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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

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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

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otei

n)

aminopeptidase isomaltase-sucrase

0 3 7day postweaning

0

10

20

30

40

50

60

amin

opep

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0

100

200

300

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alta

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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

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ol)

Selko R&D lab, 2004

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Enterobacteria (gram–) Enterococcus (Gram+) Lactobacillus (Gram+)

Log

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Acidos Orgánicos AGCM Combination

Efecto del Nivel de Proteína CrudaNutreco SRC, 2003 Como conditions, (+) AGCM

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Gan

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(%

)

GDP (g/d) Diarrea %

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Low CP Low CP + High CP High CP +

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(%

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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%

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treatments

treatment

% S

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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

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Efecto de Fibosel sobre el desempeño del lechón–primeros 20 d post-destete -

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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

Gracias por su atención!

Hugo.Romero.Sanchez@nutreco.com

Una Compañía Nutreco