Según las proyecciones de la OCDE-FAO para 2019-2028, la carne de cerdo seguirá siendo una fuente nutricional fundamental de proteína animal en los países desarrollados y en desarrollo.
Los cerdos son una de las especies de ganado más importantes, siendo el principal recurso cárnico del mundo para la nutrición humana junto con las aves de corral.
Según las proyecciones de la OCDE-FAO para 2019-2028, la carne de cerdo seguirá siendo una fuente nutricional fundamental de proteína animal en los países desarrollados y en desarrollo.
Los cerdos son una de las especies de ganado más importantes, siendo el principal recurso cárnico del mundo para la nutrición humana junto con las aves de corral.
Para enfrentar el consumo continuo esperado, que reflejará el crecimiento poblacional y el creciente acceso de los países en desarrollo a nuevas variedades de carne, será cada vez más necesaria la atención a los ciclos de producción, para identificar las fases críticas y reconocer todas las estrategias esenciales para mejorar el desempeño animal.
En cuanto a los cerdos, la etapa más crucial de su cría es el destete, un momento repentino y extremadamente estresante.
Varios aspectos contribuyen a considerar el destete como un estado desafiante, que van desde factores psicosociales hasta cambios en la dieta y alteraciones morfofuncionales a lo largo del tracto digestivo.
El cambio de una dieta líquida a una sólida daña las vellosidades intestinales, con un deterioro de la absorción intestinal y la secreción de enzimas digestivas, lo que conduce a una tasa de crecimiento reducida, períodos de inanición y anorexia severa al destete.
También se producen efectos notables en el estómago, donde la secreción de HCl no es suficiente para asegurar la proteólisis y la protección contra los patógenos, que finalmente llegan al intestino posterior.
Además, debido a la repentina falta de inmunidad pasiva proporcionada por la leche materna y al subdesarrollo del sistema inmunológico del lechón al destete, se producen cambios inmunológicos agudos y se establece un estado inflamatorio.
Todas estas circunstancias interconectadas ejercen efectos perjudiciales sobre el estado general de salud de los animales, proporcionando el entorno ideal para la aparición de la diarrea posdestete (DPD), una de las enfermedades de mayor relevancia económica en la cría de cerdos debido a los costos de las terapias, más lento crecimiento y aumento de la mortalidad.
Durante mucho tiempo, el óxido de zinc (ZnO) se ha utilizado ampliamente en dosis altas como un medio eficaz para prevenir la diarrea y controlar las infecciones por E. coli.
Sin embargo, a partir de junio de 2022, las dosis medicinales de ZnO ya no estarán autorizadas en la Unión Europea, por lo que se necesitan con urgencia estrategias novedosas para controlar la DPD.
A partir de este marco general, el objetivo de esta revisión es investigar la lógica detrás de la utilización a gran escala de ZnO en lechones post-destete, su mecanismo de acción preciso y las razones que están provocando que los investigadores, las industrias y las instituciones políticas reducir su empleo en niveles altos.
Además, el presente trabajo proporciona una descripción general de todas las principales alternativas en los alimentos para el uso de niveles medicinales de ZnO y estrategias para controlar E. coli; también se describen sus fortalezas y limitaciones.
Óxido de zinc [registrados]
El zinc (Zn) es uno de los oligoelementos más importantes en la nutrición animal porque asegura la actividad de varias enzimas involucradas en la señalización celular, la digestión, la respiración celular y el metabolismo de los ácidos nucleicos.
La deficiencia de zinc se ha correlacionado con retraso del crecimiento, disminución del apetito, empeoramiento de la tasa de conversión alimenticia y complicaciones cutáneas.
En las dietas, el Zn se puede complementar de muchas formas diferentes.
Los estudios in vivo demostraron que, para ejercer su acción positiva, la inclusión de ZnO en los alimentos debe alcanzar una concentración superior a 1000 ppm, con un óptimo de 2500 ppm de Zn (equivalente a aproximadamente 3100 ppm de ZnO), una dosis generalmente definida como «farmacológica».
Davin y sus colegas demostraron que el destete causa una deficiencia de Zn que puede contrarrestarse con ZnO farmacológico.
Como se demostró en ratas, los niveles crecientes de ZnO en la dieta, aunque aseguran una absorción incremental de Zn, no implican un aumento en la retención de Zn, lo que demuestra que las dosis farmacológicas de ZnO superan las necesidades fisiológicas y que los efectos beneficiosos no dependen estrictamente del cumplimiento de necesidades nutricionales de Zn.
La suplementación de ZnO no solo da como resultado mejores puntuaciones fecales al destete y una menor aparición de síntomas de DPD y mortalidad, sino que también mejora el rendimiento de crecimiento de los lechones, la digestión y ingesta de alimento.
A pesar del aumento de la concentración plasmática de Zn, otras formas de Zn proporcionadas al mismo nivel no informaron mejoras significativas en los parámetros de crecimiento, lo que sugiere que la eficacia del Zn probablemente sea independiente de su absorción efectiva, pero debería ejercer una acción primaria dentro del intestino.
Riesgos relacionados con los niveles farmacológicos de ZnO
El gran y prolongado empleo de ZnO a niveles farmacológicos en la cría de cerdos ha planteado varias preocupaciones.
Los suplementos de ZnO demasiado altos o prolongados conducen a la pérdida de los beneficios del ZnO con la posible aparición de efectos tóxicos, debido a la acumulación excesiva de Zn en tejidos animales como el riñón, el hígado y el páncreas, que puede experimentar una sobrecarga de Zn.
El principal problema del ZnO está relacionado con los considerables riesgos para el medio ambiente, derivados de la aplicación de estiércol rico en Zn a la tierra: el estiércol procedente de instalaciones que emplean dosis farmacológicas de ZnO es definitivamente abundante en Zn, considerando que los animales excretan todo el exceso de Zn. Zn que supera los requisitos fisiológicos.
Debido a las propiedades fisicoquímicas no volátiles y no degradables del Zn, la dispersión continua a largo plazo del estiércol en los cultivos puede aumentar progresivamente su concentración en suelos y aguas subterráneas, alcanzando finalmente niveles peligrosos para la vida vegetal y animal.
Aunque las medidas de mitigación de riesgos se implementan cada vez más, como la dilución del estiércol y asegurar la distancia a las aguas superficiales, el informe de 2017 de la Agencia Europea de Medicamentos (EMA) sobre medicamentos veterinarios que contienen ZnO concluyó que estas precauciones solo representan un retraso para la inevitable acumulación de Zn en el medio ambiente.
Slifierz y col. demostraron que las dosis terapéuticas de ZnO pueden aumentar la persistencia y prevalencia de Staphylococcus aureus resistente a la meticilina en lechones al destete, probablemente debido a la colocalización del Zn y los genes de resistencia a la meticilina.
También se observó la difusión de genes de resistencia entre E. coli dentro del intestino de lechones destetados con niveles elevados de ZnO, junto con un aumento considerable de cepas de E. coli multirresistentes en muestras de heces, digesta y mucosa colónica.
Los lechones suplementados con altas dosis de ZnO muestran una tendencia a la selección de cepas de E. coli más tolerantes a metales pesados , como cepas que albergan el gen czrC, comprometiendo así cualquier actividad antimicrobiana potencial del Zn.
El impacto del ZnO en la microbiota intestinal es controvertido.
Si bien algunos datos solo sugieren modificaciones menores o transitorias de las composiciones bacterianas del intestino posterior, otros estudios revelan efectos notables sobre las poblaciones microbianas porcinas.
Se demostró que las dosis farmacológicas de ZnO pueden aumentar significativamente el recuento de Enterobacteriaceae en lechones.
Además, el ZnO puede influir en la composición de la microbiota, al reducir las especies de Lactobacillus y aumentar la diversidad de Clostridiales y Enterobacteriales.
La actividad moduladora de ZnO en la microbiota comensal probablemente se asemeja a la actividad de los antibióticos promotores del crecimiento: la supresión de especies grampositivas, sin afectar a las cepas gramnegativas, reduce la actividad bacteriana y la concentración de ATP en el intestino de los lechones, lo que produce más energía disponible para el huésped, a costa de perder, sin embargo, bacterias comensales beneficiosas.
Dados todos los riesgos relacionados con el Zn, la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) supervisa constantemente los niveles de contaminación y propuso una reducción significativa del uso de Zn en los piensos.
La decisión, emitida el 26 de junio de 2017, impone una eliminación completa de ZnO a niveles medicinales en la alimentación de lechones, imponiendo un plazo de cinco años para eliminar gradualmente estos productos del mercado.
En realidad, no hay leyes ni restricciones vigentes en otros países como los Estados Unidos, pero los criadores siempre están dando la bienvenida a cualquier nueva estrategia alternativa para controlar las infecciones por DPD y E. coli.
¿Por qué ZnO?
Junto con el ZnO, la fuente de Zn más utilizada en la ganadería es el sulfato de zinc.
La razón por la que se utiliza esta forma inorgánica alternativa se basa en la mayor biodisponibilidad del Zn cuando se une al grupo sulfato.
La investigación de la posible actividad inhibidora del crecimiento in vitro del sulfato de Zn contra un panel de patógenos intestinales mostró que ejerce una acción antimicrobiana entre 1,2 y 1,8 mg/mL, lo que sugiere una posible actividad antidiarreica no solo vinculada a efectos fisiológicos, sino también a una acción antibacteriana leve.
Sin embargo, hasta donde sabemos, hasta el momento no se han publicado estudios comparativos entre los niveles farmacológicos de ZnO y sulfato de Zn; por lo tanto, ningún informe respalda el sulfato de Zn como alternativa al ZnO.
El cloruro de zinc es otro compuesto inorgánico de Zn empleado en la nutrición animal.
Aunque está menos estudiado, sus efectos beneficiosos probablemente estén relacionados con la inhibición de determinadas poblaciones bacterianas y la mejora de la salud intestinal.
Una de las formas más difundidas de cloruro de Zn es el cloruro de zinc tetrabásico (TBZC), un aditivo fabricado mediante procesos de cristalización reactiva, con la producción final de una sal incolora insoluble en agua.
Esta forma es preferible debido a la mayor pureza, la excelente palatabilidad, la reactividad reducida con otros nutrientes del alimento y la mejor biodisponibilidad en comparación con el ZnO.
Las fuentes efectivas de Zn también pueden ser formas orgánicas de Zn.
A niveles farmacológicos, el Zn de Zn-metionina o Zn-lisina puede aumentar la concentración plasmática de Zn mucho más que el ZnO u otras formas inorgánicas de Zn.
Bouwhuis y sus colegas verificaron que la inclusión de 500 ppm de Zn-metionina en lechones después del destete no dio como resultado una mejora en las puntuaciones fecales y la arquitectura intestinal en la misma extensión de 3300 ppm de ZnO.
Otros grupos de investigación demostraron que 250-500 ppm de diversas formas orgánicas de Zn podrían aumentar hasta cierto punto los parámetros de crecimiento de los lechones al destete, sin embargo, sin alcanzar el rendimiento de los niveles farmacológicos de ZnO.
En conjunto, todas las alternativas presentadas anteriormente apoyan la idea de que la actividad del Zn para prevenir la DPD o controlar las infecciones no está meramente relacionada con el suministro de Zn, sino que depende estrictamente de su inclusión en el formulario de ZnO.
Considerando que otras formas de Zn no representan formas alternativas viables para reducir las dosis farmacológicas de ZnO por debajo del límite establecido por las autoridades europeas, se exploraron varios enfoques para mantener la molécula de ZnO minimizando sus niveles con el objetivo de disminuir su huella ambiental.
Gracias a los grandes avances de las nanotecnologías, una forma atractiva de ZnO está representada por nanopartículas de ZnO (nZnO).
Las nanopartículas de ZnO poseen una mejor estabilidad química y reactividad debido a su menor tamaño, lo que lleva a un mayor número de partículas y área superficial por unidad de masa.
Además, nZnO muestra una actividad antimicrobiana contra bacterias patógenas como E. coli , Salmonella , Staphylococcus y Listeria.
En 2019, un estudio de Pei et al. demostraron que la suplementación dietética de 450 ppm de nanopartículas de ZnO en las dietas de lechones podría ejercer efectos similares a la dosis farmacológica común de ZnO de 3000 ppm, manteniendo una mejora en los parámetros de crecimiento y morfología intestinal, con una reducción significativa de la excreción fecal de Zn.
Los hallazgos adicionales demostraron otros efectos positivos como la reducción del recuento de E. coli fecal y la mejora de la expresión de las uniones estrechas intestinales.
La suplementación de 600-900 ppm de ZnO con zeolita demostró ser tan eficaz como las dosis farmacológicas de ZnO para mejorar el rendimiento del crecimiento, mantener la función de barrera intestinal y aliviar los síntomas diarreicos de los lechones después del destete.
Una de las formas más eficientes de disminuir la concentración de ZnO se origina en la tecnología de microencapsulación, que demostró permitir una cantidad reducida de ZnO requerida para mantener la salud y el rendimiento de los lechones después del destete.
Como demostraron en primer lugar Grilli et al., 150 y 400 ppm de ZnO microencapsulado fueron tan efectivos como la dosis farmacológica libre de 3000 ppm, con efectos beneficiosos sobre la morfología intestinal, la proliferación celular, las citocinas inflamatorias intestinales y la expresión y producción de proteínas de unión estrecha. parámetros.
Estudios posteriores demostraron efectos similares: dosis de ZnO recubiertas que oscilaban entre 380 y 500 ppm ejercieron acciones positivas sobre la incidencia de diarrea, el desarrollo intestinal, el sistema inmunológico de las mucosas y la digestibilidad de los nutrientes.
Además, dosis bajas de ZnO recubierto podrían mejorar la capacidad antioxidante intestinal y reducir el índice apoptótico de las células intestinales, junto con una disminución significativa del Zn fecal y la contaminación ambiental.
Un futuro sin ZnO farmacológico, se están investigando enfoques novedosos de vanguardia como sustitutos pioneros y eficaces del ZnO para controlar las infecciones por DPD y E. coli.
En el siguiente apartado se abordaran las alternativas al uso del ZnO…
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