Interacción entre antibiótico, prebiótico y micotoxina sobre la salud intestinal y performance productiva en lechones post destete

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dc.contributor Tapia, María Ofelia
dc.contributor Soraci, Alejandro Luis
dc.creator Martínez, Guadalupe
dc.date 2017-06
dc.date.accessioned 2018-03-21T20:01:22Z
dc.identifier http://www.ridaa.unicen.edu.ar/xmlui/handle/123456789/1577 es_ES
dc.identifier.uri http://www.ridaa.unicen.edu.ar/xmlui/handle/123456789/1577
dc.description El destete es considerado uno de los períodos más críticos de la producción porcina debido a su impacto negativo sobre la salud y performance productiva del lechón, principalmente en la primera semana post destete. En esta etapa, el lechón queda expuesto a factores fisiológicos, inmunológicos, microbiológicos, sociales, ambientales y nutricionales que conducen al conocido estrés post destete. En relación a los factores asociados a la alimentación, la presencia de compuestos contaminantes como las micotoxinas influye negativamente en el rendimiento productivo. El deoxinivalenol (DON) es una micotoxina producida por especies del género Fusarium y el cerdo representa la especie más susceptible a los efectos tóxicos que ocasiona. Existe escasa información de los posibles efectos subclínicos asociados a la ingestión de concentraciones bajas de DON, en particular en etapas de alto riesgo para el lechón como el destete. Con el fin de reducir los efectos indeseables que se presentan en la etapa de destete y favorecer los rendimientos productivos se utilizan diferentes aditivos tales como los antibióticos y prebióticos. Los antibióticos son utilizados como aditivos promotores del crecimiento o como agentes terapéuticos, metafilácticos y profilácticos. Entre los antimicrobianos más utilizados se encuentra la fosfomicina (FOS), un antibiótico bactericida de amplio espectro y escasa toxicidad, empleada frecuentemente como una alternativa clínica para el tratamiento de infecciones causadas por bacterias resistentes en la etapa post destete. Los prebióticos son ingredientes alimentarios indigestibles que producen un efecto benéfico en el animal al estimular el crecimiento selectivo y la actividad metabólica de bacterias del colon. A este grupo pertenece la inulina, polímero oligomérico de fructosa de almacenamiento encontrado en muchas plantas, entre ellas en Cynara scolymus (variedad de alcachofa). El objetivo general de la presente tesis fue evaluar el efecto de la interacción de un antibiótico, prebiótico y micotoxina sobre la salud intestinal y performance productiva en lechones post destete. El trabajo de tesis presentó cinco objetivos específicos: I. Estudiar el efecto interactivo del deoxinivalenol sobre la penetración de fosfomicina en líneas de cultivos celulares. Se utilizó la línea celular HEp-2 como modelo celular del sistema respiratorio para evaluar la penetración del antibiótico FOS. Las concentraciones de antibiótico intracelular en células HEp-2 incubadas con 130 μg/ml de FOS cálcica, oscilaron entre 0,4 y 1,12 μg/ml con un tmax de 8 h. Cuando las células HEp-2 fueron incubadas con 130 μg/ml FOS y 1 μg/ml DON, la penetración celular del antibiótico no presentó variación significativa, en IV relación a la Cmax (1,10 μg/ml) y tmax (12 h). Se concluyó que DON no interfirió en la penetración de FOS a las células HEp-2 y que la concentración de FOS intracelular fue baja permaneciendo en alta proporción como antibiótico extracelular. Por otro lado, se realizaron cultivos de células IPEC-J2 para evaluar la penetración del antibiótico FOS a los enterocitos. El Cmax del antibiótico intracelular en las placas de cultivo incubadas con 580 μg/ml FOS fue de 45,81 μg/ml con un tmax de 4 h. Cuando las células IPEC-J2 fueron incubadas con 580 μg/ml FOS y 1 μg/ml DON, el Cmax del antibiótico intracelular fue 20,06 μg/ml y su tmax fue de 30 min. Se concluyó que DON interfirió en la penetración de FOS a los enterocitos. Las concentraciones obtenidas de FOS en el interior de las células superaron los valores establecidos de CIM90 para la mayoría de los patógenos de importancia en producción porcina. II. Estudiar el efecto interactivo del deoxinivalenol sobre la penetración de fosfomicina en explantes intestinales. Se desarrolló una técnica de cultivos de explantes de intestino procedentes del yeyuno de cerdos para estudiar la penetración de FOS a los enterocitos en presencia o ausencia de DON. La concentración intracelular de FOS no se modificó en presencia de las concentraciones de DON utilizadas. Se obtuvo un Cmax de 12 μg/ml y un tmax de 2 h. Solo el 2% del antibiótico se acumuló intracelularmente y, por lo tanto, una alta proporción de FOS permanecería en la luz intestinal. Las concentraciones obtenidas de FOS en el interior de los enterocitos superaron los valores establecidos de CIM90 para la mayoría de los patógenos de importancia en producción porcina. Los resultados obtenidos en estudios in vitro y ex vivo sugieren que FOS puede constituir una alternativa apropiada para el tratamiento de infecciones del sistema respiratorio y del tracto intestinal causadas por microorganismos intra y extracelulares en lechones de recría. III. Estudiar los cambios morfo-fisiológicos a nivel intestinal producidos por la fosfomicina, extracto de Cynara scolymus, deoxinivalenol y sus combinaciones en lechones post destete. Ocho grupos de lechones de 21 días de edad recibieron diferentes tratamientos durante 15 días. Grupo A: Control, Grupo B: Cynara scolymus (300 g/tn alimento), Grupo C: FOS (30 mg/kg PV incorporada en el agua de bebida), Grupo D: DON (1 mg/kg alimento), Grupo E: combinación Cynara scolymus y FOS, Grupo F: combinación Cynara scolymus y DON, Grupo G: combinación FOS y DON y Grupo H: combinación Cynara scolymus, FOS y DON. Al día 15, tres lechones de cada grupo fueron sacrificados e inmediatamente se tomaron muestras del tracto gastrointestinal para evaluar pH, bacteriología (enterobacterias y bacterias lácticas), V concentración de ácidos grasos volátiles (AGVs), actividad enzimática (lactasa, sacarasa y maltasa) y cambios histológicos (área absortiva intestinal y células caliciformes). Los tratamientos con FOS mejoraron la salud intestinal de lechones de destete por los efectos positivos sobre el pH, la microbiota intestinal, la actividad de las disacaridasas y los parámetros histológicos. La FOS decreció el recuento de enterobacterias, la relación enterobacterias/bacterias lácticas (E/BAL) y los valores de pH en ciego y colon (p< 0,05). La adición de FOS en el agua de bebida produjo un aumento significativo en la actividad de maltasa (p< 0,05) en todas las porciones del intestino analizadas mientras que no tuvo efecto sobre las actividades de sacarasa y de lactasa. También, la FOS condujo a una mayor área de superficie de absorción intestinal (AAI) en yeyuno medio (p= 0,0034) y a un incremento en el recuento de células caliciformes en criptas del íleon (p= 0,0159). Los tratamientos con Cynara scolymus mejoraron la salud intestinal de lechones de destete debido a los efectos positivos sobre la microbiota intestinal, la concentración de AGVs, la actividad de las disacaridasas y los parámetros histológicos. El tratamiento con el prebiótico C. scolymus disminuyó el recuento de enterobacterias y, por lo tanto, la E/BAL en ciego y colon (p< 0,05) e incrementó la concentración de ácido butírico en ciego (p=0,0330). Los tratamientos con extracto de C. scolymus condujeron a una mayor actividad de maltasa en íleon (p= 0,0020) y mayor AAI en yeyuno medio e íleon (p< 0,05). En adición, el prebiótico C. scolymus incrementó el recuento de células caliciformes a valores en vellosidades (p= 0,0159) y criptas (p= 0,0143) de yeyuno medio. Se observó un efecto interactivo entre FOS y el prebiótico C. scolymus sobre el recuento de enterobacterias (p= 0,0004) y, por lo tanto, en la E/BAL (p= 0,0016). La interacción observada entre los aditivos fue de tipo “antagónica” en el ciego, es decir cuando antibiótico y prebiótico se administraron en forma conjunta el efecto sobre las enterobacterias y la E/BAL fue menor al producido como factores individuales. Por el contrario, la interacción observada entre los aditivos en el colon fue de tipo “indiferencia”, es decir el efecto sobre el recuento de enterobacterias producido por la combinación de aditivos fue similar a la observada como factores individuales. En relación al AAI, la administración combinada entre antibiótico y prebiótico presentó una interacción de tipo “indiferencia” en yeyuno medio y de tipo “antagónica” en íleon (p< 0,05). En yeyuno medio, el efecto sobre el AAI producido por la combinación de aditivos fue similar a la observada cuando los aditivos se administraron en forma independiente. En íleon, se observó que los tratamientos con C. scolymus aumentaron el AAI en ausencia de FOS, mientras que en presencia del antibiótico, el efecto sobre el AAI fue menor (p< 0,05). Cuando los aditivos se administran en forma combinada el AAI fue similar a VI los grupos que no recibieron prebiótico. Estos tipos de interacciones entre aditivos podrían ser explicados por un fenómeno de adsorción del antibiótico a la fibra dietaria que en este caso es el extracto de C. scolymus. Los tratamientos con DON afectaron la salud intestinal de lechones de destete generando efectos adversos sobre la concentración de AGVs, la actividad de las disacaridasas y los parámetros histológicos. La micotoxina disminuyó la concentración total de AGVs (p= 0,0021), del ácido acético (p= 0,0104) y del ácido butírico (p= 0,0001). Se observó que los animales que recibieron la micotoxina en su dieta y se les adicionó el antibiótico o el prebiótico, el efecto sobre la concentración del ácido propiónico fue significativo (p< 0,05). En ambos casos, la presencia del antibiótico o prebiótico incrementó dicho AGV. Se observó un efecto perjudicial del DON (p< 0,05) sobre la actividad de diferentes disacaridasas (maltasa, sacarasa y lactasa) en distintas porciones del intestino delgado y disminuyó el recuento de células caliciformes presentes en las vellosidades de yeyuno medio (p= 0,0125) y en íleon (p= 0,0336). IV. Determinar los efectos de fosfomicina, extracto de Cynara scolymus, deoxinivalenol y sus combinaciones sobre la adherencia bacteriana al mucus intestinal. Se trabajó con el mucus del íleon procedente de los lechones que recibieron distintos tratamientos en la sección experimental II. El resultado se expresó como un porcentaje de bacterias de E. coli adheridas a las glicoproteínas del mucus intestinal y un porcentaje de bacterias no adheridas. A mayor porcentaje de bacterias adheridas, el mucus intestinal es mejor debido a una mayor cantidad de glicoproteínas que sirven de receptores para bacterias patógenas y protegen a las células epiteliales intestinales de la colonización e invasión bacteriana. Se observó un efecto positivo del antibiótico, prebiótico y combinación antibiótico-prebiótico sobre las bacterias adheridas al mucus intestinal (p< 0,05). Con el tratamiento FOS se obtuvo un 83,67% de bacterias adheridas a las glicoproteínas; el extracto de C. scolymus produjo un 72,25% de bacterias adheridas y cuando antibiótico y prebiótico fueron administrados en forma conjunta se observó una adhesión del 81,61%. De manera contraria, la adhesión bacteriana al mucus intestinal en los grupos que no recibieron aditivos fue del 45,71%. En conclusión, los aditivos produjeron un mayor recuento de células caliciformes y, por lo tanto, mayor producción de mucus intestinal que condujo a una mayor adhesión de bacterias frecuentes en la etapa post destete a las glicoproteínas presentes en ese mucus. V. Estudiar los efectos de fosfomicina, extracto de Cynara scolymus y su combinación sobre parámetros de performance productiva en lechones post destete. Los tratamientos con FOS, Cynara scolymus y combinación de aditivos mejoraron la conversión alimentaria a valores de 1,24- 1,25 (consumo/kg ganados) en relación al grupo control que fue de 1,71 (p< 0,05). Los VII efectos benéficos sobre distintos parámetros de la salud intestinal de los lechones, producto de los tratamientos con FOS y/o C. scolymus, repercutieron positivamente en la performance productiva de los animales. Los resultados obtenidos en estudios in vivo indicaron que el uso de los aditivos FOS y el prebiótico C. scolymus mejoraron la salud intestinal y la performance productiva en lechones de destete. De manera diferente, los tratamientos con DON ejercieron un efecto negativo sobre la salud intestinal en lechones de destete por lo que es esperable que estos efectos impacten de manera negativa sobre la performance productiva es_ES
dc.description Weaning is considered one of the most critical periods of pig production because of its highly negative impact on the health and productive performance of the piglet, mainly in the first post-weaning week. In this period, the piglet is exposed to physiological, immunological, microbiological, social, environmental and nutritional factors that lead to the post weaning stress. The presence of contaminants, such as mycotoxins, negatively influences the productive performance. Deoxynivalenol (DON) is a mycotoxin produced by Fusarium sp. The pigs are the most susceptible animals to its toxic effects. There is little information on the possible subclinical effects associated to the ingestion of low concentrations of DON, particularly at weaning. In order to reduce adverse effects in the weaning period and to improve the productive performance, different additives like antibiotics are used as growth promoters or as therapeutic, metaphylactic and prophylactic agents. Fosfomycin (FOS) is one the most widely used of these antimicrobials. It is a broad-spectrum bactericide antibiotic with low toxicity usually employed for the treatment of infections caused by resistant bacteria in the post-weaning stage. Prebiotics are low digestible food ingredients that produce beneficial effects by stimulation of the selective growth and metabolic activity of caecum bacteria. Among them, inulin is a storage fructose oligomeric polymer found in many plants such as Cynara scolymus (artichoke variety). The overall goal of this project was to evaluate the effect of antibiotic, prebiotic and mycotoxin interaction on intestinal health and productive performance of post weaning piglets. Five specific aims were proposed: I. To study the interactive effect of the deoxynivalenol on fosfomycin penetration in cellular culture lines. In order to evaluate antibiotic penetration in respiratory cells, the HEp-2 cellular line was used as respiratory system cellular model. Intracellular antibiotic concentrations in HEp-2 incubated with 130 μg/ml of calcium FOS, oscillated between 0,4 and 1,12 μg/ml with a tmax of 8 h. When HEp-2 cells were incubated with 130 μg/ml FOS and 1 μg/ml DON, no significant variations were observed in Cmax (1,10 μg/ml) and tmax (12 h). It is concluded that DON did not interfere on FOS penetration in the HEp-2 cells and that intracellular FOS concentration was low remaining in a high proportion as extracellular antibiotic. On the other hand, IPEC-J2 cells culture were performed to evaluate antibiotic penetration in enterocytes. Intracellular antibiotic Cmax in culture plates incubated with 580 μg/ml FOS was 45,81 μg/ml with a tmax of 4 h. When IPEC-J2 cells were incubated with 580 μg/ml FOS and 1 μg/ml DON, IX intracellular antibiotic Cmax was 20,06 μg/ml and its tmax was 30 minutes. We are concluded that DON interfered in FOS penetration inside enterocytes. II. To study the interactive effect of deoxynivalenol on fosfomycin penetration in intestinal explants. In order to study the effect of DON on cell FOS penetration, an intestinal explants cultures technique from pig jejunum was used. Results indicated that FOS intracellular concentration was not modified by DON. A 12 μg/ml Cmax and a 2 h tmax were obtained. Our study demonstrated that only 2% of the antibiotic was accumulated intracellularly and that a high proportion of FOS would remain in the intestinal lumen. Results obtained from ex vivo and in vitro studies suggest that FOS could be an excellent alternative treatment for intestinal tract and respiratory system infection caused by intra and extracellular microorganisms in piglets. III. To study the intestinal morph-physiological changes produced by fosfomycin, extract of Cynara scolymus, deoxynivalenol and their combinations in post-weaning piglets. Eight groups of weaning piglets (21 days old) received different treatment during 15 days. Group A: control, group B: Cynara scolymus (300 g/tons feed), group C: FOS (30 mg/kg BW in the drinking water), group D: DON (1 mg/kg in the feed), group E: Cynara scolymus and FOS combination, group F: Cynara scolymus and DON combination, group G: FOS and DON combination and group H: Cynara scolymus, FOS and DON combination. At day 15, three piglets of each group were slaughtered and gastrointestinal tract samples were immediately taken to evaluate pH, bacteriology (enterobacteria and lactic acid bacteria), concentration of volatile fatty acids (VFAs), enzymatic activity (lactase, sucrase and maltase) and histology changes (intestinal absorptive area and goblet cells). The treatment with FOS improved the intestinal health of weaning piglets due to its beneficial effects on pH, intestinal microbiota, activities of disaccharidases and histology parameters. The FOS decreased enterobacteria count and enterobacteria/ lactic acid bacteria relationship (E/LAB) and pH in caecum and colon (p< 0,05). The addition of FOS in drinking water produced a significant increase in maltase activity (p< 0,05) in all analyzed intestinal regions but it did not have an effect on sucrose and lactase activities. Also, FOS achieved a greater intestinal absorption area (IAA) in medium jejunum (p= 0,0034) and a greater goblet cells count was observed in ileum crypts (p= 0,0159). The treatment with Cynara scolymus improved intestinal health in weaning piglets due to its beneficial effects on intestinal microbiota, concentration of VFAs, activities of X disaccharidases and histological parameters. The treatment with C. scolymus decreased the enterobacteria population and therefore E/LAB in caecum and colon (p< 0,05) and increased the concentration of butyric acid in caecum (p= 0,0330). The treatments with C. scolymus extract produced a greater activity of maltase in ileum (p= 0,0020) and greater AAI in medium jejunum and ileum (p< 0,05). In addition, C. scolymus increased the goblet cells count in villi (p= 0,0159) and medium jejunum crypts (0,0143). There was a significant interaction between FOS and C. scolymus on enterobacteria count (p= 0,0004) and therefore in the E/LAB (p= 0,0016). An antagonistic effect between both additives was observed in caecum, that is to say, when the antibiotic and prebiotic were combined, the effect on enterobacteria and E/BAL was less than the one produced as individuals factors. An indifference interaction of this additives was observed in colon, that is to say, the effect on enterobacteria count produced by additives combination was similar to the one observed as individual factors. Regarding IAA, the combination of the antibiotic and the prebiotic showed an interaction of “indifference” type in medium jejunum and “antagonistic” type in ileum (p< 0,05). In medium jejunum, the effect on IAA produced by the combination of additives was similar to the one observed when additives were delivered individually. In ileum, treatments with C. scolymus alone increased the IAA, while in combination with the antibiotic, the effect on IAA was less (p< 0,05). When additives were combined, IAA was similar to groups without prebiotic. These interactions among additives could be explained by adsorption of the antibiotic to dietary fiber that in this case is the extract of C. scolymus. The treatment with DON affected the intestinal health of weaning piglets generating adverse effects on concentration of VFAs, disaccharidases activities and histological parameters. The mycotoxin decreased VFAs total concentration (p= 0,0021), the acetic acid concentration (p= 0,0104) and the butyric acid concentration (p= 0,0001). The presence of the prebiotic or the antibiotic overcomes the negative effect of DON on propionic acid concentration (p< 0,05). In both cases, antibiotic or prebiotic presence increased this VFA. A DON negative effect (p< 0,05) on different disaccharidases activities (maltase, sucrose and lactase) was observed in different regions of small intestine. Mycotoxin reduced the goblet cells count from medium jejunum (p= 0,0125) and ileum villi (p= 0,0336). IV. To evaluate the effects of fosfomycin, extract of Cynara scolymus, deoxynivalenol and their combination on bacterial adherence to intestinal mucus. Ileum mucus from piglets that received different treatments in II experimental section was used. Results are expressed as percentage of adherence of E. coli to intestinal mucus glycoprotein. The greater adhered bacteria percentage, the better intestinal mucus quality due to a greater glycoprotein quantity that act as XI receptor for pathogen bacteria and protected intestinal epithelial cells of bacterial colonization and invasion. The treatment with the FOS, C. scolymus and their combination had a positive effect on the percentage of bacteria adhered to the intestinal mucus (p< 0,05). Percentages of bacteria adhered to intestinal mucus treated either with FOS, C. scolymus and the combination of both were 83,67%, 72,75% and 81,61%, respectively, compared with the 45,71% observed in intestinal mucus that received no previous treatment. It can be concluded that additives produced an increase in the goblet cells count and therefore, a greater intestinal mucus production resulting in a higher adherence of E. coli to glycoproteins. V. To study the effects of fosfomycin, extract of Cynara scolymus and their combination on productive performance parameters in post-weaning piglets. Treatments with FOS, Cynara scolymus and additives combination improved the feed conversion (p< 0,05). Results obtained from in vivo studies indicated that the use of C. scolymus and FOS improves the intestinal health and productive performance in weaning piglets. It was also demonstrated that DON had adverse effects on the intestinal health of weaning piglets and could impact negatively their productive performance en_EN
dc.description Fil: Martínez, Guadalupe. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias; Argentina. es_ES
dc.description Fil: Tapia, María Ofelia. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias; Argentina. es_ES
dc.description Fil: Soraci, Alejandro Luis. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias; Argentina. es_ES
dc.format application/pdf es_ES
dc.language spa es_ES
dc.publisher Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias es_ES
dc.rights http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/ es_ES
dc.rights info:eu-repo/semantics/openAccess es_ES
dc.subject Porcinos es_ES
dc.subject Medicina veterinaria es_ES
dc.subject Producción animal es_ES
dc.subject Patología animal es_ES
dc.subject Grandes animales es_ES
dc.subject Antibióticos es_ES
dc.subject Prebióticos es_ES
dc.subject Micotoxina es_ES
dc.subject Intestino es_ES
dc.subject Sanidad animal es_ES
dc.title Interacción entre antibiótico, prebiótico y micotoxina sobre la salud intestinal y performance productiva en lechones post destete es_ES
dc.type info:eu-repo/semantics/doctoralThesis en_EN
dc.type info:ar-repo/semantics/tesis doctoral es_ES
dc.type info:eu-repo/semantics/acceptedVersion en_EN


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