Álvaro García
Los ácidos grasos de cadena ramificada (AGCR) engloban diversos compuestos, como el ácido isovalérico (ácido 3-metilbutanoico), el ácido isobutírico (ácido 2-metilpropanoico), el ácido isocaproico (ácido 4-metilpentanoico) y el ácido 2-metilbutírico. Su papel es fundamental en la integridad y el funcionamiento de la piel humana, y están presentes principalmente en el líquido amniótico y el vérnix caseosa, influyendo en el delicado ecosistema del desarrollo fetal. El líquido amniótico, un líquido protector amarillento, amortigua y protege al feto en la bolsa amniótica, favoreciendo el crecimiento fetal y contribuyendo al desarrollo saludable del tracto gastrointestinal. Por su parte, el vérnix caseosa, una sustancia cremosa que recubre la piel del feto, actúa como un hidratante natural, proporcionándole protección contra la posible deshidratación provocada por el líquido amniótico. Ambas sustancias contienen AGCR que contribuyen a la salud del feto, favorecen la integridad de la piel y pueden influir en el equilibrio de la flora gastrointestinal de los recién nacidos.
Investigación y la importancia de los AGCR
Desde finales del siglo XX, las investigaciones sobre los ácidos grasos de cadena ramificada (AGCR) han ido en aumento y experimentaron un incremento considerable a principios del siglo XXI, lo que ha arrojado luz sobre sus características estructurales únicas y sus diversas funciones fisiológicas. Son compuestos, en su mayoría saturados, aunque ocasionalmente contienen grasas monoinsaturadas, que abundan en la alimentación humana, sobre todo en los productos lácteos y cárnicos, y están estrechamente relacionados con la microbiota intestinal. Diversos estudios han demostrado que su importancia va más allá de las funciones dietéticas al revelar su implicación en las vías metabólicas, la dinámica de las membranas y la modulación inmunitaria. Esta nueva perspectiva impulsa las investigaciones en curso, en las que se exploran las complejidades de los AGCR, desde sus orígenes alimentarios hasta sus polifacéticas funciones biológicas.
Las bacterias B. subtilis y B. licheniformis sintetizan AGCR por medio de vías bioquímicas, incorporándolos a su composición lipídica. Estos ácidos grasos contribuyen a la fluidez de la membrana, lo que influye en la fisiología general y la funcionalidad de la bacteria. Su presencia modifica propiedades clave de la membrana, como la permeabilidad y la estabilidad, aspectos que son cruciales para la supervivencia, el crecimiento y la interacción de las bacterias con su entorno.
Últimos descubrimientos sobre los probióticos de Bacillus
Un estudio realizado recientemente (Romo-Barrera et al., 2021) analizó el modo en que dos especies de Bacillus, B. licheniformis y B. subtilis, se relacionan con los macrófagos, células inmunitarias esenciales para la defensa contra los microorganismos nocivos. Los investigadores utilizaron una línea celular de macrófagos de ratón y observaron estas células para saber si eran susceptibles a la infección por ambas especies de Bacillus. Sin embargo, a medida que avanzaba la infección, los macrófagos lograban eliminar estas bacterias eficazmente. A las pocas horas de la infección, un análisis microscópico reveló la formación de unas estructuras de defensa especiales denominadas trampas extracelulares de captura de macrófagos (TEM), las cuales se identificaron gracias a la presencia de proteínas específicas como la mieloperoxidasa y la histona citrulinada. Los investigadores también recopilaron datos cuantitativos que mostraban la liberación de ADN extracelular, un proceso que comenzó durante la primera hora de la infección. Lo más interesante fue que cuando el B. licheniformis provocó la formación de TEM, se redujo significativamente el crecimiento del Staphylococcus aureus, una bacteria nociva. Esto sugiere que la activación de las TEM desencadenada por las bacterias Bacillus podría desempeñar un papel importante en el control tanto de las bacterias probióticas como de las nocivas. Es posible que la inducción de estos mecanismos de defensa, como las TEM, sea una adición a los efectos positivos que se han observado con los probióticos de Bacillus. Este descubrimiento ha puesto de manifiesto que estos probióticos podrían ser beneficiosos para la salud, ya que ayudan al sistema inmunitario a combatir patógenos nocivos.
El Bacillus subtilis y el Bacillus licheniformis, que se utilizan como probióticos en los rebaños lecheros comerciales, poseen paredes celulares ricas en AGCR. La incorporación de estas bacterias a las dietas de las vacas lecheras se asocia con un aumento de la producción de leche y de componentes como la grasa, la proteína y la lactosa. Además, estos aditivos mejoran la absorción de fibra y reducen las emisiones entéricas de metano en los rumiantes. Pese a que también aumentan la producción de leche y las concentraciones de proteínas en las ovejas lecheras, todavía siguen sin estudiarse las consecuencias que tienen en la composición de ácidos grasos de la leche.
Dos de los primeros experimentos que se realizaron (Sun et al., 2012), demostraron que el B. subtilis influía positivamente tanto en la producción de leche como en sus componentes, reducía el recuento de células somáticas (CSS) y fomentaba el crecimiento de bacterias ruminales beneficiosas.
En el primer experimento, los investigadores separaron a las vacas lecheras Holstein en tres grupos: el grupo de control (alimentado con una ración total mezclada, TMR), el grupo BAJO-BS (TMR más 0,5 × 1011 ufc de B. subtilis/vaca al día) y el grupo ALTO-BS (TMR más 1,0 × 1011 ufc de B. subtilis/vaca al día). Los investigadores realizaron un seguimiento diario de la producción y composición de la leche de cada vaca durante 70 días. Los resultados revelaron que con una suplementación de 0,5 × 1011 y 1,0 × 1011 unidades formadoras de colonias (ufc) de B. subtilis se produjo un aumento lineal de la producción de leche (25,2 y 26,4 kg/día frente a 23,0 kg/día), de la leche corregida en grasa, de la leche corregida en energía, de la grasa láctea, de la proteína y del rendimiento en lactosa. Además, en comparación con el grupo de control, los recuentos de células somáticas (CSS) en los grupos BAJO-BS y ALTO-BS disminuyeron entre un 3,4% y un 5,5%.
Urakawa et al. (2022) analizaron el impacto que podía tener sobre la mastitis alimentar a vacas lecheras con la cepa C-3102 de Bacillus subtilis (BS). Según sus conclusiones, la ingesta de BS redujo los casos de mastitis, el número de días que los animales tenían que tomar medicación, la leche desechada y los niveles de CSS de la leche. Además, el BS se relacionó con una disminución de los niveles de cortisol y de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico, al tiempo que aumentaba las concentraciones de células inmunitarias en sangre. Las sustancias reactivas del ácido tiobarbitúrico (TBARS) sirven para medir el nivel de peroxidación lipídica, lo que es un indicador del estrés oxidativo o de los daños provocados por los radicales libres en los sistemas biológicos. Curiosamente, la alimentación con BS parece disminuir la sensibilidad de los granulocitos al quimioatrayente de la leche, lo que apunta a que podría prevenir la mastitis en las vacas lecheras.
Cappellozza et al. (2023: aún en imprenta) estudiaron el impacto que supone usar un agente microbiano de alimentación directa (DFM) a base de Bacillus en varios aspectos del rendimiento, la digestión, la actividad ruminal y las respuestas metabólicas de las vacas lecheras en el periodo de lactancia. Se dividió a vacas lecheras lactantes de diferentes razas en dos grupos: el grupo de control recibió la ración parcialmente mezclada (PMR) basal sin microbianos de alimentación directa (DFM), y el otro grupo ingirió 3 g adicionales por cabeza al día de un DFM que contenía B. licheniformis y B. subtilis. Aunque ambos grupos consumieron alimento del mismo pellet sin DFM, se integraron a posteriori en un pellet de proteínas . Se realizó un seguimiento diario y quincenal, respectivamente, de la producción y la composición de la leche. Los análisis no mostraron diferencias significativas en el peso corporal final ni en la ingesta diaria de materia seca entre ambos grupos. Sin embargo, las vacas alimentadas con DFM mostraron un mayor rendimiento, una mayor eficiencia en la producción de leche y una mayor producción de lactosa y sólidos totales. También se observaron tendencias que sugerían una mayor eficiencia en la producción de leche corregida energéticamente y un mayor rendimiento de las proteínas lácteas. Mientras que la absorción de nutrientes y el total de ácidos grasos volátiles se mantuvieron constantes entre los grupos, las vacas alimentadas con DFM mostraron una mayor proporción de acetato y propionato en la fermentación ruminal. Por otro lado, mostraban niveles plasmáticos medios de factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-I) más elevados, lo que sugiere un posible impacto en las respuestas metabólicas. En general, la incorporación del DFM a base de Bacillus influyó positivamente en la productividad de las vacas lecheras, influyó en la fermentación ruminal y moduló los niveles séricos de IGF-I.
Las últimas investigaciones sobre las interacciones entre las especies de Bacillus y las células inmunitarias han desvelado una faceta intrigante de los probióticos. Los hallazgos de este estudio en relación con la respuesta de los macrófagos y la formación de TEM ante una infección por Bacillus aportan nuevos conocimientos sobre los mecanismos mediante los cuales los probióticos pueden mejorar el sistema inmunitario. Estos mecanismos de defensa, en particular las TEM, pueden cambiar las reglas del juego a la hora de entender los efectos beneficiosos de los probióticos Bacillus para combatir patógenos nocivos.
Usos y aplicaciones en la alimentación del ganado lechero
Al analizar en profundidad las aplicaciones prácticas de los suplementos microbianos de alimentación directa (DFM) a base de Bacillus en las dietas de las vacas lecheras, múltiples estudios han destacado su influencia positiva en la producción de leche, la composición y el ecosistema ruminal. Los experimentos con suplementos de B. subtilis mostraron mejoras significativas en la producción de leche y la leche corregida en grasa, y, además, se observaron alteraciones en las poblaciones microbianas del rumen, lo que indica una mejor utilización de los nutrientes y una mayor eficiencia digestiva.
Además, el reciente estudio de Cappellozza et al. refuerza estas afirmaciones, ya que demuestra el impacto del DFM a base de Bacillus en el rendimiento, la digestión y la actividad ruminal de las vacas lecheras en periodo de lactancia. Dichos resultados ponen de relieve los efectos positivos sobre el rendimiento, la eficiencia productiva y los cambios composicionales, al tiempo que arrojan luz sobre las posibles rutas para mejorar la calidad de la leche y las respuestas metabólicas en los rebaños lecheros.
La exhaustiva investigación sobre el papel de los ácidos grasos de cadena ramificada (AGCR) y los probióticos de Bacillus demuestra su importancia tanto para el desarrollo humano como para la salud animal. Estos compuestos y especies bacterianas tienen diversas repercusiones biológicas que van desde su influencia en el desarrollo fetal al favorecer la integridad de la piel, hasta su importante papel en la respuesta del sistema inmunitario a través de trampas extracelulares que atrapan microorganismos.
Estos suplementos microbianos de alimentación directa (DFM) a base de Bacillus tienen un gran impacto en el rendimiento lechero, la composición y el ecosistema ruminal, lo que pone de manifiesto su potencial como aditivos clave. Además de destacar su eficacia para aumentar la productividad, los resultados positivos observados en diversos estudios apuntan a implicaciones más amplias para mejorar la calidad de la leche y las respuestas metabólicas del ganado.
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