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DPP 2022 (1 de 3): nutrición y estrés y optimización de recursos

Antonio Palomo nos ofrece el resumen de las ponencias presentadas en la quincena edición del International Symposium on Digestive Physiology of Pigs, que tuvo lugar en Roterdam entre el 17 y el 20 de mayo de 2022.

LUCTA SIMPOSIO SATÉLITE: Últimos avances científicos en la función gastrointestinal y como la homeostasis está comprometida por el stress The role of fibre and protein fermentation in digesta transit, digestion and gastrointestinal health – S. de Vries. Países Bajos

Los cambios en la composición de la dieta son algo más que cambios en los nutrientes (composición química, presentación). El eje cerebro (SNC)-digestivo-microbioma es bidireccional. El concepto gut connectoma incluye el sistema inmune, neuronal y neuro endocrino. Pensamos en interacciones alimenticias para mantener y restaurar la homeostasis para estimular la función digestiva y el metabolismo. El tiempo de vaciado estomacal y la mezcla de alimento guardan relación con la función gástrica con variaciones en su pH, mayor en la parte esofágica, que puede verse influida por la presentación del alimento, tamaño de partícula y tipo de fibra. El tiempo de retención es mayor en dietas con partículas fibrosas, que en sólidas y menor en las líquidas. La inclusión de beta-glucanos aumenta el tiempo de retención en dietas líquidas, no variando en las sólidas. Las dietas más solubles, viscosas y fibrosas reducen la segregación de partículas en el estómago.

La fermentación de la proteína supone un riesgo de diarrea post-destete derivado de un sustrato no digestible y proteínas endógenas que producen metabolitos potencialmente tóxicos (aminas biógenas, BCFA, NH3, SH2, NO). Entre granjas hay variaciones sustanciales en la digestibilidad de la proteína, condicionadas por la sanidad de la granja. Las condiciones sanitarias malas reducen la digestibilidad de la proteína entre el 1-7%. Demuestran como el tiempo de retención del alimento en el estómago es la causa, reduciéndose cuando las condiciones sanitarias son peores, con menor digestibilidad de la proteína. La fermentación de las fibras debe facilitar la digestión de la proteína en el intestino delgado y reduce la presencia de proteína en el intestino grueso, dependiendo tanto del tipo de fibra como de proteína. La digestibilidad de la proteína aumenta con la inclusión de betaína e inulina. Las fibras fermentables reducen el flujo de amoníaco y la fermentación de la proteína, sin relación con la permeabilidad intestinal.

The long reach of early life stress: impact of early weaning on programming of intestinal and immune function. A. J. Moeser. EEUU

El destete es un momento de estrés temprano muy significativo derivado de cambios de ambiente, separación de la madre, establecimiento de nueva jerarquía, exposición a nuevos agentes, transporte y transición a la nueva dieta. Los tres primeros meses de vida son críticos para el tracto gastrointestinal en cuanto a transporte de nutrientes, secreción, absorción y función de barrera. En jabalíes, el destete natural se produce a los 100 días. El ambiente en fases tempranas y los factores ligados al animal influyen en el desarrollo del eje digestivo – cerebro. Las primeras 24 horas posteriores al destete, el eje digestivo-cerebro se activa ante el estrés y libera cortisol más catecolaminas, además de activar y movilizar al sistema inmune con una actividad secretora e inflamatoria intestinal que afecta al balance de absorción de nutrientes, impactando en las funciones de barrera intestinal (permeabilidad mucosa intestinal – leaky gut), lo que han podido replicar en el modelo ratón, comprobando un aumento de la DF4 en suero. El destete temprano provoca alteraciones en el transporte de glucosa y fructosa intestinal afectando a la absorción de agua (transportadores SGLT1 y GLUT2). Realizan un estudio ex vivo para medir el transporte de glucosa. En destete temprano frente a uno tardío, el transporte de glucosa a nivel del epitelio intestinal se ve reducido (decrece SGLT1 y aumenta GLUT2) afectando directamente a su absorción. El sistema nervioso entérico juega un papel crítico en el transporte de glucosa en lechones destetados temprano, los cuales presentan un bajo grado de inflamación crónico. El destete temprano también origina adiposidad en las vísceras y mesenterio del aparato digestivo.

Microbial endocrinol as a mechanism goberning the interplay between host and microbita during stress its role in gut health and behaviour in pigs. M. Lyte. EEUU

La base neuroquímica es un lenguaje común bidireccional entre el hospedador y su microbiota. El objetivo es identificar los mecanismos de esta interacción como una nueva perspectiva en la nutrición. La endocrinología microbiana se define como la interacción entre nutrición y ambiente que está en el centro de la salud digestiva. La interacción entre el hospedador y el medio puede condicionar el microbioma. La pregunta es en qué áreas se produce esta interacción o si se produce en algunas bacterias específicas para influir sobre la salud del hospedador. El papel del pienso y su composición es crucial para proveer elementos que mejoren la comunicación neuro endocrina y favorezcan microbiota beneficiosa. En el estudio de la interacción del estrés con el sistema inmune determinan que un incremento en la fagocitosis de más del 500% y un aumento los conflictos sociales aumentan la concentración del patógeno Yersinia enterocolítica. El sistema neuroquímico sirve como un lenguaje evolutivo entre el animal y su microbiota. La producción de norepinefrina y dopamina se produce en los órganos mesentéricos en el 50% del total del cuerpo. Los alimentos son fuentes ricas de hormonas neuroendocrinas. En el colon del cerdo hay muchas terminales nerviosas catecolaminérgicas. Las células enteroendocrinas pueden conectar las neuronas sensoriales y crear circuitos neuroepiteliales. El eje microbiota – digestivo – cerebro está bien demostrado en la era moderna a través de la circulación portal, habiendo demostrado su correlación y causalidad. Las bacterias implicadas pueden activar los patrones cerebrales, tanto de la ansiedad como de la memoria. La nutrición determina el ambiente neuroquímico del digestivo. Los análisis de microbioma se utilizan poco en la arena clínica, empleándose mucho más en la sanidad humana que en porcino. No sabemos aún qué hacen todos los genes que tenemos. Necesitamos continuar conociendo las interacciones microbioma-hospedador y determinar la progresión de la salud y la enfermedad de los animales. Diversidad y funcionalidad son dos términos diferentes que no necesariamente tienen que estar interaccionados.

The fantastic feed efficiency of newly weaned piglets a sign of efficiency or deficiency? T. van Kempen. EEUU

Las necesidades de mantenimiento para un lechón recién destetado son de 110 a 180 kcal/kg EM, por lo que un lechón con 6,84 kg debería comer 177 g/pienso/día de un pienso con 3.200 kcal ME/kg. Los modelos ignoran el estado sanitario de los lechones destetados, estando comprometida la digestión del pienso en valores del 10-15-30%. En base al consumo en los 8 días posteriores al destete, la ganancia media diaria será mayor y muy correlacionada con la deposición de músculo, sin apenas depositar nada de grasa. La ganancia media diaria posterior al destete es lineal con el consumo de alimento. Un problema universal es el bajo crecimiento en la primera semana después del destete, incluso por debajo de los 100 gramos, habiendo crecido más durante la fase de lactación previa, pudiendo incluso perder grasa para cubrir sus necesidades de mantenimiento, con una gran parte de tejido depositado en base a agua en forma de edema, que también tiene lugar en el músculo y pulmones (riesgo respiratorio), y no en el hígado. No se observa edema en el hígado. Las pruebas eléctricas de bio impedancia confirman los cambios en el contenido de agua de los tejidos. Los lechones toleran mal la insulina ya que estimula la reabsorción de sodio y agua en los riñones, provocando edema renal y aumentando la permeabilidad capilar. Es deseable incorporar lactosa pura, que tiene un índice glicémico bajo (0,41). Algunas evidencias sugieren que la insulina afecta a la permeabilidad intestinal (atención al exceso de hidratos de carbono).

Evaluation of the gastrointestinal tract “resilience” to stressors in pigs. G. Tedó. España

Resiliencia es la capacidad de los animales que están afectados por efectos adversos para recuperarse después de los cambios, con una baja sensitividad o mejor adaptabilidad a los mismos, manteniendo los parámetros productivos, bienestar, sanidad y sostenibilidad = cerdos más robustos. En este simposio satélite hemos hablado de la interacción de eje HPA ante factores de estrés como el momento del destete. Los indicadores del eje cerebro – estómago – microbioma son los causales (calidad aire, sanidad, mezcla, edad destete), biológicos (cortisol, calprotectina, citoquinas, permeabilidad, SCFA, amoníaco) y indicadores consecuentes (heterogeneidad, crecimiento, índice de diarrea, eficiencia, comportamiento, consumo). Podemos medir estos indicadores mediante modelos invasivos con cerdos in vitro (cultivos celulares y organoides), ex vivo (cámaras metabólicas) o in vivo. Los desafíos inmunitarios, ambientales y de estrés sociales son utilizados para analizar diferentes biomarcadores. A los ensayos experimentales podemos añadir los realizados en granjas y los basados en inteligencia artificial.

SESSION 1: Optimizing resource utilization for future feeds The role of foods of animal origin in the feeding of world population - L. Fresco

La proteína animal es esencial en tres fases concretas de la vida del ser humano: en el desarrollo de los jóvenes, en las mujeres lactantes y en la tercera edad. La sostenibilidad tanto de la producción de alimentos como del consumo contempla los sistemas de producción de alimentos de origen animal, considerando como una correcta alimentación del ser humano pasa por ser equilibrada y variada. La integración de los alimentos de origen animal en la cadena alimentaria precisa de mecanismos globales de regulación para abastecer el incremento de la población mundial. La seguridad alimentaria y el bienestar animal deben continuar siendo troncales para una alimentación saludable tanto de animales como de personas, integrando toda la información desde la granja para que los consumidores dispongan de dicha información de forma transparente.

Food for the planet - I. de Boer. Países Bajos

Nuestro planeta está cambiando: cambio climático, pérdida biodiversidad, pérdidas de nitrógeno, de fósforo y cambios en los sistemas de campos de cultivo junto con el uso del agua. El objetivo es producir alimentos seguros y suficientes para la producción animal respetando el planeta. Producir alimentos con el menor impacto (huella de carbono). Debemos cuantificar de forma precisa el consumo de recursos a lo largo de todo el proceso productivo. Hay una gran variabilidad en la literatura científica en cuanto a la superficie necesaria y emisiones de GHG (kg CO2 eq) para producir 100 gramos de proteína. Algunos ejemplos del impacto de la producción animal y del consumo de alimentos se centran en mejorar los parámetros de productividad (eficiencia alimentaria, lechones/cerda/año, reducción mortalidad), la densidad de nutrientes en las dietas (competición entre pienso y alimento). Más que centrarnos en la competición deberíamos centrarnos en la interrelación entre diferentes fuentes de alimentos y sus coproductos que puedan ser reutilizados en el sistema de producción circular. Todo ello lo basan en cinco principios:

  • Safeguard: regeneración y conservación de ecosistemas saludables.
  • Avoid: viene antes de priorizar/reciclar para prevenir desperdicio de alimentos
  • Prioritize principle: la biomasa y recursos productivos deben ser usados más eficientemente por las personas
  • Recycle principle: los bio productos deben ser reciclados en el sistema si esto es inevitable y no practicable. El ejemplo básico es el reciclaje de los purines dentro del campo (implementar fósforo al terreno)
  • Farm animals: el consumo aproximado de 23 g de proteína animal por persona y día mantendría el equilibrio entre la superficie de terreno utilizada con las necesidades de producción de proteína animal (granjas), sin necesidad de disponer de terreno suplementario.

Si esto lo llevamos al consumo en los diferentes continentes en base al porcentaje de la población mundial, solo Asia y África estarían por debajo de las necesidades de superficie. Los sistemas de alimentación de precisión y la optimización del uso de subproductos dentro de la nutrición de porcino pueden contribuir positivamente, junto con la exploración de nuevos ingredientes como la proteína de insectos, biomasa acuática y proteínas celulares simples.

Protein concentrates from lucerne; effect of processing on ileal digestibility. L. Stødkilde, H. N. Lærke, M. Ambye-Jensen, S. K. Jensen. Dinamarca

Presenta el resultado de una tesis basada en la biorrefinación de alfalfa para producir una proteína verde con un 50% de proteína. En una primera generación obtuvieron una proteína del 36% y en 2021 llegaron al 70% con un buen balance de aminoácidos, alto contenido en ácidos grasos omega 3 y antioxidantes. Realizaron pruebas en granjas de cerdos orgánicos y convencionales sustituyendo en dietas de engorde la soja por la proteína verde sin efectos adversos en parámetros productivos (ganancia media diaria e índice de conversión) así como en calidad de carne. El método de procesamiento va a influir en la digestibilidad ileal de la proteína. Utilizan un método estándar de precipitación a 85ºC (AU-Foulum) en dos pasos: uno primero a 55ºC para las proteínas citoplásmicas, seguido de una centrifugación. El contenido en proteína bruta sobre materia seca estaba sobre el 50% con valores de lisina total entre 6-7% y una digestibilidad de la proteína y la lisina entre 70-80%. No hay una correlación per se entre el contenido en proteína bruta y la digestibilidad junto a sus aminoácidos, derivados de la degradación proteolítica, reacción de Maillard y la unión cruzada de proteínas.

Cell wall properties of feeds and their impact on protein digestibility: an in vitro study. M. Grundy, J. van Milgen, D. Renaudeau. Francia

La fibra dietética puede tener un efecto negativo en la digestibilidad de la proteína y su absorción, además de un impacto positivo en la microbiota y la motilidad estomacal, la viscosidad del contenido gastrointestinal e interaccionar con el mucus intestinal. Bioaccesibilidad, biodisponibilidad, digestión y digestibilidad son cuatro conceptos que van unidos y que se sobreponen de forma inversa. Realizan un estudio in vitro con 9 ingredientes (soja, cebada, trigo, guisantes, maíz, pulpa remolacha) analizando previamente la distribución de tamaño de partícula y utilizando el modelo Brodkord 2019 de tres fases (oral, gástrica y intestinal). La solubilidad de las diferentes proteínas durante el proceso de incubación varía según materias primas, variando la bioaccesibilidad y digestibilidad de la proteína. Los diferentes niveles de fibra dietética muestran diferentes comportamientos. La conclusión es que la estructura de la pared celular es específica de cada ingrediente, con consecuencias sobre la bioaccesibilidad y la digestibilidad que nos impiden determinarla de forma aislada.

Evaluation of agricultural resources for optimal upcycling in pigs - P. Urriola. EEUU

Evalúa los cambios y oportunidades para integrar la producción animal en la de los alimentos y su nexo de unión con la producción de combustibles. Para ello presenta 4 aspectos: evaluación precisa de los ingredientes, reducción de las enfermedades que reducen el potencial del animal, recuperación de los desperdicios y prevención de la transmisión de enfermedades infecciosas. En EEUU la alimentación animal, producción de biocombustibles y alimentos están intrincadas. La fibra dietética es una llave de unión en este entramado, pudiendo ayudarnos a reducir el coste de la dieta, mejorar el bienestar, reducir las enfermedades endémicas y reducir la huella de carbono ambiental. La valoración nutricional más precisa de los ingredientes debe incluir: clases de nutrientes, sistemas de evaluación energética, dinámica de composición de ingredientes, y su dinámica de digestibilidad. También es necesaria la valoración precisa de los coproductos (DDGS) y su inclusión en porcentajes adecuados, así como coproductos de fibra de plantas de bioetanol (ácido fítico, ácidos hidroxicinámico), considerando de forma precisa la concentración y digestibilidad de diferentes aminoácidos. El valor energético de los ingredientes fibrosos, en comparación con las fuentes de grasa, tiene margen de trabajo para precisar mejor los balances energéticos de las dietas para optimizar su aprovechamiento (hacer más con menos).

El metaanálisis sobre inclusión de enzimas en piensos de cerdos de engorde con DDGS y salvados de trigo arroja datos diversos en los resultados productivos, pensando que hay variables con efectos tanto inherentes a la propia dieta como factores externos. Con el uso de probióticos también se muestran mejoras en digestibilidad de la fibra y de los lípidos, como con la inclusión de extractos de microalgas.

El efecto de diferentes tipos de fibra en la severidad de lesiones en cerdos infectados por Lawsonia intracellularis o Brachispira hyodisenteriae se ha demostrado en numerosos trabajos por los efectos beneficiosos sobre la microbiota. La interacción entre bienestar animal e impacto medioambiental se relaciona con el concepto de economía circular, el cual difícilmente podemos entenderlo sin considerar la prevención y control de las patologías con impacto directo sobre la producción animal y las pérdidas originadas por las mismas (DEP, PPA).

Gastrointestinal attributes in nursery pigs fed diets supplemented with enzymatically treated yeast and pharmacological zinc oxide alone or in combination. B. Christensen, C. Zhi, M. Mohammadigheisar, H. Schulze, L.A. Hubert, E. Kiarie. Canadá - Reino Unido

El destete es un momento de estrés nutricional, ambiental e inmunológico. En los piensos de lechones se utilizan prebióticos, probióticos y postbioticos (paredes celulares y metabolitos). Los beta-glucanos aumentan la función de macrófagos y neutrófilos. Llevan a cabo un estudio comparando la inclusión de un postbiótico (Saccharomyces cerevisiae tratado enzimáticamente con un contenido de un 40% de betaglucanos y 36% de proteína) frente a una dieta con ZnO a nivel terapéutico. Los lechones con postbióticos y con ZnO tuvieron mejores parámetros productivos (consumo y ganancia media diaria) que los que no lo incorporaban. Los niveles de IgA en yeyuno, la actividad antioxidante y la morfología intestinal de lechones con postbióticos eran superiores que con ZnO, La concentración microbiana en íleon fue superior en lechones con postbiótico observando diferencias en los niveles de ácidos grasos volátiles entre los lotes de lechones. Observan efectos asociativos entre postbióticos y ZnO, con algunas dudas sobre la dosis específica de postbióticos a utilizar.

Acidification or fermentation of barley grain using Limosilactobacillus reuteri or Weissella cibaria degrades inositol phosphate in vitro. . M.E. Heyer, A. Dörper, V. Sommerfeld, M.G. Gänzle, R.T. Zijlstra. Canadá, Países Bajos

La mayor parte del fósforo almacenado en la cebada está en forma de InsP6P y es una sal fitato (65%). La fermentación de la cebada reduce el pH permitiendo una mayor disponibilidad del fitato. En un estudio in vitro realizan una acidificación y tratamiento de fermentación con L. reuteri y W. cibaria a 37 y 30ºC respectivamente sobre una cebada con elevados niveles en beta-glucanos para analizar la cantidad de InsP6 degradado. El pH de los tres tratamientos baja a 4 y aumenta la concentración de acetato y lactato. El contenido en inositol fosfato se reduce más de la mitad en el proceso de fermentación de W. cibaria y una cuarta parte en acidificación y fermentación con L. reuteri. El InsP3 se reduce en un 46-48% en los tres tratamientos de forma similar. La reducción de fósforo (2,3,4,5,6) fue mayor en la fermentación con L. reuteri (>62%) derivado de activar las enzimas intrínsecas (fitasa) y estimular la degradación de la fibra y los factores anti nutricionales. A nivel práctico cada 10% de cebada de inclusión en la dieta podríamos reducir 1 kg/t de fosfato monocálcico

Effects of dietary fibre sources for sows during gestation on the performance and plasma glucose kinetics. M.G. Barros Filho, B. Silva, C. Fernandes, J. Gomes, J.V. Bernardes, G. Sales, R. Moreira, C. Potthast. Brasil, Austria

Presenta su proyecto de tesis sobre la inclusión de fibra en la gestación y la mejora de parámetros productivos durante la lactación. Incluyen 181 cerdas entre 1 y 7 partos a las que incluyen una fibra insoluble ELC (75% fibra insoluble, 30% lignina) y otra fibra 100% insoluble. Analizan los niveles de glicemia a los 35, 75 y 111 días de gestación, así como la producción de leche al día 16. En el caso de la fibra ELC tienen mayor número de nacidos totales y una reducción de urea plasmática a causa de la menor producción de amoníaco al final de la gestación. Los niveles de IgG e IgA son mayores en ambos tipos de fibra al día 16 de lactación que con el control. Los niveles de ácidos grasos volátiles en las heces al día 111 de gestación y 16 de lactación son menores bajando el nivel de ácido isobutírico correlacionado con la presencia de Bacteroides y Clostridium en el colon distal. Así la inclusión de una fibra eubiótica en dietas gestantes mejora el uso de la proteína de la dieta y el ambiente gastrointestinal.

Antonio Palomo Yagüe

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