Mejora de la salud animal mediante terapias basadas en el microbioma intestinal

En los últimos años, se ha hecho un mayor hincapié en el microbioma intestinal y su papel en la salud humana general. Del mismo modo, la salud animal se entiende cada vez más a través de este complejo ecosistema de microorganismos que desempeña un papel fundamental en la digestión, la inmunidad y la resistencia a las enfermedades. Existe preocupación por el uso de antibióticos en el ganado que se convierte en nuestra fuente de alimento, así como por el bienestar animal y la salud de nuestras mascotas, factores todos ellos relacionados con el microbioma intestinal.

Como resultado, los investigadores están explorando formas de proteger y mejorar la salud animal mediante estrategias de alimentación y terapéuticas, algunas de las cuales son similares a las del mercado de apoyo al microbioma humano, mientras que otras son novedosas en el reino animal.

Los cimientos de la salud animal

El microbioma intestinal comprende billones de microorganismos, incluidas bacterias, arqueas, virus y hongos que residen en el tracto digestivo. Estos microbios desempeñan funciones esenciales en la digestión de nutrientes, el desarrollo del sistema inmunitario y la protección contra patógenos. Un microbioma equilibrado favorece la eficiencia alimentaria, el crecimiento y la resiliencia tanto en el ganado como en los animales de compañía (véase la Figura 1). Las alteraciones en el equilibrio microbiano, conocidas como disbiosis, están relacionadas con trastornos gastrointestinales, enfermedades metabólicas y una menor productividad.

Analizamos la CAS Content Collection^TM, el mayor repositorio de información científica curado por humanos, y descubrimos una evolución notable en el panorama de la investigación sobre el microbioma intestinal animal. De 2005 a 2024, se ha observado una tendencia al alza constante en las publicaciones de revistas en este campo (véase la Figura 2). La comparación insertada muestra que las mascotas tienen ligeramente más publicaciones en general que el ganado, y los artículos de revistas superan sistemáticamente a las patentes en ambas categorías.

Esto demuestra el creciente interés por la salud de las mascotas en los últimos años y que la mayor parte de la investigación en este campo aún no ha llegado a la comercialización. Sin embargo, según nuestro análisis, diversas estrategias terapéuticas están ganando terreno. Como vemos en la Figura 3A, muchas enfermedades están asociadas a la disbiosis del microbioma intestinal, siendo las afecciones gastrointestinales, metabólicas e inmunológicas las más documentadas. La Figura 3B destaca las estrategias terapéuticas destinadas a restaurar el equilibrio microbiano, siendo los probióticos y prebióticos los que reciben mayor atención investigadora. Esta comparación subraya el creciente interés científico por las intervenciones dirigidas al microbioma para diversas afecciones de salud.

Por ejemplo, en el ganado como vacuno, aves de corral, cerdos y pequeños rumiantes, la salud intestinal está estrechamente ligada a la eficiencia alimentaria, el aumento de peso, el éxito reproductivo y la resistencia a las enfermedades. En animales de compañía como perros y gatos, el microbioma afecta no solo a la digestión y la inmunidad, sino también al estado de ánimo, el comportamiento, el estado de la piel y la vitalidad general. La disbiosis en las mascotas se ha asociado con afecciones crónicas como la obesidad, las alergias, la enfermedad inflamatoria intestinal, el cáncer de intestino y la ansiedad, lo que pone de relieve el amplio impacto del microbioma en la nutrición y la calidad de vida de los animales.

Enfoques terapéuticos actuales para modular la microbiota intestinal

Cuando el microbioma intestinal se desequilibra debido a factores como el uso de antibióticos, una dieta deficiente, el estrés o las infecciones, puede producirse una disbiosis, que se manifiesta como trastornos gastrointestinales, inflamación, problemas metabólicos y un sistema inmunitario debilitado. Han surgido varias estrategias terapéuticas para tratar la disbiosis:

Probióticos y prebióticos

Los probióticos —microbios beneficiosos vivos como lactobacillus, bifidobacterium y enterococcus— desempeñan un papel fundamental en la mejora de la salud intestinal animal. Ayudan a restaurar el equilibrio microbiano, suprimir patógenos, mejorar la absorción de nutrientes y reducir las alteraciones gastrointestinales, especialmente durante periodos de estrés, transiciones dietéticas y etapas tempranas del desarrollo. Estudios realizados en terneros, lechones y yaks han demostrado que las dietas ricas en probióticos mejoran la morfología intestinal, la diversidad microbiana, las respuestas inmunitarias y el rendimiento en el crecimiento, al tiempo que reducen la inflamación y favorecen la digestión. Estas evidencias demuestran el potencial de los probióticos y simbióticos para promover una producción ganadera libre de antibióticos y optimizar la microbiota intestinal para la salud animal general.

Los prebióticos, como los fructooligosacáridos (FOS), la inulina y los manano-oligosacáridos (MOS), son fibras dietéticas no digeribles que estimulan selectivamente el crecimiento de bacterias intestinales beneficiosas. Su fermentación por parte de los microbios intestinales conduce a la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), principalmente butirato, acetato y propionato, los cuales desempeñan un papel crítico en el mantenimiento de la integridad de la barrera intestinal, la reducción de la inflamación y el apoyo a la salud metabólica.

Postbióticos

Los postbióticos, que son metabolitos o componentes estructurales producidos por probióticos como el ácido láctico y los péptidos, ofrecen una alternativa estable y no viva para mejorar la salud animal. Cuando se añaden al pienso, pueden modular las respuestas inmunitarias mucosas y sistémicas, favoreciendo la integridad intestinal y reduciendo la inflamación. Un ensayo clínico reciente de Admixture Research Company demostró el potencial de los postbióticos en la salud de los animales de compañía. En perros adultos, la forma postbiótica tratada térmicamente de Bifidobacterium animalis subsp. lactis CECT 8145 (PRIOME® MH) redujo significativamente los niveles de glucosa en sangre posprandial durante una fase de pérdida de peso, lo que sugiere su papel en el apoyo a la salud metabólica.

Trasplante de microbiota fecal

El trasplante de microbiota fecal (TMF) está ganando reconocimiento como una herramienta terapéutica valiosa en medicina veterinaria, con aplicaciones tanto en animales de compañía como en ganado. En perros y gatos, el TMF ha mostrado resultados prometedores en el tratamiento de trastornos gastrointestinales como la diarrea asociada a antibióticos, la diarrea crónica y la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), mejorando significativamente los síntomas clínicos y restaurando el equilibrio microbiano (Ref). En el ganado, el TMF se ha explorado en rumiantes como terneros y vacas lecheras para controlar la diarrea e incluso mejorar la salud de la ubre y la calidad de la leche en casos de mastitis subclínica. En el ganado porcino, particularmente en lechones, el TMF ha sido eficaz para reducir la diarrea posdestete, aumentar la ganancia de peso y mejorar la composición de la microbiota intestinal. Estas aplicaciones destacan el potencial del TMF para mejorar la salud, la productividad y el bienestar animal.

Fagoterapia

La terapia con bacteriófagos es una alternativa emergente a los antibióticos para el tratamiento de infecciones bacterianas debido a sus múltiples ventajas como fármacos adaptativos. Entre ellas se incluyen su alta especificidad y su capacidad para evolucionar y multiplicarse en el lugar de la infección. Entre las aplicaciones prometedoras se incluyen la prevención de la mastitis en el ganado vacuno causada por Staphylococcus aureus, la mitigación de la salmonelosis en el ganado porcino debida a Salmonella enteritidis y el control de Campylobacter jejuni y Salmonella Gallinarum en aves de corral. Los avances recientes en ingeniería genética, particularmente la integración de sistemas CRISPR/Cas9, han mejorado aún más la precisión y eficacia de la fagoterapia.

Terapias de nueva generación: Abordar la resistencia a los antimicrobianos

Como se observa en los enfoques terapéuticos actuales como los prebióticos y probióticos, es importante abordar el uso de antibióticos y la resistencia a los mismos. La resistencia a los antimicrobianos (RAM) afecta a la seguridad alimentaria, la salud humana y la atención veterinaria, ya que el microbioma intestinal sirve como reservorio clave de genes de resistencia a los antimicrobianos (GRA). El uso generalizado e indebido de antimicrobianos en el ganado y los animales de compañía ha acelerado la resistencia, siendo Asia responsable del 67% de las 99.500 toneladas estimadas de uso mundial de antimicrobianos veterinarios en 2020. Se prevé que esta cifra aumente un 8% para 2030, lo que subraya la necesidad de intervenciones urgentes y coordinadas que consideren la compleja interacción entre el uso de antimicrobianos, la alteración del microbioma intestinal y el desarrollo de resistencias.

Los esfuerzos de investigación se han intensificado en respuesta, como se refleja en un aumento constante de las publicaciones relacionadas con la RAM dentro de la CAS Content Collection durante las dos últimas décadas (véase la Figura 4). Actualmente se están desarrollando diversas estrategias innovadoras.

Intervenciones centradas en la sostenibilidad

Los tratamientos centrados en el microbioma pueden ayudar a mejorar la salud animal y la sostenibilidad medioambiental simultáneamente. Un estudio demostró que ciertas bacterias intestinales podrían absorber y eliminar sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), una clase de contaminantes medioambientales persistentes. En ratones, estos microbios redujeron los niveles sistémicos de PFAS hasta en un 75%, lo que sugiere una vía prometedora para estrategias de desintoxicación en animales.

Otro avance revolucionario es el uso de la tecnología CRISPR para diseñar probióticos que reduzcan las emisiones de metano en el ganado vacuno. Dado que el metano, un potente gas de efecto invernadero, es producido principalmente por arqueas metanógenas en el rumen, modificar la composición microbiana en las primeras etapas de la vida podría reducir significativamente las emisiones sin afectar a la productividad, ofreciendo una solución sostenible para la industria ganadera. Esta intervención basada en el microbioma ofrece una estrategia sostenible para la industria ganadera, especialmente teniendo en cuenta que las emisiones del ganado contribuyen aproximadamente al 14,5% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero.  

Longevidad

Un estudio reciente examinó los perfiles microbianos intestinales en conejos y descubrió que ciertos microbios, como Akkermansia y Christensenellaceae, estaban asociados con una mayor vida reproductiva y una mayor resiliencia. Estos hallazgos sugieren que la selección o suplementación basada en el microbioma podría integrarse en los programas de cría para mejorar la longevidad y la productividad. Mediante el uso de herramientas como CAS Scientific Patent Explorer^TM, identificamos varias patentes que muestran un creciente interés comercial en este campo.

Por ejemplo, una patente reciente cubría formulaciones probióticas estabilizadas para alimentos de mascotas que mejoran la palatabilidad y los resultados de salud. Otras patentes se centran en probióticos multicepa y enfoques terapéuticos para corregir la disbiosis en el ganado y los animales de compañía. Una patente adicional describe una mezcla de nutrientes microbianos diseñada para mejorar la salud intestinal y el rendimiento animal.

Nuevas clases de antibióticos

Los descubrimientos recientes están introduciendo nuevos agentes antimicrobianos con actividad de amplio espectro y toxicidad mínima que tienen como objetivo preservar la microbiota intestinal beneficiosa mientras atacan a los patógenos. Un ejemplo de ello es la lariocidina, un péptido en lazo recientemente identificado que demuestra una potente eficacia en modelos animales y resulta prometedor para superar los mecanismos de resistencia. Del mismo modo, se ha descubierto que una proteína bioactiva de las ostras de roca de Sídney descompone las biopelículas bacterianas y mejora la eficacia de los antibióticos contra Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa resistentes a los fármacos, sin que se haya observado toxicidad ni alteraciones importantes en el microbioma.

Terapia fotodinámica antimicrobiana

La terapia fotodinámica antimicrobiana (aPDT) es un enfoque novedoso que utiliza un fotosensibilizador activado por luz en presencia de oxígeno para producir especies reactivas de oxígeno (ROS), las cuales eliminan eficazmente los patógenos. En medicina veterinaria, la aPDT ha mostrado resultados prometedores en el tratamiento de la mastitis en ganado vacuno y ovino, así como en infecciones cutáneas y otitis en animales pequeños. Los estudios han demostrado su eficacia contra diversas bacterias causantes de mastitis y cepas multirresistentes. Sin embargo, las limitaciones incluyen la naturaleza tópica de la aplicación del fotosensibilizador debido a la fotosensibilidad sistémica y la posible toxicidad, lo que requiere una mayor investigación antes de su uso generalizado en la salud animal.

Péptidos antimicrobianos

Los péptidos antimicrobianos (PAM) están ganando atención como alternativas innovadoras a los antibióticos convencionales en el cuidado del ganado y las mascotas. Estos péptidos, clasificados en tipos sintetizados de forma no ribosomal y ribosomal, exhiben una potente actividad bactericida contra numerosos patógenos. Los PAM no ribosomales, como la polimixina y la bacitracina, actúan sobre las membranas bacterianas y la síntesis de la pared celular, mientras que los PAM sintetizados de forma ribosomal, incluidas las bacteriocinas como la nisina y la pediocina, interrumpen vías biosintéticas y procesos celulares clave. Su biodegradabilidad, su mínimo impacto ambiental y su compatibilidad con otros tratamientos los convierten en candidatos atractivos como aditivos alimentarios y agentes terapéuticos. A pesar de estas ventajas, persisten desafíos como los elevados costes de producción, los espectros antibacterianos limitados, la posible toxicidad y los problemas de estabilidad durante la administración y el transporte. Los avances en ingeniería genética y de proteínas están ayudando a abordar estas limitaciones, allanando el camino para que los PAM desempeñen un papel más destacado en la gestión sostenible de la salud animal.

Estrategias inmunomoduladoras

Mejorar el sistema inmunitario natural de los animales mediante estrategias inmunomoduladoras ofrece una alternativa prometedora a los enfoques antimicrobianos tradicionales. Los métodos clave incluyen el uso de pro-, pre-, post- y sinbióticos, que favorecen un microbioma intestinal saludable y refuerzan la resistencia a patógenos nocivos. También se emplean inmunoestimulantes para activar y fortalecer las respuestas inmunitarias, reduciendo así la dependencia de los antibióticos. Además, los programas de vacunación específicos desempeñan un papel crucial en la prevención de infecciones causadas por patógenos resistentes, ofreciendo una protección proactiva y contribuyendo a la salud general del rebaño y al control de enfermedades.

Fitoquímicos

Los fitoquímicos son compuestos bioactivos derivados de plantas con beneficios para la salud demostrados. Sus propiedades antimicrobianas, junto con su capacidad para mejorar la absorción de nutrientes, favorecer la salud intestinal y reducir el deterioro, los convierten en prometedores sustitutos naturales de los antibióticos en la producción de rumiantes, porcino y aves de corral.

Nanopartículas

Las nanopartículas están emergiendo como alternativas prometedoras a los antibióticos en la salud animal debido a sus mecanismos antimicrobianos únicos y sus propiedades fisicoquímicas. Las nanopartículas de plata, cobre y compuestas han mostrado una gran eficacia in vitro contra patógenos que causan mastitis, infecciones uterinas y enfermedades de los cascos en el ganado lechero. Su capacidad para alterar las membranas bacterianas, generar especies reactivas de oxígeno y dañar las estructuras intracelulares ofrece un enfoque novedoso para combatir los microbios resistentes a los fármacos. Aunque los primeros estudios sugieren que son seguras a bajas concentraciones, la preocupación por la citotoxicidad y la bioacumulación pone de relieve la necesidad de realizar más investigaciones in vivo antes de su aplicación veterinaria generalizada.

Ozonoterapia

La ozonoterapia está ganando atención como una alternativa segura y eficaz a los antibióticos en medicina veterinaria. Sus fuertes propiedades oxidantes le permiten eliminar bacterias al alterar las membranas celulares y el ADN, a la vez que ofrece efectos inmunomoduladores y antioxidantes a dosis bajas. Utilizado en ganado vacuno, ovino, caprino y equino, el ozono ha tenido éxito en el tratamiento de la mastitis, la metritis y los trastornos reproductivos sin dejar residuos en la leche o la carne, evitando así los periodos de supresión.

Nutrigenética: Alimentación a medida

Ya sea en humanos o en animales, la dieta está estrechamente relacionada con la salud del microbioma intestinal. La nutrigenética, el estudio de cómo las variaciones genéticas influyen en la respuesta de un animal a los nutrientes, está transformando los servicios de salud animal al permitir una nutrición de precisión adaptada a los perfiles genéticos. En esencia, este enfoque reconoce que las variaciones genéticas individuales afectan a la forma en que los animales metabolizan los nutrientes y responden a las intervenciones dietéticas, con implicaciones directas para la diversidad del microbioma y la prevalencia de genes de resistencia a los antimicrobianos.

A nivel molecular, los nutrientes interactúan con los genes a través de diversos mecanismos (véase la Figura 5). Comprender estos mecanismos permite desarrollar dietas específicas que favorezcan una expresión génica óptima, un rendimiento fisiológico adecuado y una composición beneficiosa del microbioma, reduciendo al mismo tiempo la presión selectiva para la resistencia a los antimicrobianos.

Figura 5: Mecanismos moleculares a través de los cuales los nutrientes interactúan con los genes.

Aplicaciones y beneficios para la salud

• Ganado: La nutrigenética ha encontrado amplias aplicaciones en la ganadería, ofreciendo estrategias nutricionales específicas que se ajustan a los perfiles genéticos para mejorar la salud y la productividad. Las investigaciones han revelado que la genética del huésped puede influir en la composición microbiana intestinal, con variaciones genéticas específicas que afectan a la eficiencia alimentaria a través de vías mediadas por el microbioma. En avicultura, el perfil genético ha permitido la formulación de piensos que mejoran las tasas de crecimiento, la eficiencia de conversión alimenticia y la resiliencia inmunitaria, al tiempo que promueven comunidades microbianas beneficiosas que resisten la colonización por patógenos. En el sector porcino, los enfoques nutrigenéticos han ayudado a identificar cerdos con rasgos superiores de utilización de nutrientes, lo que permite una alimentación de precisión que favorece el rendimiento reproductivo y reduce los residuos. Del mismo modo, en el ganado lechero, se ha demostrado que las dietas basadas en el genotipo mejoran la producción de leche y reducen la incidencia de trastornos metabólicos como la cetosis y la acidosis. Más allá del ganado tradicional, se están estudiando en ovejas y cabras los rasgos nutrigenéticos que influyen en la eficiencia reproductiva, la función inmunitaria y la adaptación a entornos con escasez de nutrientes.

• Equinos: Se está explorando la nutrigenética en caballos para gestionar síndromes metabólicos, apoyar el rendimiento en caballos de deporte y prevenir afecciones como la laminitis mediante estrategias de nutrición adaptadas. Estas aplicaciones son relevantes en entornos competitivos y terapéuticos, donde la salud y la recuperación óptimas son esenciales.

• Animales de compañía: La nutrigenética está ganando terreno en el control de afecciones de salud específicas de cada raza en perros y gatos, como la obesidad, las alergias alimentarias y los trastornos metabólicos. Se están desarrollando dietas personalizadas basadas en predisposiciones genéticas para mejorar la longevidad y el bienestar general. Estos enfoques también favorecen la salud inmunitaria y digestiva, lo que contribuye a una mejor calidad de vida y a una reducción de las intervenciones veterinarias.

De cara al futuro, la integración exitosa de la nutrigenética en la nutrición animal dependerá de varias prioridades estratégicas: simplificar los procesos de cribado genético, desarrollar modelos de alimentación escalables y adaptables que tengan en cuenta las interacciones del microbioma, ampliar la investigación a especies infrarrepresentadas y establecer marcos normativos claros. Al adoptar estos avances, los productores, veterinarios y propietarios de mascotas pueden pasar de enfoques de alimentación genéricos a estrategias de nutrición de precisión que se ajusten al potencial genético y a las necesidades de salud de cada animal.  

La salud intestinal es sinónimo de bienestar animal general

Mejorar la salud animal requiere un enfoque integral que combine la ciencia del microbioma intestinal, los conocimientos nutrigenéticos y alternativas innovadoras a la resistencia a los antimicrobianos. En conjunto, estos ámbitos ofrecen herramientas eficaces para reforzar la inmunidad, optimizar la nutrición y reducir la dependencia de los antibióticos. A medida que sigamos comprendiendo la importancia del microbioma intestinal, los nuevos hallazgos se aplicarán no solo a la salud humana, sino también a las fuentes de alimentos y a los animales de compañía que interactúan con nosotros y nuestro entorno.

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