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Hugo Romero Sanchez, PhD
Estrategias nutricionales para disminuir antibioticos en dietas de lechones
Gerente Técnico Trouw Nutrition Sur AméricaSantiago, Diciembre 1 de 2011
• Prohibición de ABPC en CEU desde 2006
• Prohibición por materias primas de origen animal de alta calidad
Opinión negativa del público sobre uso de antibióticos en dietas animales
de alta calidad
• En Europa occidental el uso de antibióticos como terapéuticos debe disminuir en los próximos años
• Es muy factible que Estados Unidos restringirá o prohibirá el uso de ABPC en unos 8 a 10 años
Replantear Nuestra Estrategia
Como mejorar la integridad intestinal sin ABPC y/o disminuyendo uso de
terapéuticos?
Una Aproximación Holística Para ManejoDel Desarrollo de la Función Gastrointestinal
Aumento Inmunidad Integridad
Intestinal
Ingestión, Nutrición y Fermentación
Intestinal /Microbiota
•Beta Glucanos •Nivel de Proteína/ AA• Capacidad Buffer
•Ac. Orgánicos•Probioticos•Aceites Escenc.•Betaina
Consumo de Alimento ���� ��������������� ����
Noblet et Etienne, 1987
Leibrandt et al., 1975
Le Dividich et al., 1980-1981
Bark et al., 1986
Pluske, 1993
Milk intake Feed intake2000
1500
1000
Con
sum
o de
ME
(kJ
/kg
0.75
/d)
Periodo Pre- Días Post-DesteteDestete (d 4-21)
500
0
Día deDestete
0 7 14 21 28 35
Pluske, 2000Le Dividich and Herpin, 1994
Con
sum
o de
ME
(kJ
/kg
ME mantenimiento= 444 kJ/kg0.75 (NRC, 1998)
Nivel IngestiónAltoBajo
Efecto del Nivel del Alimento Sobre la Vellosidad Intestinal
275
300
325
350
375
400
Altu
ra V
illis
(µm
)
a
a
aa
a
b
Días Post-Destete
2500 1 2 3 4
100
125
150
175
200
225
Prof
und.
Cri
pta
(µm
)
b *
a
a
ab b
aa
b
Crypt base
Vente-Spreeuwenbergand Beynen, 2003
Resultado: disminución de capacidad para digestion / absorpción
Efecto del Nivel del Alimento Sobre la Permeabilidad Intestinal Nivel Ingestión
AltoBajo
Perm
eabi
lidad
Par
acel
ular
(10-6
cm/s
)
10
12
14
16
b
bc
cPe
rmea
bilid
ad P
arac
elul
ar (1
0
6
8
10
1 2 3 40Día Post-Destete
a
*
Vente-Spreeuwenbergand Beynen, 2003
Resultado: toxinas, bacteria pueden atravesar la regulación sistémica y causar respuesta inflamatoria
Efecto de la betaína sobre la morfología intestinal en lechones*
Control 0.2% Betaina
% diff. Significanc.(Valor P)
Altura Villi (micro m) 403 447 10.9 0.034Profundidad Musc. 64 76 18.8 0.036
Slade et al., 2004
Profundidad Musc.Intest. Delg. (micro m)
64 76 18.8 0.036
Fort. Tensión (kg) 0.70 0.85 21.4 0.023Distancia Rupt. (mm) 17.7 21.1 19.2 0.031Energía Rupt. (kg/mm) 5.08 6.88 35.4 0.079
*Día 20 post-destete
Estrés: Temperatura alta, afecta integridad intestinal
Duodeno
Yeyuno
Liu et al 2009
Yeyuno
Ileón
Control 3d Alta Temp.
Efecto del destete sobre la capacidad enzimática
60
70
80
90
amin
opep
tidas
e (u
nits
/g m
ucos
a pr
otei
n)
500
600
700
800
isom
alta
se-s
ucra
se (u
nits
/g m
ucos
a pr
otei
n)
aminopeptidase isomaltase-sucrase
0 3 7day postweaning
0
10
20
30
40
50
60
amin
opep
tidas
e (u
nits
/g m
ucos
a pr
otei
n)
0
100
200
300
400
500
isom
alta
se-s
ucra
se (u
nits
/g m
ucos
a pr
otei
n)
Vente-Spreeuwenbergand Beynen, 2003
Efecto de enterocolitis moderada sobre la digestibilidad
% Digerido
Materia Seca
Libre Patógenos
90
Cond. Saludable
87
Enterocolitis moderada
84
Proteina Cruda
Grasa Gruda
Fibra Cruda
Almidón
86
82
42
98
80
75
44
96
74
60
42
95
Nivel de Proteína en alimentos (pre)iniciadores
• Poco acuerdo en la literatura acerca de los requerimientos proteínicos del lechón: 18-21% PC
• Literatura, experimentos de Warrants et al., 2001– 0.95 - 1.20 g digestibilidad aparente ileal Lys / MJ NEv– 0.95 - 1.20 g digestibilidad aparente ileal Lys / MJ NEv– 1.15 – 1.45 % Lys Dig.
• CVB, 2003– 1.04 g dv Lys/MJ NEv (2485 kal EN) ���� 1.08 % Lis. Dig.
Tasa Diaria de Ganancia (g) de lechones, primeras 2 semanas post-destete con diferentes niveles de
proteína cruda
Ensayo no. Proteína de la Dieta %22 20 18
P 17 238 285 219P 18 269 261P 18 269 261P 23 198 167P 24 85 92 121P 29 125 115P110 184 173
Promedio 183 165 194
Nutreco SRC, 2004
Densidad de NutrientesBaja Media Alta
Efecto de densidad de nutrientes sobre GDP (gr)
Sin AGP 1-6d 217 175 1547-13d 232 311 2431-13d 248 248 2021-13d 248 248 202
Amoxicilina/ 1-6d 185 218 241Colisitina 7-13d 206 275 281
1-13d 195 244 260
EN, Kcal/kg 2420 2490 2590PC (Lys), % 16 (1.1) 18 (1.2) 20(1.4)
Digestión de Proteína en Lechón requiere
Bajo pHTiempoTiempo
Ninguna está disponible en el lechón
Factores Dietarios que Disminuyen Acididez
• Capacidad Bufer: Resistencia de la dieta a reducir el pH debido al HCl estomacal. reducir el pH debido al HCl estomacal. Cantidad de ácido necesaria para mantener pH de 100g alimento a pH 3 (meq/kg)
Capacidad Bufer (meq/kg)
Cereales
Salvado
Tortas vegetales
130-250
500
1000-1200Tortas vegetales
Harinas Animales
Fosfatos
Carbonatos
Acidos Orgánicos
1000-1200
2000
1800-2500
18000
-4000
Disminución de Capacidad Bufer
• Dietas bajas de Proteína• Dietas bajas en Calcio: Tradicionalmente los niveles de Ca recomendados en
fase de destete varian entre 0.8 a 0.85% (NRC 98, fase de destete varian entre 0.8 a 0.85% (NRC 98, PIC, Rostagno). Sin embargo los niveles de Ca menores han demostrado mejorar los resultados al disminuir la capacidad bufer de la dieta (CVB 2003, 0.65%)
• Adición de Acidos Orgánicos
Meal Meal Meal Meal
Cambios en pH estomacal de lechones después de ingesta y con inlcusión de ácidos orgánicos
Optimal pH range for:- pepsin function - bacterial killing
Ácidos Orgánicos• Principalmente para control de Salmonela y otras
enterobacterias
• Sanitizan agua al disminuir su pH y mejoran actividad enzimática del estómago principalmente en lechones en fase de desteteen lechones en fase de destete
• Efecto bacteriostático en el intestino
Veterinary Microbiology 132 (2008) 319–327
Ácidos Orgánicos
Propiedades Químicasg/mol form pKa solubility
Formic 46 liquid 3.75 +++Acetic 60 liquid 4.76 +++Propionic 74 liquid 4.88 +++Butyric 88 liquid 4.82 +++Lactic 90 liquid 3.83 ++Sorbic 112 solid 4.76 -Benzoic 122 solid 4.21 -Fumaric 116 solid 3.02 -
4.38Malic 134 solid 3.40 ++Malic 134 solid 3.40 ++
5.10Tartaric 150 solid 2.93 ++
4.23Citric 192 solid 3.13 ++
4.766.40
Caproic (C6) 116 liquid (-3 ) 4.88 +/-Caprylic (C8) 144 liquid (16 ) 4.89 +/-Capric (C10) 172 liquid (31 ) - -Lauric (C12) 200 liquid (45 ) - -
Efecto del pH y pKa sobre la disociación del ácido orgánico
pKapKa
pKa significa el pH en que 50% esta asociado (R-COOH) y 50% está disociado en forma de base: R-COO-
Efecto Directo Inhibitorio de los Ácidos Orgánicos Sobre los Microorganismos
RCOOH
RCOO- H+���� ����
Reduction of pH
Nucleus
Cell wall
ADP + P > ATP
Ribosom
DNA
Ácidos Inorgánicos no pueden atravesar la pared celular
Efecto Antibacterial de Ácidos Orgánicos
Ácido Hongo Levad. Gram– bacteria Gram + bacteriaFórmico + ++ +++ +
Propiónico ++ + ++ +
Acetico 0 0 +++ +
Nutreco, Estudios in vitro, 1996 – 2008
Acetico 0 0 +++ +
Lactico 0 0 ++ 0
Sorbico +++ ++ +++ ++
Fosfórico + + + 0
Cítrico 0 0 + 0
Benzoico + ++ +++ +
Fumárico 0 0 + 0
AGCM ++ +++ ++ +++
Ácidos Orgánicos de Cadena Media
Ácidos Grasos de Cadena Mediana (AGCM)
• Más Relevantes: – A. Caproico (C6; aceite líquido)– A. Caprilico (C8; aceite líquido)– A. Caprico (C10; cristales blancos)
• Olor típico fuerte (adverso) • No corrosivo, baja toxicidad• Presente en fuentes vegetales (coco/palma) • Use en nutrición humana
– Fórmulas infante– Nutrición parenteral– Preservantes (e.g. cubierta de quesos)
Sinergía entre ácidos orgánicos & AGCM(in vitro)
1.2
1.4
1.6
Log
redu
ctio
n t=
3h (c
omp.
to c
ontr
ol)
Selko R&D lab, 2004
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Enterobacteria (gram–) Enterococcus (Gram+) Lactobacillus (Gram+)
Log
redu
ctio
n t=
3h (c
omp.
to c
ontr
ol)
Acidos Orgánicos AGCM Combination
Efecto del Nivel de Proteína CrudaNutreco SRC, 2003 Como conditions, (+) AGCM
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Gan
anci
a D
iaria
Pro
med
io
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Inci
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Dia
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(%
)
GDP (g/d) Diarrea %
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Low CP Low CP + High CP High CP +
Gan
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Pro
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(g/d
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Inci
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Dia
rrea
(%
)
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Uso de Ácidos Orgánicos• Mezcla de Acidos Orgánicos con diferentes pKa • Neutralización: - Reduce corrosividad
- Acción post-estómago- No alterar consumo de agua - No alterar consumo de agua
Productos Neutralizados (>20%), requieren mayor cantidad y su efecto permanece a pH alcalino
Valores Energéticos de los ácidos organicos
Energy value (MJ/kg)Organic acid ME poultry NE pigsFormic 0.0 0.0Formic 0.0 0.0Acetic 9.6 12.2Propionic 14.1 17.8Lactic 11.5 14.6Citric 8.1 10.3
Efecto de Acidificación en Agua Sobre Muestras Positivas a Salmonela
Effect of Salmonella excretions by different treatment of Selko-pH
90%
% S
alm
onel
la p
osi
tive
32
-10%
10%
30%
50%
70%
90%
treatments
treatment
% S
alm
onel
la p
osi
tive
sam
ple
s
Before treatment
Fattening pigs
Piglet + starters
Ensayo de campo en lechonesOperación con 3000 sows multisitio con problemas de salud entérica postdestete, pobre crecimiento y alto uso de antibiotico a nivel terapeutico.USO de A. ORGANICOS SELACID®-GREEN GROWTH en alimento 4 meses
33Uso de A. Orgánicos disminuyó incidencia de diarreas y estreptococos .
Multisite swine operation, Netherlands, 2004
Conclusiones
• Acidos Orgánicos tienen efecto antimicrobial en agua, alimento y en TGI
• AO mejoran la digestibilidad• Interacción positiva AO / MCFA• Interacción positiva AO / MCFA
– Modo de acción complementario– Efectos positivos más preddecibles en GDP / CA
• Ingrediente esencial para dietas libres de ABPC, y reducen tratamientos de antibióticos
Inhibición de adhesión celular• Prebioticos
• Immunoglobulinas
Inhibición de proliferación• Acidos Orgánicos
Mecanismos de Acción de los Aditivos: Origen natural y orgánico
• Acidos Orgánicos• AGCM
• Aceites Esenciales
EstimulaciónInmune
• Glucanos de Levadura
ExclusiónCompetitiva• Probióticos
PM PP M PP M
Capa externaMananoproteina
M
P P
M M
M
M
MM
M
MP
M
PPPP
P P
M M
M
M
MM
M
MP
M
PPPP
M
Pared Celular
Productos Derivados De Levaduras
Proteína Proteína
�
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SSSS SS
ENCERRADO
1,3/1,6 �-glucanos
Membrana
Fosfolipidica
Contenido Celular
Celular
Pasm
Celular
Modo y espectro de acción
Mananos (MOS) �-glucan Expuestos
� GlucanosMananoproteina
Protección LOCAL
(lumen TGI)
Acción SISTEMICA
(TGI, T.Resp, Piel)
Activa macrofagos + sistema inmune
Bloquea receptores bacterianos: E.coli
Como podemos mejorar estado inmune?
Exposed ββββ-1,3/1,6-glucans (glucose polymers) extraídos de una levadura seleccionada Saccharomyces cerevisiae
Estimula el sistema inmune via activación
de macrofagos
Macrophage
MECANISMO
Macrophage
ββββ-1,3/1,6-glucan receptor
Mejor desempeño productivo y rentabilidad
BENEFICIOSDESEMPEÑO
IIncrementa resistancia contraenfermedades / infecciones y etres →→→→ mejor salud animal
Estimulación de Macrófagos in vitro: Liberación de Oxido Nítrico
300
350
400
450(ON nmol /L)
Beta-glucanos = Mayor producción de ON
Dilución serial de levaduras
-50
0
50
100
150
200
250
MOS1 MOS 2 Gluc 1 Gluc 2 Exposed Glu
16.674.172.081.040.520.26
MOS = Menor producción de ON
B-Glucano Expuesto = Mayor estimulación (ON)
Contenido de Inmunoglobulina en leche de la cerda al día 14 de lactación
Beta glucano inrementó el contenido de Ig en leche (3.4%)
Mortalidad en lechones (%) y desempeño al destete
*
Al destete el B-Glucano produjo un mayor peso (+0.27 kg) al destete (P < 0.05).
* p < 0.05
* destete (P < 0.05).
También la mortalidad mejoró al reducir 1.60% (P < 0.1).
B-glucano Inhibe Adherencia de la E. coli aCélulas CaCo2
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B-Glucanos (Fibosel) reduce la incidencia de diarrea en lechones destetados
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40
60
80
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0
20
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1 3 5 7 9 11 13 �!������"������
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Efecto de Fibosel sobre el desempeño del lechón–primeros 20 d post-destete -
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1 2 3 4 5 6 7 8
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8 � 9�: 8 9%
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Conclusiones
• Efecto de aditivos depende de situaciones específicas
• Modificaciones en la dieta tienen gran • Modificaciones en la dieta tienen gran impacto en estrategia para disminuir uso de antibioticos y mejoran comportamiento de los aditivos
