Microflora del rumen

Microflora del rumen Concepto: La Microflora de rumen está compuesta de tipos mas bien fijos de microorganismos o relativamente fijos según distintos factores.

Microflora del rumen. Está situada en los diferentes comportamientos del aparato digestivo, según la especie, está muy relacionada con el proceso nutricional del animal, en tal grado que en algunas especies como los poligástricos, son imprescindibles para el aprovechamiento básico de la dieta como son las fibras.

La participación microbiana en el proceso nutricional está comprobada como sucede en el rumen, con una elevada degradación de los componentes de la dieta y a la vez un intenso proceso de síntesis microbiana, en tal magnitud que un por ciento considerable de la dieta original es modificada por los microorganismos rumiantes llegando a los comportamientos posteriores, diversos compuestos de origen microbiano como son las proteínas y vitaminas bacterianas y protozoarias.

Microorganismos del rumen

El estómago de los rumiantes (bovinos, ovinos). consta, en la edad adulta de cuatro compartimientos:

• Rumen (panza)
• Retículo (bonete)
• Omaso (libro o librillo)
• Abomaso (cuajar)

El animal al nacer no posee microorganismos en el rudimento del rumen; por tanto los microorganismos llegan del exterior por diversas vías, hasta establecerse después de haber pasado un proceso de selección y adaptación a las condiciones

Fuentes de procedencia de los microorganismos ruminales:

• A partir de los alimentos sólidos y líquidos.
• A partir del agua
• A partir del contacto con otros animales.

A partir de los alimentos sólidos y líquidos: Constituye la fuente principal que proporciona la microflora bacteriana, grandes números de géneros aerobios y facultativos, así como especies esporógenas y no esporógenas; mesófilos y termófilos se introducen en el rumen. Pueden llegar lactobacilos, bacterias celulolíticas, protozoos ciliados y además, a partir de las mieles bacterias osmófilas y levaduras.

A partir del agua: Aunque los géneros que llegan por esta vía son pocos y aún menos los que se establecen, el agua debe considerarse como portadora, teniendo en cuenta que posee una microflora típica, pero que también puede contaminarse por otras fuentes y resultar nociva a la salud del animal.

A partir del contacto con otros animales: Prácticamente el recién nacido en su contacto con la madre, la cual limpia con la lengua los líquidos fetales del cuerpo rumiante y le estimula a incorporarse para alimentarse, le trasmite inmediatamente los primeros microorganismos. Durante el amamanto, la madre trasmite una diversa población ruminal a sus hijos, entre los que se incluyen los protozoos los cuales llegan al rumen a través de una inoculación cruzada con otros animales. Los microorganismos y su efecto en las modificaciones del rumen dan la posibilidad de utilizar alimentos fibrosos, siendo motivo de interés obtener su establecimiento que permita sustituir parcial y gradualmente la leche como alimento básico (en el rumiante) por alimento verde sin que afecte su salud y el crecimiento normal del animal; con tal fin, se establece la inoculación ruminal, la cual puede ser: indirectamente y directamente.

Indirectamente: Es el resultado del aporte de los alimentos sólidos y líquidos en la dieta del rumiante, como es el heno y posteriormente forraje y el pastoreo, así también el contacto con otros animales. Esto de forma natural y paulatina.

Directamente: Es el resultado de la inoculación ruminal por el hombre, con el objetivo de establecer lo más temprano posible la microflora en el rumen.

Bacterias del rumen. Características.

El número total de bacterias en el rumen varía entre 108 y 1011 UFC/ mL del contenido ruminal; el espectro de bacterias del rumen se compone de numerosos géneros y especies, siendo la mayoría de los gérmenes dominantes anaerobios no esporulados.

Las bacterias del rumen llegan al mismo con el consumo de alimentos fibrosos, concentrados y otros componentes de la dieta en las primeras etapas de desarrollo. Están adaptadas o son capaces de vivir en condiciones de anaerobiosis con una fase gaseosa compuesta de CO2, metano y nitrógeno.

Se desarrollan a pH de 6,5 a 6,8 y medio muy reductor, temperatura de 39ºC.

Morfológicamente se clasifican como cocos, bacilos cortos, espiroquetas, algunos bacilos flagelados y algunos géneros producen pigmentos en sus colonias.

Sus exigencias nutricionales (vitaminas, minerales, etc.), fuente de energía y sistemas enzimáticos; son de importancia para su identificación.

La clasificación de las bacterias del rumen ha sido asunto muy complejo y controvertido debido a las modificaciones y variaciones de los caracteres de las especies aisladas en cultivos puros. Se han propuesto dos posibilidades para la clasificación de las diversas especies de microorganismos que existen en el rumen.

En la primera, las bacterias podrían agruparse identificándolas dentro de la estructura de la taxonomía bacteriológica clásica.

En la segunda, puede hacerse un ordenamiento funcional agrupando a las bacterias de acuerdo con el lugar que ocupan en los sistemas de fermentación del rumen en:

• Bacterias celulolíticas.
• Bacterias hemicelulolíticas
• Bacterias amilolíticas
• Bacterias proteolíticas
• Bacterias lipolíticas
• Bacterias que utilizan azúcares
• Bacterias que utilizan ácidos
• Bacterias que utilizan amoníaco
• Bacterias que producen amoníaco
• Bacterias que producen metano
• Bacterias que sintetizan vitaminas.

Son pilares fundamentales para el desarrollo de las técnicas de cultivo que permita el estudio de los microorganismos del rumen en general y de las bacterias en particular, la obtención en primer lugar de un medio de cultivo apropiado que posibilite el crecimiento de la mayor cantidad posible de especies ruminales y, en segundo lugar, la obtención de las condiciones de anaerobiosis mediante procedimientos de fácil aplicación.

Ambos requisitos posibilitan la obtención de cultivos puros de las bacterias en sustratos específicos, para la posterior observación microscópica y realizar la clasificación e identificación de las mismas.

Protozoos del rumen. Características.

Los protozoos comparten con las bacterias el hábitat del rumen, estableciendo relaciones simbióticas muy estrechas. Llegan al rumen cuando el animal es joven, procedentes de los animales adultos por el contacto, estableciéndose y alcanzando cantidades de 106/g de contenido ruminal.

Participan junto a las bacterias en los procesos degradativos y fermentativos con producción de Ácidos Grasos Volátiles (AGV) y contribuyen al desarrollo y distensión de la pared del rumen, hasta alcanzar volúmenes fijos con el consumo de forrajes. Tienen los protozoos como fuente de alimentación fundamental las bacterias, a la vez factores de tipo bacteriano son esenciales para su crecimiento y desarrollo. Aunque los protozoos no tienen un papel predominante en el rumen como las bacterias, si contribuyen a la digestión de la celulosa, alimentos proteicos, polisacáridos, almacenando muchos de éstos en su citoplasma, los cuales son aprovechados en los siguientes procesos metabólicos del animal. Participan además en la síntesis de proteína protozoaria con un alto valor biológico y alta digestibilidad.

Los protozoarios del rumen tienen necesidades nutricionales más complejas que las bacterias, lo que hace más difícil su aislamiento y conservación en cultivos puros. Se caracterizan por ser anaerobios estrictos y son muy susceptibles a los cambios bruscos de la presión osmótica, causando su destrucción. Su tamaño es grande (40 – 190 &µ de largo con 20 – 100 &µ de ancho). Se adaptan a la temperatura ruminal y modificaciones del pH, teniendo como óptimo de 6,5 a 7.

Se identifican tres grupos fundamentales en base a sus caracteres morfológicos y predominio para determinados sustratos:

• Ciliados holotricos: Isotrichia prostoma, I. intestinales, Dasytricha rumiantium.
• Ciliados oligotricos: Géneros Metanidium y Diplodium
• Ciliados oligotricos (más pequeños): Género Endodinium

Relación entre bacterias y protozoos en el rumen

Las bacterias y protozoos llegan al rumen de diferentes procedencias y se establecen mediante modificaciones y procesos adaptativos en estrechas relaciones de simbiosis muy complejas, siendo posible que algunas propiedades asignadas a los protozoos se deban a las bacterias ruminales.

Los efectos de la ausencia de protozoos en ensayos donde se cultivó bacterias ruminales, comprueba un número de bacterias superior a las cantidades normales, considerándose que la diferencia se deba a la no existencia de competencia por el alimento, o al no consumo de las bacterias por los protozoarios.

La utilización del N de los alimentos de la dieta por las bacterias, es conocida. Partiendo del hecho que los protozoos ingieren bacterias indica que parte del efecto se deba a esta ingestión, así también una parte de la fuente de N alimentario tiene importancia para la actividad de los protozoarios, por lo que en aspecto del consumo de N del sustrato, existen interrelaciones entre bacterias y protozoos. Está comprobado, que en animales que poseen protozoos en su rumen, obtienen mejores ganancias en comparación con animales que no tienen protozoos ruminales.

Fermentación de los carbohidratos en el rumen

Los pastos, los forrajes, el heno y el ensilaje constituyen los componentes fundamentales de la alimentación de los animales poligástricos (rumiantes). Las fibras son degradadas en el rumen por las bacterias celulolíticas, siendo los carbohidratos el principio orgánico más importante que llega a los microorganismos ruminales, significando casi el 75% de los tejidos de las plantas.

Todas las fuentes indican que los carbohidratos son metabolizados por los microorganismos ruminales con la participación de los grupos de bacterias celulolíticas, hemiceluloliticas y las que aprovechan azúcares (entre ellas las sacarolíticas); en dependencia de la solubilidad y naturaleza física del carbohidrato sucederá el proceso fermentativo con mayor o menor velocidad y la totalidad de su utilización.

Los conteos en medios de cultivo aportan cantidades de celulolíticos entre 106 y 107 colonias / mL y en medios enriquecidos con celulosa líquida se obtienen números entre 0.5 y 5 x 108 / mL en muestras tomadas en animales que consumen forrajes. Corresponde a las bacterias celulolíticas la posibilidad del animal de obtener energía a partir de la fibras para satisfacer sus necesidades de mantenimiento y productivos. Se destacan dentro de los géneros celulolíticas: especies cilíndricas no esporógenas, esporuladas cilíndricas y cocales.

Asimilación de sustancias nitrogenadas en el rumen

El nitrógeno se encuentra en buena cantidad en los forrajes, en valores elevados en los concentrados de origen animal y vegetal, también en su forma no proteica es incorporada a la dieta, siendo ampliamente utilizado por la microflora ruminal.

Se considera que alrededor del 80% del nitrógeno vegetal es convertido en microbiano; así también la digestión del alimento proteico por las enzimas proteolíticas bacterianas, va acompañado con una asimilación de la proteína microbiana usando los fosfatos altamente aprovechables de la fermentación.

Los microorganismos pueden además utilizar formas más simples del nitrógeno orgánico como son los aminoácidos y en otros casos realizan su fermentación produciendo amonio y liberación de energía. Los resultados de la síntesis microbiana aportan al animal una proteína de alto valor biológico y digestibilidad, lo que significa el paso al abomaso e intestino de una proteína de buena calidad.

Es posible distinguir la presencia de proteína bacteriana de la proteína de las plantas y protozoaria a través de la medición del acido 2-6 diaminopimélico, el cual se encuentra como componente de las paredes de las células microbianas.

Asimilación de nutrientes en los microorganismos ruminales

Existe el acuerdo general de que las poblaciones bacterianas y protozoarias son los principales factores responsables de la digestión de los carbohidratos en el rumen. La actividad fermentativa es tal en el rumen que la mayor parte de la materia seca digerible de un alimento allí se degrada y dejan solamente desde un 15 hasta un 30% para ser hidrolizada en el abomaso (cuajar) y en el intestino por las propias enzimas del animal. Muchos investigadores sostienen que la microflora es más importante que la microfauna en los procesos digestivos. Otras actividades de las bacterias del rumen son la síntesis de vitaminas del grupo B (independientemente del aporte exógeno de los alimentos, excepto cuando hay carencia de cobalto en la dieta), así como la conversión de sustancias nitrogenadas no proteicas, tales como la urea y amoníaco en proteínas (el nitrógeno amoniacal de la urea en la saliva es incluido en sus proteínas, aumentando el valor biológico de la proteína dietética) que pueden subsiguientemente ser utilizados por el animal.

Anormalidades en el rumen por alteración de su microflora

La modificación cuantitativa y/o cualitativa de la microflora ruminal ya sea procedente de los alimentos, el agua o por el contacto con otros animales provoca anormalidades en el rumen, con la consecuente afectación de los procesos fisiológicos y metabólicos del animal y el padecimiento de trastornos gastrointestinales, pérdida de peso, inapetencia y hasta la muerte.

De las principales alteraciones digestivas en los caprinos, aparte de las infecciones digestivas producidas por agentes etiológicos como bacterias, virus o por parásitos, están las causadas por errores en el manejo de la nutrición, de las cuales las indigestiones (ácida y alcalina) son muy comunes. El patrón de fermentación en los rumiantes está influenciado por la interacción entre la dieta, la población de microorganismos y el animal. El aprovechamiento óptimo de una dieta requiere un período de adaptación de la flora microbiana al sustrato peculiar de cada alimento. En consecuencia, los cambios bruscos o frecuentes de alimentos o métodos de alimentación producen alteraciones transitorias de la flora con disminución en la digestibilidad del alimento.

De igual manera, el consumo de sustancias que produzcan inhibición total o parcial sobre la flora ruminal, ya por acción directa sobre el metabolismo bacteriano, ya por producir cambios fisiológicos que conduzcan a modificaciones en el ambiente intra ruminal, producirán disminución en la digestibilidad del alimento aunque este sea el habitual.

Fuente

• Brock ; Madigan,Martinko,Parker. "Biología de los Microorganismos".Octava Edición . Editorial Prentice Hall . 1998.