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Hugo Romero Sanchez, PhD
Trouw Nutrition Latino AméricaAntigua, Noviembre 2016
Estrategias Nutricionales para Disminuir el Uso de Antibióticos
Costos de Pérdida de Integridad Intestinal porProhibición de APC
• Difícil cuantificar los efectos de los problemas digestivos.
• ~ 100 Millones USD por pérdidas relacionadas con supresión de ABPC en Reino Unido
• ~20 Millones USD se recuperaron con manejo nutricional
Costos de Pérdida de Integridad Intestinal:Efecto de Coccidiosis
• Coccidia causa pérdidas globales anuales de ~1,5 billones de dólares
• Cada grado de lesión por coccidia (Johnson-Reid) causa disminución de 1.5% en peso corporal:
Peso 2000g ���� 30 a 60 g.
• Costo de mantenimiento asociado a mala absorción es de 40 a 80 kcal/ave
Teeter, 2008, 2009Teeter, 2008, 2009Teeter, 2008, 2009Teeter, 2008, 2009
Efecto de infecciones intestinales sobre la digestibilidad de nutrientes (%)
día control infección1
digestibidad grasa, % 18 82 81
21 86a 22b
24 86a 42b
digestibilidad proteína, % 25 78 79
digestibilidad almidon, % 25 94a 88b
14
1Eimeria acervulina infección a día 18
---- 386 kcal386 kcal386 kcal386 kcal
---- 94 kcal94 kcal94 kcal94 kcal
Efecto de enteritis necrótica sobre el desempeño zootécnico
Van der Klis 2012
Nuestra Pregunta
Como mejorar la integridad intestinal y la digestión?
Respuesta Tradicional
MIC50 MIC90 Dosis ppm
Avilamicina 0,12 0,5 10-40
Enradine 5 -10
Bacitracina 0,25 0,5 9-50
Flavomicina > 64 > 64 2.5-5
Virginiamicina 0,25 0,25 10-20
Halquinol: 30 – 60 ppmSulfato de ColistinaSulfato de Neomicina
Respuesta Tradicional
MIC50 MIC90
Avilamicina 0,12 0,5
Avoparcina 0,25 0,25
Bacitracina 0,25 0,5
Flavomicina > 64 > 64
Virginiamicina 0,25 0,25
HalquinolSulfato de ColistinaSulfato de Neomicina
Opinión negativa del público sobre uso de antibioticos en dietas animales
http://www.mcdonalds.com/corp/values/purchasing/antibiotics/global_policy.html
Que hacer!• Balancear la población microbiana es la clave
para mantener la salud intestinal • Uso de ABPC no tendrá uso masivo en futuro• Necesidad por alternativas:
�Principio de exclusión competitiva�Activación moderada del sistema inmune� No resistencia bacteriana, no residuos en carne� Mejorar digestibilidad de la dieta, reduciendo
substratos para crecimiento bacteriano
Uso de Diferentes Modelos de Investigación
1. Modelos ´In vitro´ para estudiar la microflora y permeabilidad celular:
- Metabolismo de la microflora típica- Inhibición de ciertas cepas patógenas
- Primer tamizaje de productos para probar ‘in vivo’
Síntomas de Motilidad Pobre
• Hipertrofia proventricular y atrofia de molleja• Aumento picaje de pluma y de cama• Digestión pobre de proteína y lípidos
�Reducción de conversión alimenticia• Incrementa susceptibilidad a patógenos entéricos• Reabsorción pobre de agua y electrolitos• Aumenta tasa de mortalidad
�Mortalidad incrementa en aves alimentadas con pellets versus harina gruesa (Nir et al., 1995, Munt et al, 1995)
La Molleja necesita moler para tener un TGI
saludable y completamente funcional.
Se requieren partículas mayores .
Función Gastrointestinal
Ganancia Peso, gFCR, g:gAMEn, MJ/kJDigest. Almidón, %Digest. Grasa, %
8031.34b
14.4b
0.980.78
a,b P < 0.05
7761.39a
14.1a
0.980.78
Maíz Molido
Maíz Partido
(Svihus et al., 2004)
Efecto del uso de maíz partido (CC) y el tipo de cama sobre la digestibilidad del nitrógeno y la energía en pollos de engorde
Xu, et al 2015
Efecto de cascarilla de avena y soya sobre el desempeño y digestión en pollos de engorde
Van der Klis 2012
Item (log10 ufc) Control 1 C. Avena5%
Pulpa remolacha 5%
P valor
Buche
Lactobacilo 7.9 b 7.1 b 8.4 a ***
Ciego
Lactobacilo 9.8 8.6 10.0 0.1
C. perfringes 5.9 a 1.2 b 6.2 a *
Enterobacteria 8.4 a 5.9 b 8.4 a **
a,b medias con letra diferente son significativamente diferente (P<0.05)* Diferencia significativa (P < 0.05)** Diferencia significativa (P < 0.01)1 1 1 1 Dieta control con 1,6% Fibra cruda
Efecto de la inclusión de cascarilla de avena y pulpa de remolacha sobre la microbiota de buche y ciego en pollos de engorde.
Objetivos de Producción y del Molino Alimento
Calidad del PelletTamaño PartículaUtilización de NutrientesFunción GastrointestinalFlexibilidad IngredientesEnteritis Necrótica
Integridad Pared Celular
Incrementos de la permeabilidad celularjuegan un rol vital en la salud intestinaldebido a translocación de bacterias,toxinas y factores antigénicos queestablecen las condiciones depatogenicidad en el intestino.
Efecto del Nivel del Alimento Sobre la Permeabilidad Intestinal Nivel Ingestión
Alto
Bajo
Per
mea
bilid
ad P
arac
elul
ar (
10-6
cm/s
)
6
8
10
12
14
16
1 2 3 40
Día Post-Destete
a
b
bc
c
*
Vente-Spreeuwenberg and Beynen, 2003
Resultado: toxinas, bacteria pueden atravesar la regulación sistémica y causar respuesta inflamatoria
Nueva percepción en los efectos dañinos de las micotoxinas
• Daño de la pared intestinal por micotoxinas por ruptura de las uniones celulares�Especialmente causado por la dificultad de adherir
micotoxinas (DON, OTA…)
• Efectos ocultos en la salud animal y desempeño �Deterioro en la integridad intestinal: incremento en el paso de
patógenos
�Rápida y fácil absorción de (mico)toxinas
• !
EstresTemperatura,Micotoxinas
Aumenta estrés Oxidativo
Aumenta cytokinas pro-inflamatorias
Aumenta apoptosis celular y
Degeneración tisular
Aumenta
Permeabilidad Intestinal
Disminuye consumo
alimento
Disminuye suminstro de
nutrientes a epitelio Intestinal
Disminuye irrigación TGI
Deterioro de proteínas de las uniones celulares por DON & OTA
Adapted from Pinton et al. 2009 and McLauglin et al. 2009
Control OTA
Ocludina
ZO-1
Claudina 3
Claudina 4
Claudina 1
Claudina 2
Claudina 3
Protección de las uniones celulares
Estudio de Nutreco en lechones confirman la protección intestinal
• Multiples micotoxinas en dietas contaminadas
• Daño de proteínas de las uniones celulares por
micotoxinas
• Biopolimeros de glucosa de derivados de
levaduras protege la pared intestinal
1: no micotoxinas
2: no micotoxinas, 2kg/ton TOXO-XL
3: micotoxinas,
4: micotoxinas, 2kg/ton TOXO-XL
Expresión del gen de proteinas
de la union cellular indica daño
Selko trial report 05
Efecto de PC indigerible en desempeño de pollos de engorde
Proteína Cruda Fermentable
Clostridium crece rápidamente en substrato proteíco
Potencial de Proteína Cruda Fermentable (FCP) =
Proteína ileal no digerida + proteína endógena –proteína resistente →→→→ Disponible para fermentación microbiana
Efecto de la Proteína Cruda Fermentable
Trouw Nutrition, 2000; * un mayor calificación de cama significa una cama más seca
PCF
g/kg
Peso Vivo 39d
g
CA
12-39Calif. de Cama*
27 2359b 1.796a 6.4b
32 2343b 1.828ab 6.0b
37 2354b 1.838bc 5.4a
42 2275a 1.863c 5.0a
Efecto de la Proteína Cruda Fermentable
Virginiamicinamg/kg
FCPPeso vivo 39d
gCA 0-39
20 Bajo 2156c 1.756a
20 Alto 2151c 1.772a
0 Bajo 2065b 1.767a
0 Alto 1989a 1.811b
Smulders et al., 1999
Efecto de la Proteína Cruda Fermentable
Alta FPC –Greenline
Alta FPC + Greenline
Peso Vivo 40 d, g 2253a 2405b
CA adj 1500 g 1.51b 1.40a
mortalidad, % 3.8 3.9
Trouw Nutrition, 2006
Salud intestinal = Balance entre Bactaria comensal y patógenas
COMENSAL PATOGENA
Bacteroids
EubacteriaBifidobacteria
Anaerobe G+ cocciClostridia
MethanogenE. coli
BiSulfo-vibrioEnterobacteriën
Lactobacilli
Veilionella
StaphylococciProteus
P. aeruginosa
11
9
BiSulfo-vibrio
7
5
3
Cantidad de UFC/ g heces (log scale)
Efecto Potencial Perjudicial
Efecto Potencial Benéfico
Muerte / degradaciónProducción H2S
Patógenos producción de toxinas
Soporte DigestiónActividad Anti-tumor
Producción de SCFA Reducción producción CO2
Estimulación InmuneMejora resistencia a colonización
Salminen et al., 1998Salminen et al., 1998Salminen et al., 1998Salminen et al., 1998
Producción de carcinógenos
Efectos Negativos de los antibióticos
60
Antibiotic Re-infection
• Destrucción de flora comensal después medicación
• Después de retirar antibiótico, reinfección y mortalidad, / diarrea � repetición de tratamientos
Diarrhea
Tabla 3. Efecto de la fuente de cobre sobre
el peso corporal de pollos de engorde (Adaptado de Zou., et al., 2006)
Tratamiento Peso Corporal 45d (Cama Usada)
Peso Corporal 47d (Cama Nueva)
Control Negativo 1.88 b 2.15 aSulfato de Cobre 1.99 a 2.05 abCobre Tribásico* 1.97 a 2.16 aControl Positivo 1.92 a 1.93 b
SEM 0.01 0.03
* : Cloruro tribásico de cobre es Intellibond Cobre™
Alternativas en Mercado para ABPC
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 Sinérgico de Combinación de Ácidos
pH
Mezcla Sinérgica
Sale de Amonio
Acidos Especiales
Prueba De Campo con Reproductoras (2004)
10,000 Reproductoras: dividido en 2 grupos� Grupo Testigo (Control)
� Mezcla de A. Orgánicos
• Desde la crianza hasta fin de postura semanas) Período Semanas Dosis (lt/1000 lt) Cuando
Cría Semana 1 1.5 Todos los días
Cría Semana 2 – 6 1.5 3 días / semana
Cría Semana 7 – 17 1.5 2 - 3 días / semana
Levante / Postura
Semana 21 – 24 2.0 Todos los días
Postura Sem 1 - 3 al pico 1.5 Todos los días
Postura Desp. del pico 1.5 2 - 3 días / semana
Resultados en Reproductoras (2004)
% Post al
pico
Duración
Período
>80 % Postura
# Huevos Incubable
s a Sem. 66
Mortal.
1as 4 sem de
postura
Mortal. Total
Costos
Antibióticos / 10000
Aves
Control 84.5 8 sem 173 5 % 20.0 % $ 4,200
A.Orgánico
89.9 14 sem 185 2 % 13.6 % $ 800
Diferencia+6.4%
+ 6 sem. + 12 - 3 % - 6.4 % - $ 3,600
Ensayo con Pollos en Países Bajos
• Granja: 100000 pollos de engorde 4 casetas• Problemas:
� Siempre brote con Streptococo (30 d)� Cada ciclo con necesidad de medicación
• Nueva estrategia:� Ácido orgánico dosificado durante todo el engorde
: 1.5 ltr / 1000 ltr agua
Resultados: Países Bajos
Ensayo Selko-pH Days Weight FCR FCR Growth Mort IEE Medication
yes/ no g 1500 g/d % costs
Erou/ broiler
Av. without Selko-pH NO 38.8 2095 1.643 1.404 53.98 4.87 313 € 0.025
Av. with Selko-pH SI 41.0 2386 1.676 1.321 58.18 3.07 337 € 0.015
Differencia 2.2 291
0.033 -0.083 4.20 -1.80 24
€ -0.010
NOTA: Costos del Acido Orgánico fueron incluídos en costos de
medicación.
Uso de A. Orgánicos en Agua de Bebida
1. Aplicación segura: No afectar el pH del agua de bebida a sobredosis (> 3.5)
2. Dósis bajas (0.1%) Sanitizar el agua.
3. Dósis Altas (0.2%)
� Mejora digestión: Reducción FCR; aumento ganancia diaria de peso
� Control de problemas entéricos: E.coli / Salmonella
SCFA: Butirato
C4, muy soluble, 1 grupo ácido, mal olor�Bacteriostático
�Estimula la digestión enzimática
�Estimula en intestino la proliferación celular
�Fuente Energética para la vellosidad intestinal!
���� Mejor funcionamiento de célula intestinal
AGCM y ácido butírico reducen eficazmente la expresión de genes virulentos
La expresión de los genes fimA y hilA está relacionada con virulencia
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)
Ensayo Desafío de NE
Modelo de infección ID-Lelystad NE
• Infección Dual:� Eimeria acervulina 9d
� Clostridium 13-14 d
Tratamientos experimentales:
�Control Negativo
� MCT Coco-/palma (trigliceridos) 6%
�AGCM 3%
(Jansman et al 2005)(Jansman et al 2005)(Jansman et al 2005)(Jansman et al 2005)
Effect of medium chain fat and fatty acids on clinical data of NE-
infected broilers
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
Lesion score d14 Lesion score d15 Lesion score d17 Overall mortality %
% o
f c
on
tro
l g
rou
p
Control
MC fat
AGCM
Sinergía entre ácidos orgánicos & AGCM
(in vitro)
Selko R&D lab, 2004
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Enterobacteria (gram–) Enterococcus (Gram+) Lactobacillus (Gram+)
Log
red
ucti
on t
=3h
(co
mp.
to
cont
rol)
Acidos Orgánicos AGCM Combination
Sinergía entre ácidos orgánicos & AGCM
• Acidos de Cadena Mediana alteran la estructura de
la pared celular bacteriana
• Esto facilita el ingreso de otros ácidos orgánicos
• Al disminuir el pH intracelular se afecta el
metabolismo bacteriano
• Se reduce el potencial perjudicial de la bacteria y
aumenta la disponibilidad de nutrientes para el ave
Den Hartog et al, 2008Den Hartog et al, 2008Den Hartog et al, 2008Den Hartog et al, 2008
Conclusiones
• Acidos Orgánicos tienen efecto antimicrobial en agua, alimento y en TGI
• AO mejoran la digestibilidad de proteínas
• Interacción positiva OA / MCFA�Modo de acción complementario
�Efectos positivos más preddecibles en GDP / CA
• Ingrediente esencial para dietas libres deABPC, y reducen tratamientos de antibióticos
Extractos de Hierbas y Aceites
ResultadosResultadosResultadosResultados AltamenteAltamenteAltamenteAltamente Variables (Variables (Variables (Variables (resultadosresultadosresultadosresultados de 5 de 5 de 5 de 5 ensayosensayosensayosensayos))))
Nutreco PRRC-1998, 2000 and 2002.
Conclusiones
• Mejoras en integridad intestinal con menor uso
de antibióticos
• Además de estas alternativas, se requieren
cambios y estrategias en formulación para
reducir el crecimiento bacterial y mejorar el
desempeño
