Salud ruminal & salud animal David R. Yáñez-Ruiz Estación Experimental del Zaidín CSIC Granada david.yanez@eez.csic.es
Evolución de los rumiantes
Aparición 10-15 millones años Domesticación Cabras 10.000 años Vacas/ovejas 4.500 años Millones de años
Intensificación 100 años
Evolución de los rumiantes
X 150 Aparición 10-15 millones años Domesticación Cabras 10.000 años Vacas/ovejas 4.500 años
Intensificación 100 años
Microbioma ruminal F Bovinae (260) F Camelidae (16) F Caprinae (84) F Cervidae (51) FC Bovinae (62) CF Bovinae (69) FC Caprinae (18) CF Caprinae (13) C Caprinae (24) C Bovinae(84)
Evolución de los rumiantes
Variedad de alimentos Cambio de ambientes
Variación estacional
Crianza
Evolución de los rumiantes
5.5 pH 6.5 -‐220 mV -‐115 mV
-‐ Densidad energé4ca -‐ Nivel de ingesta
Modulación microbiota ruminal
Ampicilin, Azithromycin, Cefatoxamine, Chloramphenicol, Ciprofloxacin, Colis7n, Gentamicin, Nalidixic acid, Sulfamethoxazole, Tetracycline, Tigecyline, Trimethoprim, Co-‐trimoxazole
Evoluciรณn demicrobiota Modulaciรณn los rumiantes ruminal Antibiotics sold to livestock (mg/ PCU), 29 countries UE in 2014
Modulaciรณn microbiota ruminal
Modulaciรณn microbiota ruminal
Evoluciรณn de Microbiota Modulaciรณn ruminal microbiota los rumiantes ruminal
Evoluciรณn de Microbiota Modulaciรณn ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas
Evoluciรณn de Microbiota Modulaciรณn ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas
Evoluciรณn de Microbiota Modulaciรณn ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas
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Evolución de Microbiota Modulación ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas
Saturated market in Europe!!!
Big uncertainty!!!
Evolución de Microbiota Modulación ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas
Sensory addiMves SUBCLASSIFICATION: • Other colourants • natural or corresponding syntheMc chemically defined flavourings • natural products – botanically defined
Digestivo Evoluciรณnrumiantes de los rumiantes
Digestivo Evoluciónrumiantes de los rumiantes • Redundante • Resiliente
Video protozoos
Bacteria
Anaerobic Fungi
Ciliate Protozoa
Methanogenic Archaea
1010 to 1011cells/ml
<105 cells/ml
<105 cells/ml
106 to 108 cells/ml
Digestivo Evoluciónrumiantes de los rumiantes .
ADULTO
3-‐4 meses
Log counts/g
0-‐2 semanas
8 semanas
Programación microbiana del rumen COLONIZACIÓN MICROBIANA
Edad, días
-Yanez-Ruiz et al. (2010) FEMS Microbiol. Ecol. - Abecia et al. (2013) J. Animal Sci. - Abecia et al. (2014a) Archaea; (2014b) Anim. Prod. Sci. - Yáñez-Ruiz et al., (2015) Frontiers. Microbiol. - Abecia et al., (2017) PLOS One // Belanche et al., (2017)
2 1
Pre y post destete
22
Rumen adulto
2 1 Evoluciรณn rumiantes Predeylos post destete Resistencia a enfermendades Calostro
Sistema inmune propio
0 2 4 6 8 10 Edad ternero (semanas)
2 1 Evoluciรณn rumiantes Predeylos post destete Probiรณticos
2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos
• Acción anM bacteriana: bacteriocinas y AGVs <pH • Adhesión al epitelio intesMnal • EsMmulo de la respuesta inmune (macrófagos e IgA)
control
ProbioMco 9%
GMD, kg
5%
0 – 56 dias
50 – 64 dias
2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos
• MulM especies • Leche entera vs lactoreemplazante
2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos
Megasphaera elsdenii NCIMB 41125
2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos
Microbiota ruminal???
LACTANCIA NATURAL
LACTANCIA ARTIFICIAL
2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos
Microbiota ruminal??? INOCULACIÓN (11 semanas)
(72) n=18 CTR
LACTANCIA ARTIFICIAL (7s)
FASE DE CEBO
PRE LRC
LRF
Inóculo fresco 3h post-‐ingesMón Oral 0.5 ml/kg PV
5 sem. Destete precoz
7 sem. 9 sem. Destete convencional
5 meses
Post-‐destete
Peso, ingesMón y parámetros sanguíneos
(Belanche et al., 2018)
2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Bacterias
10,8
ns
10,6 10,4 10,2 10,0 CTL
log copias DNA/mg MS
9 8
PRE
RLC
RLF
Arqueas metanógenas
P<0.001
7 6 5 4 3 CTL
PRE
RLC
RLF
7 6 6 6 6 6 5 5 5
Hongos anaerobios
P<0.001
CTL log copias DNA/mg MS
log copias DNA/mg MS
11,0
5 semanas
Microbiota ruminal??? log copias DNA/mg MS
Probióticos
PRE
RLC
Protozoos
9
RLF
P<0.001
8 7 6 5 4 CTL
PRE
RLC
RLF
2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos
Microbiota ruminal???
Glucemia
92 90 88 86 84 82 80 78 76
7 semanas BHB plasmá4co
P=0.13
3
mg/dL
mM
P=0.027
2
1 CTL
PRE
RLC
RLF
CTL
PRE
RLC
RLF
2 1
Pre y post destete
Probióticos
Microbiota ruminal???
9 semanas
Inges4ón de de Forraje Evolución los rumiantes
400 350
Fin inoculación
PRE
250
CON
200 150
LRF
Destete
3
P<0.001
mM
(gMS/d)
300
BHB plasmá4co
LRC
2
100
1
50
CTL
0 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 Edad (d)
PRE
RLC
RLF
2 1
Pre y post destete
Probióticos 110 90
Ácidos Grasos Volá4les
P<0.001
8
mM
80 70 60 50 40 CON
PRE
RLC
RLF
Protozoos
9 log copias/mg MS
100
5 meses
Microbiota ruminal???
P<0.001
7 6 5 4 3 CON
PRE
RLC
RLF
2 1
Pre y post destete Programación microbiana del rumen PHASE II
PHASE I Birth
Levadura
Weaning
6 weeks
+
+
Acidotic challencge (10:90 F:C)
15 days
NATURAL
-
(x12)
+
15 days
+
ARTIFICIAL
(x12)
Control
-
NATURAL
-
-
+
(x12)
ARTIFICIAL
-
Malesacidosis ‘challenge’
(x12)
End treatment FEMALES REPLACEMENT AND 1ST LACTATION
Maless slaughter
PHASE III
2 1
Pre y post destete Programación microbiana del rumen 6,4
P=0,02
6,2
pH 6
Stage II Acidotic challenge
5,8 NAT
2500
Papillae rumen
ART
NAT
control
(10:90 F:C)
ART
yeast
length
P=0,08
2000 1500
width P=0,07
1000 500 0 NAT
control
ART
NAT
ART
yeast
2 1
Pre y post destete Programación microbiana del rumen pH
7,00 6,50
Phase III Replacement1ª Lactation
pH
6,00 5,50 5,00
Control Control Levadura RFN
4,50 4,00 3,50 3,00 0
Produccion leche, g/d
1
2
3
4
4me
5
24
Diges4bilidad MO, %
80
2500
P<0,001
2000
60
P=0,076
1500 40 1000 20
500 0
0
Levadura
Control
Levadura
Control
2 1
Pre y post destete
22
Rumen adulto
2 2
Rumen adulto
149 vacas en lactación (50-‐150 dias)
25% 25%
Ben Shabat et al., 2016 ISME Journal
1,62 (kg leche / kg Ingesta) 1,29 (kg leche / kg Ingesta)
2 2
Rumen adulto
149 vacas en lactación (50-‐150 dias)
25% 25%
Ben Shabat et al., 2016 ISME Journal
1,62 (kg leche / kg Ingesta) 1,32 (kg leche / kg Ingesta)
2 2
Rumen adulto
149 vacas en lactación (50-‐150 dias)
25% 25%
Ben Shabat et al., 2016 ISME Journal
1,62 (kg leche / kg Ingesta) 1,32 (kg leche / kg Ingesta)
2 2
Rumen adulto
Probióticos
Levaduras S. cerevisiae
Pinloche et al., PLOs One 2013
2 2
Rumen adulto
Probióticos control
Levaduras S. cerevisiae
pH rumen
Bach et al., Animal Feed Sci Technol 2007
Levadura
2 2
Rumen adulto
Probióticos
Levaduras S. cerevisiae
Por qué no funcionan siempre igual? Se suministran vivas pero inac4vas. D. Sauvant, 2005 Primeros momentos en fase “lag” (=adaptación) con metabolismo y crecimiento muy lento. Pasar a fase exponencial de crecimiento requiere un 4empo elevado. Las condiciones ruminales no son las más favorables para la fase “lag” ni la de crecimiento (condiciones anaeróbicas) Nutrientes especiales (?) para su crecimiento en condiciones aeróbicas Son más evidentes sobre sustratos altos en HC no estructurales
2 2
Rumen adulto
Extractos plantas
Mejora uMlización nutrientes ① Incremento acMvidad enzimáMca ② Efecto anMoxidante ③ AcMvidad anMmicrobiana
2 2
Rumen adulto
Extractos plantas
Factores de variación
Ensilado maíz Ensilado hierba Torta soja Paja Concentrado Extracto 1
Extracto 2
Pasto
2 2
Rumen adulto
Extractos plantas daily milk produc4on 32
Ejemplo: -‐Nuez moscada -‐Cilantro ….
kg milk / day
31
*
*
*
24
150
23,5 23
2
3
4
5
* p < 0,05
2
3
4
5
week in trial
6
7
*
6
7
8
week in trial
VFA, rumen concentra4on
130
+37,3 %
120
8
control 1g
110 100 90
22,5 1
140
*
Total VFA, mM
kg DM / day
24,5
28
1 * p < 0,05
*
25
29
26
26,5
25,5
30
*
27
daily feed intake 26
*
*
80 VFA
2 2
Rumen adulto
Extractos plantas
1. Natural or corresponding synthe4c defined flavourings = 804 2. Natural products – botanically defined = 240
Conclusiones Complejidad del ecosistema microbiano: – evolución – cambio de dietas
Importancia colonización predestete (sistemas lecheros) -‐ Ventana de oportunidad -‐ programación
Rumen adulto: rango de intervenciones -‐ ProbióMcos -‐ Extractos plantas
Muchas gracias! david.yanez@eez.csic.es