Aditivos

Aditivos alimentarios para sustituir el uso de ZnO en lechones post-destete

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Diana Luise

Profesor Asistente de Nutrición Animal en el Departamento de Ciencias Agrarias y Alimentarias (DISTAL) de la Universidad de Bolonia
Diana Luise

Federico Correa

Doctorando, Universidad de Bolonia
Federico Correa

Paolo Trevisi

Profesor asociado, Departamento de Ciencias Agrarias y Alimentarias, Universidad de Bolonia, Italia
Paolo Trevisi
Basf

ADITIVOS ALIMENTARIOS PARA SUSTITUIR EL USO DE DOSIS TERAPÉUTICAS DE ZnO SIN AUMENTAR EL USO DE ANTIBIÓTICOS EN LECHONES POST-DESTETE

El marco europeo para mejorar la sostenibilidad de la ganadería

De acuerdo con la estrategia europea, la producción porcina debe ser sostenible desde el punto de vista económico y medioambiental y, al mismo tiempo, mantener la calidad y seguridad de los productos. Para mejorar la sostenibilidad de la ganadería, desde 2011, la Comisión de la UE estableció una hoja de ruta definida para reducir el uso de antimicrobianos terapéuticos en los tratamientos veterinarios con el fin de limitar la aparición de resistencia a los antimicrobianos (RAM) en las bacterias (Figura 1).

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Figura 1. Acciones europeas destinadas a reducir y fomentar el uso adecuado de antibióticos en el ganado.
Entre las medidas más recientes (Junio de 2022),se ha prohibido el uso de óxido de zinc (ZnO) terapéutico (2500-3000 ppm). Su uso había sido una de las estrategias más frecuentes utilizadas para sustituir a los antibióticos y prevenir la diarrea post-destete (DPD).

La fase post-destete es una fase crítica,caracterizada por una fase inflamatoria aguda (primeros 10 días), durante la cual se produce una pérdida de la integridad del epitelio intestinal, de la funcionalidad intestinal (reducción de la altura de las vellosidades, producción de enzimas y pérdida de absorción de nutrientes) y se produce la eubiosis microbiana (Moeser, et al., 2017).

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Para afrontar la transición del destete sin el uso de ZnO terapéutico, debe investigarse su modo de acción. De hecho, el Zn interviene en muchas vías biológicas diferentes y complejas, como la síntesis de más de 300 enzimas, la unión de varias proteínas y factores de transcripción (Bonetti, et al., 2021), la activación de la respiración celular, la expresión de ADN y ARN, la integridad de la membrana celular y la resistencia a la peroxidación lipídica (Siddiqi, et al., 2018).

Las estrategias dirigidas a sustituir el uso de ZnO, sin aumentar el uso de antibióticos, necesitan cubrir estas acciones.

Un objetivo común derivado de las acciones del Zn es mejorar la salud intestinal, tal y como lo definen Chalvon-Demersay, et al. (2021) mediante la consecución de cuatro pilares principales (Figura 2). Los aditivos alimentarios o una combinación de ellos que cubran simultáneamente los cuatro pilares son deseables.

 

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Figura 2. Los cuatro pilares de la salud intestinal de los lechones post-destete.

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Ácidos orgánicos, ácidos grasos cortos y medios

Los ácidos orgánicos se caracterizan por tener un hidrógeno y un carbono, y al menos otro elemento, lo que da lugar a la presencia del grupo funcional carboxilo (-COOH o -CO2H). Se clasifican principalmente según su longitud en:

  • ácidos grasos de cadena corta (AGCC),
  • ácidos grasos de cadena media (AGCM),
  • ácidos grasos de cadena larga (AGCL) y
  • ácidos grasos de cadena muy larga (AGCML).

El uso de ácido orgánico puede cubrir tres pilares relacionados con la salud intestinal, ya que pueden:

  1. Actúan como moduladores de la microbiota intestinal y, en algunos casos, se dirigen a agentes patógenos,
  2. Mejorar la función intestinal y,
  3. Tienen efectos antioxidantes.

Los efectos antimicrobianos y moduladores intestinales del ácido orgánico podrían ser indirectos, reduciendo el pH del ambiente intestinal; y directos penetrando en la célula bacteriana y alterando su homeostasis fisiológica.

Considerando el ácido fórmico, podría recomendarse una dosis de 8000-10000 mg/kg de pienso para mejorar la salud y el rendimiento de los cerdos destetados. Se ha demostrado que el efecto antimicrobiano del ácido fórmico es consistente y principalmente activo en el intestino grueso (Luise, et al., 2020).

Está probado que el uso de ácido benzoico reduce el pH intestinal y promueve la actividad de la tripsina, la lipasa y la amilasa, lo que mejora la digestibilidad de los nutrientes. En el mismo estudio, el uso de 5000 mg/kg de ácido benzoico promovióel estado oxidativo de los cerdos, observado por un aumento de la superóxido dismutasa y unareducción de la glutatión peroxidasa en la sangre de los lechones (Diao, et al., 2016).

Más recientemente, el uso de AGCC se ha combinado con el uso de AGCM; De hecho, la mezcla de AGCC tamponados combinados con grasas de cadena media cuando se suministra a la dieta de cerdos post-destete puede ejercer el mismo efecto que los antibióticos en términos de aumento de las concentraciones de inmunoglobulinas en sangre, disminución de Escherichia coli fecal e incidencia de diarrea (Long, et al., 2018; Han, et al., 2020).

 

Los ácidos fórmico, benzoico, propiónico, butírico y acético se utilizan con frecuencia en la dieta post-destete.

Taninos

Los taninos son un grupo heterogéneo de biomoléculas polifenólicas astringentes que pueden interactuar y precipitar macromoléculas, como proteínas, gelatinas, polisacáridos y alcaloides. Los taninos están presentes en un gran número de plantas y se clasifican generalmente como:

  • taninos condensados (TC),
  • taninos hidrolizables (TH) y,
  • taninos complejos (Girard & Bee, 2020).

Los análisis in vitro han demostrado diferentes propiedades antimicrobianas de los taninos, entre ellas:

    • inhibidor de enzimas microbianas extracelulares,
    • la privación de sustancias necesarias para el crecimiento microbiano,
    • inhibición de la fosforilación oxidativa,
    • privación de iones metálicos,
    • formación de un complejo con la membrana celular (Huang, et al., 2018).

 

Estudios in vivo en lechones han demostrado que los TH pueden aliviar el estrés oxidativo al potenciar las actividades de las enzimas antioxidantes en el suero y el intestino delgado. Una posible razón es que los TH pueden inducir selectivamente la expresión de genes de enzimas antioxidantes a través de la modulación de las vías de señalización redox-sensibles por la inhibición de la peroxidación lipídica y el apagado de los radicales libres de oxígeno en el intestino.

Además, los taninos pueden aumentar la altura de las vellosidades y la relación entre la altura de las vellosidades y la profundidad de las criptas en el yeyuno de los lechones (Liu, et al., 2020).

grafico-crescimentoPor lo tanto, el uso de taninos como aditivos alimentarios puede cubrir los cuatro pilares principales de la salud intestinal, lo que se traduce en un mejor rendimiento del crecimiento en cerdos post-destete, como se muestra en la Tabla 1.

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Tabla 1. Resultados de rendimiento y crecimiento en cerdos post-destete utilizando taninos como aditivos alimentarios.
PC: peso corporal, GMD: ganancia media diaria, CMD: consumo medio diario, IC: índice de conversión.

 

Sin embargo, los efectos beneficiosos de los taninos dependen principalmente de su tipo y dosis en los medios o la dieta. De hecho, un exceso de taninos en la dieta podría provocar un efecto antinutricional, especialmente sobre las proteínas.

Se necesitan más investigaciones para determinar las combinaciones óptimas de taninos y la forma más adecuada y rentable de administrarlos.

 

Probióticos

La Comisión FAO/OMS define los probióticos como “microorganismos vivos que, administrados en cantidades adecuadas, confieren un beneficio para la salud del huésped” (FAO/OMS, 2001).

nutriNews2023-marzo-aditivos-alimentarios5De acuerdo con el Registro de Aditivos para Piensos de la Unión Europea según el Reglamento (CE) no 1831/2003. Edición 07/2022 (302), los microorganismos autorizados para uso directo en animales están clasificados principalmente como estabilizadores de la flora intestinal. Los autorizados para el uso en lechones post-destete se indican en la Tabla 2.

 

Tabla 2. Microorganismos autorizados para uso directo en lechones post-destete.

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El modo de acción de los probióticos puede ser:

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Como estrategias potenciales, los probióticos pueden utilizarse en los periodos anterior y posterior al destete.

Uso en el Post-destete

El uso en el post-destete es más común, sin embargo, más recientemente, su uso en los lechones mostró efectos beneficiosos como se observa por Kiros, et al. (2019) (Saccharomyces cerevisiae, 5 x 109 o 2,5 x 1010 UFC/lechón) y Luise, et al. (2019) (1010 UFC Saccharomyces cerevisiae boulardii o 1010 UFC Enterococcus faecium lactiferm). Como sugieren los estudios, el principal modo de acción fue una modulación del microbioma intestinal.

Flecha-roxaSin embargo, los distintos probióticos favorecieron diferentes perfiles bacterianos, lo que sugiere que no hubo una estimulación única para promover el crecimiento y la salud.

El efecto inmunomodulador también es un modo de acción ampliamente aceptado de los probióticos. Por ejemplo, Lactobacillus reuteri puede estimular o suprimir las respuestas inmunitarias innatas a través de varios mecanismos, incluida la modulación de las citoquinas proinflamatorias (Hou, et al., 2015).

Los estudios sugieren efectos inmunomoduladores también para las cepas de Bacillus y Saccharomyces en el intestino. Las cepas de Bacillus y Saccharomyces fueron capaces de aumentar la regulación de genes relacionados con la capacidad de respuesta inmunitaria adaptativa (activación de linfocitos B y T) de la misma forma que lo hizo un antibiótico (colistina) en lechones post-destete (Luise, et al., 2019; Trevisi, et al., 2017).nutriNews2023-marzo-aditivos-alimentarios11

En general, se ha probado que los probióticos pueden mejorar la salud de los lechones post-destete cubriendo al menos dos de los principales pilares de la salud intestinal.

Enzimas y vitaminas

Se pueden suministrar enzimas exógenas en la fase de destete para potenciar la actividad enzimática endógena y compensar cualquier insuficiencia y/o inmadurez del sistema digestivo de los animales jóvenes.

Flecha-roxaPor ejemplo, las fitasas pueden utilizarse para mejorar la biodisponibilidad del fósforo y otros minerales (calcio, magnesio y zinc), mientras que las xilanasas y las betaglucanasas pueden descomponer los carbohidratos complejos, incluidos los polisacáridos no estructurales (NSP) que pueden perjudicar la digestibilidad de los nutrientes.

La información relativa al efecto de los probióticos sobre la funcionalidad intestinal y la actividad antioxidante sigue siendo escasa. No obstante, se ha demostrado que el uso de probióticos (cepas de Bacillus) puede reducir los índices de diarrea (%) en al menos un 30% hasta valores que oscilan entre el 79 y el 82% (Cho, et al., 2017).

icono-informacionAdemás, la reducción de la incidencia de diarrea conseguida utilizando cepas de Bacillus fue mayor que la diarrea conseguida utilizando antibióticos (Luise, et al., 2022).

Las enzimas degradadoras de NSP pueden reducir la viscosidad y degradar los arabinoxilanos solubles (AXS) o hidrolizar los AXS insolubles aumentando la eficiencia alimentaria de los lechones (Cho, et al., 2017; Lan, et al., 2017).

Además, las enzimas degradadoras de NSP pueden afectar a la microbiota intestinal a través de dos mecanismos principales:
  1. disminuyendo el número de sustratos no digeridos y,
  2. liberando AXS que puede utilizarse como sustrato para el crecimiento microbiano (Heo, et al., 2018; Kiarie, et al., 2013).

Por lo tanto, las enzimas exógenas pueden mejorar la salud intestinal de los lechones post-destete. Cubriendo al menos dos de los principales pilares de la salud intestinal.

En cuanto a las vitaminas, es conocido su potencial efecto beneficioso sobre la funcionalidad intestinal, como moduladores de la microbiota intestinal, y su actividad antioxidante.

Las vitaminas A y D comparten varios de los mecanismos por los que pueden regular las funciones inmunitarias intestinales. Y uno de los elementos clave es el hecho de que las células epiteliales y las células inmunitarias expresan ambos receptores.

Flecha-roxaAdemás, las vitaminas A y D pueden modular la función de barrera intestinal, la producción de péptidos antimicrobianos (AMP) y las respuestas inmunitarias de la mucosa, así como los efectos sobre las células T reguladoras del intestino.

Aminoácidos

Los aminoácidos (AA) son los componentes básicos de las proteínas. Sin embargo, más recientemente, se ha tomado conciencia de que los AA tienen muchas otras funciones en el organismo. Estas son la proliferación celular, la modulación de la inmunidad, el control de la ingesta de alimentos y el suministro de energía, y pueden actuar como moduladores microbianos.
De hecho, tal y como revisó, Chalvon-Demersay, et al. (2021), la suplementación con AA (entre 0,5 y 1,0% a base de pienso) puede apoyar o contribuir a restaurar la salud intestinal de los lechones post-destete. Entrando en los cuatro pilares de la salud intestinal.

Especialmente la glutamina, el glutamato, la arginina, el aspartato y la cisteína, han demostrado cubrir tres de los cuatro pilares. A saber, la función intestinal, los antioxidantes y los mediadores inmunitarios.

Complejo vitaminicio B, vitamina C y E

El complejo vitamínico B, la vitamina C y la vitamina E tienen efectos sobre distintas poblaciones de células inmunitarias y sus funciones (Lauridsen, et al., 2021). Particularmente durante la primera semana post-destete, se produce un descenso en la concentración de vitaminas E, D y A (Buchet, et al., 2013; Lauridsen, et al., 2011).
Un estudio de Kim, et al. (2016) demostró que 200 UI de vitamina E pueden reducir los niveles plasmáticos de un marcador de inflamación aguda (haptoglobina).

Tanto la glutamina como el glutamato y el aspartato pueden beneficiar la salud intestinal de los lechones. Por actuar como fuentes de energía para las células intestinales, cómo precursores para promover la proliferación celular en el intestino.

Además, el glutamato también puede utilizarse como precursor para la síntesis de glutamina y glutatión. Por lo tanto, desempeña un papel clave en la preservación del intestino del daño oxidativo.

Los efectos beneficiosos de la glutamina en el intestino están relacionados principalmente con su uso como fuente de energía para los enterocitos. Y como combustible metabólico para las células inmunitarias (incluidos linfocitos y macrófagos) y mediante el suministro de sustratos para la síntesis de glucosaminas, ácidos nucleicos, nucleótidos y trifosfato de adenosina.
Flecha-roxaAdemás, la glutamina también interviene en la regulación de la síntesis de proteínas en el intestino a través de la modulación de la fosforilación de la diana de rapamicina en mamíferos (Luise, et al., 2022; Newsholme & Newsholme, 1989).
El efecto de la suplementación con AA como moduladores microbianos está aún poco estudiado. Sin embargo, algunos estudios sugieren que la glutamina, el glutamato, el triptófano y la arginina pueden modular el perfil bacteriano comensal de los cerdos. Y así contribuir a la producción de compuestos bioactivos, incluidos los precursores para la producción de los principales AGCC (isobutirato, isovalerato, 2-metilbutirato). De compuestos indólicos (derivados del metabolismo del triptófano) y aminas (Luise, et al., 2022; Luise, et al., 2020; Liang, et al., 2018).

Todavía son necesarios trabajos adicionales para obtener todos los beneficios de las funciones de los AA. Detectar una potencial mezcla de AA capaz de obtener ventajas de su sinergia y detectar la dosis efectiva de su suplementación.

 

Conclusiones

Flecha-roxaEl destete precoz representa un estrés multifactorial y, en determinadas condiciones, puede perjudicar significativamente la salud intestinal de los lechones.

Flecha-roxaEn comparación con los antibióticos, que ejercen un efecto antimicrobiano, el uso terapéutico del ZnO desempeña un papel múltiple en la prevención o el restablecimiento del daño a la salud intestinal.

Flecha-roxaLos aditivos para piensos, las materias primas para piensos y los medicamentos veterinarios forman parte de la estrategia para reducir el uso terapéutico del ZnO; Sin embargo, la sustitución 1:1 de la dosis terapéutica de ZnO no es plausible.

Flecha-roxaLas estrategias de alimentación no ejercen los mismos efectos en todas las condiciones de campo (por ejemplo, el estado sanitario), por lo que es importante comprender el mecanismo de acción de los compuestos bioactivos para aplicar adecuadamente su uso de forma selectiva en la explotación con el fin de maximizar los resultados y ahorrar dinero.

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