Qualità dei prodotti e impatto ambientale: il metabolismo dei ruminali è uno strumento efficiente?


Nella valutazione della qualità dei prodotti e dell'impatto ambientale che i ruminali possono avere va tenuto conto anche del ruolo del loro metabolismo come strumento di analisi qualitativa. La recente Ricerca pubblicata su "Animal" mostra come un'analisi approfondita della condizione batterica aiuta a comprendere il ciclo lipidico del rumine ed ottenere informazioni essenziali sul suo benessere e, di conseguenza, sulla qualità del prodotto. Vediamolo nel dettaglio.


L'ambiente ruminale è caratterizzato da un complesso ecosistema microbico (Knoell et al., 2016), costituito da batteri, archaea, funghi e protozoi ciliati (Mackie et al., 2000). La componente batterica è particolarmente attiva nel metabolismo lipidico ruminale, che può essere riassunto in tre importanti step: lipolisi, bioidrogenazione e sintesi de novo degli acidi grassi (Alves et al., 2013).


Negli ultimi anni, il metabolismo lipidico microbico ha suscitato particolare interesse, perché diversi metaboliti bypassano il rumine accumulandosi nei diversi tessuti e definiscono il profilo degli acidi grassi dei prodotti di origine animale (es. latte, carne) (Alves et al., 2013 ).


Immediatamente dopo l'ingestione, i lipidi alimentari (trigliceridi, fosfolipidi e galattolipidi) vengono idrolizzati nel rumine dalle lipasi microbiche, che rilasciano acidi grassi liberi (Buccioni et al., 2012). Dopo la lipolisi, gli acidi grassi polinsaturi liberi subiscono un processo di bioidrogenazione dovuto all'attività dei batteri (Buccioni et al., 2012).

La bioidrogenazione alimentari è un processo metabolico caratteristico del microbiota ruminale. I microrganismi ruminali, mediante bioidrogenazione, isomerizzano e idrogenano gli acidi grassi insaturi della dieta (come l'acido linoleico e l'acido a-linolenico) generando numerose forme isomeriche insature, comunemente con doppi legami trans, e acidi grassi saturi.


Batteri e protozoi sono anche in grado di sintetizzare e incorporare acidi grassi a catena lunga, principalmente acidi grassi a catena dispari e acidi grassi a catena ramificata, che sono sintetizzati da propionato e/o acidi grassi volatili a catena ramificata derivati da aminoacidi a catena ramificata (Vlaeminck et al., 2006). Inoltre, i batteri sono anche responsabili di un'elevata percentuale di lipidi plasmalogeni, contenenti catene di etere alk-1-enil (vinilico) (denominate dimetilacetali, DMA) (Alves et al., 2013).

Belenguer et al (2010) hanno riscontrato effetti significativi dei lipidi alimentari sulla comunità dei batteri ruminali e il coinvolgimento di diversi generi nel metabolismo dei lipidi ruminali (Belenguer et al., 2010).



In un recente lavoro pubblicato sulla rivista Animal (Conte et al., 2022), è stato studiato il ruolo di diversi generi batterici nel metabolismo lipidico del rumine, cercando di rivelare una specifica associazione con particolari prodotti lipidici. A tale scopo, sono state considerate due razze, Maremmana e Aubrac, per valutare il metabolismo ruminale, in relazione all'interazione tra la popolazione microbica e l'ambiente ruminale dell'ospite. I vitelloni delle due razze sono stati allevati nelle medesime condizioni, ma la loro scelta è stata dettata del fatto che sono molto distanti da un punto di vista evolutivo. Questo aspetto dovrebbe sottolineare una possibile diversa evoluzione nella simbiosi tra animale e flora batterica.


I risultati del presente lavoro hanno messo in evidenza che nonostante gli animali fossero allevati nelle medesime condizioni ambientali e nutrizionali, sono emerse evidenti differenze nelle attività metaboliche dei batteri ruminali:


  • Sintesi dei dimetil acetali: queste molecole sono derivati dei lipidi plasmalogeni, che si trovano in molti batteri strettamente anaerobici, ma non sono presenti nei batteri aerobi o anaerobici facoltativi (Goldfine, 2010). Influiscono sulla fluidità della membrana dei batteri gram-negativi. In particolare, il loro profilo è stato proposto come potenziale marker della risposta dei batteri ruminali alle condizioni ambientali (Goldfine, 2010). Quindi, è correlato alla strategia di alimentazione (ingredienti del mangime, dimensioni delle particelle del mangime che influenzano la velocità di passaggio del mangime nel rumine, livello di ingestione che colpisce la comunità microbica del rumine) (Cappucci et al., 2021) o a specie animali. Dallo studio è emerso che alcuni batteri, associati con migliori performance produttive, correlano maggiorente con specifici dimetil acetali. Questa relazione, permetterebbe la migliore gestione energetica e quindi produttiva di un animale, dalla presenza di questi prodotti ruminali.


  • Attività di bioidrogenazione: i microrganismi ruminali possono utilizzare la bioidrogenazione come protezione contro la tossicità degli acidi grassi insaturi (Buccioni et al., 2012). Dal lavoro di Conte et al. (2022) è stata rilevata una stretta correlazione tra il gruppo Lachnospiraceae e alcuni prodotti intermedi della bioidrogenazione, emerso in entrambe le razze, sebbene con acidi grassi diversi. In Maremmana, Lachnospiraceae sono correlati con l’acido linolenico e l’acido vaccenico, mentre in Aubrac, con C18:1t9 e C18:1t6-8, prodotti dalla bioidrogenazione ruminale dell'acido oleico presente nei mangimi. I diversi comportamenti di questo membro della famiglia delle Lachnospiraceae nelle due razze possono essere dovuti ad una perturbazione legata alla composizione della dieta (differenze dovute al comportamento nell'assunzione dei mangimi, alla capacità di ingestione, al consumo volontario o al tasso di flusso ruminale) e come questo viene fermentato a livello ruminale (Pallara et al., 2014).


  • Sintesi di acidi grassi ramificati: generalmente, questi acidi sono considerati marcatori microbici nell'ecosistema ruminale (Bessa et al., 2009) perché sintetizzati dai batteri ruminali, che li hanno utilizzati per modulare la fluidità delle loro membrane, secondo un punto di fusione inferiore rispetto alle loro controparti a catena lineare (Poger et al., 2014). Pertanto, il profilo rumine OCFA e BCFA può riflettere l'abbondanza relativa di popolazioni batteriche come riportato da Vlaeminck et al. (2006). Nel lavoro di Conte et al. (2022), si è rilevata una stretta correlazione tra gli acidi grassi C15:0iso e C15:0ante e la famiglia delle Prevotellaceee, ma solo in Aubrac. Questi batteri si caratterizzano per la spiccata attività celulosolitica, quindi la presenza di C15:0iso e C15:0anteiso può essere associato ad una maggiore attività metabolica di questa famiglia batterica.



Il lavoro di Conte et al. (2022) ha sottolineato il come esista una stretta relazione tra la popolazione microbica ruminale e il metabolismo lipidico. Questa relazione è strettamente legata alla coevoluzione che gli animali hanno avuto con la flora ruminale. Coevoluzione che va aldilà del semplice effetto dell’alimentazione e dell’ambiente in cui l’animale vive. Conoscere il profilo in acidi grassi del liquido ruminale può essere una carta d’identità per capire lo stato della popolazione batterica, in modo da capire come si evolve il metabolismo lipidico del rumine.


Le applicazioni sono enormi, perché, in questo, modo possiamo gestire meglio gli aspetti legati alla qualità dei prodotti e alle emissioni di gas serra, con innegabili risvolti positivi per l’ambiente.


 

Fonti:

La presente sinossi è tratta dall’articolo “Exploring the relationship between bacterial genera and lipid metabolism in bovine rumen”; G. Conte, C. Dimauro, M. Daghio, A. Serra, F. Mannelli, B.M. McAmmond, J.D. Van Hamme, A. Buccioni, C. Viti, A. Mantino, M. Mele

- Animal, 16 (2022), doi.org/10.1016/j.animal.2022.100520.


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