Mustafa Berri.
UMR 1282 Infectology
and Public Health, INRA.
University of Tours, Nouzilly.
Pi Nyvuall Collen
Olmix, Bréhan.
Los antibióticos han sido usados en el área pecuaria como promotores de crecimiento para proteger a los animales en contra de agentes patógenos. Sin embargo, las directrices europeas han innovado una visión para la implementación de producciones sustentables sin el uso de antibióticos. Estas estrategias profilácticas son muy importantes para mejorar la resistencia de los animales a infecciones(1).
Una Industria en Crecimiento
El negocio de algas verdes marinas está tomando un interés creciente debido a sus cualidades nutricionales, también en sus moléculas bioactivas contenidas en estos organismos, en su mayoría eucariotas o procariotas en caso de cianobacterias. Las algas pueden ser unicelulares (microalgas) o multicelulares (macroalgas). Actualmente se dividen en tres líneas evolutivas: algas verdes, rojas y pardas. Su diferencia evolutiva les provee una gran diversidad, fenotípico (su tamaño puede variar de algunos milímetros hasta 70 metros) y su metabolismo.
Las macroalgas contienen una amplia diversidad y moléculas específicas. En términos de su composición, la mayoría están hechos de un componente llamado “parietal” *1) (que forma su membrana externa), carbohidratos (esencialmente polisacáridos sulfatados), proteínas, una diversidad infinita de minerales, lípidos, vitaminas y pigmentos. La naturaleza de los polisacáridos sulfatados marinos (MSPs, por sus siglas en inglés) que componen las paredes celulares que varían dependiendo de la familia de algas. En su mayoría los alginatos en las algas pardas, carragenatos y agar en algas rojas y ulvanos en las algas verdes. Estos representan un 4-6% de materia seca(2).
Esta particularidad de MSPs radica en su complejidad: pueden ser polisacáridos ramificados o polisacáridos lineares como la celulosa. Estos están compuestos de diversas unidades de carbohidratos (como el ácido urónico, xilosa y fucosa), y al contrario de los homopolisacáridos como el almidón, que sólo está compuesto por glucosa. También pueden contener algunos carbohidratos raros, como la ramnosa. Y finalmente una característica esencial, algunos de sus carbohidratos pueden ser sulfatados para realizar sus actividades biológicas.
Todos estos parámetros indican una similitud filogenética con los polisacáridos de origen animal, particularmente con la heparina, lo explica la particularidad de su actividad biológica de los organismos fotosintéticos. De igual manera, los MSPs tienen una alta variabilidad en función y estructura dependiendo de la naturaleza de sus carbohidratos, la repetición del diseño de oligosacáridos en los polisacáridos, la naturaleza de sus enlaces en los oligosacáridos, su nivel de ramificación, su peso molecular y su grado de sulfatación. De esta manera muchos MSPs con diferentes actividades biológicas pueden ser encontrados en las macroalgas. Un número creciente de publicaciones destaca las propiedades biológicas de estos polisacáridos (antiinfecciosos, antioxidantes, antitrombóticos e inmunomoduladores) que tienen como campo de aplicación la producción animal, vegetal y la salud humana(3).
MSP Pruebas que se llevan a Cabo
Bajo un esquema de colaboración entre el Grupo Olmix y el INRA Val de Loire Centre, se preparó un MSP de bajo peso molecular proveniente de un alga verde Ulva armoricana, cosechada en la Bretaña Francesa. A este extracto se le llamó simplemente “MSP” (polisacáridos sulfatados marinos, por sus siglas en inglés), fue evaluado in vitro para determinar su acción antimicrobiana con relación a un amplio espectro de agentes patógenos aislados de muestras animales. Adicionalmente se evaluó la estimulación de mediadores del sistema inmune en el intestino del hospedador animal usando IPEC1 *2 (Intestinal porcine epitelial cells, por sus siglas en inglés). Usado como aditivo en el alimento el MSP, éste puede ofrecer una nueva estrategia profiláctica para mejorar la salud de los animales y reducir el uso de antibióticos, a los cuales los agentes patógenos están incrementando resistencia.
La Ulva sp., alga verde marina, fue colectada en la playa de Breton de Prestín-les-Greves en junio del 2012. Los extractos iniciales del MSP contenían 30.6% de ceniza correspondiente a materia mineral y 69.4% de materia orgánica, principalmente compuesto por carbohidratos y proteínas (ver cuadro 1). Un proceso de ultra filtrado, que tiene como objetivo eliminar la sal, mejorando el contenido de azúcar, cuando se analizó reveló la presencia de residuos de ramnosa, xilosa, ácido glucurónico y grupos sulfatados, una característica de los polisacáridos exclusivos de los Ulvanos de las algas verdes
Los MSP Inhiben el Crecimiento de Bacterias Patógenas
La acción antimicrobiana de los extractos de MSP fue estudiada contra 42 cepas de bacterias Gram positivas y Gram negativas (ver cuadro 2), aislados de muestras biológicas tomadas de animales infectados entre 2007 y 2014 en el Centro, Bretaña, y en las regiones de Pays de la Loire(4). Esta actividad fue determinada por un sistema de inoculación multipunto (en gelosa a diferentes concentraciones) lo cual permitió evaluar 20 cepas de manera simultánea. La sensibilidad de la bacteria hacia el MSP fue evaluada para determinar la concentración mínima inhibitoria (MIC), definida como la concentración más débil necesaria para inhibir por completo el crecimiento de microorganismos después de 24 horas de incubación.
Los resultados obtenidos en el estudio revelaron que los MSP fueron capaces de inhibir el crecimiento de microorganismos evaluados con MIC, con una variabilidad de sus valores de 0.156 a 50 mg/ml (ver cuadro 2). Ambas bacterias Gram positivas y Gram negativas fueron sensibles a la acción de los polisacáridos.
Pasterurella multocida, Staphylococcus aureus, Mannheimia hoemolytica, Erysipelothrix rhusiopathioe, Streptococcus suis y diferentes cepas de Enterococcus cecorum fueron las bacterias con más sensibilidad a los MSP. La acción de éste último, fue diferente entre especies que pertenecen al mismo tipo de bacterias. Streptococcus chromogenes, S. uberis y S. dysglactiae fueron menos sensibles que S. suis. Además, MSP parece presentar una actividad antibacteriana limitada contra Salmonella, Listeria y Escherichia coli.
Los resultados obtenidos in vitro en este estudio demostraron que los MSP inhiben el crecimiento de agentes patógenos responsables de desórdenes respiratorios, digestivos y reproductivos que normalmente resultan en pérdidas económicas en la producción animal(5). No obstante, el mecanismo exacto de acción de su efecto antibacteriano aún no se sabe. Por consecuencia se deben de hacer otros estudios para esclarecer el modo de acción de los MSP.
…Y Estimula la Expresión de Mediadores del Sistema Inmune a través de las Células Intestinales
La actividad biológica de los MSP de las macroalgas marinas también fue estudiada en la capacidad que tienen para estimular la respuesta inmune del hospedero, usando un sistema in vitro polarizado de IPEC1. Después de que las células han estado en contacto con 1, 0.1 y 0.01 mg/ml de MSP durante cuatro horas, la cuantificación relativa de la expresión del RNA mensajero (mRNA) de un panel de mediadores inmunológicos fue analizado por RT-Qpcr. El tratamiento de las células polarizadas de IPEC1 con MSP dieron como resultado una regulación de estos mRNA en un amplio rango de citoquininas, como la interleucina 1a (IL la), IL Ip, H.6 y TNFa (ver en el cuadro 3). Estos resultados sugieren que los MSP pueden activar las células epiteliales para que produzcan citoquinas, de las células mediadoras de la respuesta inmune, lo que iniciará y amplificará la respuesta inmune protectora del hospedero, a su vez regular la inmunidad local de la mucosa contra agentes patógenos intestinales(6).
De esta misma manera, la expresión de la quimioquinas CCL20 (MIP3a) – que interactúa con el receptor CCR6, está involucrado con el reclutamiento de células dendríticas, células B y T, y en la regulación de la homeostasis intestinal inmune o condiciones inflamatorias(7)– esto también es regulado por el MSP. Esto también lleva a una acumulación de TGFß—mRNA, sugiriendo que este extracto puede participar de manera efectiva en la respuesta inmunitaria humoral de inmunoglobulinas A y de procesos antiinflamatorios en el intestino(8).
Los MSP también estimulan la expresión de PPAR y mRNA, un factor de transcripción que se relaciona con dos acciones, inhibiendo la expresión de citoquinas inflamatorias y diferenciando las células del sistema inmune hacia fenotipos antiinflamatorios(9). Estos resultados in vitro son comparables con estudios previos que se han demostrado que los polisacáridos sulfatados marinos derivados de algas tienen una acción inmunomoduladora capaz de estimular la respuesta inmune controlando el proceso inflamatorio(10). Sin embargo, el receptor que reconoce este extracto en el epitelio intestinal, es también un mecanismo de acción que tiene que ser descubierto.
¿EL FIN DE LOS ANITBIOTICOS?
Los estudios de INRA demuestran que los extractos de polisacáridos sulfatados marinos (de algas verdes), actúan contra agentes patógenos mejorando la condición animal. También tiene la habilidad de estimular in vitro la expresión de citoquinas relacionadas en la activación, reclutamiento y migración de linfocitos y células dendríticas para modular la respuesta inmune. Estos extractos podrían ser usados en la alimentación animal, para inhibir el crecimiento de ciertas bacterias patógenas y estimular el sistema inmune de los animales hospederos. Estos preliminares prometedores resultados in vitro, deben de ser confirmados por pruebas in vivo, directamente en los animales. Esto asegura que la administración oral de los extractos de algas produce efectos benéficos, sin afectar la función normal del tracto digestivo, asegurando un crecimiento normal de los animales y su bienestar. Este tipo método alternativo podría reducir las situaciones en las que se requiera de tratamientos terapéuticos y por lo tanto potencialmente el uso de antibióticos.
(1) Regulación (EC) No 1831/2003 del Parlamento Europeo y el Council del 22 de septiembre 2003 en aditivos para la nutrición animal. Tinyurl.com/CE-add-alim-anim2003.
(2) Lahaye M, Robic A (2007) biomacromolecules 8, 1765-74.
(3) Riox LE et al. (2007) Carbohydrate Polymers 69,530-7.
(4) Berri M et al. (2016) appl Phycol,doi:10.1007/s10811-016-822-7.
(5) Economou V, Gousia P (2015) Infection and Drug Resistance 8,49-61.
(6) Oswaldo IP (2006) Vet Res 37,359-68.
(7) Williams IR (2006) Ann N YAcod Sci 1072,52-61.
(8) Stravnezer J, Kang J (2009), J Immunol 182,5-7.
(9) Tyaki S et al. (2011) J Adv Pharm Technol Res 2,236-40.
(10) Chen D et a.l (2008) Panminerva Med 50,177-183.
Artículo publicado en Los Avicultores y su Entorno
