Salud intestinal y restricción proteica de lechones recién destetados

El intestino tiene como función principal la digestión de los alimentos y la absorción de nutrientes y electrolitos. Además, debe regenerarse mediante la proliferación de células epiteliales intestinales restituyendo el epitelio tras las agresiones y daños. No menos importante  es que el intestino debe proteger al organismo de alimentos que incorporan toxinas y de microorganismos y virus que se vehiculan con la alimentación[1].

El epitelio intestinal es el mayor componente de la barrera intestinal destacando en esta función el papel de las uniones estrechas intracelulares (Tight Junctions, TJ) a través del sistema de protección celular donde las proteínas de choque térmico (Heat Shock Proteins, HSP) juegan un papel primordial^[2].

Las uniones estrechas, uniones ocluyentes o zónula occludens son unas estructuras citológicas presentes en células del epitelio y endotelio que crean una barrera de impermeabilidad impidiendo el libre flujo de sustancias entre células. El conocimiento de las relaciones entre la uniones estrechas intracelulares (TJ) y su relación con la alimentación del lechón pueden ayudarnos a establecer dietas o manejos que incrementen la permeabilidad de intestinal.

Las dietas ricas en proteínas afectan negativamente al ensamblaje de las proteínas que forman las uniones estrechas (TJ) y al transporte epitelial en los cerdos.

La alimentación con dietas de alto nivel de fibra aumentó la expresión de la proteína de unión estrecha ZO-1 en una dieta baja en proteína[1], pero no en la dieta alta en proteína, lo cual es indicativo de los efectos de las dietas altas en proteínas en el ensamblaje de las proteínas de unión estrecha.

Se encontró una interacción significativa del nivel de fibra con el nivel de treonina y se observó que la expresión de ZO-1 aumentaba a medida que aumentaba la treonina en la dieta baja en fibra, pero no en los cerdos alimentados con dieta alta en fibra, lo que indica que el impacto de treonina en la expresión de ZO-1 depende del nivel de fibra en el dieta.

Por otro lado, la interacción proteína y nivel de treonina observada sugiere que el aumento de treonina aumentó la expresión de ZO-1 en los cerdos alimentados con dieta alta en proteína, pero no en los cerdos alimentados con dieta baja en proteína. Estas observaciones prueban además que la utilización de treonina podría conservarse y priorizarse para mantener la integridad y función intestinal.

Actualmente existen evidencias de que alimentar lechones en el periodo alrededor del destete con dietas con un nivel de proteína inferior a 180g/kg (18%) con un balance de aminoácidos similar al concepto de proteína ideal y alta digestibilidad reduce las fermentaciones proteicas y mejora la consistencia de las heces.

Esto es debido principalmente a la disminución de las fermentaciones microbianas de la proteína no digerida.

Además, con este tipo de dietas se han encontrado menores respuestas a la inflamación intestinal debido al menor número de E. coli ETEC en el tracto intestinal.

Reducir el nivel de proteína en la dieta reduce el nivel de los índices de fermentación proteica como el NH₃-N[1] y el PUN[2] en el intestino delgado lo que indica una menor fermentabilidad proteica que no se reflejó ni en la cantidad de bacterias coliformes ni lactobacilos ni en la concentración de ácidos grasos volátiles en el yeyuno o en el colon.

Bikker[3] et al. (2007), como Nyachoti[4] et al.  (2006) y Heo[5] et al.  (2013) concluyen que el alto nivel de proteína bruta en la dieta, per se, no induce un aumento en el crecimiento de bacterias potencialmente patógenas en el intestino, habiendo otros factores desconocidos, como puede ser las condiciones ambientales o sanitarias de los animales, que influencian dicho crecimiento. No obstante, existen estudios en los que la proporción de lactobacilos y coliformes sí que se ve alterada con reducciones del nivel de proteína en la dieta, así como los niveles de Clostridia spp, como los de Wellock (2006)[6], Jeaurond (2008)[7] y Opapeju (2009)¹⁰.

A pesar de que la restricción proteica parece ser efectiva para la limitación de procesos diarreicos y disfunciones intestinales tras el destete, generalmente plantean dudas a los productores en cuanto a que no están claros cuántos días hay que realizarla y si después estos lechones sometidos a la restricción son capaces de recuperar el peso no ganado e incluso si tienen la misma calidad de carne.

Un experimento muy completo es el realizado por Hou et al. (2021) en unas condiciones que se asemejan mucho a las condiciones europeas de cría y en la que, dado el diseño, los autores buscan una validez interna más que una validez externa. Es decir, desarrollan el experimento en lechones destetados “tipo”, siendo estos todos de la misma edad y con muy baja variación en cuanto al peso ya que casi todos los lechones pesaban lo mismo. Así, las conclusiones podrán ser aplicadas a esos lechones y no a otro tipo de lechones como pudieran ser lechones de más bajo peso a destete.

Hou[1] et al (2021) evaluaron los efectos de una restricción proteica (16% de proteína bruta vs. 20%) durante 14 días a 50 lechones castrados y hembras de 21 días de edad con un peso vivo de 6,39±0,02 kg cruzados de Large White con Landrace en la línea materna y Duroc como macho terminal, recién destetados, con 25 lechones en cada grupo y 5 lechones por corral teniendo 3 corrales con 3 machos castrados y 2 hembras y 2 corrales con 2 machos y 3 hembras. Posteriormente a la restricción proteica fueron alimentados con una dieta con 19% de contenido proteico hasta que alcanzaron los 25±0,15 kg de peso de media. Todos los lechones compartieron la misma nave de destete para la eliminación de efectos.

Tanto las dietas como sus características pueden consultarse ya que el artículo es de acceso abierto en https://doi.org/10.3390/ani11030686. Hay que señalar, como característica especial, que las dietas usadas durante la restricción aportaban 0,18 % de óxido de zinc.

Los resultados productivos obtenidos en este estudio se muestran en la tabla 1.

Tabla 1: Resultados productivos de la restricción proteica en el estudio de Hou et al, 2021 (modificada)

Como podemos observar en la tabla 1, la ganancia media diaria de los lechones que consumieron el pienso con restricción proteica se vio reducida en el periodo de restricción en un 20% pero aumentó un 4% aunque no de forma significativa en el siguiente periodo. Si los autores hubieran tenido más unidades experimentales (corrales), aproximadamente 25 en vez de 10, esta diferencia hubiera sido significativa. En el conjunto del estudio no existió diferencia en cuanto a la ganancia media diaria.

El índice de conversión también fue diferente en la etapa de restricción un 10% mayor en el grupo de la proteína 16% siendo exactamente igual en la fase de realimentación y en el conjunto del estudio.

La aparición de diarreas en la fase de restricción mostró una tendencia a la mejora como era esperado en los lechones sometidos a la dieta del 16% frente a los de la dieta del 20% y esta mejora también se trasladó al periodo de realimentación. Como antes, si se hubiera incrementado el tamaño muestral probablemente también se hubieran encontrado diferencias significativas, aunque puedan entrar otros factores como la baja densidad animal, y la condición experimental del estudio.

Los resultados de este estudio sugieren que, mientras existe la reducción proteica, sí que hay una diferencia en cuanto a la cantidad de proteína corporal, pero esta diferencia desaparece una vez que los lechones son realimentados como puede observarse en la tabla 2.

Tabla 2: Composición corporal de lechones sometidos a restricción proteica (modificado de Hou et al 2021)

Una reducción proteica tiene como consecuencia una reducción de la síntesis proteica en el hígado, páncreas, riñón y de la musculatura del Longísimus dorsi en los lechones debida probablemente a la disponibilidad de aminoácidos y a la inhibición de la vía de señalización de la rapamicina[1] en mamíferos (mTOR). Probablemente un desequilibrio entre los aminoácidos considerados como fundamentales con otros aminoácidos no esenciales como la glutamina o arginina sean la causa de la disminución de la síntesis proteica como señalaron Deng[2] et al. en 2009.

A pesar de los resultados de este estudio y de otros hay que tener en cuenta que la recuperación de los parámetros productivos es función de la edad al inicio de la restricción, del número de días en restricción, así como del nivel de restricción como puede observarse en los estudios de Chaosap[3] et al. (2011) y Lebret[4] et al. (2007).

Como conclusión podemos decir que la restricción proteica es una herramienta a tener en cuenta en el diseño de dietas de lechones destetados que permite mejorar la salud intestinal sin perjudicar las variables productivas ni la calidad de carne reduciendo al mismo tiempo el número de episodios de diarrea y su severidad en el postdestete.

Referencias

[1] Lallès JP. Basis and regulation of gut barrier function and epithelial cell protection: Applications to the weaned pig. Dynamics in Animal Nutrition. 2010. p. 31–51

[2] Ma TY, Anderson JM. Tight Junctions and the Intestinal Barrier. 2006. 1559-1594 p.

[3] Wellington, Michael O., Rochelle B. Thiessen, Andrew G. Van Kessel, y Daniel A. Columbus. 2020. Intestinal Health and Threonine Requirement of Growing Pigs Fed Diets Containing High Dietary Fibre and Fermentable Protein. Animals 10 (11): 2055.

[4] Opapeju, F. O.; Rademacher, M.; Blank, G.; Nyachoti, C. M., 2008: Effect of low‐protein amino acid‐supplemented diets on the growth performance, gut morphology, organ weights and digesta characteristics of weaned pigs. Animal 2, 1457– 1464.

[5] NH3-N: es la explicación de unidad del nitrógeno en forma química NH3-N. El amoníaco (NH3) y el amoníaco- nitrógeno (NH3-N) son diferentes expresiones de las formas químicas del amoníaco. La forma NH3-N utiliza el peso molecular del nitrógeno atómico (N). La forma NH3 utiliza el peso molecular del amoníaco (NH3), 1 átomo de nitrógeno + 3 átomos de hidrógeno. La forma de amoníaco-nitrógeno NH3-N es común porque relaciona otros compuestos de nitrógeno como nitrito-nitrógeno NO2-N o nitrato-nitrógeno NO3-N

[6] PUN: plasma urea nitrogen

[7] Bikker, P., A. et al.. 2007. «Dietary Protein and Fermentable Carbohydrates Contents Influence Growth Performance and Intestinal Characteristics in Newly Weaned Pigs». Livestock Science, 10th International Symposium on Digestive Physiology in Pigs, Denmark 2006, Part 1, 108 (1): 194-97.

[8] Nyachoti, C. M., F. O. Omogbenigun, M. Rademacher, y G. Blank. 2006. «Performance Responses and Indicators of Gastrointestinal Health in Early-Weaned Pigs Fed Low-Protein Amino Acid-Supplemented Diets». Journal of Animal Science 84 (1).

[9] Heo, J. M., et al. . 2013. «Gastrointestinal Health and Function in Weaned Pigs: A Review of Feeding Strategies to Control Post-Weaning Diarrhoea without Using in-Feed Antimicrobial Compounds». Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 97 (2): 207-37.

[10] Wellock, I. J.; Fortomaris, P. D.; Houdijk, J. G. M.; Kyriazakis, I., 2006a: The effect of dietary protein supply on the performance and risk of post‐weaning enteric disorders in newly weaned pigs. Animal Science 82, 327– 335.

[11] Jeaurond, E. A.; Rademacher, M.; Pluske, J. R.; Zhu, C. H.; de Lange, C. F. M., 2008: Impact of feeding fermentable proteins and carbohydrates on growth performance, gut health and gastrointestinal function of newly weaned pigs. Canadian Journal of Animal Science 88, 271– 281.

           [12] Hou, L. et al. 2021. «Effects of Protein Restriction and Subsequent Realimentation on Body Composition, Gut Microbiota and Metabolite Profiles in Weaned Piglets». Animals 11 (3): 686.

[13] Rapamicina, también conocido como sirolimus, es un compuesto macrólido que se usa para recubrir stents coronarios, prevenir el rechazo de trasplantes de órganos y tratar una enfermedad pulmonar poco común llamada linfangioleiomiomatosis. Tiene funciones inmunosupresoras en humanos y es especialmente útil para prevenir el rechazo de trasplantes de riñón. Inhibe la activación de las células T y las células B al reducir su sensibilidad a la interleucina-2 (IL-2) mediante la inhibición de mTOR. Es producida por la bacteria Streptomyces hygroscopicus y fue aislada por primera vez en 1972 por Surendra Nath Sehgal y sus colegas de muestras de Streptomyces hygroscopicus encontradas en la Isla de Pascua. El compuesto fue originalmente llamado rapamicina por el nombre nativo de la isla, Rapa Nui. El sirolimus se desarrolló inicialmente como un agente antifúngico.

Sin embargo, este uso se abandonó cuando se descubrió que tenía potentes propiedades inmunosupresoras y antiproliferativas debido a su capacidad para inhibir mTOR. Fue aprobado por la FDA (Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos) en septiembre de 1999. (https://en.wikipedia.org/wiki/Sirolimus).

           [14] Deng, D.et al. 2009. «Impaired Translation Initiation Activation and Reduced Protein Synthesis in Weaned Piglets Fed a Low-Protein Diet». The Journal of Nutritional Biochemistry 20 (7): 544-52.

           [15] Chaosap, C., T. Parr, y J. Wiseman. 2011. «Effect of Compensatory Growth on Performance, Carcass Composition and Plasma IGF-1 in Grower Finisher Pigs». Animal 5 (5): 749-56.

           [16] Lebret, B., A. Heyer, F. Gondret, y I. Louveau. 2007. «The Response of Various Muscle Types to a Restriction–Re-Alimentation Feeding Strategy in Growing Pigs». Animal 1 (6): 849-57.

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