Estómagos mecánicos de rumiantes

Los animales rumiantes poseen la capacidad de aprovechar los componentes fibrosos de los vegetales que para el resto de los mamíferos (con algunas excepciones) resultan indigestibles. Esta capacidad se produce gracias a la simbiosis que se establece entre ellos y ciertos microorganismos dentro del complejo ecosistema que constituye su estómago. El rumen, una parte de ese estó mago, es un ecosistema muy complejo, cuyo ambiente permite el crecimiento sólo de aquellos microorganismos que encuentran en él unas condiciones óptimas de temperatura, pH, la ausencia de oxígeno, la agitación del contenido, etc. Cuando se administra alimento a un rumiante, en realidad se está alimentando también a sus microorganismos ruminales. La mayor parte del alimento ingerido por el rumiante es fermentado por los microorganismos antes de pasar a tramos posteriores del tracto digestivo, modificándose considerablemente; debido a ello, la cuantificación de estos procesos constituye un punto clave para la valoración nutritiva de los alimentos, aspecto que resulta especialmente complejo en los rumiantes.

Tradicionalmente, las pruebas de determinación del valor nutritivo de los alimentos se han realizado utilizando animales rumiantes como sujetos de experimentación, requiriéndose muchas veces la implantación de cánulas. Esto conlleva numerosos inconvenientes, asociados a la dificultad y el elevado coste y al posterior mantenimiento de los animales, el numeroso personal requerido y la complejidad de controlar todos los factores. Asimismo, hay que tener en cuenta el complejo tema ético y legal que plantea el uso de animales con fines experimentales. Por ello se hace necesaria la búsqueda de alternativas que permitan reproducir de forma fiable en el laboratorio los procesos de fermentación ruminal mediante sistemas in vitro que ofrezcan una simulación fidedigna de lo que ocurre en el rumen. Se trata en suma de recrear en el laboratorio las condiciones que se establecen en el interior del rumen, por lo que podría decirse que son «estómagos mecánicos».

Los sistemas in vitro para el estudio de la fermentación ruminal se comenzaron a desarrollar hace ya más de cien años. Los modelos más avanzados pueden utilizarse para estudios de larga duración, e incorporan modificaciones como el borboteo de gas, la agitación, la administración de alimento, un sistema de recogida de gases de fermentación, etc. Uno de los sistemas más utilizados es el Rusitec (acrónimo de Rumen Simulation Technique, «técnica de simulación del rumen» en inglés), que fue el empleado mayoritariamente en los trabajos de esta investigación que dio lugar a la correspondiente Tesis Doctoral. A pesar de la gran utilización de los fermentadores Rusitec en el campo de la investigación, el número de estudios comparativos ( in vivo vs . in vitro ) llevados a cabo hasta el momento es muy escaso, y no existe ninguno que se haya realizado en el ganado ovino.

El éxito en la simulación de la fermentación ruminal producida en los fermentadores depende de muchos factores, entre ellos la velocidad de entrada y salida de saliva artificial y productos de la fermentación, la velocidad de agitación del sistema, el número de veces que se administra el alimento, etc. Por ello, resulta de gran importancia el estudio del efecto que tiene la modific ación de estas condiciones en el éxito de la simulación.

Objetivos. El objetivo general de la investiga ción fue analizar los efectos de diferentes aspectos de manejo de dos técnicas de simulación de la fermentación ruminal in vitro (principalmente Rusitec y secundariamente cultivos discontinuos) sobre la simulación de la fermentación ruminal y los microbios que se desarrollan en el rumen ovino. Los objetivos específicos abordaron aspectos como el análisis de la evolución en el tiempo de los parámetros fermentativos y las comunidades de protozoos, los efectos de cambios en las condiciones de incubación, evaluar la capacidad de los fermentadores para simular la fermentación ruminal del ganado ovino y mantener comunidades microbianas ruminales representativas de las observadas in vivo , y analizar el efecto de la dieta de los donantes de líquido ruminal sobre la fermentación ruminal y la producción de metano en cultivos discontinuos de microorganismos ruminales, debido a la importancia que tiene este gas en la contribución al efecto invernadero y al calentamiento global.

Se observó que se necesitaron 6 días para que las comunidades microbianas se adaptaran al sistema. Las altas tasas de dilución y un tiempo de retención del alimento concentrado menor que los utilizados habitualmente favorecieron esta estabilización. Asimismo, se observó que después de 14 días de incubación de cuatro dietas diferentes en fermentadores Rusitec, no fue posible mantener concentraciones de protozoos similares a las existentes en el momento de la inoculación de los fermentadores.

Se comprobó que en fermentadores Rusitec mantenidos a pH similar, un aumento del ritmo de dilución y una disminución del tiempo de retención del concentrado producen valores de algunos parámetros más próximos al rango in vivo . Los fermentadores no reprodujeron las diferencias observadas entre dietas con distinta relación forraje:concentrado. Además, las comunidades protozoarias y la diversidad bacteriana en los fermentadores Rusitec no fueron totalmente representativas de las existentes en el rumen de las ovejas con las mismas dietas.

Por último, la producción de metano en cultivos discontinuos de microorganismos ruminales se vio afectada por la relación forraje:concentrado y el tipo de forraje en la dieta de las ovejas donantes del inóculo ruminal. La producción de metano fue mayor cuando se utilizó fluido ruminal proveniente de ovejas que recibían dietas con una elevada proporción de concentrado que con el fluido ruminal procedente de ovejas que recibían dietas con una elevada proporción de forraje, y al utilizar fluido ruminal de ovejas que recibían dietas con heno de alfalfa en comparación con el uso del inóculo proveniente de las ovejas que recibían dietas con heno de gramíneas. Estos resultados deb erían tenerse en cuenta a la hora de realizar estudios in vitro sobre la fermentación ruminal.