Enfoques para modular el microbioma intestinal de búfalo para una utilización eficiente del alimento y una reducción de la contaminación ambiental
Resumen
Los búfalos son excelentes convertidores de alimentos altamente fibrosos en productos comestibles como leche y carne debido a la estructura del microbioma del rumen y su funcionalidad. Alrededor del 37% al 44% de las emisiones globales de metano, debido principalmente a la fermentación entérica de los alimentos por bacterias fibrolíticas y la formación de metano por arqueas metanogénicas, presentes en el rumen, son aportadas por los rumiantes y son una fuente importante de producción de metano en el sector agrícola. Aunque las bacterias productoras de hiperamoníaco (HAB) están presentes dentro del rumen (Clostridium aminophilum, Peptostreptococcus anaerobius y Clostridium sticklandii) en cantida-des bajas, la concentración de amoníaco (>300 nmol NH3/ mg de proteína celular/min) que pueden producir hace que ellos sean cuantitativamente importantes. El metano es el segundo gas de efecto invernadero que más contribuye al cambio climático, mientras que el amoníaco es un potente contaminante ambiental y responsable del agotamiento del oxígeno en los cuerpos de agua, la reducción del pH del suelo y la generación de finas partículas de aerosol nocivas, acompañadas de una mayor amenaza de enfermedades pulmonares. Por lo tanto, las funciones que desempeñan los microbios en el ecosistema microbiano del rumen son fundamentales para el desarrollo de métodos innovadores para modular el microbioma del rumen de una manera que mejore la producción de búfalos y, al mismo tiempo, reduzca el impacto ambiental. Las principales bacterias degradantes de la fibra en el rumen de búfalo son Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus flavefaciens, R. albus, Prevotella ruminicola y Butyrivibrio fibrisolvens. Sin embargo, nuestros estudios recientes con análisis metagenómicos de los metanógenos del rumen mostraron que Methanobrevibacter era el género predominante tanto para el ganado vacuno como para los búfalos, mientras que Methanomicrobium es mucho mayor en los búfalos que en el ganado vacuno (18% frente a 4,5%). Methanomassiliicoccaceae methanogens, un importante grupo metilotrófico de arqueas, fue aislado por primera vez en el rumen de búfalos. Las bacterias hiperproductoras de amoníaco (HAB) son responsables de una tasa más rápida de producción de amoníaco a partir de la degradación de las proteínas de la dieta, lo que resulta en un desperdicio de proteínas en los piensos y en la contaminación ambiental. Las secuencias de ARNr 16S del cultivo de enriquecimiento del contenido del rumen de búfalo revelaron que las Proteobacterias (61,1 - 68,2%) eran las bacterias más predominantes, seguidas de las bacterias no clasificadas (24-29%), Firmicutes (2,8-6,9%), Bacteriodetes (0,9-2%), Actinobacteria, (0,1-1,1%), Fusobacteria (0,04-0,7%) y Synergistetes (0,1-0,4%) a nivel de phylum. A nivel de familia y género, la mayoría de las secuencias permanecieron sin clasificar. Entre las secuencias con nombres de familia válidos, Acidaminococcaceae fue la más predominante y constituyó del 1,5 al 4,7% de las secuencias. De manera similar, a nivel de género, entre las secuencias con nombre de género válido, Acidaminococcus fue la más predominante y constituyó del 1,4 al 4,1% del total de secuencias bacterianas. Suplementación de compuestos bioactivos, a saber, aceites esenciales (eugenol, aceite de orégano, timol, etc.), saponinas o taninos en forma pura o mediante compuestos naturales (aceite de ajo, aceite de eucalipto, aceites de clavo, fruto de Sapindus mukorossi, raíz de Glycyrrhiza glabra, hojas de Ficus bengalensis, hojas de Ficus glomerata) ricos en estos bioactivos, demostró que reduce la producción de metano (30%) y amoníaco (50%) en búfalos con una mejora en el peso corporal (14%), la producción de leche (10%) y la eficiencia alimenticia (15%) en búfalos Murrah. Se ha demostrado que un aditivo alimentario compuesto formulado para reducir la población de arqueas metanogénicas sin afectar los microbios fibrolíticos del rumen aumenta la producción de leche, el estado antioxidante y la inmunidad con la reducción de la producción de metano entérico en búfalas Murrah. Se demostró que la suplementación estratégica con hojas de Moringa o la alimentación con cultivares de sorgo bajos en lignina mejoran la utilización del alimento y el rendimiento de producción del búfalo Murrah con una reducción de la producción de metano entérico. Por lo tanto, el estudio profundo del microbioma del rumen de búfalo y las intervenciones dietéticas a través de la alimentación estratégica y el desarrollo de nuevos productos para estimulantes del rumen, compuestos antimetanogénicos o sumideros de hidrógeno alternativos en el rumen podrían ser estrategias prometedoras para modular la salud intestinal para una conversión eficiente del alimentos no comestibles para el humano, desde piensos animales comestibles, reduciendo así el impacto de la producción ganadera en la contaminación ambiental.
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