Microbiota intestinal – ¿Cuál es su papel en la fermentación en el intestino porcino?

Fibra dietética
Más allá de una fuente de energía

Desde un punto de vista fisiológico, la fibra dietética está formada por compuestos dietéticos resistentes a la degradación enzimática de los mamíferos, pero degradables por fermentación microbiana.

Los polisacáridos no amiláceos (PNAs) y el almidón resistente son cuantitativamente los principales componentes.

Salud intestinal

La fibra no solo aporta energía a los cerdos, sino que también juega un importante papel en el desarrollo intestinal gracias a los efectos benéficos de estos SCFA. Por ejemplo, el butirato:

Es un potente inhibidor de la inflamación intestinal, del desarrollo de tumores.
Estimula la producción de mucus y secreciones intestinales con el beneficio subsiguiente en la salud intestinal².

La fibra también se asocia con una reducción de productos potencialmente peligrosos originados por la fermentación proteica.

No obstante, la inclusión de fibra en las dietas se relaciona con una reducción de la digestibilidad en el intestino delgado y con una menor absorción de nutrientes y energía, algo que se incrementa con la edad, pero con una gran influencia de la dieta.

Por otro lado, el almidón resistente aumenta los recuentos bacterianos totales y estimula la producción de butirato por parte de Faecalibacterium prausnitzii en el colon.

Digestibilidad

La digestibilidad de la energía, del nitrógeno y de la fibra neutro detergente (FND) está influenciada por la microbiota en dietas con bajos niveles de FND (2,8%), no siendo así para las dietas de alto nivel de FND (7,7%)⁴.

La digestibilidad de la energía disminuye linealmente en un 8,8% por cada unidad extra de FND³, estando influenciada esta digestibilidad por la microbiota.

Dietas bajas en fibra (7,74% de PNA), comparadas con dietas con nivel medio (16,05%) o nivel alto (24,0%), contienen una mayor concentración de enterobacterias y de levaduras, aunque conllevan una disminución del pH intestinal y una mayor producción de SCFA. En cambio, las bacterias formadoras de ácido láctico presentan mayores concentraciones en las dietas de alto nivel en PNA¹.

Composición de la microbiota intestinal

Las clases Bacteroidia, Clostridia y Spirochaetia y las familias Prevotellaceae, Clostridiaceae y Spirochaetaceae pueden usarse como biomarcadores de determinadas funciones metabólicas:

Prevotella estimula el metabolismo de la glucosa cuando se suministran dietas ricas en fibra en humanos y se piensa que sucede lo mismo en el cerdo.
La motilidad intestinal está correlacionada con Clostridium spp., que es estimulado por la ingestión de fibra.
Treponema, miembro de la familia Spirochaetaceae, presenta funciones pectinolíticas sugiriendo que su abundancia puede ser modificada por el contenido en fibra dietética.

La microbiota intestinal cambia en base a factores dependientes del animal:

Edad: no tiene la misma microbiota un lechón lactante que
un cerdo de engorde de 80 kg.
Estado sanitario: cerdo con diarrea vs cerdo sano.
Alimentación
Genética
Medioambiente

Predicción de la productividad

¿Podríamos distinguir cerdos de altos resultados productivos con cerdos de bajos resultados analizando la microbiota?

Parece ser que sí.

Ramayo-Caldas et al.⁵ en 2016 realizaron un estudio con 518 cerdos sanos de 2 meses de edad, encontrando dos enterotipos (perfiles de microbiota) diferenciados, cada uno de ellos caracterizado por 2 géneros predominantes y excluyentes (Prevotella y Ruminococcus) y proporcionaron evidencias de la existencia de vínculos entre la estructura del ecosistema microbiano y los caracteres de crecimiento en el cerdo (Gráfica 2).

En su estudio, concluyeron que el concepto de enterotipo puede ser relevante para la industria de producción animal.

Predicción de rutas metabólicas

Existen herramientas que permiten deducir qué rutas metabólicas son más predominantes a partir de las bacterias presentes.

En el estudio de Ramayo-Caldas et al. se observó que:

En las muestras del enterotipo A, las rutas metabólicas más abundantes estuvieron relacionadas con el metabolismo del butirato, nitrógeno y aminoácidos.

En el enterotipo B predominan las rutas relacionadas con el metabolismo de carbohidratos, particularmente por parte de las bacterias del género Prevotella en la degradación de los polisacáridos complejos, lo que permite explicar en parte el mayor peso y GMD observada en estos animales.

Influencia de la microbiota intestinal en la excreción de nitrógeno

La microbiota intestinal induce un cambio de la excreción de nitrógeno desde la urea de la orina a las heces, siendo la concentración de urea en heces dependiente del nivel de proteína de la dieta y de su composición en aminoácidos, pudiendo variar este patrón de excreción al alterar el perfil de aminoácidos de la dieta.

Una reducción de la proteína bruta, manteniendo el perfil de proteína ideal, disminuye la excreción urinaria y fecal de nitrógeno sin afectar a los resultados ni a la calidad de la canal⁶.

Existe una interacción entre los efectos de la fibra dietética y la proteína de la dieta y sus patrones de fermentación que afectan tanto a la salud intestinal como a la composición de la microbiota intestinal.

La utilización de los aminoácidos por la fermentación bacteriana en el intestino también da lugar a la producción de SCFA, pero a su vez, de amoniaco como producto de desecho, alterando el metabolismo oxidativo de los SCFA en los colonocitos. Este fenómeno conduce a un déficit de energía en la célula.

La descarboxilación de los aminoácidos da lugar a la formación de aminas biogénicas, como la histamina, que inducen secreciones clorhídricas en el colon y producen diarrea.

Incrementar el nivel de fibra dietética reduce la emisión de amoníaco debido a un incremento en la cantidad de nitrógeno usado por la microbiota para la síntesis de proteína microbiana que se excreta en la heces en vez de en la orina, a pesar de que en algunos estudios no se ha observado este efecto al incluir más fibra insoluble en la dieta⁶ (Gráfica 3).

La reducción del contenido en proteína de la dieta (<19%) junto con la inclusión de niveles moderados de fibra fermentable reduce la producción de metabolitos dañinos para la salud intestinal en el intestino grueso.

La absorción de nitrógeno se incrementa cuando se incorporan niveles altos de fibra dietética fermentable existiendo una relación entre el nivel de fibra y el nivel de proteína en la dieta de tal forma que ambos tipos de fermentaciones deben estar equilibradas.