Presentación porciFORUM 2023 – Elizabeth Santin

Nutrición y alimentación para mejorar la inmunidad de los cerdos

Elizabeth Santin

AdvisordeDesarrollo,InnovaciónySustentabilidady

Co-fundadoradeISIInstitute

La Producción Sostenible

En busca de la sostenibilidad

Mayor eficiencia productiva: animales sanos, baja mortalidad

Responsabilidad de producción: Bienestar

Animal y uso responsable de antibióticos

Mínimo impacto ambiental: reducción de residuos

Los retos da Producción – Precio de los commodities

Los retos da Producción - Enfermedades

Inmunidad, Microbiota y Nutrición

La Salud es un equilibrio en el Holobionte

El concepto de holobiontes para salud

Una teoría defendida por el Prof. Margulis se refiere a la asociación entre un macroorganismo y los microorganismos simbióticos que componen su microbiota, interfiriendo uno con el en una doble vía.

El concepto de Holobiontes para sostenibilidad

Cambios

climáticos

Cambios en los nutrientes de las plantas

Reducción minerales, vitaminas y moleculas fitogénicas

Cambios en el suelo

Redución de los microorganismos que fijan minerales y otros compuestos de las plantas

Front. Nutr., 02 October 2018

Sec. Nutritional Immunology

https://doi.org/10.3389/fnut.2018.00090

Cambios en la microbiota animal

Cambio

¿Qué influye en la Microbiota?

Wang et al. 2020

Equilibrio entre microbiota e inmunidad

Equilibrio entre microbiota y inmunidad

Kogut & Broom; PS 97:2339-2346 (2018)

Tipos de inflamacion

Inflamación Fisiológica

• Homeostasis simbiótica entre microbiota y hospedador

Inflamación Estéril

• Respuesta a estímulo químico, físico o metabólico de la dieta (e.g. components anti-nutricionales de la dieta)

Inflamación Patológica

• Contra patógenos y endotoxinas

Inflamación Metabólica

• Inflamación de bajo grado, sin señales clínicas, pero con coste metabólico

Source: Kogut et al., 2018

Coste de la Inflamación aguda y cronica

Mayor atencion a proteína y grasas???

Energía de la Glucosa

Energía de proteína y grasa

Incremento de radicales libres

Front. Behav. Neurosci., 26 April 2018

Sec. Pathological Conditions

Radicales libre como causa y efecto de la inflamacion

Coste de la inflamación: consumo y metabolismo

Courtesy K. Klasing

Courtesy K. Klasing

Reducción del Consumo de alimento depende

del estimulo de la inflamación

Rodrigues et al. 2021:

Reducción del crecimento en cerdos exclusivamente por reducción del consumo de alimento:

• 14% Patógenos entéricos

• 4% Estrés ambiental (calor )

• 45% LPS

• 1% Desafío respiratorio

• 1% Condiciones sanitarias

Coste de la inflamacion

En la ausencia de señales clínicas, condiciones sanitarias deficiente, reducirán el ADG y G:F, elevarán la haptoglobina, la ocurrencia de pleuritis en matadero, y muestras positivas para PCV2 en fases de crecimiento y engorde de cerdos, comparado con animales con mejores condiciones sanitarias. Van der Meer et al J. Anim. Sci. 2016.94:4704–

4719 doi:10.2527/jas2016-0787

Coste de la inflamacion

- Pérdida de calidad de la canal

- Disminución de la producción de leche

- Alteraciones en el desarrollo embrionario

- Empeoramiento de la conversioń alimentaria

Nutrición e Inmunidad Alimentacion

Nutrición e Inmunidad

1- Estrés o inflamación que reduce el consumo de alimento (calor, transporte…)

2- Demanda de nutrientes para inmunidad y metabolismo

Consumo de alimento es fundamental

Un estudio meta-analitico de Rodrigues et al. demostró que la recuperación del desempeno en la fase posdestete está dramáticamente influenciado por el consumo de alimento.

¡Lechones pequenos y livianos más impacto!

1.Rodrigues, L.A.; Ferreira, F.N.A.; Costa, M.O.; Wellington, M.O.; Columbus, D.A. Factors AffecTng Performance Response of Pigs

Exposed to Different Challenge Models: A MulTvariate Approach. J. Anim. Sci. 2021, 99, skab035. [CrossRef]

Nutrición y Alimentacion para la Inmunidad

1- Requerimentos: nivel de nutrientes, AA funcionales

2- Aditivos Inmunomoduladores: antioxidantes, antiinflamatorios (?)

3- Calidad de ingredientes: productos oxidados, toxinas, factores anti-nutricionales

Nutrición e inmunidad

Durante la inflamación tenemos

Rodrigues, L.A.; Koo, B.; NyachoR, M.; Columbus, D.A. FormulaRng Diets for Improved Health Status of

Impacto de la inflamación en Nutrición

1- Reducción en el consumo de alimento

2- Aumento de radicales libres

3- Desvío de nutrientes hacia la inmunidad

4- Requerimento de AA para inmunidad no es el mismo para crecimiento

Nutrición e Inmunidad Proteínas

y AA

Proteína de la dieta e inmunidad

¡El exceso de proteina en la dieta puede causar fermentación y empeorar la inmunidad y rendimiento!

Proteína alimenticia y microbiota

Proteína alimenticia

Diges5ón enzimá5ca pancreá5ca

Primera etapa del metabolismo por Enterocitos y Microbios

Absorción de los Aminoácidos y Péptidos por el huésped

Utilización microbiana de Péptidos y Aminoácidos

Pérdida de proteínas endógenas (Células epiteliales, secreciones del huésped)

Intestino delgado

Flujo de compuestos nitrogenados en el intestino grueso

Intestino grueso

Fermentación Proteolítica y Acumulación de productos finales

Excreción

Diether y Willing, 2019.

Absorción de AGCC por el huésped

Generación de Compuestos Bioactivos

Proteasas exogenas pueden tener un papel para evitar esto??

Proteasas en lechones posdestete

Adapted from Hedemann & Jensen (2004)

Proteína alimenticia e inflamación intestinal

Una fermentanción proteolítica abundante genera varios compuestos que pueden causar la inflamación.

Dos semanas posdestete, con adaptacion a la alimentacion sólida, el uso de fibras solubles y fermentables puede incrementar los ácidos grasos de cadena corta que protejen la mucosa.

Exogenas CHOases pueden ayudar en esto??

Proteínas de origen animal pueden ser mas digestibles, con menos factores anti-nutricionales y presentar alguns factores com funcionalidaded inmunomoduladores como, por ejemplo, el plasma para cerdos:

Incremento de Requerimentos de AA

Al comparar condiciones sanitarias deficientes y buenas, Jayaraman et al. estimaron unos mayores requeimientos de Trp (+4%) en condiciones deficientes

Otros estudios con desafíos con LPS:

Met - J. Anim. Sci. 2013, 91, 4188–4196.

Thr - J. Anim. Sci. 2018, 96, 5222–5232.

Trp - J. Anim. Sci. 2012, 90, 3485–3491.

Xue et al., encontraron una reducción de genes de proteínas transportadoras en celulas intestinales de cerdos desafiados con LPS.

Animals 2021, 11(6), 1598; https://doi.org/10.3390/ani11061598

Incremento en requerimentos de AA

Trp: Lys ratios de 21% en lechones desafiados con Escherichia coli K88 presentaron mejor desempeño que los no suplementados

-

-

Thr (120% de los requerimientos) mejoraron el rendimiento de cerdos desafiados con Salmonella en dietas con baja fibra

Anim. Sci. 2019, 97, 3636–3647.

Mejora de G:F con mas AA observado en baja

condicion sanitaria

CP 17, 15 y 15% en starter, grower, and finisher phases

AA – B = sin suplementacion

AA – S = + Met, Thr, and Trp

ratio relative to Lys by 20%

Columna blanca = Mala

condición sanitaria

Columna Negra = Buena

condición sanitaria

Periodo: día 0 a 110kgPV

Nutrición e Inmunidad

Vitaminas y Minerales

Vitaminas y minerales

Actúan como co-factores en muchas reacciones, estando particularmente relacionados con procesos antioxidantes La vitamina D tambien esta asociada a la producción de péptideos que son importantes para la inmunidad innata.

Nutrición e Inmunidad Antioxidantes

Antioxidantes

La produccion de radicales libres durante procesos de inflamación es bastante significativa.

El exceso de radicales libres producidos pueden seguir un círculo vicioso de más inflamación y enfermedad.

La búsqueda de agentes que incrementen esa capacidad antioxidante en los tejido es fundamental.

Radicales libres

Antioxidantes

1- Efecto directo en los radicales libres – Vit C, E, polifenoles

2- Inhibir enzimas que producen radicales libres como NAD(P)H oxidase and xanthine oxidase (XO) - algunos antioxidants naturales lo hacen por mecanismos aún desconocidos.

3- Modular enzimas que son antioxidants, como superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) y glutathione peroxidase (GPX) - Se, Zn

Antioxidantes

Polifenoles comprenden un gran grupo de fitoquímicos que poseen actividades antioxidants, quimiopreventivas y otras.

Son metabolitos de plantas como terpenes (e.g., carvacrol, thymol), fenólicos (e.g., eugenol, resveratrol, quercetin, tannins)

Nutrición e Inmunidad Ácidos

Grasos Esenciales

PUFA son mas coste/efectivos en las cerdas

Hembras lactantes transfieren n-3 and n-6 polyunsaturated fatty acids (PUFA) desde la leche a los lechones, incorporándolos en tejidos entericos y membranas celulares, ejerciendo bioactividades inmunitarias.

Lauridsen, J Anim Sci. 2020 Apr; 98(4): skaa086.

Published online 2020 Mar 26. doi: 10.1093/jas/skaa086

Effecto de PUFA en lechones

Studied responses

Increase in intestinal tissue and cell membrane n-6 and n-3 FA via dietary supplementation of n-6 and n-3

References

FA Hess et al. (2008) Lauridsen (2010)

Effect on pro-inflammatory eicosanoids (decrease with n-3 (fish oil) relative to n-6 FA upon ex vivo stimulation of immune cells)

Decrease in cell-mediated immune response via n-3 (fish oil supplementation) upon LPS mediation

Møller and Lauridsen (2006) Lauridsen et al. (2007c)

Møller and Lauridsen (2006)

Reduction in liver intestinal tocopherol content Lauridsen et al. (2013)

Alteration in the expression of inflammatory COX-2 and TNF-α proteins

Alteration in the expression of genes related to lipid metabolism

Influence on antibodies (e.g., immunoglobulins) and other immune parameters (e.g., cytokine responses)

Walter et al. (2019) Zhang et al. (2019)

Duran-Montgé et al. (2009)

Bontempo et al. (2004) Swiatkiewicz et al.

(2015) (review) Huber et al. (2018),Upadhaya et al.

(2019)

Effect on bacterial diversity by fish oil Calder (2019)

Lauridsen, J Anim Sci. 2020 Apr; 98(4): skaa086.

Published online 2020 Mar 26. doi: 10.1093/jas/skaa086

Nutrición e Inmunidad Otros Aditivos

Ácidos Orgánicos

AO actúan como moleculas de señalización para muchas funciones fisiológicas, de metabolismo, inflamación e inmunidad.

En el intestino, actúan en los receptores de presión sanguínea y puede facilitar la absorción de nutrients.

Estimulan la produccion de MUC2 y péptideos

antimicrobianos (AMPs) y modula las uniones estrechas (Tight Junctions, TJs) y su permeabilidad por medio de la activación de Adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK).

Modulan la microbiota por distintos mecanismos

Adsorbentes de Micotoxinas

Las micotoxinas provenientes de los alimentos comprometen el sistema inmunitario de varias maneras. El uso de un programa serio de control de mictoxinas con granos de buena calidad y uso de adsorbentes ayuda mucho a mejorar la inmunidad.

Prebióticos y Probióticos

Prebióticos y Probióticos son reconocidos por los receptores de la respuesta inmunitaria innata y capaces de modular la inmunidad y la microbiota.

Enzimas exogenas para digestión

El uso de enzimas que mejoren la digestibilidad y absorción de nutrientes puede ayudar en la prevencion de enfermedades.

Mensaje final

Una nutrición que permita minimizar los fenómenos oxidativos (en el alimento y en los tejidos de los animales) y el uso de ingredientes con alto valor efectivo nutricional (Low Oxidation and High Effective Nutritional Value) es el punto de partida para mejorar la eficiencia y sostenibilidad del sector porcino en un escenario de enfermedades endémicas y/o crónicas.