El biofilm y su rol en la Salud Mamaria

Los biofilms están presentes en la Tierra desde hace unos 3.400 millones de años y son la forma de vida más exitosa y ampliamente extendida del planeta (Westall et al. 2001). Sus características las hacen únicas y desempeñan un papel central en la evolución y adaptación microbianas. Estas características las han adquirido a lo largo de miles de millones de años de adaptación evolutiva. Esto es lo que hace que tengan éxito 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 microbiano para garantizar la supervivencia de las bacterias. Esto provoca resistencia a los métodos habituales y tradicionales, con efectos adversos para la salud animal. Nos gustaría contarle más sobre cómo la formación de biofilms afecta a la salud animal y, en particular, cómo suponen un reto para la salud de la ubre en particular.

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. Así pues, los animales son un huésped perfecto para la colonización bacteriana y la formación de biofilms, que pueden ser potencialmente perjudiciales para el animal. No fue hasta la década de 1990 cuando se investigaron los biofilms 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 problemas microbianos tienen una etología relacionada con los biofilms (NIH, 2002).
Un desafío sanitario notorio en el ganado lechero se encuentra dentro de la ubre. Los microorganismos son la principal causa de los desafíos de salud mamaria en las vacas y la capacidad de las bacterias para producir biofilms se considera una propiedad virulenta importante en la patogénesis (FELIPE, et al., 2017). El conocimiento sobre el biofilm cambiará el enfoque necesario para hacer frente a estos desafíos, lo que afecta a los mecanismos de funcionamiento de las comunidades bacterianas en forma de biofilms. Por lo tanto, es necesario buscar métodos eficaces que influyan en las bacterias de los biofilms para adoptar un enfoque más proactivo a la hora de abordar los problemas de salud de la ubre.

La formación de biofilm

Los biofilms son agrupaciones de microbios encerrados en una matriz autoproducida, como una capa protectora. Aparecen en una estructura microbiana tridimensional y varían mucho en forma y tamaño. No existe un único tipo de biofilm, dependerán del tipo de microbios que los formen en combinación con todas las posibles influencias procedentes del entorno. Las bacterias asociadas a biofilms muestran una resistencia innata a los métodos tradicionales, a los desinfectantes y al sistema inmunologico de los animales. Las bacterias en biofilm son 100-1000 veces menos susceptibles a los métodos tradicionales en comparación con las bacterias de la misma cepa que flotan libremente (Donlan, 2000). Esta persistencia bacteriana, a través de la formación de biofilms, es responsable de la resistencia y, a menudo, la raíz de los desafíos recurrentes.
El biofilm puede formarse en las 24 horas siguientes a la adhesión. Las bacterias forman biofilms en respuesta al estrés ambiental, como un sistema inmune comprometido, la desecación o el parto. Hay cinco pasos principales para la formación y propagación de biofilms (véase la figura 1). Tras la fase de adhesión, las bacterias empiezan a formar una (mono)capa y producen una capa de matriz polimérica para protegerse. En la última fase, algunas células o partes del biofilm maduro comienzan a desprenderse y dispersarse en el medio ambiente como células planctónicas de nuevo. A continuación, pueden empezar a formar un nuevo ciclo de formación de biofilm en otra parte del animal (Guzmán-Soto et al., 2021). La formación de biofilm puede tener lugar en segundo plano durante mucho tiempo sin afectar a la vaca. Esto puede cambiar durante los periodos de estrés, en los que la bacteria dentro de la bacteria puede lanzar un ataque a la vaca.

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 desfavorables 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 salud mamaria.

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 biofilm a menudo comienza en las vaquillas, pero se esconde, ya que aún no han pasado por períodos severos de estrés. Las vaquillas son a menudo 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 cantidad de partos, la fase de lactación, la posición en el cuarto afectado y el recuento de células somáticas (RCS) 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 Mamaria. 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, pendiente de patente, que ataca directamente el 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 Mamaria AHV

El Programa de Salud Mamaria 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 en los que recomendamos (UDR – L & P) administrar una solución (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 mamaria 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 desfavorables 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 nuestras propias instalaciones de investigación 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.