Un apparato digerente sano è importante per fornire una barriera fisica e immunologica ai potenziali agenti patogeni nell'ambiente e per estrarre e assorbire i nutrienti dal cibo per soddisfare le esigenze nutrizionali dell'animale. Negli ultimi anni è diventato sempre più evidente che un microbioma sano svolge un ruolo fondamentale nella salute dell'apparato digerente e contribuisce al mantenimento della salute e del benessere generale. Il termine "microbioma intestinale" si riferisce specificamente ai trilioni di microrganismi che vivono nel tratto intestinale. Mentre alcuni microrganismi sono dannosi per la salute di un animale domestico, molti sono incredibilmente utili e necessari per un corpo sano. I microbi hanno la capacità di sbloccare e sintetizzare i nutrienti che hanno benefici diretti per l'animale. Molti fattori possono influenzare la popolazione del microbioma, come l'età, la dieta, l'ambiente e gli antibiotici. Tuttavia, le diete sono spesso integrate con ingredienti che aiutano a promuovere la crescita di batteri intestinali sani per sostenere la migliore salute intestinale. I pre, pro e post biotici sono solo alcuni degli ingredienti che possono essere coinvolti nell'aiutare a mantenere un microbioma intestinale sano e la salute dell'apparato digerente.

I prebiotici sono stati definiti come oligosaccaridi non digeribili che stimolano la crescita e l'attività di un numero limitato di batteri del colon residenti (Gibson e Roberfroid, 1995), che possono avere un impatto benefico su fattori, tra cui la salute dell'apparato digerente. Due esempi di prebiotici sono i mannano-oligosaccaridi (MOS) e i frutto-oligosaccaridi (FOS). FOS, oligofruttosio e inulina sono tutti oligosaccaridi che si trovano naturalmente nelle piante, tra cui barbabietola da zucchero, cipolla, aglio, asparagi, banana, carciofo e cicoria e aiutano a mantenere sani i batteri intestinali.

I mannano-oligosaccaridi (MOS) e i beta-glucani sono prebiotici isolati dalle pareti delle cellule di lievito e sono chiamati collettivamente mannani. I MOS sono legati alle proteine ​​per formare uno strato di mannoproteine ​​localizzato sulla superficie esterna della cellula. Il MOS non viene digerito dagli enzimi digestivi nell'intestino tenue e raggiunge l'intestino crasso strutturalmente inalterato. I lattobacilli e alcuni bifidobatteri metabolizzano MOS e FOS per formare acidi grassi a catena corta (SCFA), la fonte energetica preferita degli enterociti, che svolgono un ruolo cruciale nel sostenere la salute del tratto intestinale. Il MOS è meno fermentescibile dai batteri intestinali rispetto ai fruttooligosaccaridi (FOS). Tuttavia, forniscono effetti benefici sulla salute dell'apparato digerente, che saranno esaminati in modo più approfondito più avanti in questo articolo.

I probiotici sono microrganismi vivi destinati a mantenere o aumentare il numero di batteri "buoni" (microflora normale) nel corpo. La maggior parte dei probiotici non ama la temperatura elevata, l'umidità, la pressione e gli estremi del pH, il che rende difficile incorporarli nel cibo per animali domestici. Le specie microbiche più comuni valutate per i probiotici da utilizzare negli alimenti per animali domestici sono Enterococcus faecium e Lactobacillus acidophilus (entrambi batteri dell'acido lattico). I batteri utilizzano la fermentazione per produrre acido lattico e acetico, che abbassano il pH intestinale e inibiscono la crescita di alcuni batteri potenzialmente dannosi. I probiotici rappresentano un approccio allettante per il trattamento e la prevenzione di molte condizioni a causa del loro potenziale di essere efficaci e sicuri e di comportare un minor uso di farmaci.

I postbiotici sono composti bioattivi e metaboliti benefici prodotti quando i batteri intestinali amici (probiotici) digeriscono/metabolizzano/fermentano i substrati prebiotici. A livello commerciale, i postbiotici vengono prodotti attraverso precisi processi di fermentazione utilizzando microrganismi specifici (ad es. lievito) e substrati. Secondo l'Associazione scientifica internazionale di probiotici e prebiotici (ISAPP), un postbiotico è una "preparazione di microrganismi inanimati e/o dei loro componenti che conferisce un beneficio per la salute all'ospite". I postbiotici possono contenere cellule microbiche inanimate intatte e/o frammenti con o senza metaboliti/prodotti finali. I postbiotici mirano a imitare gli effetti terapeutici benefici dei probiotici evitando il rischio e le sfide della somministrazione di microrganismi vivi. L'interesse dei consumatori per i postbiotici ha visto un'impennata del 91% dal 2018 al 2019 (Kerry, 2020). Con la crescente consapevolezza e attenzione, è probabile che le affermazioni sui postbiotici saranno sempre più viste nel mercato degli alimenti per animali domestici e dei dolcetti.

I FOS promuovono la crescita di batteri intestinali amici come i bifidobatteri e i lattobacilli, sebbene alcuni risultati incoerenti siano stati osservati in diversi studi. La somministrazione di cibo secco con l'1% (p/p) di oligofruttosio ha influenzato significativamente il profilo batterico fecale nei cani sani, con aumenti osservati nel numero di bifidobatteri ma anche di specie potenzialmente patogene, streptococchi e clostridi (Beynen et al., 2002). Swanson et al. (2002a) riportano i risultati di 2 studi, ciascuno condotto su 20 cani. Nel primo studio, l'integrazione con FOS non ha prodotto cambiamenti significativi in ​​nessuna delle popolazioni microbiche fecali valutate. Al contrario, nel secondo studio è stato osservato un aumento significativo dei bifidobatteri e un aumento non significativo delle popolazioni di lattobacilli. La ragione di queste differenze non è chiara, poiché l'unica differenza tra gli studi era che i cani del primo studio erano leggermente più anziani e leggermente più pesanti dei cani del secondo studio.

In un altro studio sui cani, le variazioni del numero di bifidobatteri fecali dovute all'integrazione alimentare di FOS sono state influenzate dal contenuto proteico della dieta, con una diminuzione dei bifidobatteri osservata nei cani alimentati con una dieta "a basso" contenuto proteico e un aumento dei bifidobatteri osservato nei cani alimentati con una dieta 'ricca' di proteine ​​(Pinna et al., 2018). Indipendentemente dal contenuto proteico della dieta, l'integrazione di FOS ha aumentato l'apparente digeribilità totale del tratto di diversi minerali (Ca, Mg, Na, Zn e Fe; Pinna et al., 2018). Allo stesso modo, Beynen et al. (2002) hanno riportato un aumento significativo dell'assorbimento di magnesio e calcio nei cani alimentati con una dieta integrata con oligofruttosio. Un possibile meccanismo d'azione per l'aumento dell'assorbimento dei minerali è che una diminuzione del pH ileale (cioè un aumento dell'acidificazione) aumenta la solubilità dei minerali, rendendoli più disponibili per l'assorbimento da parte dell'intestino tenue.

I FOS dietetici non possono essere digeriti dall'intestino tenue e raggiungono l'intestino crasso strutturalmente inalterati, dove vengono metabolizzati dalla microflora intestinale per formare acidi grassi a catena corta. Gli acidi grassi a catena corta prodotti da questo processo nel tratto gastrointestinale stimolano la crescita della mucosa e la proliferazione delle cellule epiteliali all'interno dell'intestino tenue (Thompson et al., 1996). Il mantenimento di una mucosa del colon sana è importante per garantire che i nutrienti vengano assorbiti correttamente e che venga mantenuta una sana funzione di barriera intestinale. Numerosi studi hanno dimostrato che l'integrazione alimentare di FOS/oligofruttosio determina un aumento dei livelli fecali di acidi grassi a catena corta (acetato, propionato e butirrato) nei cani (Swanson et al., 2002b; Propst et al., 2003) e aumento del butirrato fecale nei gatti (Barry et al., 2010).

Uno studio condotto da Barry e colleghi (2010) suggerisce che sia il FOS che la pectina erano fonti di fibre efficaci nel promuovere la salute intestinale nei gatti. Inoltre, i FOS hanno avuto maggiori benefici rispetto alla pectina perché i fruttani sembravano produrre una popolazione microbica più benefica rispetto alla pectina. Lo studio ha anche concluso che l'integrazione di fibre fermentescibili al 4% di una dieta per gatti ha successo nel modificare il catabolito proteico delle feci e le concentrazioni microbiche.

Uno studio condotto da Grieshop e colleghi (2004) sulle risposte gastrointestinali e immunologiche dei cani anziani alla cicoria e ai mannano-oligosaccaridi suggerisce che MOS e cicoria alterano le popolazioni microbiche fecali e alcuni indici del sistema immunitario. A trentaquattro cani anziani sono stati assegnati in modo casuale supplementi di 1% di cicoria, 1% di MOS, 1% di cicoria e 1% di MOS o nessuna integrazione per un periodo basale di 4 settimane, seguito da un periodo di trattamento di 4 settimane. Nell'integrazione alimentare con MOS o MOS e cicoria è stato notato un aumento dell'assunzione di cibo, dovuto ad un aumento della fibra fermentescibile e ad una diminuzione del contenuto energetico della dieta. È stato osservato che l'integrazione di cicoria aumenta la digeribilità dei grassi e la cicoria o il MOS aumentano le concentrazioni di bifidobatteri fecali, mentre il MOS riduce le concentrazioni di E. coli nelle feci.

Uno studio progettato da Kore e colleghi (2012) per valutare l'effetto dell'integrazione alimentare di MOS sulla digeribilità dei nutrienti, sugli indici di salute dell'intestino posteriore e sul profilo metabolico plasmatico ha rilevato che l'integrazione di MOS all'1% della sostanza secca della dieta ha influenzato positivamente l'assunzione di mangime, la digeribilità delle fibre e marcatori di salute dell'intestino posteriore. Lo studio ha utilizzato cinque cani adulti in un progetto crossover completo. I cani sono stati nutriti di conseguenza con una dieta casalinga da sola o integrata con MOS (al livello dell'1%). Una prova di digestione condotta alla fine di ogni periodo ha rivelato che l'assunzione di materia secca e altri nutrienti aumentava quando veniva integrata con MOS. La digeribilità della fibra è stata migliorata nel gruppo integrato con MOS, mentre quella di altri nutrienti non è stata influenzata. È stata inoltre riconosciuta la maggiore concentrazione fecale di SCFA totali dovuta all'integrazione di MOS e l'aggiunta di MOS tendeva a ridurre i coliformi fecali con un aumento associato della conta dei lattobacilli rispetto alla dieta di controllo.

In sintesi, gli ingredienti "biotici" stanno diventando un'inclusione sempre più popolare negli alimenti per animali domestici. È evidente che ci sono grandi opportunità di marketing che circondano la loro inclusione, che è supportata dalla ricerca scientifica che riflette i vantaggi del loro utilizzo.

Barry, KA, Wojcicki, BJ, Middlebos, IS, Vester, BM, Swanson, KS, Fahey, GC Jr. (2010) La cellulosa alimentare, i fruttoligosaccaridi e la pectina modificano i cataboliti proteici fecali e le popolazioni microbiche nei gatti adulti. J Anim Sci 88, 2978-2987. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20495116/

Beynen, AC, Baas, JC, Hoekemeijer, PE, Kappert, HJ, Bakker, MH, Koopman, JP, Lemmens, AG (2002) Profilo batterico fecale, escrezione di azoto e assorbimento di minerali in cani sani alimentati con oligofruttosio supplementare. J. Anim. Fisio. un. Anim. Nutr. 86 (2002), 298–305.

Gibson, GR, Roberfroid, MB (1995) Modulazione dietetica del microbiota del colon umano: Introduzione al concetto di prebiotici. J Nutr 125, 1401-1412.

Grieshop, C., Flickinger, E., Bruce, K., Patil, AR, Czarnecki-Maulden, GL, Fahey, GC Jr. (2004) Risposte gastrointestinali e immunologiche di cani anziani alla cicoria e ai mannano-oligosaccaridi. Arch Anim Nutr 58:483-494.

Howard, MD, Gordon, DT, Garleb, KA & Kerley, MS (1995) Il fruttoligosaccaride dietetico, lo xilooligosaccaride e la gomma arabica hanno effetti variabili sul microbiota cecale e del colon e sulla proliferazione delle cellule epiteliali nei topi e nei ratti. J. Nutr. 125: 2604–2609.

Jenkins, DJA, Kendall, CWC, Vuksan, V. (1999) Inulina, oligofruttosio e funzione intestinale. JNutr 129, 1431S-1433S.

Kerry (2020) Le richieste di salute dell'apparato digerente per gli animali domestici sono in aumento. I tuoi prodotti sono pronti? https://www.kerry.com/products/animal-applications/pet-food-nutrition/pet-digestive-health-ingredients utm_source=petfoodindustry&utm_medium=topic_page&utm_campaign=function_nutrition&utm_content=digestive_health

Kore, KB, Pattanaik, AK, Das, A., Sharma, K. (2012) Valutazione del mannanoligosaccaride come alimento funzionale prebiotico per cani: effetto sulla digeribilità dei nutrienti, sulla salute dell'intestino posteriore e sul profilo metabolico del plasma. Ind J Anim Sci 82 (1): 81-86.

Pinna, C., Giuditta Vecchiato, C., Bolduan, C., Grandi, M., Stefanelli, C., Windisch, W., Zaghini, G., Biagi, G., (2018) Influenza delle proteine ​​alimentari e dei fruttoligosaccaridi sui prodotti finali fermentativi fecali, sulle popolazioni batteriche fecali e sull'apparente digeribilità totale del tratto nel cane. Ricerca veterinaria BMC. 14, 106-115.

Propst, EL, Flickinger, EA, Bauer, LL, Merchen, NR, Fahey, GCJr., (2003) Un esperimento dose-risposta che valuta gli effetti dell'oligofruttosio e dell'inulina sulla digeribilità dei nutrienti, sulla qualità delle feci e sui cataboliti delle proteine ​​fecali in adulti sani cani. Dipartimento di Scienze Animali. 81:3057–3066.

Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Bauer, LL, Healy, HP., Dawson, KA, Merchen, NR, Fahey, GC Jr. (2002a) Fruttoligosaccaridi e mannanoligosaccaridi supplementari influenzano la funzione immunitaria, la digeribilità ileale e del tratto totale , popolazioni microbiche e concentrazioni di cataboliti proteici nell'intestino crasso dei cani. J Nutr 132, 980-989.

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Swanson, KS, Grieshop, CM, Flickinger, EA, Healy, HP., Dawson, KA, Merchen, NR, Fahey, GC Jr. (2002b) Effetti di fruttoligosaccaridi supplementari più mannanoligosaccaridi sulla funzione immunitaria e sulle popolazioni microbiche ileali e fecali negli adulti cani. Arch Anim Nutr 56, 309-318.

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