Alternativas nutricionales al óxido de zinc en lechones

Alternativas nutricionales al óxido de zinc en lechones

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SEPOR

Alberto Quiles Departamento de Producción Animal. Universidad de Murcia. Campus de Espinardo. 30071-Murcia. quiles@um.es

Mª Luisa Hevia Departamento de Producción Animal. Universidad de Murcia. Campus de Espinardo. 30071-Murcia.

Resumen

En un futuro próximo la Nutrición Animal deberá afrontar un nuevo reto ante la prohibición de los de antibióticos profilácticos y del óxido de zinc (ZnO), lo que obligará al diseño de nuevas dietas para hacer frente a las primeras etapas post-destete de los lechones.

Concretamente, ante la coyuntura de tener que prescindir de la administración de dosis altas de ZnO en dietas de transición, la composición en ingredientes y nutrientes de la dieta basal -en particular en lo referente a la fibra, proteína bruta y aminoácidos esenciales y no estrictamente esenciales- será de suma importancia. Una vez se hayan establecido las bases para una buena salud intestinal, el empleo de diversos aditivos y compuestos funcionales que presenten una actividad antimicrobiana, antiinflamatoria y, en definitiva, antidiarreica demostrada (fitogénicos, proteínas funcionales y péptidos bioactivos, probióticos, prebióticos, ácidos orgánicos) sería un aspecto a tener en cuenta. Estos compuestos pueden contribuir al desarrollo de la morfología intestinal, la correcta respuesta inmunitaria y la estabilidad de la microflora intestinal, lo que contribuiría a la optimización de la salud intestinal del lechón destetado y a la mejora medioambiental al evitar la contaminación de los suelos por el exceso de zinc.

La cría de lechones sin el uso medicinal del ZnO, unido a la prohibición de los antibióticos con carácter profiláctico hace que el momento del destete de los lechones sea una etapa crítica.

Introducción

A finales de 2016 el Comité de Medicamentos para Uso Veterinario (CVMP) de la Agencia Europea del Medicamento (EMA) recomendó la denegación de la concesión de las autorizaciones de comercialización existentes de medicamentos veterinarios que contengan óxido de zinc (ZnO) para su administración oral a las especies productoras de alimentos, debido a las preocupaciones relacionadas con el riesgo potencial para el medio ambiente de los suelos y su posible filtración a las aguas y el aumento de la prevalencia de bacterias resistentes a los antibióticos. El Comité llegó a la conclusión de que, en general, el equilibrio beneficio-riesgo es negativo, ya que los beneficios del ZnO para la prevención de la diarrea en cerdos no superan los riesgos para el medio ambiente.

Son varias las organizaciones porcinas dentro de la UE que se oponen a esta medida, ya que entienden que la evaluación del beneficio-riesgo del uso del ZnO se ha realizado bajo unas premisas defectuosas, no pudiendo señalar en exclusividad a la alimentación animal como responsable de la contaminación de los suelos por zinc. En este sentido, podemos señalar que la reducción de 2.500 a 150 mg/kg de pienso desde el destete hasta el día 14 después del mismo, reducirá un 23% la cantidad de zinc consumido por un cerdo a lo largo de su vida, es decir, se reducirá de 40 a 31 g/cerdo. A pesar de ello el CVMP insiste en la retirada del ZnO. Se espera en los próximos meses la decisión final de la Comisión Europea al respecto, teniendo en cuenta el informe del CVMP y las pruebas presentadas por los estados miembros y las asociaciones profesionales, pero todo apunta a que el sector deberá enfrentarse, en un futuro próximo, a la cría de lechones sin el uso medicinal del ZnO, lo que unido a la prohibición de los antibióticos con carácter profiláctico hace que el momento del destete de los lechones y su posterior etapa de crecimiento vaya a ser una etapa crítica, con grandes dificultades para los porcinocultores; máxime con las nuevas genéticas cada vez más prolíficas pero que destetan lechones más pequeños y menos resistentes. Todo ello plantea un nuevo escenario en el que se deberán adoptar nuevas medidas desde diferentes puntos de vista, tanto nutricionales como ambientales, de manejo, mejora de las instalaciones o de bioseguridad para hacer frente a este nuevo escenario y que no se vea comprometido el bienestar de los lechones. Desde el punto de vista de la Nutrición se abre un nuevo reto, donde la prohibición de antibióticos profilácticos y del ZnO de uso medicinal, obligaran al diseño de nuevas dietas con nuevos ingredientes y aditivos para hacer frente a las primeras etapas post-destete de los lechones.

Efecto del ZnO sobre la salud del lechón

Como medicamento, el ZnO se administra a dosis mucho más altas que las permitidas para su uso como aditivo (3.000 contra 150 ppm), requiriéndose prescripción veterinaria y limitándose la duración del tratamiento a dos semanas después del destete, según las normativas vigentes.

Hay un gran número de estudios sobre dosificación y eficacia que indican que los niveles terapéuticos de óxido de zinc de 2.500-3.000 ppm, tienen un gran efecto en la prevención de las enteritis y las diarreas post-destete. Los niveles de inclusión de 1.000 ppm, o inferiores, no muestran ningún efecto en la prevención de la diarrea o en la mejora del crecimiento. Estudios recientes demuestran que cuando se elimina el óxido de zinc de la dieta, la mortalidad aumenta en promedio un 3 %, el 30 % de los cerdos empiezan a tener diarrea, la tasa de crecimiento cae un 20 % y tienen que terminar utilizando antibióticos para tratar de controlar la situación.

¿Cuáles son los principales efectos fisiológicos del ZnO en el organismo del lechón?

– Efecto promotor del crecimiento: el ZnO estimula la secreción gástrica del péptido grelina que controla la secreción del alimento.

– Mantenimiento de la estructura y función intestinal: El zinc disminuye el estrés oxidativo responsable, entre otros factores, del deterioro de la pared intestinal y de la alteración de la homeostasis intestinal. De esta forma el zinc permite una mayor absorción de nutrientes de la dieta y una mayor protección frente a bacterias patógenas que pueden cruzar la pared intestinal y causar diarreas.

Estrategias nutricionales a tener en cuenta ante la prohibición de ZnO

Ante una posible restricción del uso de ZnO en dietas para lechones, cambios en la composición de la dieta y la adición en pienso de determinados compuestos funcionales o aditivos con actividad antimicrobiana y antiinflamatoria serán, como mínimo, una posible solución a considerar ante la presencia de cuadros diarreicos post-destete. Entre estas medidas podemos destacar las siguientes:

1. Aporte de fibra. 

La adición de fuentes de fibra insoluble (hasta un 2-3%), como las cascarillas de cereales, reduce la excreción de E. coli hemolítica y la incidencia de diarrea en lechones después del destete, debido a la estabilización de la flora intestinal y la regulación del tránsito intestinal. En el aporte de la fibra tiene gran importancia la forma física, siendo mucho menos eficiente a medida que se aumenta el grado de molienda de ésta. Por el contrario, el aporte de fibra soluble puede incrementar la viscosidad de la digesta, lo que puede contribuir a la proliferación de E. coli en el instinto delgado.

2. Disminución del aporte de materias primas ricas en β-glucanos y arabinoxilanos solubles.

3. Inclusión de arroz. 

El aporte de arroz cocido o crudo en dietas para lechones reduce la incidencia de diarreas post-destete, debido a su alto contenido en almidón resistente y la presencia de factores anti-secretores.

4. Mejorara de la digestibilidad de los ingredientes proteicos. 

La proteína de leguminosas, con un alto nivel de factores antinutritivos, da lugar a una reducción de la actividad enzimática endógena del lechón y a la disminución del desarrollo de la morfología intestinal y de la digestibilidad de los nutrientes, con consecuencias negativas sobre el crecimiento y la salud intestinal de los lechones.

Por otra parte, es necesario garantizar un mínimo de componentes lácteos en la dieta (sueros lácteos, leche desnatada), con aporte de lactosa y proteína láctea; así como, también, la inclusión de plasma porcino, solubles de porcino secados por spray o harina de pescado.

5. Limitar la harina de soja hasta pasados los 11kg. 

Cuando se haga habrá que someterla a hidrólisis enzimática o microbiana para reducir su contenido en factores antinutritivos.

6. Bajar los niveles de proteína. 

Un elevado nivel de proteína bruta en la dieta provoca un aumento del catabolismo proteico en la parte distal del intestino por parte de la microflora produciendo una serie de sustancias tóxicas (amoníaco, aminas, índoles, fenoles y ácidos grasos de cadena ramificada) favorecedoras de la diarrea. Esta bajada en el aporte de proteína se debe compensar mediante el uso de los aminoácidos sintéticos disponibles, teniendo en cuenta el concepto de proteína ideal, para que no se vea comprometido el crecimiento de los lechones. De los aminoácidos esenciales la treonina debe ser considerada como un aminoácido clave para conseguir una buena salud intestinal. Como consecuencia de su participación en las funciones relacionadas con el sistema digestivo e inmunitario (participación en la síntesis de mucina e inmunoglobulina G), las necesidades de treonina deben ser sobreestimadas en aquellas circunstancias donde se requieran adaptaciones del sistema digestivo o incrementos del sistema inmunológico como podrían ser el periodo post-destete, recomendándose una relación lisina:treonina de 0,7.

7. Aumento del nivel de 

aminoácidos no estrictamente esenciales. 

La glutamina y la arginina pueden jugar un papel importante en circunstancias en las que la integridad morfológica y funcional del intestino se ve afectada. El aporte extra de glutamina a niveles del 1% ejerce un mecanismo de protección intestinal debido a un aumento de la expresión de la proteína Hsp70. La proteína Hsp70 es imprescindible para la formación de la estructura tridimensional de otras proteínas y, en definitiva, necesaria para el correcto desarrollo de la fisiología celular y la morfología de los epitelios. Así mismo, la glutamina reduce el estrés oxidativo, aumentando el desarrollo de la mucosa intestinal y disminuyendo la incidencia de diarreas post-destete. Por otra parte, dosis de 0.5-1% de arginina reducen el deterioro de la morfología del intestino delgado, alivian la disminución de la proliferación de células de las criptas intestinales y disminuyen la expresión de citoquinas proinflamatorias intestinales.

8. Uso de nuevas fórmulas  mejoradas de ZnO. 

Estas fórmulas han de ser capaces de conseguir el mismo efecto terapéutico que el compuesto puro o convencional pero con dosis mucho más bajas (100-300 ppm). Por ejemplo, el ZnO inorgánico micro-encapsulado por una matriz de grasa vegetal que impida su degradación en el estómago por parte del HCl, facilitando así su acceso al intestino. También se pueden emplear productos a base de nano-partículas de ZnO (más de un 75 % de las partículas tienen menos de 200 micrones) que consigan una lenta liberación del ZnO, permitiéndole alcanzar los tramos distales del intestino; o bien, el uso de ZnO potenciado cuya alta porosidad le permita el uso de dosis muy bajas, al aumentar considerablemente los puntos de contacto con las bacterias y con la pared intestinal.

9. Extractos de plantas (aditivos fitogénicos). 

Se trata de aceites esenciales y extractos vegetales, compuestos principalmente por terpenoides volátiles, tienen el aroma propio de la planta de origen. Se usan en las dietas de lechones por sus propiedades estimulantes de las secreciones digestivas, así como antioxidantes, antimicrobianas, antidiarreicas, antiinflamatorias o potenciadores de la inmunidad.

Existe una larga lista de derivados de plantas, aunque los más empleados son cinamaldehido (canela), eugenol (clavo), capsaicina (pimientos picantes), alicina (ajo), timol (tomillo) y cineol (romero), orégano, peperina (pimienta), mentol (menta), zingerol (jengibre), linalol (cilantro), sabinena (nuez moscada).

Algunos de estos compuestos de origen vegetal además de actividad antimicrobiana (bacteriostática o bactericida) tienen la capacidad de inhibir toxinas de origen bacteriano.

De todos ellos los más utilizados son el orégano, el tomillo y el romero, ya que contienen elevadas cantidades de dos fenoles, carvacol y timol, con poder antimicrobiano. También hemos de destacar la presencia de cinamaldehído alcaloide derivado de la canela, con propiedades antiinflamatorias.

En los últimos años la comunidad científica ha prestado una especial atención a la berberina como posible alternativa al ZnO. Se trata de un alcaloide presente en las raíces, rizomas o tallos de plantas como Hydrastis canadensis, Coptis chinensis, Berberis aquifolium, Berberis vulgaris, Berberis aristata y Rhizoma coptitis. Entre sus propiedades destaca su efectividad frente a las enterotoxinas termolábiles y termoestables de E. coli; refuerza las uniones entre las células del epitelio intestinal, reduciéndose la permeabilidad intestinal y su efecto sobre el peristaltismo intestinal.

10. Proteínas funcionales y  péptidos bioactivos. 

Existen una serie de proteínas funcionales e ingredientes ricos en inmunoglobulinas (concentrados de proteína de suero lácteo, plasma animal, ovoinmunoglobulinas) de interés para luchar frente a las diarreas post-destete. Entre ellas cabe destacar el uso del glicomacropéptido (GMP) que favorece el mantenimiento de la morfología y función de la mucosa intestinal, al tener un efecto antiinflamatorio debido a una menor expresión génica de distintas citoquinas y quimioquinas proinflamatorias.

Por otra parte, la lactoferrina o sus péptidos activos lactoferricina y lactoferrampina también tiene capacidad antiinflamatoria, al unirse a los lipopolisacáridos de E. coli, impidiendo la unión de estos lipopolisacáridos a los monocitos y otras células del sistema inmune y atenuando así aquellos procesos pro-inflamatorios inducidos por los lipopolisacáridos bacterianos, al inhibir la producción de varias citoquinas como el TNF-α o la interleuquina (IL)1β.

Otra sustancia con poder inmunomodulador y actividad antimicrobiana es la lisozima, cuya adición al agua de bebida a niveles del 0,2% reduce los recuentos de E. coli enterotoxigénica en la mucosa ileal y en el contenido del colon y mejora la morfología del epitelio intestinal, mitigando la respuesta inflamatoria asociada a la infección al disminuir los niveles de citoquinas proinflamatorias.

11. Probióticos.

Los probióticos se definen como aditivos zootécnicos estabilizadores de la flora intestinal. En efecto, los probióticos proporcionan una flora intestinal óptima que contrarresta a los gérmenes patógenos, mejorando el equilibrio de la flora digestiva del lechón.

A la hora de la utilización de probióticos hemos de asegurarnos que los microorganismos empleados mantengan toda su vitalidad hasta que el pienso sea ingerido por los lechones; y, posteriormente, tienen que ser capaces de sobrevivir en el tracto gastrointestinal para poder colonizar el colón y el lumen intestinal durante un tiempo indefinido, evitando la colonización de patógenos, compitiendo con ellos por los nutrientes y los lugares de adhesión, neutralizando sus toxinas y reduciendo la concentración en plasma de ciertos metabolitos perjudiciales como el amoníaco y endotoxinas.

Por otra parte, los probióticos producen sustancias antimicrobianas como las bacteriocinas y ácidos grasos volátiles que ayudan a rebajar el pH, favoreciendo el crecimiento de bacterias ácido lácticas en detrimento de coliformes y otros microorganismos patógenos.

Los microorganismos que constituyen los probióticos son bacterias gram +, capaces en su mayoría de producir ácido láctico (Lactobacillus, Bifidobacterium, Enterococcus, Pediococcus, Streptococcus) pero también incluyen bacterias no lácticas (Bacillus), levaduras (Saccharomyces cerevisiae) y hongos (Aspergillus oryzae). Las levaduras favorecen el crecimiento de las bifidobacterias y las lactobacterias, además neutralizan toxinas de ciertos microorganismos como el Clostridium, aportan vitaminas del grupo B, oligoelementos, aminoácidos, enzimas, etc., estimulan el sistema inmunitario, modulan el tránsito intestinal e incrementan la mitosis de los enterocitos. En función del tipo de microorganismo, pueden necesitar algún tipo de proceso tecnológico (por ejemplo: la microencapsulación) para protegerlos de las altas temperaturas a las que se somete el pienso durante el proceso de granulación; este es el caso de ciertas levaduras o bacterias no esporuladas de los géneros Enterococcus, Lactobacillus o Pediococcus.

12. Prebióticos.

Los prebióticos se pueden definir como aditivos fermentables no digestibles por las enzimas endógenas, que son capaces de beneficiar y estimular el crecimiento de la flora bacteriana saprofita. Los prebióticos no se digieren en el tracto digestivo superior, al no poder ser hidrolizados por las enzimas intestinales, pasando directamente al tracto digestivo inferior donde fermentan; gracias a lo cual favorecen el crecimiento de bifidobacterias y Lactobacilus, manteniendo el equilibrio de la flora intestinal.

El grupo de prebióticos más estudiado corresponde a los oligosacáridos, los cuales varían en función de su composición en monosacáridos y grado de polimerización. Se encuentran de forma natural en los cereales y leguminosas y tienen un efecto promotor del crecimiento y de mejora de la salud intestinal.

De todos ellos podemos destacar, principalmente, los fructooligosacáridos (FOS) y mananooligosacáridos (MOS).

Los FOS están formados por cadenas lineales de longitud variable de moléculas de fructosa con enlaces β (1-2). Estos enlaces β aseguran que van a estar disponibles para la fermentación por parte de la flora intestinal. Tienen un efecto, particularmente, beneficioso sobre la población de bifidobacterias. Por su parte, los MOS son cadenas de polímeros de manosa presentes en las paredes celulares de las levaduras (Sacharomyces cerevisiae). Otros oligosacáridos son los xilooligosacáridos (XOS), glucooligosacáridos (GOS), transgalactooligosacáridos (TOS) y extractos de oligosacaridos de soja (SOE).

También el uso de polisacáridos lineales compuestos por cadenas distribuidas aleatoriamente de β-(1-4) D-glucosamina y N-acetil-D-glucosamina (derivados de la quitina de los crustáceos) están siendo motivo de estudio en la prevención de procesos diarreicos tras el destete de los lechones.

La fermentación de los oligosacáridos originan ácidos grasos de cadena corta (acetato, propionato y butírico) y otros metabolitos que favorecen el crecimiento de la flora intestinal. Son también capaces de estimular el sistema inmune del cerdo (se incrementan las inmunoglobulinas IgG e IgA), a la vez que actúan como competidores con los microorganismos patógenos, al bloquear o competir por los receptores intestinales, por ejemplo para el caso de algunas cepas de Salmonellas o de E. coli. Favorecen, también, el tránsito intestinal (reducen la velocidad de vaciado del estómago y la velocidad de tránsito del intestino grueso) y el equilibrio iónico.

La lactosa puede actuar también como prebiótico en animales muy jóvenes, al ser susceptible de fermentación en el intestino produciéndose ácido láctico.

13. Ácidos orgánicos.

La acidificación del tracto gastro-intestinal mejora la salud intestinal y estimula la actividad enzimática endógena pero también posee efectos antimicrobianos. La acción antimicrobiana va a depender de la cantidad de ácido presente en forma no disociada, que viene determinado por el valor pKa (valor del pH en el cual el ácido se disocia en un 50%). Su mecanismo de acción consiste en acidificar el interior del microorganismo, inhibir las reacciones enzimáticas y bloquear los mecanismos de transporte de los nutrientes. Los ácidos orgánicos van a provocar una toxicidad en el interior de las bacterias por acumulación de aniones polares. Esta acción es realmente importante frente a bacterias gram negativas, como E. coli o Salmonella, por poseer una membrana muy delgada.

Tradicionalmente se han usado los ácidos fórmico, acético, propiónico (frente a hongos), butírico, cítrico, málico y láctico. Se aplican individualmente o en combinaciones de los mismos y generalmente en forma de sales (diformiato potásico, formiato cálcico, propionato de calcio, citrato de calcio o butirato sódico) para facilitar su manipulación, aunque pierden así efectividad respecto a su forma pura, por lo que se necesitan mayores dosis.

En los últimos años se han comenzado a usar los ácidos benzoico y sórbico frente a bacterias gram negativas, los ácidos cáprico y caprílico frente a las gram positivas y el ácido láurico frente a los estreptococos.

14. Fitasas.

El ácido fítico cuando se une a diversos minerales y/u oligoelementos, para formar los correspondientes fitatos, provoca una reducción de la biodisponibilidad de los mismos, entre los cuales se encuentran el zinc. La mayor o menor biodisponibilidad va a depender de una serie de factores tales como el pH, concentración, asociación entre el ácido fítico con las proteínas y el almidón, procesado del pienso, presencia de otros iones en el alimento, etc. En concreto, el fitato tiene la capacidad de unirse al zinc a un pH de 4-6, reduciendo la eficacia del óxido de zinc en la dieta. Ello implica que la presencia de fitasas en el pienso puede reducir, en parte, el aporte de zinc, al liberarse en la hidrólisis de los fitatos. En este sentido, la dosificación de fitasa a un nivel de 500-1000 FTU/kg, permite reducir el nivel de ZnO de 2.500 mg/kg a 1.750 mg/kg, ya que permite la liberación de zinc nativo de las materias primas del pienso de entre 11 y 34 mg/kg, dependiendo de la concentración dietética de fitato; sin tener un efecto negativo sobre la tasa de crecimiento ni sobre la conversión del pienso.

15. Arcillas.

Ciertas materias de esta naturaleza, como montmorillonitas, pueden reducir diarreas en lechones en condiciones normales. Por su capacidad de intercambio iónico, pueden alterar el pH del medio y romper la pared bacteriana. Adsorben las toxinas bacterianas y refuerzan la pared intestinal por adhesión. Aunque afectan negativamente al crecimiento y a la conversión del lechón.

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