Hacia cero óxido de zinc en la producción de cerdos parte 2 de 2: alternativas

Además, teniendo en cuenta que algunos animales no son susceptibles a las infecciones por por razones genéticas, la selección de cría de animales resistentes a E. coli se consideró como una solución para eliminar la DPD, pero se produjeron varias dificultades.

Incluso si los enfoques distintos de los piensos representan todos factores notables para el inicio de la DPD y la persistencia ambiental de E. coli enterotoxigénica, su análisis está más allá del alcance de esta revisión.

Dado que el mecanismo de acción del ZnO se relaciona principalmente con una acción de amplio espectro en el tracto gastrointestinal de los lechones al destete, solo se discutirán estrategias relacionadas con la alimentación diferentes de los niveles farmacológicos de ZnO.

• Para cada enfoque alternativo propuesto, solo se consideraron los estudios que incluían una comparación clara con dosis altas de ZnO y/o la investigación de métodos novedosos para controlar E. coli, el principal agente etiológico de la DPD.

Ajuste de la composición de la dieta: proteína y fibra

Al destete, la alta capacidad amortiguadora del alimento sólido y la baja producción de HCl del estómago del lechón conducen a una baja digestión de proteínas.

Las proteínas no digeridas pueden facilitar la aparición de diarrea osmótica.

Las dietas suplementadas con bajo contenido de PC y AA resultaron útiles para mejorar la consistencia fecal y disminuir la incidencia de DPD incluso en lechones expuestos experimentalmente a E. coli sin la ayuda de ZnO farmacológico hasta 14 días después del destete.

Los investigadores también demostraron que los cerdos destetados alimentados con dietas bajas en PC (16% en lugar de 20% de PC) pueden reducir hasta un 30% los tratamientos diarios para los síntomas diarreicos en la fase de 6 a 15 kg.

Una dieta baja en PC (15,5% en lugar de 20% de PC) ayuda a reducir las concentraciones de IL-1, TNF-α, IL-2, IL-6 y a aumentar las concentraciones de IL-10 e IL-13 en la mucosa colónica de los lechones destetados. , probablemente debido a una reducción de la inflamación provocada por la ingestión de factores antinutricionales y antígenos alimentarios que suelen producirse con fuentes de proteínas comunes como la harina de soja.

Sin embargo, el rendimiento de los cerdos suele disminuir cuando el porcentaje de PC en la dieta se reduce considerablemente, por lo que se debe tener en cuenta una menor productividad al optar por esta estrategia alternativa para eliminar los niveles medicinales de ZnO.

Incluso si las adiciones posteriores de PC alta en la dieta pueden contrarrestar el menor rendimiento inicial, actualmente se están investigando algunas estrategias compensatorias, como las precauciones de manejo y la suplementación de AA esenciales y de cadena ramificada.

• En general, estos conocimientos muestran que la PC dietética juega un papel en la aparición de la DPD y que su concentración debe determinarse cuidadosamente para evitar una colonización intestinal más fácil por E. coli al destete.

Si actuar con PC puede ser riesgoso para el mantenimiento del rendimiento de los lechones, varios autores sugirieron la posibilidad de utilizar fibras insolubles para controlar los síntomas de la DPD.

Además, la fibra mejora la morfología intestinal y previene la formación de diarrea al disminuir los recuentos de E. coli en las heces.

En varios estudios se han empleado con éxito fibras como los polisacáridos insolubles sin almidón (iNSP).

• Fernandes y col. demostraron que la combinación de fibras con dosis bajas de ZnO (500-800 ppm) permitió el mismo rendimiento de crecimiento del ZnO farmacológico en lechones desafiados experimentalmente con E. coli.
• Los investigadores demostraron cómo la suplementación con fibras podría ayudar a controlar la DPD al reducir los recuentos fecales de E. coli y a mejorar los niveles de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) en la digesta.

El mecanismo de acción de iNSP está relacionado con su capacidad para disminuir la adhesión de patógenos como E. coli a las células epiteliales intestinales, como lo demuestran los estudios in vitro en células IPEC-J2, y disminuyen el tiempo de retención de la digesta.

Es probable que los dos mecanismos desempeñen un papel sinérgico porque una mayor velocidad de paso puede reducir la adhesión de patógenos a la superficie intestinal.

Ácidos orgánicos [registrados]

Los ácidos orgánicos (AO) son uno de los grupos de aditivos alimentarios más empleados en la nutrición porcina.

En su función clásica de acidulantes, la AO puede reducir el pH gástrico de los lechones destetados contrarrestando la capacidad amortiguadora de la dieta, asegurando una adecuada digestión de las proteínas de la dieta.

La acidificación gástrica también es valiosa como barrera antimicrobiana.

Además, los AO también se utilizan ampliamente por su actividad antimicrobiana directa y su capacidad para mejorar el estado de salud general del tracto gastrointestinal de los cerdos.

Varios estudios demostraron los efectos beneficiosos de la suplementación con ácidos láctico, propiónico, cítrico, fórmico y caprílico en lechones después del destete, que aseguran una reducción de las bacterias coliformes dañinas intestinales, una modulación de la respuesta inmunitaria y una mejora en la digestibilidad de la dieta, lo que sienta las bases para un mejor rendimiento y una menor incidencia de DPD.

• Se demostró que el butirato puede mejorar los parámetros de crecimiento en lechones post-destete, también gracias a su capacidad para modular la inflamación e integridad intestinal.
• Un estudio in vitro realizado destacó cómo los AO pueden reducir la expresión de muchos genes relacionados con la virulencia de E. coli, que van desde la secreción de toxinas hasta la motilidad y la detección de quórum.

Algunos estudios en lechones desafiados experimentalmente con E. coli demostraron que las mezclas de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) pueden disminuir la gravedad de la diarrea, mejorar el rendimiento del crecimiento y reducir los recuentos de E. coli fecal.

También se demostró que un complejo de AGCC con ácido cáprico (un ácido graso de cadena media) puede aliviar significativamente la respuesta inflamatoria en lechones expuestos a E. coli, reduciendo notablemente los niveles plasmáticos de TNF-α e IFN-γ.

• Estos hallazgos atribuyen a laos AO como alternativas poderosas para controlar la DPD, incluso si se requieren más estudios para comprender completamente la efectividad de la OA para reemplazar completamente las dosis farmacológicas de Zn.

Aceites esenciales y compuestos idénticos naturales

Tras la prohibición total de los antibióticos como promotores del crecimiento en la Unión Europea, los aceites esenciales (AE) han ganado atención de inmediato como posibles alternativas en las dietas animales.

Numerosos estudios in vivo confirmaron efectos positivos derivados de la suplementación de mezclas de AE ​​en lechones destetados, con una reducción de la proliferación de coliformes, una puntuación fecal más baja y aparición de diarrea, una mejora en la morfología intestinal y la digestibilidad del alimento y un aumento en la actividad antioxidante total.

• Sin embargo, los estudios que proporcionan suplementos de AE a veces informan resultados contrastantes o no concluyentes, probablemente debido a diferentes inclusiones y composiciones de AE, que podrían verse significativamente influenciadas por factores como la composición del suelo, las especies de plantas, la temporada de cosecha, el método de extracción y estabilidad.

Por estas razones, los compuestos idénticos a la naturaleza (NIC), sustancias químicas puras que reflejan los principios activos de la AE, se emplean cada vez más para superar las variabilidades y potenciar los efectos de la AE.

Además, previamente demostramos que estos tres monoterpenos regulan significativamente a la baja los niveles de ARNm de los genes de E. coli K88 involucrados en la producción de toxinas, la adhesión bacteriana a los enterocitos, la motilidad y la detección de quórum.

En cuanto a los ensayos in vivo, la alimentación con una mezcla de timol, vainillina y AE durante dos semanas en lechones después del destete resultó en una modulación de varios marcadores inflamatorios y una mejora en los parámetros de crecimiento, mientras que los experimentos in vitro mostraron una reducción en la unión estrecha. permeabilidad.

Extractos ricos en polifenoles

Los extractos de plantas y frutas, denominados extractos naturales (EN), se utilizan ampliamente en la medicina tradicional para tratar diversas enfermedades, incluidas afecciones gastrointestinales como la diarrea.

La actividad antidiarreica de los polifenoles probablemente esté relacionada con su capacidad para unirse a proteínas.

• Históricamente, esta propiedad los ha etiquetado como factores antinutricionales, pero la investigación ahora está explorando su utilidad contra la E. coli patógena.

Los polifenoles tienen la capacidad de unir metales como el hierro, el aluminio y el cobre.

Esta capacidad quelante de iones, aunque no es deseable en individuos deficientes, puede considerarse una de las razones por las que los polifenoles ejercen propiedades antidiarreicas, incluso si no se han confirmado acciones específicas con E. coli hasta el momento.

El aumento del estado de inflamación de los lechones causado por el destete conduce a un aumento del flujo sanguíneo que produce un aumento en las ROS gastrointestinales, una condición que se ha asociado con una expansión de la población intestinal de E. coli.

Un estudio de Liu y sus colegas comparó el efecto de los taninos hidrolizables (HT) con las dosis farmacológicas de ZnO en lechones después del destete.

La utilización de HT podría reducir la incidencia de diarrea en el mismo grado de 2000 ppm de ZnO, y mostró una tendencia sinérgica en el grupo suplementado con HT y ZnO.

Se demostró la misma sinergia entre HT y ZnO para la digestibilidad de la dieta, un efecto probablemente ejercido por el aumento de la actividad de enzimas como la tripsina, la lipasa y la α-amilasa, la mejora de la estructura de las vellosidades intestinales y el aumento de la actividad de las enzimas antioxidantes del intestino.

Prebióticos, probióticos y simbióticos

Algunos estudios han dilucidado las ventajas de complementar diferentes prebióticos para prevenir los daños causados ​​por el principal agente causal de la DPD, E. coli.

Los oligosacáridos de galacto y manano seleccionados reducen la adherencia in vitro de E. coli a las mucinas intestinales o las células IPEC-J2 porcinas.

Los β-glucanos administrados por vía oral reducen la colonización por E. coli y los síntomas diarreicos en lechones después del destete.

La suplementación de un oligosacárido derivado de alginato podría aliviar los daños causados ​​por la infección por E. coli al disminuir la apoptosis y estimular la proliferación de enterocitos en lechones destetados desafiados.

Los probióticos más comunes son las bacterias del ácido láctico y las levaduras.

• Roselli y col. demostraron que la adición in vitro de cepas probióticas como Lactobacillus sobrius , Lactobacillus rhamnosus y Bifidobacterium animalis previene la adhesión de E. coli y los daños en las uniones estrechas de las células epiteliales intestinales, con una modulación significativa de las citocinas inflamatorias.
• Lechones después del destete infectados experimentalmente con E. coli mostró una reducción significativa de la incidencia de diarrea cuando se suplementó con Lactobacillus rhamnosus gracias a la modulación de la microflora intestinal y las citocinas inflamatorias.
• La adición de especies de Bacillus a las dietas de lechones destetados después de la infección con E. coli resultó útil para reducir la puntuación fecal y aumentar el índice mitótico de las vellosidades mediante el enriquecimiento de genes relacionados con la respuesta inmunitaria.
• La alimentación con Saccharomyces cerevisiae en lechones infectados con E. coli puede conducir a una reducción de las puntuaciones y la duración de la diarrea, con una influencia positiva en la capacidad de crecimiento animal después del destete.

Sin embargo, la falta de consenso sobre la composición de la microbiota de lechones sanos y las considerables diferencias entre los enfoques intentados aún requieren más investigaciones.

Otros

Los investigadores siempre están trabajando para encontrar estrategias pioneras contra muchas enfermedades, incluidas la DPD y sus agentes etiológicos.

Los resultados de varios ensayos in vitro e in vivo proporcionan resultados prometedores que podrían sugerir otros enfoques complementarios para reemplazar el ZnO o contra las DPD.

Algunas de las alternativas que se están investigando permanecen a nivel de investigación y aún no han encontrado una aplicación sostenible a gran escala y/o la aprobación de las autoridades reguladoras.

Péptidos antimicrobianos

Todos los organismos producen de forma natural péptidos antimicrobianos (PAM), una clase heterogénea de moléculas pequeñas que desempeñan un papel en la inmunidad innata y proporcionan una defensa inmediata contra infecciones bacterianas, fúngicas, virales y parasitarias.

Además, se sugiere que ejercen una baja adquisición de resistencia bacteriana.

En lechones destetados, además de dirigirse directamente a las bacterias a través de muchos mecanismos de acción, los PAM también puede modular el sistema inmunológico, mejorar el rendimiento del crecimiento, garantizar una estructura intestinal óptima y suprimir los microorganismos de la microbiota como las cepas dañinas de E. coli y Salmonella.

Incluso si ningún estudio comparó PAM con dosis farmacológicas de ZnO, algunos grupos de investigación investigaron los efectos de dos PAM en lechones desafiados.

• Wu y col. demostraron que la suplementación con cecropina AD puede mejorar la morfología intestinal, reducir el recuento de E. coli y aumentar el recuento de Lactobacillus en la digesta, con una restauración de los parámetros de crecimiento de los lechones en la misma medida que el grupo suplementado con colistina .

Bacteriófagos

Los bacteriófagos son un gran grupo de virus que infecta y se replica dentro de las células bacterianas.

Con la preocupación global generada por la resistencia a los antimicrobianos, los bacteriófagos representan una alternativa interesante contra los patógenos bacterianos.

• La utilización de bacteriófagos activos contra E. coli dio como resultado una menor aparición de síntomas diarreicos y una reducción del recuento bacteriano en las heces.

Además, la suplementación con bacteriófagos aseguró mejores parámetros de crecimiento, puntuación de consistencia fecal, proporción de vellosidades: criptas y densidad de células caliciformes en lechones destetados con E. coli desafiados experimentalmente.

Anticuerpos de yema de huevo y plasma secado por pulverización

En lechones desafiados experimentalmente con E. coli, los anticuerpos de la yema de huevo redujeron significativamente la incidencia de diarrea, asegurando un aumento de peso positivo y una supervivencia máxima.

El mecanismo de acción propuesto contra E. coli probablemente esté relacionado con su capacidad para inhibir la adhesión bacteriana al moco y las células intestinales.

Otro enfoque relacionado con las inmunoglobulinas está representado por plasma secado por aspersión (SDP), un producto biológicamente activo obtenido por fraccionamiento industrial de sangre animal.

Los estudios han demostrado su eficacia para controlar las infecciones gastrointestinales, probablemente gracias a la actividad directa de su fracción rica en inmunoglobulinas frente a patógenos o su función de apoyo al sistema inmunológico.

A pesar de los avances recientes, la industria porcina mundial todavía padece DPD y su principal agente etiológico, E. coli.

Al destete, el ZnO representa una de las principales estrategias para controlar los síntomas perjudiciales y las infecciones bacterianas, pero surgen graves amenazas de la contaminación ambiental del ZnO y su contribución a la propagación de la resistencia bacteriana.

Para un futuro libre de dosis medicinales de ZnO, son necesarias nuevas alternativas contra los patógenos relacionados con los cerdos.

Se han intentado numerosos enfoques para tratar la DPD, pero todas las alternativas propuestas muestran una brecha significativa con respecto a la eficacia del ZnO.

• Además, la mayoría de los estudios analizados carecen de una comparación meticulosa entre los efectos beneficiosos de los niveles farmacológicos de ZnO y cualquiera de los métodos propuestos recientemente, por lo que a menudo es difícil comprender las acciones terapéuticas o preventivas reales de las herramientas novedosas contra las personas con discapacidad.

Encontrar alternativas innovadoras al ZnO farmacológico para el destete de cerdos probablemente requerirá la combinación de varias de las estrategias y herramientas presentadas en esta revisión, para complementar sus diferentes modos de acción y objetivos de manera sinérgica.

No solo es de crucial importancia encontrar el método óptimo para controlar el crecimiento, la patogenicidad y la virulencia del principal agente etiológico de la DPD, en todas las etapas patogénicas, sino que también debemos descubrir los mejores procedimientos para manejar la enfermedad en la fase de destete para lechones con moléculas pioneras y respetuosas con el medio ambiente distintas del ZnO, junto con la asociación del bienestar animal con medidas de bioseguridad y nutrición, adoptando una estrategia holística.

Artículo completo:

Bonetti, A.; Tugnoli, B.; Piva, A.; Grilli, E. Towards Zero Zinc Oxide: Feeding Strategies to Manage Post-Weaning Diarrhea in Piglets. Animals 2021, 11, 642. https://doi.org/10.3390/ani11030642

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