El biofilm y su rol en la Salud de la Ubre

Los biofilms han estado presentes en la Tierra durante aproximadamente 3400 millones de años y son la forma de vida más exitosa y ampliamente distribuida en el planeta (Westall et al. 2001). Sus características los hacen únicos y juegan un papel central en la evolución y adaptación microbiana. Estas características han sido adquiridas a lo largo de miles de millones de años de adaptación evolutiva, lo que los hace exitosos en su estrategia de supervivencia. La supervivencia y existencia de una amplia gama de microorganismos se debe a la formación de biofilms, que es un mecanismo de defensa microbiana para asegurar la supervivencia de las bacterias. Esto provoca resistencia a los métodos convencionales y tradicionales, con efectos adversos en la salud animal. Nos gustaría contarles más sobre cómo la formación de biofilms afecta la salud animal y, en particular, cómo representan un desafío para la salud de la ubre.

Los biofilms pueden colonizar una gran variedad de superficies biológicas o no biológicas (Hall-Stoodley et al., 2004). Las condiciones biológicas ideales para que las bacterias tengan éxito incluyen suficientes nutrientes, humedad y una temperatura adecuada. Por lo tanto, los animales son un anfitrión perfecto para la colonización bacteriana y la formación de biofilms, lo cual puede ser potencialmente dañino para el animal. No fue hasta la década de 1990 cuando los biofilms fueron investigados en relación con problemas de salud persistentes o recurrentes (Melchior et al. 2006). Según el Instituto Nacional de Salud, hoy en día sabemos que aproximadamente el 80% de los desafíos microbianos tienen una etiología relacionada con los biofilms (NIH, 2002).
Un desafío de salud notable en el ganado lechero se encuentra en la ubre. Los microorganismos son la causa principal de problemas de salud en las ubres de las vacas, y la capacidad de las bacterias para producir biofilms se considera una importante propiedad virulenta en la patogénesis (Felipe et al., 2017). El conocimiento sobre los biofilms cambiará el enfoque necesario para abordar estos desafíos, ya que afecta a los mecanismos de funcionamiento de las comunidades bacterianas en forma de biofilms. Por lo tanto, es necesario buscar métodos efectivos que influyan en las bacterias dentro de los biofilms para adoptar un enfoque más proactivo en el manejo de los problemas de salud de la ubre

La formación de biofilm

Los biofilms son agrupaciones de microbios encerradas en una matriz autogenerada, actuando como una capa protectora. El biofilm es una estructura microbiana tridimensional y varía ampliamente en forma y tamaño. No existe un solo tipo de biofilm; dependerán del tipo de microbios que los formen en combinación con todas las posibles influencias del entorno. Las bacterias asociadas con biofilms muestran una resistencia innata a los antibióticos, a los desinfectantes y al sistema inmunológico del animal. Las bacterias que se encuentran en el biofilm son de 100 a 1000 veces menos susceptibles a los antibióticos en comparación con las bacterias libres de la misma cepa (Donlan, 2000). A través de la formación de biofilms, la bacteria se vuelve extremadamente resistente y, a menudo, es la raíz de problemas recurrentes.
Los biofilms pueden formarse en las siguientes 24 horas posteriores a la adhesión. Las bacterias forman biofilms en respuesta a estreses ambientales, como un sistema inmunológico comprometido, el secado o el parto. Existen cinco etapas principales para la formación y propagación del biofilm (ver Figura 1). Después de la fase de adhesión, las bacterias comienzan a formar una monocapa y a producir una capa de matriz polimérica para su protección. En la última etapa, algunas bacterias o partes del biofilm maduro comienzan a desprenderse y dispersarse en el entorno como bacterias planctónicas nuevamente. Luego pueden comenzar un nuevo ciclo de formación del biofilm en otra parte del animal (Guzmán-Soto et al., 2021). La formación de biofilms puede ocurrir en segundo plano durante mucho tiempo sin afectar a la vaca. Esto puede cambiar durante periodos de estrés, cuando las bacterias dentro del biofilm pueden lanzar un ataque contra la vaca.

La localización en la formación de biofilms

Las superficies externas e internas de los animales son huéspedes ideales para la colonización microbiana. Sin embargo, al entrar en el organismo, los microbios se enfrentan a diferentes retos ambientales que amenazan sus probabilidades de supervivencia y reducen sus posibilidades de éxito en la colonización. La formación de biofilms es una estrategia de supervivencia para resistir estos desafíos y garantizar la permanencia de las bacterias. La investigación ha demostrado que la producción de biofilms es un mecanismo importante utilizado por las bacterias perniciosas para causar problemas de salud en la ubre (Gomes et al., 2016). La presencia de biofilms en las glándulas mamarias disminuye la probabilidad de éxito de los métodos tradicionales cuando se trata de abordar los problemas que surgen.

Factores que intervienen en el desarrollo y la persistencia de los problemas de la salud de la ubre.

Los problemas de salud mamaria y la formación de biofilm pueden pasar desapercibidos durante un largo periodo de tiempo. Es importante darse cuenta de que la formación de biofilms a menudo comienza en las novillas, pero permanece latente y escondido, ya que aún no han pasado por períodos severos de estrés. Las novillas son todavía altas en energía con un sistema inmune bien equilibrado, por lo que pueden suprimir bien los desafíos. Sin embargo, esto puede ser el comienzo de futuros problemas y necesita ser tratado a tiempo.
Los problemas graves afectan a la salud y el bienestar de los animales y van acompañados de una disminución de la producción de leche, un aumento de los costes de los cuidados de salud, mayores tasas de sacrificio y, en el peor de los casos, la muerte (Melchior et al. 2006). Las implicaciones financieras son significativas y se necesitan muchos esfuerzos para adelantarse a los retos de la salud de la ubre, con resultados mediocres. Esto se debe en gran medida a que las bacterias se hacen resistentes. Los retos especialmente persistentes son difíciles de abordar, lo que dificulta su erradicación. La edad, la paridad, la fase de lactación, la posición en el cuarto afectado y el recuento de células somáticas (CCS) también influyen en la tasa de éxito (Sol et al., 1997). Las vacas lactantes suponen un mayor reto y muestran tasas de éxito más bajas. Esto también se aplica a vacas viejas o vacas con altos recuentos de células somáticas. Los problemas persistentes de salud de la ubre suelen calificarse de extremadamente difíciles de resolver (Sol et al., 2000).

¿Cómo ayudar a las vacas cuando tienen problemas de salud mamaria?

Para aumentar las posibilidades de tener resultados satisfactorios, AHV ha desarrollado el Programa de Salud de la Ubre. Para mantener la ubre de las vacas lo más sana posible, es importante monitorizar al animal, preferiblemente utilizando datos (de la leche) que proporcionen información adicional. La clave es tener una actitud proactiva para mantener a los animales sanos y en producción, porque cuanto más tiempo permanezca sana la ubre, más se beneficiarán los animales y el ganadero. El Programa de Salud Mamaria AHV tiene un gran éxito debido a su Tecnología QSA que ataca directamente al biofilm formado en la ubre, rompiéndolo y permitiendo que el sistema inmune de las vacas aborde el problema en su origen.

El Programa de Salud de la ubre AHV

El Programa de Salud de la ubre AHV identifica cuatro categorías*:

• UDR – C: Una ubre sana
• UDR – L: Máx. 2 problemas relacionados con salud mamaria en los últimos 18 meses
• UDR – P: Máx. 3 problemas relacionados con salud mamaria en los últimos 18 meses
• UDR – R: Más de 3 problemas en los últimos 18 meses

* Las categorías y atenciones se basan en los datos de Milk Recording

Nuestra investigación muestra que para una mejora significativa, no importa cuánto se desvíe el recuento de células somáticas del valor normal. En promedio, casi el 85% (ver tabla) de los grupos UDR – L & P, en los que recomendamos administrar una solución con nuestro programa de salud (AHV Quick, Extra, Aspi), muestran un resultado positivo en el siguiente registro de leche. En los animales más jóvenes, incluso vemos un resultado positivo en 9 de cada 10 vacas.

¿Cuáles son los beneficios de una salud de la ubre óptima?

Los animales sanos producen de forma óptima y requieren menos intervenciones, por lo que permanecen más tiempo en el rebaño. Para el ganadero, esto significa una producción de leche mayor y de mejor calidad, y un rebaño en general más sano y con mayores cifras de producción a lo largo del tiempo. Los animales de bajo rendimiento son el principal motivo de sustitución por animales más jóvenes y, por tanto, de menor producción. La producción de leche y la calidad de la leche que no cumplen las normas específicas tienen un impacto económico negativo en los ingresos de una explotación. Por lo tanto, la importancia de intervenir a tiempo es esencial para mantener el ganado sano y una situación financiera saneada.

En AHV, cada día aprendemos más sobre el biofilm

La formación de biofilms se considera una ventaja selectiva para las bacterias dañinas que causan problemas de salud mamaria, lo que facilita la persistencia bacteriana en la ubre. Un conocimiento más profundo de los biofilms en relación con los problemas de salud mamaria puede ayudar a determinar la estrategia más eficaz para hacer frente a estos problemas con el fin de reducir las pérdidas y garantizar la seguridad y la calidad de la leche. Por lo tanto, en AHV estamos constantemente investigando en nuestros laboratorios propios cómo hacer que nuestros productos sean aún más eficaces.

Fuentes:

• Westall, F., de Wit, M. J., Dann, J., van der Gaast, S., de Ronde, C. E., & Gerneke, D. (2001). Early Archean fossil bacteria and biofilms in hydrothermally-influenced sediments from the Barberton greenstone belt, South Africa. Precambrian Research, 106(1-2), 93-116.
• Melchior, M. B., Vaarkamp, H., & Fink-Gremmels, J. (2006). Biofilms: a role in recurrent mastitis infections?. The Veterinary Journal, 171(3), 398-407.
• Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., & Stoodley, P. (2004). Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature reviews microbiology, 2(2), 95-108.
• Donlan, R. M. (2000). Role of biofilms in antimicrobial resistance. ASAIO journal, 46(6), S47-S52.
• Gomes, F., Saavedra, M. J., & Henriques, M. (2016). Bovine mastitis disease/pathogenicity: evidence of the potential role of microbial biofilms. FEMS Pathogens and Disease, 74(3), ftw006.
• Sol, J., Sampimon, O. C., Snoep, J. J., & Schukken, Y. H. (1997). Factors associated with bacteriological cure during lactation after therapy for subclinical mastitis caused by Staphylococcus aureus. Journal of dairy science, 80(11), 2803-2808.
• Owens, W. E., Nickerson, S. C., Boddie, R. L., Tomita, G. M., & Ray, C. H. (2001). Prevalence of mastitis in dairy heifers and effectiveness of antibiotic therapy. Journal of Dairy Science, 84(4), 814-817.
• Sol, J., Sampimon, O. C., Barkema, H. W., & Schukken, Y. H. (2000). Factors associated with cure after therapy of clinical mastitis caused by Staphylococcus aureus. Journal of dairy science, 83(2), 278-284.
• Parrilli, E., Tutino, M. L., & Marino, G. (2022). Biofilm as an adaptation strategy to extreme conditions. Rendiconti Lincei. Scienze Fisiche e Naturali, 1-10.