Relación entre nutrición, salud e inmunología en porcinos: ingredientes funcionales

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Relación entre nutrición, salud e inmunología en porcinos: ingredientes funcionales

17 April 2015

Se discute el impacto derivado de la inclusión de ingredientes funcionales en la dieta sobre la respuesta inmune intestinal, sobre la integridad y función de la mucosa y sobre la productividad animal. (Segunda parte de una serie de cinco artículos).

Conferencia presentada durante el VI Congreso Latinoamericano de Nutrición Animal, Estância de São Pedro, Brasil, en septiembre de 2014 por Javier Polo, Joy Campbell y Joe Crenshaw, APC Inc, EUA; Carmen Rodríguez, APC Europe S.A, España y Luis Rangel, APC Inc, Brasil.

La definición de ingrediente funcional varía enormemente en función de la disciplina científica que lo defina, no obstante como el interés de este artículo radica en los nutricionistas animales lo definiremos como el ingredientes que al ser administrado a los animales mejora el rendimiento del animal y su bienestar más de lo que cabría esperar o explicar por su simple potencial nutricional.

Más específicamente, se discutirá el impacto derivado de la inclusión de ingredientes funcionales en la dieta sobre la respuesta inmune intestinal, sobre la integridad y función de la mucosa y sobre la productividad animal.

La proteínas tienen multitud de funciones en el organismos incluyendo actividad estimulatoria, catalítica, de transporte, estructural y molecular.

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Relación entre nutrición, salud e inmunología en porcinos: introducción

El plasma animal deshidratado (SDP de sus siglas inglesas spray-dried plasma) es una fuente de proteínas funcionales con múltiples beneficios, sobre la respuesta inmunitaria y la función de barrera de la mucosa intestinal, asociados a su administración en la dieta y ampliamente descritos en la numerosa bibliografía disponible al respecto (Torrallardona, 2010). (El uso de plasma animal deshidratada se presentará en la cuarta parte de esta serie).

Otros ingredientes funcionales también han sido ampliamente estudiados por su impacto positivo sobre la salud intestinal del animal como los probióticos (Williams et al., 2001), prebióticos, extractos vegetales, ácidos grasos poliinsaturados (PUFA), calostro bovino (Boundry et al., 2007). (Más ingredientes funcionales como lactoferrina, yema de huevo y levaduras se discutirán en la tercera parte de esta serie).

Funcionamiento de los ingredientes funcionales

Prebióticos

El objetivo de la utilización de carbohidratos fermentables en la dieta de lechones al destete es mejorar la composición de la microbiota intestinal y la función intestinal tanto
en el intestino delgado como en el grueso (Bauer et al., 2006).

Al nacimiento, el intestino se considera estéril y es posteriormente cuando se da la colonización del mismo con microorganismos procedentes de la madre y del ambiente, inicialmente bacterias del ácido láctico, entero bacterias y estreptococos. Los lechones al nacimiento y al destete son muy susceptibles a las enfermedades entéricas (Hopwood and Hampson, 2003).

Los lechones destetados en explotaciones comerciales experimentan cambios importantes en la composición de la microbiota intestinal que pueden venir determinados por la dieta, diversos factores ambientales y el propio huésped (Konstantinov et al., 2004).

En un periodo de tiempo muy breve la composición de la microbiota intestinal cambia de ser una comunidad simple e inestable a convertirse en una compleja y estable en la que aumenta la competitividad por exclusión. La mejora en la capacidad fermentativa ayuda al huésped ya que mejora la motilidad intestinal, el rendimiento energético, la producción de vitaminas y la estimulación del sistema inmune intestinal, además de mejorar la capacidad defensiva contra patógenos y prevenir los procesos de diarrea. Por lo tanto la composición de la dieta es muy importante a la hora de determinar la composición y actividad de la microbiota intestinal.

Un nivel elevado de lactosa en la dieta favorece la colonización por bifidobacterias y lactobacilos y reduce la cantidad de E. coli (Pierce et al., 2007). Además se ha sugerido que la microbiota intestinal de los lechones al destete se ve afectada por la inclusión de inulina, lactulosa, pulpa de remolacha azucarera y almidón de trigo (Konstantinov et al., 2003, 2004). Loh et al., (2006) indicaron que la adición de inulina a una dieta basal afecta la proporción de lechones con niveles detectables de bifidobacterias mientras que los lactobacilos no se vieron modificados.

Dado el amplio y variado espectro de componentes prebióticos disponibles resulta imposible generalizar sobre sus efectos en digestibilidad, fermentabilidad y estimulación de determinadas especies bacterianas a nivel intestinal. Resulta importante puntualizar que la microbiota intestinal se adapta lentamente a la presencia de un prebiótico específico en la dieta y que tras retirarlo de la dieta se produce también un nuevo proceso gradual de adaptación y cambio en la microbiota.

A pesar de que el consumo de prebióticos resulta beneficioso sobre la salud intestinal, no existen evidencias directas que demuestren que su consumo otorga una mayor resistencia a condiciones de situaciones desfavorables o de desafío patogénico.

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"Los probióticos son una fuente viva y natural de microorganismos en la dieta"

Probióticos

Oficialmente los probióticos son microorganismos que se administran directamente en el alimento (DFM de las siglas inglesas direct-fed microbials). Son una fuente viva y natural de microorganismos en la dieta. Normalmente los microorganismos que se utilizan son bacterias del ácido láctico, levaduras y formas del género Bacillus. La inclusión de probióticos en la dieta se asocia normalmente a una reducción en la adherencia de patógenos y a una menor inflamación (Kim et al., 2005).

Tal y como se ha mencionado anteriormente, el destete es un tiempo en el que el animal debe establecer una comunidad microbiana intestinal compleja y estable, por lo tanto éste debe ser el objetivo de incluir probióticos en la dieta.

Según la cepa de probiótico utilizada, son diversos los mecanismos implicados en la aplicación de probióticos para proteger las células del epitelio intestinal contra E. coli enterotoxigénica (ETEC), entre ellos exclusión competitiva, reducción de su adhesión, mantenimiento de la integridad de las uniones estrechas del epitelio, incremento de la expresión génica de mucina y reducción en la transmigración de los neutrófilos (Roselli et al., 2005).

Al igual que los prebióticos, los probióticos tardan un tiempo variable en colonizar el tracto intestinal y tras suspender su administración desaparecen lentamente del mismo. Por otro lado sus efectos, cuando se administran en condiciones comerciales reales de alta presión de patógenos ambientales, no son siempre consistentes.

Gebru et al. (2010) no observó efectos positivos al utilizar como probiótico Lactobacillus plantarum en cerdos desafiados con Salmonella thyphimurium (entérica). Recientemente se obtuvieron resultados parecidos utilizando una mezcla de diferentes probióticos (Walsh et al., 2012a,b; Khafipour et al., 2014).

Extractos vegetales (aceites esenciales)

Los extractos vegetales están compuestos por cientos de componentes que son metabolitos secundarios que se obtiene de forma natural a partir de partes de la planta o que pueden ser sintetizados directamente.

La mayoría de extractos vegetales contienen aceites esenciales (carvacrol, cinamaldehído, orégano, etc) que son mezcla de diferentes componentes aromáticos que dan el aroma característico de flores, árboles, frutos, hierbas, etc.

Su composición química es muy variable así como la concentración de los diferentes componentes en función de la planta o plantas utilizadas para obtener el extracto y del método de extracción utilizado (Lee et al., 2004).

Diferentes trabajos reportan resultados variables de crecimiento derivados de la suplementación con extractos vegetales en dietas de destete para lechones, sin embargo si se administran en las etapas de engorde-finalización se observan beneficios en el crecimiento (Janz et al., 2007).
Una de las principales propiedades referidas a los extractos vegetales es su función anti-inflamatoria por supresión de la producción de citoquinas inflamatorias en los macrófagos (Liu et al., 2014).

No obstante, debido a la falta de información sobre los componentes particulares de cada extracto y a la diversidad de especies vegetales utilizadas, resulta difícil poder formular extractos con potencia equivalente. Hasta el momento la bibliografía disponible no es concluyente sobre la influencia que tiene la suplementación con extractos vegetales sobre la inmunidad porcina.

Ácidos grasos poli-insaturados (PUFA)

La grasa de la dieta es una fuente importante de energía para el animal, pero además puede tener un efecto sobre la respuesta inmune en función del tipo de grasa utilizado y de su perfil específico de ácidos grasos n-6 y n-3 que se incorporan al sistema linfático (Switzer et al., 2004).

Los ácidos grasos poli-insaturados o PUFA pertenecen a la familia de los omega-6 con reconocidos efectos inflamatorios y activadores del sistema inmune, mientras que los omega-3 suelen tener actividad anti-inflamatoria y anti-proliferativa sobre las células inmunológicas (Calder, 2009).

En lechones la suplementación con aceite de pescado reduce la expresión del receptor de lipopolisacárido (LPS) y los niveles circulantes de citoquinas inflamatorias así como la fiebre asociada a la administración experimental de LPS (Gabler et al., 2008).

Calostro bovino atomizado

El calostro bovino atomizado (CB) es un producto similar al plasma animal atomizado (SDP) ya que contiene una amplia diversidad de inmunoglobulinas y factores antimicrobianos.

Aunque existen pocos trabajos publicados sobre los beneficios asociados a la inclusión en dietas porcinas de destete, los resultados disponibles indican, como para SDP, que su inclusión en dietas de lechones mejora la ingesta de alimento y la tasa de crecimiento durante las dos semanas posteriores al destete (Pluske et al., 1999a; King et al., 2001).

Los lechones destetados alimentados con dietas conteniendo CB tienen vellosidades intestinales de mayor longitud y presentan menor proliferación de linfocitos T a nivel intestinal (King et al., 2001; Pluske et al., 1999b).

King et al. (2008) no observaron ningún efecto en la tasa de crecimiento ni en el consumo de pienso en lechones alimentados con una dieta de destete conteniendo un 5% de CB. No obstante, los animales que consumieron CB mostraron una reducción del 12% en el peso del intestino delgado, un aumento en la longitud del intestino delgado y una reducción en la profundidad de las criptas intestinales en la mayoría de secciones de intestino analizadas. Además en la lámina propia la densidad de linfocitos T tipos CD4+ y CD8+ fue mayor en los animales alimentados con CB.

En conjunto todos estos resultados sugieren que la inclusión de CB en las dietas de destete de lechones tiene un efecto positivo sobre la morfología intestinal y el estatus inmunológico del animal, aunque en ese estudio no se observó efectos sobre los parámetros de crecimiento.

Bibliografía

_{Bauer, E., B. A. Williams, H. Smidt, R. Mosenthin and M. W. A. Verstegen. 2006. Influence of dietary components on development of the microbiota in single-stomached species. Nutrit. Res. Rev. 19:1–17.}

_{Boundry, C., A. Buldgen, D. Portetelle, A. Collard, A. Théwis and J.P. Dehoux. 2007. Effects of oral supplementation with bovine colostrum on the immune system of weaned piglets. Research in Veterinary Science 83:91-101.}

_{Calder, P. C. 2009. Polyunsaturated fatty acids and inflammatory processes: New twists in an old tale. Biochimie 91:791-795.}

_{Gabler, N. K., J. D. Spencer, D. M. Webel, and M. E. Spurlock. 2008. n-3 PUFA attenuate lipopolysaccharide-induced down-regulation of toll-like receptor 4 expression in porcine adipose tissue but does not alter the expression of other immune modulators. J. Nutr. Biochem. 19:8-15.}

_{Gebru, E., J. S. Lee, J. C. Son, S. Y. Yang, S. A. Shin, B. Kim, M. K. Kim and S. C. Park. 2010. Effect of probiotic-, bacteriophage-, or organic acid-supplemented feeds or fermented soybean meal on the growth performance, acute-phase response, and bacterial sheeding of grower pigs challenged with Salmonella enterica serotype Typhimurium. J. Anim. Sci. 88:3880-3886.}

_{Hopwood, D. E. and D. J. Hampson. 2003. Interactions between the intestinal microflora, diet and diarrhea, and their influences on piglet health in the immediate post-weaning period. In Weaning the Pig: Concepts and Consequences, pp. 199–217 [JR Pluske, J Le Dividich and MWA Verstegen, editors]. Wageningen, The Netherlands: Wageningen Academic Publishers.}

_{Janz, J. A. M., P. C. H. Morel, B. H. P. Wilkinson, and R. W. Purchas. 2007. Preliminary investigation of the effects of low-level dietary inclusion of fragrant essential oils and oleoresins on pig performance and pork quality. Meat Sci. 75:350-355.}

_{Khafipour, E., P. M. Munyaka, C. M. Nyachoti, D. O. Krause and J. C. Rodríguez-Lecompte. 2014. Effects of crowding stress and Escherichia coli K88+ challenge in nursery pigs supplemented with anti-Escherichia coli K88+ probiotics. J. Anim. Sci. 92:2017-2029.}

_{Kim, L. M., J. T. Gray, J. S. Bailey, R. D. Jones, and P. J. Fedorka-Cray. 2005. Effect of porcine-derived mucosal competitive exclusion culture on antimicrobial resistance in Escherichia coli from growing piglets. Foodborne Pathog. Dis. 2:317-329.}

_{Konstantinov, S. R., C. F. Favier, W. Y. Zhu, B. A. Williams, J. Klüss , W. B. Souffrant, W. M. de Vos, A. D. L. Akkermans and H. Smidt. 2004. Microbial diversity studies of the porcine gastrointestinal ecosystem during weaning transition. Anim. Res. 53:317–324.}

_{Konstantinov, S. R., W. Y. Zhu, B. A. Williams, S. Tamminga, W. M. de Vos and A. D. L. Akkermans. 2003. Effect of fermentable carbohydrates on faecal bacterial communities as revealed by DGGE analysis of 16S rDNA. FEMS Microbiol. Ecology 43:225–235.}

_{Lee, K. .W., H. Events and A. C. Beynen. 2004. Essential oils in broiler nutrition. Int. J. Poult. Sci. 3:738-752.}
_{Liu, Y., M. Song, T. M. Che, J. J. Lee, D. Bravo, C. W. Maddox and J. El Pettigrew. 2014. Dietary plant extracts modulate gene expression profiles in ileal mucosa of weaned pigs after Escherichia coli infection. J. Anim. Sci. 92:2050-2062.}

_{Loh G, M. Eberhard, R. M. Brunner, U. Hennig, S. Kuhla, B. Kleessen and C. C. Metges. 2006. Inulin alters the intestinal microbiota and short-chain fatty acid concentrations in growing pigs regardless of their basal diet. J. Nutrit. 136:1198–1202.}

_{Pierce, K. M., J. J. Callan, P. McCarthy and J. V. O’Doherty. 2007. The interaction between lactose level and crude protein concentration on piglet post-weaning performance, nitrogen metabolism, selected faecal microbial populations and faecal volatile fatty acid concentrations. Anim. Feed Sci. Techn. 132:267–282.}

_{Roselli, M., A. Finamore, M. S. Britti, P. Bosi, I. P. Oswald and E. Mengheri. 2005. Alternatives to in-feed antibiotics in pigs: Evaluation of probiotics, zinc or organic acids as protective agents for the intestinal mucosa. A comparison of in vitro and in vivo results. Animal Res. 54:203–218.}

_{Switzer, K. C., D. N. McMurray and R. S. Chapkin. 2004. Effects of dietary n-3 polyunsaturated fatty acids on T-cell membrane composition and function. Lipids. 39:1163–1170.}

_{Torrallardona, D. 2010. Spray-dried animal plasma as an alternative to antibiotics in weanling pigs: a review. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 32:131-148.}

_{Walsh, M. C., M. H. Rostagno, G. E. Gardiner, A. L. Sutton, B. T. Richert and J. S. Radcliffe. 2012a. Controlling Salmonella infection in weanling pigs through water delivery of direct-fed microbial or organic acids. Part I: Effects on growth performance, microbial populations, and immune status. J. Anim. Sci. 90:261-271.}

_{Walsh, M. C., M. H. Rostagno, G. E. Gardiner, A. L. Sutton, B. T. Richert and J. S. Radcliffe. 2012b. Controlling Salmonella infection in weanling pigs through water delivery of direct-fed microbial or organic acids. Part I: Effects on intestinal histology and active nutrient transport. J. Anim. Sci. 90:2599-2608.}