L’alga delle meraviglie

Il comfort dei bovini e degli altri animali da reddito può essere tutelato grazie ad una migliore efficienza del tratto digerente, al benessere dell’intestino e a una funzionalità ottimale del sistema immunitario. Allo stesso modo l’efficienza della flora ruminale può contenere le emissioni di metano nell’ambiente e promuovere la produttività. Due campi in cui le alghe marine si sono rivelate valide alleate dell’allevatore, come testimoniano numerosi studi sperimentali sulle loro potenzialità. Alcune aziende hanno già messo in commercio prodotti a base di alghe e qui proponiamo una panoramica delle opportunità attuali e future che si offrono ai bovini ed agli allevatori.


Alcune specie di alghe rosse e verdi che risultano promettenti per la zootecnia. (Da: “Seaweed feed additive cuts livestock methane but poses questions” di Jeff Mulhollem, Penn State News, giugno 2019, https://news.psu.edu/story)
 

Biotecnologie marine

In Francia è la Olmix, azienda specializzata in biotecnologie marine, a realizzare soluzioni innovative per integrare la dieta di bovini ed altri animali da reddito. A questo fine sono stati sviluppati vari prodotti a base di alghe che aiutano a gestire le disfunzioni del tratto intestinale, a limitare gli squilibri metabolici e a potenziare la risposta del sistema immunitario.
Risultati resi possibili grazie alle peculiarità delle alghe marine e in particolare ai polisaccaridi della loro parete cellulare. A differenza delle pareti cellulari delle piante terrestri, delle micro-alghe e dei lieviti, nella parete delle alghe marine sono presenti dei gruppi solforati che le rendono più complesse nella struttura e più ricche nel contenuto (zolfo e zuccheri rari: acido uronico, xilosio e ramnosio). I ricercatori francesi hanno isolato dalle macro alghe marine rosse, verdi e brune alcuni di questi polisaccaridi solforati per creare prodotti specifici per gli animali da reddito, con differenti scopi: protezione e promozione della funzionalità del tratto digerente, promozione delle difese immunitarie, protezione dalle micotossine. Lo scopo degli estratti è di modulare l’immunità locale supportando l’attività del tessuto linfoide associato all’intestino (Galt) e migliorare l’effetto protettivo della barriera della mucosa intestinale in modo da offrire maggior resistenza agli agenti patogeni.
 

Contro diarrea e chetosi

Un pool di polisaccaridi solforati della parete cellulare delle alghe marine denominato Msp Mucin (da Marine Sulfated Polysaccharides) è stato formulato per aiutare vitelli e suinetti con diarrea acuta. L’estratto di alghe stimola le cellule della parete intestinale a produrre mucina e a creare così uno strato protettivo che ostacola l’adesione dei batteri patogeni (come Escherichia coli o Salmonella spp.) al tubo digerente.
Un altro tipo di estratto denominato Msp Lipid è stato formulato per prevenire disfunzioni metaboliche, specialmente la chetosi delle bovine in lattazione. L’estratto ha un target particolare per le cellule epatiche e intestinali: si lega ai recettori Fxr (Farnesoid X Receptors) che sono coinvolti nel metabolismo del colesterolo, degli acidi biliari e dei trigliceridi. Il risultato è una “detossificazione” del fegato e uno stimolo alla conversione dei Nefa (acidi grassi non esterificati) in Vldl (lipoprotreine a bassissima densità). Le Vldl sono dirottate verso la mammella e non vengono convertite in corpi chetonici: per questo il Msp Mucin aiuta a prevenire la chetosi subclinica nelle bovine all’inizio della lattazione, mantenendo la concentrazione ematica del Bhba (beta-idrossi-butirrato) al di sotto del valore soglia di 1,2 mMol/litro.
 

Migliore immunità

Olmix si è dedicata anche agli estratti in grado di potenziare le difese immunitarie ed ha ottenuto Msp Immunity dalle alghe verdi e Msp Barrier dalle alghe rosse. Le proprietà degli estratti da alghe verdi sono state approfondite e dimostrate in diversi studi sia in vivo che in vitro in collaborazione con l’Inra (Institut national de la recherche agronomique, Francia) e con l’Intestinal Biotech Development (impresa francese di ricerca specializzata nei disturbi digestivi).
Gli studi in vivo condotti su broiler e suini hanno confermato le proprietà immunostimolanti dell’estratto di alga verde. Nei broiler la somministrazione di 25-50 mg/litro di acqua potabile ha indotto le cellule eterofile ed i monociti a produrre citochine pro-infiammatorie per un periodo limitato (Figura 1), supportando la risposta immunitaria innata nei confronti di potenziali agenti patogeni (Nathalie Guriec e colleghi, “Ulvan Activates Chicken Heterophils and Monocytes Through Toll-Like Receptor 2 and Toll-Like Receptor 4”, Frontiers in Immunology, 2018). Nei suini è stato dimostrato che i polisaccaridi Msp potenziano il trasferimento dell’immunità passiva dalla scrofa ai suinetti attraverso il latte ed il colostro (Figura 2) somministrando alla scrofa da 8 a 16 mg al giorno di estratto durante l’ultimo mese di gravidanza (Frederick Bussy e colleghi, “Immunomodulating effect of a seaweed extract from Ulva armoricana in pig: Specific IgG and total IgA in colostrum, milk, and blood”, Veterinary and Animal Science, giugno 2019). Resta ora da capire se sarà possibile formulare prodotti analoghi anche per i ruminanti, ma le premesse sono interessanti.


Concentrazione di Interleuchina IL1β e Interferone IFNα nel plasma di broiler di 28 giorni d’età che hanno ricevuto con la razione un estratto di alga verde Ulva armoricana, a vari dosaggi. Da: Nathalie Guriec e colleghi, “Ulvan Activates Chicken Heterophils and Monocytes Through Toll-Like Receptor 2 and Toll-Like Receptor 4”, Frontiers in Immunology, 2018.


Effetti della somministrazione di un estratto di alga verde Ulva armoricana contenente MSP (Marine Sulfated Polysaccharides) alle scrofe nella settimana prima del parto a vari dosaggi (Control: nessun estratto; MSP1= 2 g/giorno; MSP2= 8 g/giorno; MSP3= 16 g/giorno). Nel latte delle scrofe sono stati misurati i livelli di Immunoglobuline IgA al 7° e al 21° giorno dopo il parto. Da: Frederick Bussy e colleghi, “Immunomodulating effect of a seaweed extract from Ulva armoricana in pig: Specific IgG and total IgA in colostrum, milk, and blood”, Veterinary and Animal Science, giugno 2019.
 

Troppe alghe disgustano

Il team della Penn State University ha indagato sugli effetti dell’integrazione con l’alga rossa Asparagopsis t., proveniente dalle Azzorre nell’Oceano Atlantico, per appurare la capacità di adattamento della flora microbica ruminale all’introduzione di tale integratore, poiché in molti casi gli effetti “miracolosi” di molti additivi si attenuano nel tempo, a causa delle dinamiche ruminali.
Un’altra questione che lascia perplessi i ricercatori statunitensi è la stabilità del principi attivi presenti nell’estratto (i bromoformi) nel corso del tempo. Sono infatti molto sensibili all’azione di luce e calore e potrebbero presentare problemi di conservazione e perdita della loro capacità di ridurre le emissioni di metano, durante la lavorazione e lo stoccaggio.
L’appetibilità è un altro punto critico: le bovine non sembrano gradire il sapore della razione quando l’alga raggiunge lo 0,75% sulla sostanza secca e riducono il consumo volontario. Le bovine del gruppo di controllo (nessun additivo) hanno consumato in media 22,7 kg di sostanza secca al giorno, il gruppo che riceveva l’integrazione allo 0,25% sulla sostanza secca di alga rossa ha consumato 27,6 kg/d, con un’integrazione dello 0,5% il consumo scendeva a 25,4 kg/d e con lo 0,75% si osservava un consumo di soli 17,7 kg/d.
Anche la produzione lattea era influenzata da alte concentrazioni di alga rossa (46,2 kg di latte giorno nel controllo, 47,5 kg/d con estratto allo 0,25% s.s., 46 kg/d con lo 0,5% e 39,2 kg/d con lo 0,75%).
Le emissioni di metano, al contrario, si sono ridotte in modo lineare man mano che aumentava la percentuale di alga rossa: da 392 g/d (controllo) a 83 g/d (0,75% sulla s.s.).


I ricercatori stanno valutando gli effetti degli integratori a base di alghe sul sapore del latte prodotto
 

Intestino protetto

L’estratto di alga verde Ulva armoricana ha un ulteriore effetto protettivo sulla mucosa intestinale poiché promuove anche la produzione di mucina, attivando l’espressione di geni specifici negli enterociti. La mucina produce un effetto-barriera che protegge le cellule da danni diretti e ostacola l’adesione di agenti patogeni (Figure 3 e 4).


L’immagine mostra i siti d’azione e gli effetti dell’estratto di alghe verdi o rosse contenente MSP (Marine Sulfated Polysaccharides) sulla mucosa intestinale degli animali da reddito. Da: Maria Garcia Suarez,”Red and green algae promoting guth health” pubblicato su Pig Progress, volume 34, n. 8, novembre 2018.

L’immagine mostra l’attività dell’estratto di alga verde MSP Mucin sul tratto intestinale: in corso di diarrea promuove la secrezione di mucina che ostacola l’adesione dei patogeni alla mucosa intestinale e contemporaneamente rinforza l’immunità locale. Da: Presentazione Power Point del Dr. Pi Nyvall Collen , Scientific Director, Olmix Francia, “Seaweed extracts: Powerful biological properties”.

Altri studi effettuati in vivo ed in vitro hanno invece rivelato il meccanismo d’azione protettivo dell’estratto di alga rossa Solieria chordalis.
Una serie di esperimenti condotti in collaborazione con l’Intestinal Biotech Development (Francia) ha appurato che l’estratto migliora l’integrità della mucosa intestinale perché promuove l’espressione genica delle proteine di giunzione intercellulari serrate, che controllano la permeabilità dell’epitelio intestinale serrando lo spazio paracellulare (Figura 5).
In questo modo si potenzia la funzionalità della barriera intestinale, limitando così il passaggio di sostanze potenzialmente dannose nel circolo ematico, come dimostrato da un altro studio su topi sottoposti a stress condotto dalla Olmix in collaborazione con l’Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm) in Francia.


L’immagine mostra l’azione dell’estratto di alga rossa MSP Barrier: rinforza le giunzioni intercellulari serrate, promuove la secrezione di muco e riduce il passaggio dei patogeni attraverso la barriera intestinale. Da: Presentazione Power Point del Dr. Pi Nyvall Collen , Scientific Director, Olmix Francia, “Seaweed extracts: Powerful biological properties”
 

L’unione le rinforza

L’integrazione con un estratto di alghe è utile per rinforzare le naturali difese dell’organismo e permette all’allevatore di ridurre l’impiego di antibiotici.
La somministrazione combinata di estratti da alga verde e rossa contenuti in prodotto brevettato dalla Olmix ha dato risultati promettenti nei broiler: incremento nelle performance (+ 2,3% di Incremento ponderale giornaliero) e riduzione della mortalità (- 4,5%) rispetto al gruppo di controllo non trattato. Nelle scrofe l’estratto ha migliorato la qualità del colostro (+ 25% di Immunoglobuline G) con ricadute positive sulla nidiata. I suinetti avevano un peso vivo medio più elevato allo svezzamento (+ 360 grammi) e avevano bisogno di meno trattamenti veterinari (- 25%). La somministrazione diretta ai suinetti ha portato ad un miglioramento delle condizioni generali di salute, rispetto al gruppo di controllo: lo stato infiammatorio era minore (- 16% di aptoglobina nel siero), il ricorso alle cure veterinarie ha avuto un calo del 57% e il peso vivo medio al termine del trattamento era superiore di 300 grammi rispetto ai suinetti non trattati. Gli estratti possono essere somministrati anche ai vitelli e alle bovine in tutte le situazioni che mettono a rischio le loro difese immunitarie.


Una cassa di alghe Asparagopsis taxiformis, pescate nei pressi delle Azzorre e recapitate presso la Penn State University per essere trasformate in estratti e somministrate alle bovine, durante le prove sperimentali volte a ridurre le emissioni di metano. (Da: “Seaweed feed additive cuts livestock methane but poses questions” di Jeff Mulhollem, Penn State News, giugno 2019, https://news.psu.edu/story)
 

Ridurre le emissioni

Recentemente le alghe marine sono state additate come la soluzione ecologica per ridurre le emissione di metano nell’allevamento bovino, ma è necessaria più cautela prima di adottarle come integratore su larga scala. Nel corso del Meeting annuale dell’Adsa (American dairy science association) tenutosi l’anno scorso in Ohio (Usa) una rappresentate dell’équipe di ricercatori della Penn State University ha presentato un poster dedicato ai loro studi sperimentali sulle proprietà delle alghe (Hannah Stefenoni e colleghi, “Dose-response effect of the macroalga Asparagopsis taxiformis on enteric methane emission in lactating dairy cows“). In un’intervista online Halexander Hristov, professore in Dairy science e a capo dello stesso gruppo di ricerca riflette invece sui risultati ottenuti con l’Asparagopsis taxiformis, un’alga rossa che cresce nei mari tropicali (“Seaweed feed additive cuts livestock methane but poses questions” di Jeff Mulhollem, Penn State News, giugno 2019, https://news.psu.edu/story). L’alga, somministrata a breve termine come integratore (0,5% sulla sostanza secca), si è rivelata capace di ridurre le emissioni di metano dell’80% nelle bovine in lattazione, senza effetti nocivi sulla produzione lattea o sul consumo volontario della razione. Sebbene i risultati siano allettanti - afferma il professor Hristov - è poco realistico immaginare che vi siano abbastanza alghe di origine spontanea per soddisfare il fabbisogno dei 94 milioni di capi bovini statunitensi. La soluzione potrebbe venire solo dalla coltivazione su larga scala tramite le tecniche di acquacoltura.


La riduzione delle emissioni di metano è uno degli obiettivi che si sta cercando di raggiungere grazie agli studi sulle alghe
 

A piccoli passi

Il professor Hristov riferisce che è ancora in corso la fase della ricerca sulla qualità dei prodotti e sul loro sapore (latte, carne) dopo la somministrazione di Asparagopsis a lungo termine. Una diminuzione nell’emissione di metano da parte della bovina può essere anche un indice di una miglior efficienza digestiva, con ricadute economiche positive per l’allevatore stesso.

di Caterina Giannavia