Fitasa y Mioinositol: oportunidades para mejorar la eficiencia en la producción avícola y porcina

Las fitasas exógenas se han utilizado comercialmente desde el inicio de los años 1990 como una herramienta importante para reducir el impacto de la ganadería industrial sobre el medio ambiente y mejorar la rentabilidad de aves y porcinos (Selle & Ravindran, 2007).

Este ahorro y los beneficios en términos de sostenibilidad derivan principalmente de la capacidad de las fitasas para liberar el fósforo de los fitatos. La ruptura de este compuesto muy poco digestible mejora la retención del fósforo fítico y reduce la necesidad de usar fuentes de fósforo inorgánico en la dieta.

Sin embargo, la hidrólisis de los fitatos también aporta varios efectos fisiológicos adicionales en los animales, más allá del fósforo. Entre dichos efectos adicionales se incluye la retención de aminoácidos, minerales traza, calcio y energía.

Las fitasas también ofrecen mejoras en el desempeño, que se extienden más allá de las expectativas asociadas solamente a los valores de liberación de nutrientes (Cowieson et al., 2011). La causa exacta de estos beneficios no se conoce por completo en este momento. Nuevas investigaciones realizadas por DSM han revelado nuevas e importantes ideas sobre los efectos ‘extra fósforo’ de las fitasas, especialmente en lo que se refiere al rol del mioinositol.

¿Qué son los fitatos?

Los fitatos son el principal almacenaje de fósforo en muchas plantas y son también un factor antinutricional de la dieta. Reducen la solubilidad de la proteína y de varios cationes a través de mecanismos electrostáticos, impidiendo la digestión y aumentando la pérdida endógena de nutrientes (Cowieson & Ravindran, 2007). Estos efectos negativos pueden ser significativos, pese a que la magnitud exacta depende de una serie de factores, entre los que se incluyen: la concentración de fitatos, la fuente de proteínas y el equilibrio catión/anión (Cowieson et al., 2011; Bye et al., 2013).

Se sabe que las fitasas mejoran la digestibilidad del fósforo y reducen los efectos antinutricionales de los fitatos. Sin embargo, muchos estudios han identificado que sus efectos sobre el desempeño en vivo se extienden mucho más allá de lo que se podría explicar, de forma lógica, por estas dos actividades apenas. Ello es verdadero, particularmente, para lo que se denomina ‘super dosificación’ de las fitasas (Cowieson et al., 2011).

Medir el impacto de las fitasas

Las fitasas se han usado generalmente para reducir los costos de la dieta, sustituyendo las fuentes de fosfatos inorgánicos. También se han utilizado en algunas ocasiones para sustituir fuentes de energía como las grasas animales o vegetales, así como también, para permitir la reducción de carbonato, aminoácidos sintéticos y sales en las dietas. La eficacia de dicha sustitución puede estar vinculada a una matriz de liberación de nutrientes para un producto específico, en una concentración de inclusión definida. El valor derivado dependerá solamente del ‘precio virtual’ de los nutrientes e ingredientes que se hayan sustituido, cuyo valor puede ser calculado fácilmente.  

Como sucede con todas las enzimas, los efectos de la dosificación de las fitasas siguen una curva de respuesta lineal logarítmica. La duplicación de una dosis estándar redunda en un aumento de la eficacia de aproximadamente un 30%, y la duplicación de la dosis una segunda vez aporta un aumento adicional de solamente el 18% (Selle & Ravindran, 2007). Por lo tanto, con esta respuesta logarítmica lineal resulta difícil justificar altas dosis no convencionales. Teóricamente, el retorno de la inversión debería disminuir con cada unidad de actividad adicional.

Sin embargo, como el valor generado por las fitasas puede extrapolar los beneficios derivados de la liberación de nutrientes, esos abordajes no consideran el impacto total de la suplementación con fitasas. Así, la atención de los investigadores ha comenzado a alejarse de la liberación del fósforo y la reducción de los factores antinutricionales, para focalizar con más preponderancia el rol del mioinositol.

Analizar el rol del mioinositol

El mioinositol es un polialcohol cíclico con una fórmula similar a la glucosa, que forma el núcleo de una molécula de fitato. El rol del mioinositol en la nutrición no está claro, y se trata de un área de investigación activa, especialmente en lo que se refiere a las dietas de humanos. Sin embargo, se ha observado que el mioinositol tiene propiedades y funciones metabólicas similares a la insulina, estimulando la translocación del GLUT4 (transportador primario de glucosa sensible a la insulina en los mamíferos) a la membrana plasmática. Ello sugiere que podría regular el transporte de la glucosa, la gluconeogénesis y la deposición de proteína en los mamíferos (Dang et al., 2010; Yamashita et al., 2013).

De todos modos, hasta hace poco tiempo, se pensaba que los efectos del mioinositol en las aves eran diferentes de los efectos en los mamíferos, ya que las aves generalmente no tienen GLUT4. Sin embargo, esta conclusión ha sido desafiada en investigaciones recientes, indicando que muchas especies de aves, incluyendo las aves de corral, de hecho, presentan respuesta a la insulina (Tokushima et al., 2005; Sweazea & Braun, 2006). Se ha podido demostrar que mionisotol administrado por vía oral mejora el rendimiento de los pollitos de engorde (Cowieson et al., 2013; Zyla et al., 2013).

Para aclarar aún más el rol exacto del mioinositol en la respuesta a la fitasa de las aves, la empresa DSM ha realizado recientemente dos estudios para analizar el efecto de RONOZYME® HiPhos GT (una fitasa disponible en el mercado) en las concentraciones plasmáticas de mioinositol (Cowieson et al., 2014).

Efecto de las fitasas sobre el mioinositol en plasma

En ambos estudios, se usó un lote de pollitos de engorde Ross, criados durante un período de tres a cuatro semanas después de la eclosión y alimentados con dietas a base de maíz/soja, con niveles insuficientes de fósforo y calcio disponibles (Control Negativo – CN). Otro grupo adicional de control recibió una dieta con nivel suficiente de fósforo y calcio (Control Positivo – CP). Las dos dietas incluyeron suplementación con 1000 a 3000 FYT/kg de RONOZYME® HiPhos.

Además de las medidas estándar de desempeño (o sea, características óseas y retención mineral), las concentraciones de mioinositol en plasma se midieron por espectrometría de masa con un sistema UPLC-TQD (Water, MA 01757, Milford, EE.UU.). Estas medidas se registraron con base en el método descrito por Leung et al. (2011).

En general, el desempeño, la resistencia ósea y los efectos de la fitasa en la retención mineral fueron de acuerdo con lo esperado (Cowieson et al., 2014). La fitasa mejoró (P<0,01) la ganancia de peso, la tasa de conversión alimentaria, las cenizas en tibia y la retención de fósforo, calcio y sodio. Además, la adición de fitasa aumentó (P<0,001) las concentraciones de mioinositol en plasma, pasando de aproximadamente 50mg/l a casi 70  mg/l (Fig.1). Estos efectos se reflejaron en mayor ganancia de peso (Fig. 2).

El impacto de la fitasa sobre el desempeño de los pollos de engorde, la digestibilidad del fósforo y del calcio y las cenizas en hueso han sido ampliamente reportados en los últimos veinte años (Selle et al., 2009). Los resultados de los estudios actuales corroboran los estudios anteriores, demostrando que la fitasa mejora la retención de fósforo y calcio  Fig. 2. Efecto de RONOZYME® HiPhos GT (expresado en FYT/kg) sobre la ganancia de peso y la conversión alimentaria de pollitos de engorde alimentados con dietas con contenido insuficiente (CN) y suficiente (CP) de P y Ca disponibles.  y también los indicadores óseos. Los estudios también confirman hallazgos anteriores en el sentido que la suplementación con fitasa mejora el desempeño de las aves que reciben una dieta con aporte subóptimo de fósforo y calcio disponibles.

Sin embargo, los resultados del grupo de control indicaron que la adición de fitasa a una dieta con suficiente fósforo y calcio promueve una mejora en la ganancia de peso, lo cual sugiere que los efectos ‘extra-fósforo’ puedan ser responsables.

Es posible que la adición de fitasa, tanto en las dietas CP como en las dietas CN, redundara en mayor digestibilidad de los aminoácidos, que puede estar asociado a la reducción del flujo endógeno de aminoácidos (Cowieson & Ravindran, 2007). Sin embargo, el aumento en la concentración de mioinositol en el plasma de aves alimentadas con dietas con adición de fitasa sugiere que algunos de los efectos ‘extra-fósforo’ pueden estar mediados por mecanismos relacionados con el mioinositol.

Nuevos hallazgos sobre la eficiencia de las fitasas

Ambos estudios lograron demostrar claramente el efecto de la adición de fitasas sobre las concentraciones de mioinositol. De hecho, las concentraciones aumentaron de 39mg/l en CP a 67mg/l en CN3000 (71%; P<0,001) en el primer experimento; y de 45mg/l en CP a 63mg/l en CN 2000 (40%; P<0,001) en el segundo (Fig.1). Es interesante observar que, en el primer experimento, la concentración de mioinosotol en plasma aumentó (43%; P<0,01), de 39mg/l a 56mg/l por la retirada del calcio y el fósforo disponibles en la dieta (comprobado por la comparación entre los grupos CN y CP). Ese efecto podría estar vinculado a un aumento de digestibilidad del fósforo fítico en el grupo CN, comparado con el grupo CP, dado que bajas concentraciones de calcio y fósforo con frecuencia redundan en un aumento en la digestibilidad del fósforo.

Estudios anteriores han demostrado que bajas concentraciones de calcio ayudan a mejorar la digestibilidad del fósforo fítico, vía aumento y prolongación de la solubilidad del fitato y mejora de la calidad de las fosfatasas de la mucosa en el intestino delgado (Tamim et al., 2004; Wilkinson et al., 2013).

Estudios realizados por la empresa DSM confirman que el efecto del calcio y el fósforo disponibles en la dieta sobre el mioinositol es de gran importancia. Los resultados también indican que las dietas con una alta concentración basal de calcio pueden haber reducido las concentraciones de mioinositol.

Los datos de DSM sugieren que las concentraciones basales de mioinositol en plasma de pollos de engorde son de aproximadamente 30mg/l y en cerdos son de alrededor de 5-10mg/l. Los datos también indican que estos valores son más bajos en animales alimentados con dietas con alto nivel de calcio (Guggenbuhl et al., 2013; Cowieson et al., 2014). Por lo tanto, problemas en el desempeño y la digestibilidad de los nutrientes en el caso de dietas con altos niveles de calcio (Selle et al., 2010) podrían estar vinculados a la baja solubilidad de fitato y a concentraciones más bajas de mioinositol en plasma. El aumento del mioinositol en plasma asociado a la adición de fitasas es el principal hallazgo en los nuevos estudios de DSM y podría explicar por qué los efectos de la fitasa, con frecuencia, van más allá de los esperados por la liberación de nutrientes.

Efecto del mioinositol similar al de la insulina

Como se mencionó anteriormente, el mioinositol imita el rol de la insulina. Tiene el mismo efecto en la GLUT4 cuando aumentan las concentraciones de glucosa en sangre, controlando las concentraciones de glucosa circulante. Sin embargo, resulta complicado entender cómo esto mejora el desempeño en las aves ya que éstas no tienen GLUT4, lo cual significa que este efecto de imitación, teóricamente, debería limitarse a los cerdos y otros mamíferos.

Los pollos, sin embargo, son sensibles a la insulina y es posible que existan transportadores alternativos de glucosa en las aves que estén involucrados en estos efectos (Tokushima et al., 2005; Sweazea & Braun, 2006). Como la fitasa aumenta el mioinositol en el plasma de los pollos, es posible que esto tenga un efecto similar al de la insulina, probablemente por la estimulación de vías que reducen la insulina y el iGF-1, como la fosfotidilinositol-3-quinasa, aKt y mTOR (vías responsables por el depósito de proteína). Este mecanismo podría explicar por qué la adición de fitasas, especialmente en altas concentraciones de inclusión, ejerce efectos positivos sobre la ganancia de peso y la conversión alimentaria, que se extienden más allá de la suma de los efectos sobre la digestibilidad de nutrientes.

Oportunidades interesantes con fitasas

La investigación conducida por DSM ha aportado nuevas e interesantes ideas sobre la eficacia de la fitasa de origen microbiano en la mejora de la digestibilidad del calcio y del fósforo y en el aumento del desempeño, cuando las aves reciben dietas con niveles insuficientes de calcio y fósforo disponibles. Los nuevos datos sugieren que los efectos ‘extra-fósforo’ de las fitasas pueden extenderse, desde la mejora en la digestibilidad de los aminoácidos y los minerales traza, hasta un aumento significativo de las concentraciones de mioinositol en plasma.

Pese a que es necesario que se realicen más estudios para evaluar la importancia del mioinositol para los pollos y su rol mimético a la insulina, un volumen convergente de evidencias científicas ha confirmado el importante rol que juega el mioinositol para promover el crecimiento.

Las fitasas siempre han sido consideradas una herramienta eficaz para mejorar la retención del fósforo y la reducción de los efectos antinutricionales de los fitatos. Sin embargo, ahora surge un tercer mecanismo que podría ser clave en los efectos benéficos que se han observado.