Juan M. Ortiz Sanjuán1,2, Edgar G. Manzanilla1,3, Héctor Argüello4
1Pig Development Department, Teagasc Grassland Research and Innovation Centre, Moorepark, Fermoy, Co. Cork, Ireland.
2Grupo de Genómica y Mejora Animal, Departamento de Genética, Facultad de Veterinaria, Universidad de Córdoba, España.
3School of Veterinary Medicine, University College Dublin, Ireland.
4Departamento de Sanidad animal, Facultad de Veterinaria, Universidad de León, España
La diarrea posdestete es una enfermedad infecciosa multicausal que afecta a los lechones en las primeras dos semanas posdestete, y cuyo principal agente etiológico es Escherichia coli enterotoxigénica. Hasta ahora, los piensos medicados con antibióticos y concentraciones terapéuticas de óxido de zinc se han venido utilizando como medidas de profilaxis y metafilaxis en este periodo. Sin embargo, desde junio de 2022, el uso de piensos medicados con concentraciones terapéuticas de ZnO se ha prohibido en la Unión Europea, debido principalmente al riesgo medioambiental asociado a su uso: la contaminación del suelo con altos niveles de zinc presentes en los purines. En estudios previos, se ha sugerido que la microbiota intestinal podría ejercer una función importante en la prevención y resistencia a la colonización por patógenos entéricos. Asimismo, uno de los efectos sugeridos para el tratamiento con ZnO en lechones es su acción sobre la microbiota intestinal. Comprender qué efecto tiene el ZnO sobre la microbiota, para encontrar especies bacterianas asociadas a la resistencia a la diarrea posdestete, podría servir como alternativa para afrontar el destete sin recurrir al uso de piensos medicados con ZnO. En este estudio se realizaron 3 pruebas en las que se incluyeron 3 tratamientos en el pienso: Control (sin medicación), Antibiótico (medicado con 100 mg/kg de apramicina) y ZnO (medicado con 3.000 mg/kg de ZnO). Los resultados mostraron la eficiencia de las dos medicaciones en el control del crecimiento de E. coli, destacando la del ZnO. Los resultados sugieren que la microbiota de los lechones medicados con apramicina o ZnO tuvieron una adaptación más rápida al destete que los no medicados, con una composición más diversa de géneros que podría asociarse a una mayor resistencia a la infección por patógenos entéricos a una semana posdestete.
Palabras clave: destete, diarrea posdestete, E. coli, ETEC, lechón, microbiota, óxido de zinc.
Effect of zinc oxide and antibiotic removal on microbiota at weaning
Post-weaning diarrhoea is a multi-causal infectious disease affecting piglets in the first two weeks post-weaning, whose main aetiological agent is enterotoxigenic Escherichia coli. Until now, antibiotic medicated feed and therapeutic concentrations of zinc oxide have been used as prophylaxis and metaphylaxis measures in this period. However, since June 2022, the use of medicated feed with therapeutic concentrations of ZnO has been banned in the European Union, mainly due to the environmental risk associated with its use: contamination of soil with high levels of zinc present in slurry. Previous studies have suggested that the gut microbiota may play an important role in preventing and resisting colonisation by enteric pathogens. Also, one of the suggested effects of ZnO treatment in piglets is its action on the gut microbiota. Understanding what effect ZnO has on the microbiota, in order to find bacterial species associated with resistance to post-weaning diarrhoea, could serve as an alternative for dealing with weaning without resorting to the use of ZnO-medicated feed. In this study, 3 trials were conducted in which 3 feed treatments were included: Control (no medication), Antibiotic (medicated with 100 mg/kg apramycin) and ZnO (medicated with 3,000 mg/kg ZnO). The results showed the effectiveness of the two medications in controlling the growth of E. coli, with ZnO being the most effective. The results suggest that the microbiota of piglets medicated with apramycin or ZnO had a faster adaptation to weaning than unmedicated piglets, with a more diverse composition of genera that could be associated with a higher resistance to enteric pathogen infection at one week post-weaning.
Keywords: weaning, post-weaning diarrhoea, E. coli, ETEC, piglet, microbiota, zinc oxide.
El óxido de zinc (ZnO) se ha utilizado durante décadas en producción porcina para el control de procesos entéricos de etiología infecciosa en posdestete. Probablemente el principal proceso infeccioso asociado al destete es la diarrea posdestete, una enfermedad multicausal cuyo principal agente etiológico es Escherichia coli enterotoxigénico (ETEC). Estudios recientes han señalado que, tal y como ocurre en otros procesos infecciosos, la microbiota intestinal podría ejercer una importante función en la resistencia a la colonización por ETEC. Así mismo, se ha especulado e investigado sobre cuál es el efecto exacto del ZnO sobre el microbioma, y si este compuesto podría estar influyendo de alguna manera en la composición del mismo, confiriéndole una mayor capacidad de resistir la infección por ETEC.
El uso de compuestos antimicrobianos por vía oral ha permitido prevenir, controlar y tratar procesos infecciosos en grupos de animales, aplicando medidas de profilaxis y metafilaxis con el uso de piensos medicados, especialmente en el destete, una de las etapas con mayor uso de antibióticos en producción porcina. Actualmente, la profilaxis con piensos medicados se ha prohibido en la UE, mientras que las medidas de metafilaxis están sometidas a un estricto control, reservadas para situaciones más específicas (Reglamentos europeos 2019/4 y 2019/6 y RD 992/2022).
El objetivo de los apartados desarrollados en este artículo, en el que se describen los resultados de un estudio de secuenciación de la microbiota del lechón en posdestete, es describir de forma sucinta los principales cambios que ocurren en la microbiota del lechón como consecuencia del tratamiento con piensos medicados con apramicina o ZnO, comparando el estado de la microbiota de los lechones tratados con estas dos medicaciones, así como con una dieta sin medicación. Con este objetivo podremos buscar alternativas al uso de piensos medicados, que imiten estos efectos en el microbioma, y que permita una mejor adaptación al destete, así como una mayor resistencia a la colonización por patógenos entéricos como ETEC.
El ZnO es un compuesto inorgánico con infinidad de aplicaciones en la industria. Hasta junio de 2022, en producción porcina, los piensos medicados con ZnO en dosis de entre 1.500 y 3.000 mg/kg se han usado como medidas de profilaxis y metafilaxis en la prevención y control de brotes de diarrea durante las dos primeras semanas posdestete. Esta dosis se refiere como dosis terapéutica o farmacológica.
La mala absorción de este compuesto en el intestino ofrecía la ventaja de no generar efectos tóxicos en los animales con la posología descrita, restringiendo su acción principal a nivel local, en la luz y mucosa intestinal. Sin embargo, esa baja absorción intestinal de ZnO implica que se excrete en altas concentraciones en las heces cuando es empleado en dosis terapéuticas, contaminando el suelo con una alta concentración de zinc cuando se usaban los purines como fertilizante. Por este motivo, en la Unión Europea, se ha prohibido el uso de piensos medicados con concentraciones terapéuticas de ZnO, dado que los beneficios de dicho producto no superan los inconvenientes asociados a su uso (Decisión de Ejecución de la Comisión Europea – 2017).
Son varios los estudios que han investigado el efecto del ZnO ejercido a varios niveles en el animal:
Aunque la efectividad de los antibióticos dependerá en gran medida del tipo de bacteria (grampositiva o gramnegativa) y la localización tisular en el organismo, el efecto bacteriostático o bactericida de los antibióticos no está siempre dirigido específicamente a un tipo de bacteria. Cuando este entra en el organismo actúa sobre la comunidad microbiana, genera efectos de mayor o menor magnitud dependiendo de la dosis aplicada, las características del principio activo, su absorción y metabolismo y los posibles mecanismos de resistencia a antimicrobianos presentes en cada bacteria. De este modo, todas las bacterias presentes en el tracto digestivo se verán expuestas al antibiótico, aunque el nivel de exposición dependerá de las condiciones químicas en cada región intestinal.
Queda claro que tanto el Zn2+ como el uso de antimicrobianos inhibe el crecimiento de patógenos como ETEC; la pregunta que nos podemos hacer es: ¿qué tipo de influencia tiene sobre otros microorganismos presentes en el intestino como las bacterias comensales que forman parte de la microbiota intestinal? A este respecto, sus efectos no están completamente caracterizados y varios autores han reportado resultados contradictorios.
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