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L'uso routinario degli antibiotici in zootecnia ha contribuito ad un aumento delle resistenze negli animali che potenzialmente possono essere trasmessi all'uomo. Attualmente si stanno conducendo ricerche per identificare composti antimicrobici alternativi per il loro uso nella produzione animale. Vari studi, nella maggior patre in vitro, hanno fornito prove che indicano che le batteriocine, che sono peptidi antimicrobici di origine batterica, possono essere alternative promettenti agli antibiotici convenzionali nella produzione di polli e suini. Questa revisione fornisce una aggiornamento sulle batteriocine ed il loro potenziale d'uso nel settore suinicolo.
Patogeni suini
- La diarrea post-svezzamento è responsabile di forti perdite economiche nel settore suinicolo. L'E. coli enterotossigeno (ETEC) è la principale causa di questa malattia enterica nei suini, essendo il responsabile di circa il 50% della mortalità dei suinetti. Al Atya et al. dimostrarono che la combinazione di colistina con batteriocine (nisina, enterocina) provenienti da batteri dell'acido lattico aumenta la loro attività antibatterica in vitro contro le colture plantoniche e di biofilm di E. coli. Venne suggerito che la colistina interrompe la membrana esterna dell'E. coli agendo sul lipopolisaccaride, aprendo il cammino per l'azione successiva delle batteriocine. Le colicine, una classe di batteriocine attive contro l'E. coli, sono state oggetto di ricerche come una possibile alternativa agli antibiotici nella produzione suinicola. La colicina E1 inibisce la crescita di ceppi di E. coli che causano diarrea post-svezzamento ed edema nei suini, come si dimostra in vitro. Inoltre, Cutler et al. hanno dimostrato che l'aggiunta di colicina E1 alla dieta dei suinetti diminuisce l'incidenza e la gravità della diarrea sperimentale post-svezzamento indotta da un ceppo diotossigeno di E. coli e migliorò l'accrescimento dei suinetti. Si utilizzarono anche analisi per l'espressione genica (IL-β, TNF-β) per dimostrare che la risposta infiammatoria che avviene nei tessuti dell'ileo che portano alla diarrea, si ridusse. Questi risultati promettenti indicano che l'uso delle colicine possono avere un impatto positivo sull'innocuità degli alimenti dato che l'E. coli enterotossigeno si considera un patogeno importante trasmesso dagli alimenti.
- Haemophilus parasuis: Teixeira et al. hanno informato dell'isolamento di una batteriocina a bassa massa molecolare di un ceppo di riferimento di riferimento di B. subtilis subsp. Spizezinii (ATCC 6633). La batteriocina fu altamente efficace contro circa la metà dei ceppi di H. parasuis provati e può essere una potenziale alternativa agli antibiotici per controllare le infezioni causate da questo patogeno.
- Streptococcus suis: il ceppo produttore di nisina L. lactis subsp. Lactis ATCC 11404 esercita attività antagonista sullo S. suis, il che suggerisce che questa specie batterica può rappresentare un probiotico di interesse per il controllo delle infezioni da S. suis. Inoltre, tutti i ceppi isolati di S. suis provati erano sensibili alla nisina purificata, con valori di MIC che oscillavano tra 1,25 e 5 μg / ml. Quando si combinò nisina con antibiotici convenzionali come l'amossicillina e ceftiofur, che si usano comunemente per trattare le infezioni da S. suis, si ottennero forti effetti sinergici. Questi risultati in vitro avvalorarono il potenziale della nisina, un lantibiotico con licenza come conservante degli antibiotici, per prevenire le infezioni causate da S. suis nei suini. Recentemente è stata descritta la purificazione e caratterizzazione di 3 lantibiotici, denominati suicine 90-1330, 3908 e 65, prodotti da 3 ceppi distinti di S. suis (sierotipo 2). Curiosamente, i 3 ceppi produttori non erano virulenti nei modelli di infezione ratto/suino, e 2 di quelli furono isolati da suini portatori sani. Recentemente si investigò sulla distribuzione dei gruppi di geni della suicina nei sierotipi 2 di S. suis appartenenti alla sequenza tipo (ST) 25 e ST28, i due ST dominanti in Nord-America. I gruppi di geni che codificano la suicina 65 (sopratutto nei ceppi ST25) ed in minor misura, la suicina 90-1330 (esclusivamente nei ceppi ST28) sono i più frequenti. Dato che le 3 suicine sono battericide per i ceppi altamente virulenti di ST1 S. suis, che si trovano principalmente in Eurasia, l'uso di preparazioni di batteriocine semi-purificate o il ceppo produttore di batteriocine può rappresentare una valida strategia per controllare le infezioni da S. suis e ridurre l'uso di antibiotici in suinicoltura.
- Nel 2012, Riboulet-Bisson et al. valutarono l'impatto della somministrazione di Lactobacillus salivarius e, più specificatamente, l'effetto della produzione di batteriocina da questo batterio sul microbiota intestinale dei suini sani. Il ceppo UCC118 di L. salivarius è un batterio probiotico ben conosciuto di origine umana che produce una una batteriocina di classe IIb ad ampio spettro. La somministrazione di L. salivarius produttore di batteriocina produsse la modulazione della popolazione batterica Gram-negativa della microflora intestinale, diminuendo i livelli dei Bacteroidetes e Spirochaetes. Questo effetto non si osservò con un mutante che era carente per la produzione di batteriocina. Anche se i membri di questi 2 phyla sono maggiormente commensali, in certe condizioni possono diventare patogeni opportunisti nell'uomo e negli animali. Per esempio, Treponema spp. e Bacteroides spp. possono causare coliti e diarrea, rispettivamente.
- La pediocina è una batteriocina di classe IIa ad ampio spettro prodotta dal P. pentosaceus. Casadei et al. investigarono gli effetti in vitro della pediocina A sul metabolismo microbico nell'intestino tenue e crasso dei suini. Mentre la pediocina A non ebbe alcun effetto sui parametri di fermentazione dell'intestino tenue, ridusse significativamente la crescita dei batteri nocivi, inclusi i clostridi e coliformi, ed aumentò l'attività metabolica dei batteri cellulosolitici. Sulla base di queste osservazioni, gli autori suggeriscono che la pediocina A potrebbe essere una valida alternativa per sostituire gli antibiotici promotori della crescita e migliorare le produzioni zootecniche.
Conclusioni
Nella misura in cui più paesi svilupperanno politiche che limiteranno l'uso degli antibiotici, la necessità di antimicrobici alternativi diventerà probabilmente la principale forza motrice per l'identificazione di nuove batteriocine e nell'uso di quelle già esistenti. L'uso di batteriocine semi-purificate o batteri produttori di batteriocine nella produzione animale è un campo con un enorme potenziale di ricerca e di commercializzazione. Le batteriocine sono molto promettenti per la prevenzione e/o trattamento di malattie batteriche ed eventualmente possono essere impiegate come alternativa agli antibiotici.
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.
