 Tepic sep./dic. 2017}