Per molti anni la salute intestinale dei polli da carne è stata supportata e preservata dall’utilizzo di antibiotici promotori della crescita (AGPs – antimicrobial growth promoters), sostanze antibiotiche che, aggiunte al mangime in determinate quantità, hanno effetti sub-terapeutici che favoriscono le prestazioni produttive degli animali. Nel 2006, l’Unione Europea ha vietato l’uso di queste sostanze come misura precauzionale per evitare che gli AGPs aumentino la resistenza antimicrobica nei batteri e la loro successiva trasmissione all’uomo. È molto probabile che i problemi di salute intestinale nei polli siano stati parzialmente mascherati dall’uso rutinario degli AGPs. Dal loro divieto in Europa, sono state cercate strategie alternative per controllare la salute intestinale degli uccelli. Questi sforzi di ricerca hanno rivelato la complessità dell’ecosistema intestinale.

Negli ultimi anni, gli acidi grassi a catena corta (SCFAs – short chain fatty acids) sono stati ampiamente utilizzati come additivi per mangimi. Gli SCFAs sono un gruppo di molecole che contengono da uno a sette atomi di carbonio e che esistono come composti a catena lineare o ramificata. Tra questi, le forme predominanti sono l’acido acetico, propionico e butirrico. L’acido butirrico ha anche molteplici altri effetti benefici per la salute, come la mediazione della risposta immunitaria, l’inibizione della crescita di batteri nocivi, la promozione dello sviluppo delle cellule epiteliali della mucosa intestinale (inducendo la proliferazione e la differenziazione) e la protezione delle cellule epiteliali. Il butirrato è spesso disponibile come sale di Na, K, Mg o Ca. Il vantaggio di questa forma rispetto all’acido libero è che i sali sono generalmente solidi, non volatili e inodori e quindi più facili da maneggiare durante il processo di produzione del mangime.

È stata trovata una correlazione tra la presenza di butirrato e il controllo di agenti patogeni come Salmonella enteritidis e Clostridium perfringens. Il butirrato riduce significativamente la colonizzazione e l’escrezione di Salmonella nei polli e l’invasione del patogeno nelle linee cellulari epiteliali. Oltre all’effetto su Salmonella, il butirrato può anche influenzare la compara dell’enterite necrotica (EN) causata da C. perfringens. La EN è una malattia batterica diffusa ed economicamente devastante negli allevamenti di polli da carne che si manifesta in due forme. La forma subclinica è caratterizzata da scarse prestazioni (ridotta crescita, ridotta efficienza alimentare) senza mortalità, mentre la forma clinica si manifesta con segni clinici e mortalità. Il butirrato non ha un effetto antimicrobico significativo contro C. perfringens, ma in un modello in vivo ha dimostrato di ridurre il numero di animali che sviluppano lesioni necrotiche nell’intestino tenue.

Infine, diversi studi hanno valutato l’effetto del butirrato e dei gliceridi butirrati non protetti o rivestiti di grassi sulle prestazioni dei polli da carne e hanno mostrato la loro capacità di influenzare positivamente il rapporto di conversione del mangime (FCR – feed conversion ratio) e l’aumento di peso corporeo (BWG – body weight gain), la struttura dei villi intestinali e la qualità della carcassa, suggerendo che il butirrato e suoi derivati possono servire come possibile alternativa ai promotori di crescita antimicrobici.

Butirrato endogeno

La composizione del microbiota nell’intestino dei polli ha una connotazione temporale e spaziale: la diversità del microbiota aumenta con l’età e la sua composizione differisce tra i segmenti del tratto gastrointestinale. In generale, un numero ridotto di batteri si trova nelle parti prossimali dell’intestino, mentre il numero aumenta verso l’ileo distale e il cieco. Inoltre, la diversità aumenta significativamente verso l’intestino distale. Mentre nell’intestino tenue si può vedere solo una diversità limitata, con i lattobacilli spesso dominanti, il cieco ospita molti gruppi batterici diversi. Il microbioma del cieco di animali sani è dominato da batteri appartenenti ai phyla Firmicutes (fino al 75%) e Bacteroidetes (tra il 10% e il 50%). La maggior parte delle sequenze appartenenti al phylum Firmicutes appartengono alle famiglie Ruminococcaceae e Lachnospiraceas, dette rispettivamente gruppi IV e XIVa di Clostridium. Entrambe le famiglie sono produttrici di butirrato e, quando presenti in una concentrazione sufficientemente elevata, l’integrità della barriera epiteliale diventa più forte, le cellule epiteliali proliferano maggiormente e, quindi, i villi sono più lunghi. Inoltre, si riducono le reazioni infiammatorie, mentre la stimolazione dei linfociti T genera uno stato di tolleranza verso batteri non nocivi.

La varietà di funzioni metaboliche del microbioma intestinale comprende la degradazione di substrati complessi, la fermentazione di substrati per produrre composti acidi, l’immunomodulazione, la comunicazione con altri batteri e molto altro. Per scomporre substrati complessi, i batteri formano una rete, con diverse specie e ceppi coinvolti nelle diverse fasi del processo di utilizzo del substrato. Il sistema mediante il quale i batteri convertono i substrati in prodotti che vengono poi convertiti da altri batteri è chiamato alimentazione incrociata. Questo importante meccanismo sottolinea l’importanza di avere una varietà batterica all’interno del microbioma in grado di promuovere la graduale degradazione dei substrati. Nell’intestino sono presenti batteri che promuovono la sintesi del butirrato attraverso la produzione di metaboliti intermedi, nonché batteri che ne inibiscono la sintesi competendo per lo stesso substrato. Ad esempio, il meccanismo con cui i batteri dell’acido lattico (LAB) possono essere utili può essere spiegato dagli effetti del butirrato, considerando che l’acido lattico prodotto da questi batteri viene poi consumato dai ceppi di Clostridium del gruppo XIVa per produrre butirrato. L’acido lattico ad alte concentrazioni è tossico, ed è benefico solo quando viene convertito. I batteri che riducono i solfati competono per il lattato con i batteri produttori di butirrato del gruppo XIVa Clostridium e il risultato di questa competizione è un fattore cruciale per la salute intestinale. Si può quindi dedurre che esiste una complessa interazione tra le diverse popolazioni batteriche che compongono il microbioma, e il risultato di queste interazioni può portare i diversi microrganismi a produrre metaboliti benefici che favoriscono la salute intestinale, oppure a produrre metaboliti tossici, nocivi al corpo.

Stimolazione della produzione endogena di butirrato

Il butirrato fornisce un collegamento tra dieta, microbiota intestinale e salute metabolica. Come descritto sopra, il butirrato ha diversi effetti benefici sulla salute dell’intestino. Grazie a questi effetti benefici si cerca una strategia per stimolare la produzione di butirrato nell’intestino. Questo può essere conseguito usando probiotici e prebiotici butirrogenici.

Probiotici. La maggior parte dei batteri probiotici è costituita da LABs, principalmente dai generi Lactobacillus, Bifidobacterium, Enterococcus e Streptococcus. Come discusso nel paragrafo precedente, l’acido lattico può essere consumato dai batteri produttori di butirrato. Attualmente sul mercato sono disponibili diversi tipi di prodotti. Oltre ai ceppi singoli, sono disponibili prodotti multi-ceppo, nonché prodotti di esclusione competitiva, che contengono una miscela liofilizzata di contenuto intestinale. Lo scopo principale dei prodotti di esclusione competitiva è quello di sostituire il percorso di successione naturale del microbiota, mentre i probiotici migliorano le funzioni del microbiota esistente.

Non ci sono studi specifici disponibili per il settore avicolo che mostrino gli effetti benefici dei batteri produttori di butirrato dei gruppi IV e XIVa di Clostridium come candidati probiotici. Tuttavia, Clostridium butyricum (gruppo I), somministrato come componente di un probiotico a tre ceppi, ha migliorato significativamente l’aumento di peso corporeo e ridotto il rapporto di conversione del mangime nei polli da carne. Risultati simili sono stati ottenuti con l’integrazione di C. butyricum nei mangimi come probiotico a ceppo singolo. Tuttavia, il problema principale nella produzione di batteri produttori di butirrato come probiotici è la loro coltura poiché questi microrganismi sono anaerobi obbligati. Un altro problema è che la maggior parte dei mangimi per pollame viene prodotta sotto forma di pellet e i ceppi probiotici sono esposti a temperature elevate durante questo processo. Pertanto, ci si aspetta che questi ceppi probiotici siano termostabili, ad esempio attraverso la formazione di spore. Sfortunatamente, pochissimi ceppi batterici produttori di butirrato sembrano avere questa caratteristica.

Prebiotici. Molti prebiotici inducono effetti benefici sulle prestazioni dei polli da carne e sul controllo dei patogeni. La maggior parte degli studi include oligosaccaridi, come frutto-oligosaccaridi (FOS), galatto-oligosaccaridi (GOS), arabino-xilo-oligosaccaridi (AXOS), xilo-oligosaccaridi (XOS) e le oligosaccaridi della famiglia del raffinosio (RFO). I prebiotici sono molecole complesse a causa della lunghezza della loro catena, della natura dei loro legami e della natura delle catene laterali dei saccaridi. Queste sostanze devono essere convertite in metaboliti dal microbiota intestinale, dando prodotti finali come SCFAs, lattato e gas.

Nel complesso, è stato dimostrato che i XOS alterano significativamente la composizione del microbiota intestinale, con batteri produttori di butirrato e lattobacilli presenti in numero maggiore rispettivamente nel cieco e nel colon, rispetto a un gruppo che non ha ricevuto XOS nella dieta. Questo risultato conferma il potere prebiotico di queste sostanze e gli effetti positivi che potrebbero avere sul microbiota se inserite nella dieta.

Butirrato esogeno: Procelfeed Plus

Gli effetti battericidi dell’acido butirrico richiedono che non sia dissociato per entrare nella cellula batterica. Pertanto, è necessario utilizzare il butirrato sotto forma di sale per prevenirne la dissociazione, quindi sono state sviluppate forme di butirrato di sodio a rivestimento enterico per prevenirne la dissociazione nelle porzioni prossimale e distale dell’intestino e la sua agglomerazione. I diversi rivestimenti includono stearina di palma, grasso vegetale e sali di acidi grassi di palma.

L’incapsulamento con rivestimento grasso standard genera perline di 1-3 mm di diametro (Figura 1). Questa forma di somministrazione presenta però alcuni aspetti negativi, come la rottura della perla che può portare ad un rilascio prematuro di butirrato e ad una dissociazione indesiderata prima che raggiunga l’intestino. Una soluzione promettente ed efficace è la combinazione di micro e nano capsule di butirrato per ottenere un effetto di rilascio graduale in tutto il sistema intestinale (Figura 2), che rende le sostanze completamente stabili, mantenendo così tutte le proprietà del butirrato.

Figura 1. Butirato sodico convenzionale (Credits: AVITASA, Avicola de Tarragona S.A.).

Figura 2. Butirato sodico micro – nano – incapsulato (Credits: AVITASA, Avicola de Tarragona S.A.).

Procelfeed Plus, un prodotto ideato dall’azienda Cealvet S.L.U., con le sostanze bioattive in esso presenti, come oli essenziali e acido butirrico incapsulate in nanoparticelle, apporta il beneficio delle sue proprietà antiossidanti e antinfiammatorie. Il premix svolge un ruolo importante nella protezione cellulare e quindi migliora la funzione e la proliferazione delle cellule endogene, influenzando positivamente la crescita e l’efficienza alimentare dei polli da carne. Procelfeed Plus è un prodotto unico che riduce le risposte infiammatorie acute, inclusa l’infiammazione metabolica durante il picco più acuto, supporta ulteriormente la produzione sostenibile di pollame per garantire la salute dell’intestino, riducendo al minimo l’impatto ambientale, migliorando il benessere degli animali e consentendo agli uccelli di ottenere performance ottimali.

Conclusioni

Il butirrato endogeno prodotto all’interno dell’intestino dai batteri del microbioma è una fonte fondamentale di questa sostanza, la sua carenza può causare infiammazioni del tratto intestinale portando a stress e disagio nell’animale. Per questo motivo si studiano soluzioni per aumentare la presenza di butirrato nell’organismo. Tra le soluzioni analizzate ci sono i probiotici e i prebiotici butirrogenici. L’assunzione di probiotici, in particolare di LABs, alimenta il meccanismo di alimentazione incrociata che favorisce l’aumento della produzione di butirrato da parte dei microrganismi anaerobici presenti nell’intestino. I prebiotici, come i XOS, possono alterare la composizione della flora intestinale, favorendo la crescita di batteri produttori di butirrato e lattobacilli. L’introduzione del butirrato attraverso la dieta, mediante innovative tecniche di incapsulamento, può favorire l’uso efficiente del butirrato una volta raggiunto l’intestino dell’animale. Sono necessari ulteriori studi per comprendere il ruolo chiave svolto dal butirrato nella salute dell’intestino dei polli da carne, ma i risultati finora sono promettenti.