Potencial antimicrobiano de las bacteriocinas en la producción porcina

El uso rutinario de los antibióticos en la ganadería ha contribuido a un aumento de las resistencias en animales que potencialmente pueden ser transmitidos a seres humanos. Actualmente se están llevando a cabo investigaciones para identificar compuestos antimicrobianos alternativos para su uso en la producción animal. Varios estudios, en su mayoría in vitro, han proporcionado pruebas que indican que las bacteriocinas, que son péptidos antimicrobianos de origen bacteriano, pueden ser alternativas prometedoras a los antibióticos convencionales en la producción de aves y porcinos. Esta revisión proporciona una actualización sobre las bacteriocinas y su potencial de uso en la industria porcina.

Patógenos porcinos

• La diarrea post-destete es responsable de importantes pérdidas económicas en la industria porcina. E. coli enterotoxigénica (ETEC) es la principal causa de esta enfermedad entérica en cerdos, siendo responsable de aproximadamente el 50% de la mortalidad de los lechones.Al Atya et al. demostraron que la combinación de colistina con bacteriocinas (nisina, enterocina) procedentes de bacterias del ácido láctico aumenta su actividad antibacteriana in vitro contra los cultivos planctónicos y de biopelícula de E. coli. Sugirieron que la colistina interrumpe la membrana externa de E. coli actuando sobre el lipopolisacárido, abriendo el camino para la acción subsiguiente de las bacteriocinas. Las colicinas, una clase de bacteriocinas producidas por y activas contra E. coli, han sido investigadas como una posible alternativa a los antibióticos en la producción porcina. La colicina E1 inhibe el crecimiento de cepas de E. coli que causan diarrea post-destete y edema en cerdos, como se muestra in vitro. Además, Cutler et al. demostraron que la adición de colicina E1 a la dieta de los lechones disminuyó la incidencia y la gravedad de la diarrea experimental post-destete inducida por una cepa enterotoxigénica de E. coli y mejoró el crecimiento de los lechones. También utilizaron un análisis de la expresión génica (IL-β, TNF-β) para demostrar que la respuesta inflamatoria que ocurre en los tejidos ileales que conduce a la diarrea se redujo. Estos resultados prometedores indican que el uso de colicinas puede tener un impacto positivo en la inocuidad de los alimentos ya que E. coli enterotoxigénica se considera un patógeno importante transmitido por los alimentos.
• Haemophilus parasuis: Teixeira et al. informaron del aislamiento de una bacteriocina de baja masa molecular de una cepa de referencia de B. subtilis subsp. Spizezinii (ATCC 6633). La bacteriocina fue altamente eficaz contra aproximadamente la mitad de las cepas de H. parasuis probadas y puede ser una alternativa potencial a los antibióticos para controlar las infecciones causadas por este patógeno.
• Streptococcus suis: la cepa productora de nisina L. lactis subsp. Lactis ATCC 11404 ejerce actividad antagonista hacia S. suis, lo que sugiere que esta especie bacteriana puede representar un probiótico de interés para el control de las infecciones por S. suis. Además, todos los aislamientos de S. suis probados eran susceptibles a la nisina purificada, con valores de MIC que oscilaban entre 1,25 y 5 μg / ml. Cuando se combinó nisina con antibióticos convencionales tales como amoxicilina y ceftiofur, que se usan comúnmente para tratar las infecciones de S. suis, se obtuvieron fuertes efectos sinérgicos. Estos resultados in vitro apoyan el potencial de la nisina, un lantibiótico con licencia como conservante de alimentos, para prevenir las infecciones causadas por S. suis en cerdos. Recientemente se ha descrito la purificación y caracterización de tres lantibióticos, denominados suicinas 90-1330, 3908 y 65, producidos por tres cepas distintas de S. suis (serotipo 2). Curiosamente, las tres cepas productoras no fueron virulentas en modelos de infección ratón/cerdo, y dos de ellas fueron aisladas de cerdos portadores sanos. Recientemente se investigó la distribución de los grupos de genes de suicina en el serotipo 2 de S. suis pertenecientes a la secuencia tipo (ST) 25 y ST28, las dos ST dominantes en Norteamérica. Los grupos de genes que codifican la suicina 65 (sobre todo en cepas ST25) y, en menor medida, la suicina 90-1330 (exclusivamente en cepas ST28) son los más frecuentes. Dado que las tres suicinas son bactericidas para cepas altamente virulentas de ST1 S. suis, que se encuentran principalmente en Eurasia, el uso de preparaciones de bacteriocinas semi-purificadas o la cepa productora de bacteriocinas puede representar una estrategia valiosa para controlar las infecciones por S. suis y reducir el uso de antibióticos en la industria porcina.
• En 2012, Riboulet-Bisson et al. evaluaron el impacto de la administración de Lactobacillus salivarius y, más específicamente, el efecto de la producción de bacteriocina por esta bacteria sobre la microbiota intestinal de cerdos sanos. La cepa UCC118 de L. salivarius es una bacteria probiótica bien conocida de origen humano que produce una bacteriocina de clase IIb de amplio espectro. La administración de L. salivarius productor de bacteriocina produjo la modulación de la población bacteriana Gram-negativa de la microflora intestinal, disminuyendo los niveles de Bacteroidetes y Spirochaetes. Este efecto no se observó con un mutante que carecía de producción de bacteriocina. Aunque los miembros de estos dos phyla son mayormente comensales, bajo ciertas condiciones pueden convertirse en patógenos oportunistas en humanos y animales. Por ejemplo, Treponema spp. y Bacteroides spp. pueden causar colitis y diarrea, respectivamente.
• La pediocina es una bacteriocina de clase IIa de amplio espectro producida por P. pentosaceus. Casadei et al. investigaron los efectos in vitro de la pediocina A sobre el metabolismo microbiano en el intestino delgado y grueso de los cerdos. Mientras que la pediocina A no tuvo ningún efecto sobre los parámetros de fermentación del intestino delgado, redujo significativamente el crecimiento de bacterias dañinas, incluyendo clostridios y coliformes, y aumentó la actividad metabólica de las bacterias celulolíticas. Sobre la base de estas observaciones, los autores sugirieron que la pediocina A podría ser una alternativa para reemplazar los antibióticos promotores del crecimiento y mejorar la producción de animales de granja.

Conclusiones

A medida que más países desarrollen políticas que limiten el uso de antibióticos, la necesidad de antimicrobianos alternativos se convertirá probablemente en la principal fuerza motriz detrás de la identificación de nuevas bacteriocinas y en las pruebas de las existentes. El uso de bacteriocinas semi-purificadas o bacterias productoras de bacteriocinas en la producción animal es un campo con enorme potencial de investigación y comercialización. Las bacteriocinas son muy prometedoras para la prevención y/o el tratamiento de enfermedades bacterianas y eventualmente pueden emplearse como alternativas a los antibióticos.

Ben Lagha A, Haas B, Gottschalk M, Grenier D; Antimicrobial Potential of Bacteriocins in Poultry and Swine Production; Vet Res. 2017 Apr 11;48(1):22. doi: 10.1186/s13567-017-0425-6.