Exclusión Competitiva en Porcicultura

Fausto Solís, Ph.D. Instituciones Pecuarias Dominicanas, S. A.

Punta Cana, 05 de Septiembre, 2015

Inocuidad de los alimentos

No enfermarse con los alimentos consumidos

Estadísticas del CDC Georgia?

Hospitalizados

48 millonesMuertes

CDC,2011

Relacionada a patógenos de los alimentos

Las Bacterias son causantes de muchos casos

Enfermos

128,000 3,000

E.coli

Toxo

plasmosis

Esta

filoc

ocus

aur

eus

El CDC ha identificado 8 responsables

Clostridium

Listeria

monociti

ogenes

Norovirus

Salm

onella

Campilobacte

r

Antibiótico han sido efectivos

1928

Alexan

der Flem

ing descubre

Penici

lina

Hay que cuidarlos!

Terapéuticamente efectivos

Como promotores de crecimiento

23 millones de vacas

452 millones de pollos

12 millones de cerdos

USA +

CONVERSION ALIMENTICIA:

9%

GANANCIA DE PESO

16%The Animal Health Institute of America (AHI, 1998) Antibiotic Growth–promoters in food animales.

19% costos

Promotores de crecimiento

Seguridad Alimentaria

FAO, 2012Se requiere mantener la eficiencia

Sridevi Dhanarani et al., 2009; Furtula et al., 2010.

Resistencia bacterianas

Mecanismos de Resistencia Bacteriana

Quinolonas

Betalactámicos Macrólidos

Aminoglucósidos

Tetraciclinas

Sulfas

Alternación sitio blanco

Alternación Permeabilidad

Inactivación enzimática

Alternación Permeabilidad

Estreptomicin

aEsp

ectinomici

naKanamici

na

Entero

bacteria

s

Ciprofloxa

cina

Norfloxa

cina

Enro

floxacin

a

Tilosin

aTil

micosin

aTia

mulina

Eritro

micina

Oxitetra

ciclin

a

Clortetra

ciclin

a

Penicilin

aAmpici

lina

Sulfa

dimidina

Sulfa

metazina

Resistencia de enterobacteria

Sobredosificación y no respecto al período de retiro.

Carnes, huevos y leche con residuos de antibióticos

Prom

otor

es d

e

crec

imie

nto!

Costos de la resistencia a Antibióticos

23,000

2 millones

Solamente en USA

Cuidados de salud

$35 billonesPérdida de Productividad

US$20 billones

Que tan alta es la resistencia a los antimicrobianos?

Resistencia a antibióticos en la Unión Europea

Ampicilin

a

Sulfo

namidas

Tetracic

linas

Multiresis

tente293031323334353637 Resistencia de Salmonelosis

Humana

Resi

stenci

a (

%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Ciprofloxacina

Resi

sten

cia

(%)

Ciprofloxacina es una quinolonaEFSA Journal 2015;13(2):4036 European Food Safety Authority

Usar antibióticos promotores de crecimiento presenta la posibilidad de transmitir residuos a tejidos de animales.

Moscoso et al., 2014

Residuos de Quinolonas en alimentos?

6.25

%

51%

En

la R

epúb

lica

Dom

inic

ana

Journal of Food Protection, 2013Vol. 76:2, 2013, Pages 352–354

Journal of Food Protection, 2015 Vol. 78, No. 1, 2015, Pages 214–217

Resistencia a antibióticos en Porcinos

Tetra

ciclin

a

Estre

ptom

icin

a

Sulfo

nam

ida

Ampi

cilin

a

Cipro

floxa

cina

0

10

20

30

40

50

60

Niv

ele

s de R

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stenci

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%)

E. f

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E. f

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Niv

ele

s de r

esi

stenci

a (

%)

Resistencia a las tetraciclinas en cerdos

Resistencia de E. coli en cerdos

EFSA Journal 2015;13(2):4036 European Food Safety Authority

Regulaciones Internacionales

Unión Europea Desde el 2006, la Unión Europea prohibió el uso de antibióticos en los alimentos de los animales como promotores de crecimiento (Castanon et al., 2007).

Estados Unidos de Norteamérica (FDA) publico la advertencia 213 en el año 2012 para fines de revisión y prohibición.

La FDA ha prohibido varias moléculas, incluyendo el 3-Nitro (arsénico), uno de principales

promotores de crecimiento (FDA, 2012).

1986: Suecia prohibió los APCs

2006 Europ

a

1996: Dinamarca prohibe la Virginiamicina

1995: Dinamarca prohibe la avoparcina

1996: Alemania prohibe la Avoparcina

1998: la UE prohibe la ardamicina y 4 productos mas

Virginiamicina

Espiramicina

Bacitracina Zn

Fosfato de tilosina

No AGPs en cerdos

Resistencia bacterial provenientes de carnes de cerdos (Salmonella)

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 20110

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Tetraciclina Sulfisoxasole Ampicilina Amoxicilina Trimetoprin-Sulfa Gentamicina CloranfenicolKanamicina

Resis

tenc

ia (%

)

FDA,2012

Declarada Prioridad nacional

Reducir la resistencia bacteriana

A los antibióticos

Presidente Obama firma orden Ejecutiva para reducir la resistencia

a antibióticos

FDA-CDC-USDA

2020

Objetivos

2020

Reducir la emergencia de resistencia bacteriana.

Objetivos

Identificar y reportar casos de resistencia de antibióticos.

Desarrollo y uso de test rápidos de diagnóstico para identificar la resistentes a antibióticos.

Acelerar las investigaciones nuevos antibióticos

Mejorar las relaciones y cooperación internacionales

US$ 20 millones

Premio

Advertencia # 213

Diciembre, 2013

Empresas que voluntariamente revisen las etiquetas

Retirar los que están legalmente aprobados

Uso terapéutico en observación veterinaria para diciembre

Alternativas a los antibióticos promotores de crecimiento

Como muchos países han restringido el uso de antibióticos en animales usados para consumo humano, hay una necesidad creciente por obtener aditivos alimenticios alternativos e ingredientes que pueden mejorar la salud y el rendimiento de los cerdos (Turner et al., 2002; Pettigrew, 2006).

Aditivos alimenticios

Salud Rendimiento

Enzimas

Ácidos Orgánicos

Oxido de Zinc

Sulfato de cobre

Raptopamina

Aceites esenciales

Exclusión CompetitivaLevaduras

Que significa exclusión competitiva?

De Vrese and Schrezenmeir, 2002; Perdigón et al., 2002; Chapat et al., 2004; Weese et al., 2008

> 400 especies

1014 ufc/g

SPFConvencional

Menor Rendimiento!

Inmunosuprimidos

Vs.

Benéficas

Patogénicas

Bacterias

Exclusión Competitiva

Prebióticos Probióticos

Prebióticos Probióticos Simbióticos

Soportan Digestión enzimática

y pH extremos

Ingredientes alimenticios

Llegan al colón

Fermentados por bacterias

Lactobacillus

Bidifobacterias

Tienen efectos positivos en el hospedero

Son bacterias benéficas

Regulan el Balance de la microflora intestinal

Se seleccionan del intestino del hospedero sano

Resistencia a pH

Antagonismo a patógenos

Capacidad de adherencia

Niewold, 2007.

Mecanismo de acción de los probioticos

Mejo

ra el

rend

imien

to!

De Vrese and Schrezenmeir, 2002; Perdigón et al., 2002; Chapat et al., 2004; Weese et al., 2008

Exclusión Competitiva

Producción de toxinas

Sistema in

mune

Mecanismo de acción

Bacterias ácido lácticas son las mas usadasB

act

eri

as

áci

do láct

icas

Lactobacillus

Streptococcus GRASS

L. acidophilus, L. casei, L. delbrueckii subsp bulgaricus L. brevis L. cellobiosusL. curvatusL. fermentum L. lactis L. plantarumL. reuteri S. cremorisS. salivarius subsp thermophilus E. faeciumS. diacetylactis S. intermedius B. bifidum B. adolescentisB. animalis B. infantis B. AnimalisB. longumB. infantis B. longumand B.thermophilum (L. lactobacilli; S. Streptococci; B. Bifidobacteria

Otras bacterias usadas como probioticos

Cultura de levadurasotic preparations include Bacillus species and yeasts (Saccharomyces cerevisiae and Aspergillus oryzae)

Saccharomice

s cerevice

ae

Form

a esporas

Del Suelo

Resiste pH

Resiste altas T0

Se hace antibiótico

J. Anim. Sci. 2012.90:3709–3717

Un coctel

31%

Ganancia de peso: 27 a 45%

(Chang et al., 2001).

Comparado con Carbadox

28%

Antecedentes

L. gasseriL. reuteri

L. acidophilus

L. fermentarum

Suministrado por dos semanas post

destete

L. reuteri

Peso Corporal

Eficiencia alimenticia

108 cerditos destetados Duroc × (Yorkshire × Landrace)

ETEC

1) Dieta control (CON)

2) Dieta control + ETEC (control negativo, CN)

3)Dieta con antibióticos (CP)50 mg/kg of apramicina 39 mg/kg of Tiamulina 100 mg/kg of Sulfathiazole 30 mg/kg de BMD

4) Dieta control mas 108 cfu/kg L. plantarum CJLP243 (T1)

5) Dieta Control mas 109 cfu/kg L. plantarum CJLP243 (T2)

6) Dieta Control mas 1010 cfu/kg L. plantarum CJLP243 (T3).

Control + 108 cfu/kg Lactobacillus plantarum CJLP243

Control + 109 cfu/kg Lactobacillus plantarum CJLP243

Control+ 1010 cfu/kg Lactobacillus plantarum CJLP243

Control T1

Control+ antibióticos

Control+ E. coliT2

T3

5 × 109 cfu/mL

CON

CN

CP 50 mg/kg apramicina 39 mg/kg Tiamulina100 mg/kg

Sulfathiazole 30 mg/kg BMD

Probiótico tan efectivo como el antibiótico

Efecto del Probiótico en Lactobacillus plantarum en el Rendimiento de lechones destetados

Variables CON CN CP T1 T2 T3 P-value

Peso Inicial 8.744 9.13 8.423 8.583 8.694 9.066 0.831

Peso Final 18.925 15.572 21.842 18.653 20.192 22.275 0.004

Semana 1-2

Consumo de alimento 438 445 517 441 472 492 0.851

Ganaicas de peso 290 300 419 304 351 416 0.001

Eficiencia alimenticia 0.663 0.675 0.809 0.689 0.744 0.845 0.343

Semana 3-4

Consumo de alimento 639 537 697 642 665 699 0.002

Ganaicas de peso 437 303 540 416 470 528 0.001

Eficiencia alimenticia 0.684 0.564 0.775 0.647 0.708 0.755 0.002

Semana 1-4

Consumo de alimento 539 491 607 542 568 595 0.005

Ganancias de peso 364 302 479 360 411 472 0.001

Eficiencia alimenticia 0.675 0.614 0.790 0.664 0.723 0.793 0.003Dosis dependiente

Lactobacillus plantarum (T3)

16%Consumo de alimento

23%Ganancia de peso

Similar al tratamiento con antibiótico

Ganancia:consumo 21%

1010 ufc/g

Probióticos Reducen Temperatura Rectal

0 3 9 24 48 168 33639

39.5

40

40.5

41

0 3 9 24 48 168 33639

39.5

40

40.5

41

0 3 9 24 48 168 33639

39.5

40

40.5

41

CON

CNT2

T1

CPT3

0 3 9 24 48 168 33639

39.5

40

40.5

41

0 3 9 24 48 168 33639

39.5

40

40.5

41

0 3 9 24 48 168 33639

39.5

40

40.5

41

Probióticos Reducen Incidencias de E. coli

2 7 140

2

4

6

c d d

aa a

bc

c

a

b

b

a

b

b

a

bc

bc

CON CN CP T1 T2 T3

Núm

ero

de c

erdo

s pos

itivo

s a E

.col

i

Dias post prueba

J. Anim. Sci. 2012.90:3709–3717

Food and Feed Safety Research Unit, Southern Plains Agricultural Research Center-USDA

Enterococcus faecalis

Streptococcus bovis

Clostridium Clostridiforme

Clostridium symbiosurn

Clostridium ramosum

Bacterioides fragilis

Bifidobacterium distasonisBifidobacterium vulgatus Bifidobacterium Uniformis

Bifidobacterium caccae.

Al nacimiento E. Coli K88

Al Destete Coctel de probióticos

108 ufc/g

Coct

el de

Pro

bió

tico

s

J. Anim. Sci. 2012.90:3709–3717

DFM reduce mortalidad de lechones

Missouri (A)

Missouri (B)

Missouri C IOWA Kansas Minnesota0123456789

10 9.06

3.33 3.3

9

1.5

4

2.8 2.54 2.45

4.2

0.9

4

Control CE

Mort

alidad (

%)

J. Anim. Sci. 2012.90:3709–3717

J. Anim. Sci. 2013. 91:3390-3399

Probióticos en las cerdas Gestantes

La suplementación de las dietas de las cerdas con probióticos

Patógenos en el medio ambiente Mejor salud para cerditos

Reducir Transmisión oro-

fecal

Konstantinov et al., 2006; Turnbaugh et al., 2006; Marques et al., 2010; Mackie et al., 1999 Tannock, 2005; Thompson et al., 2008; Mulder et al., 2009.

De la cerda

Del Medio ambiente

Origen de La contaminación

El Desarrollo de la microflora

sistema inmune

Susceptibilidad enfermedades

Metabolismo del animal

Al nacimiento el Intestino de cerditos es estéril

Rendimient

os

Thompson et al., 2008

Clos

trid

ium

diffi

cile

Clos

trid

ium

per

frin

gen

3 a

7 dí

as d

iarr

ea

Diarrea por Clostridum spp

Diseño Experimental y tratamientos

Maíz SoyaVitaminasMinerales

Seis

sem

anas

ant

es y

des

pués

de

la

lact

ancia

208 cerdas

104 cerdas 104 cerdas

3.75 x 105 ufc/g alimento Bacillus subtilis spores

Maíz SoyaVitaminasMinerales

Requerimientos del NRC,1998

Probiótico

Bloques según número de partos

Control Probiótico 1ro Parto

Control Probiótico 2do Parto

Control Probiótico 3r Parto

Control Probiótico 4to Parto

Control Probiótico 5to Parto

J. Anim. Sci. 2013.91:3390–3399

Tinción de GramFilogenéticamente

relacionadas Ventaja Competitiva en

el nichoJack et al., 1995, Collado et al., 2007; Callaway et al., 2008; Burkey et al., 2009; Willing and Van Kessel, 2009

Bacillus subtillis Clostridium

Bacillus subtillis en Porcinos

Baker et al., 2010 Katz and Demain, 1977; Stein, 2005.

Ambos Clostridiums causan diarrea en cerditos recién nacidos

Bacillus producen bacteriocinas, lantibioticos

polyketides,

Clostridium

Bacillus subtillis

Capaz de inhibir

Variables Evaluadas

Cambio del peso corporal durante la lactancia

Consumo de alimento en las cerdas

Intervalo destete-estro

Numero de cerditos nacidos y nacidos vivos

Nacidos muertos y momias

Comunidad bacterial del tracto gastrointestinal

J. Anim. Sci. 2013.91:3390–3399

Resultados

Consumo de alimento

Peso Corporal pre-parto

Peso Corporal

Peso al destete

Intervalo Destete-estro

Dieta Control Probiótico

No hubo diferencia estadística para

esta variables!

Dietas

Control Probiótico SEM P-value

Nacidos Totales 12.39 13.27 0.43 0.04

Nacidos Vivos 11.09 12.15 0.37 0.01

Nacidos Muertos 1.21 1.03 0.17 0.27

Momias 0.14 0.28 0.09 0.11

Mas nacid

os totales y

vivos

Tam

año

Cam

ada

(uni

dad)

Peso

Inici

al d

e la

Cam

ada

(kg)

Peso

Cam

ada

al D

este

te (k

g)Ga

nanc

ia d

e la

Cam

ada

(kg)

Gana

ncia

Dia

ria (k

g)Ta

mañ

o Ca

mad

a al

Des

tete

(uni

dad)

Mor

talid

ad P

rede

ste

(%)

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

11.015.3

57.9

43.1

2.1

9.612.811.0

16.7

61.3

45.1

2.3

9.9 10.4

Control Probiótico

Camadas de cerdos con y sin probiótico

P = 0.02

CV=S/X Menor CV en el grupo con probioticos J. Anim. Sci. 2012.90:3709–3717

Control Probiótico0

0.51

1.52

2.53

3.54

4.5 4.11

3.29

Log1

0

Lactobacillus bifermentans

Lactobacillus gasseri

Lactobacillus johnsonii

Weissella kandleri

Lactobacillus amylovorus, Paenibacillus

Lactobacillus spp.

E. coli, Pasteurella spp., S

almonella

Brevibacterium spp., Flavobacterium spp.

0

1000

2000

3000

4000

5000

2,062

495 495 223 0614

1751

4,639

1,226 1,226569

0

1,700

1 192

Control Probiótico

Con

teo

bin

ario

Clostridium a los 3 días

Microflora intestinal

Microflora intestinal

J. Anim. Sci. 2012.90:3709–3717

Probióticos y Antibióticos

Probióticos combinados con antibióticos

Virginiamicina

BMD

Halquinol

Halquinol

Tilosina

Clortetraciclina

Mecadox

Linco + BMD

Virginiamicina + Hygromycin B

Trials Peso corporal(Lbs)

Consumo de alimento (Lbs)

Ganancia Diaria de peso (Lbs)

Conversión alimenticia

Control 15.9±4.0 1.70±0.29 0.88±0.15 1.94±0.12Bacillus subtillis + Tilosina 15.9±4.0 1.76±0.22 0.93±0.13 1.93+0.08University of NE8 Cerditos (4 hembras y 4 machos) por jaula y 4 jaulas por tratamientoDosis de Bacillus subtillis 4 x 105 ufc/gDuración: 21 días

Efecto del Bacillus subtillis en el tiempo52

94

5627

5667

6212

6262

6670

6928

5294

5627

5667

6212

6262

6670

6928

5294

5627

5667

6212

6262

6670

6928

5294

5627

5667

6212

6262

6670

6928

0

1

2

3

4

5

6

7

8

5

6.2

5.66 5.8

5.4

6.8

6.25.9

5.6 5.5

4.85.2

4.2

5.1 5 5.2

0

5.2

6.2

4.6

0

5.7

3.4

0

3.1

0

4.2

Preparto Gestación Parto Lactancia

Los Journals topes en Nutrición Porcina

Meta Análisis de los Probióticos en Porcicultura Área Probiótico Autores

Diarrea B. Cereus, B. CereusB. Faecium, P. AcidilacticiS. cereviceae, L. acidofillus

Kyriakis et al., 1999, Iben and Leibetseder, 1989, Zani et al., 1998, Eidelsburger et al., 1992, Kirchgessner et al., 1993Manness and Spieler,1997, Durst et al. ( 1998), Alexopoulus et al., 2004, Giang et al., 2010, Malloa et al., 2010, Succi et al., 1995; Davis et al., 2008

Consumo de alimento

Ganancia de peso

Eficiencia alimenticia

Digestibilidad Lactobacillus fermentarum, Bacillus subtillis, Enterococcus faecium, Lactobacillus acidofillus, pediococcus pentosaceus, L. plantarum

Hong et al., 2002; Ouwehand et al., 2002; Yu et al., 2008; Meng et al., 2010; Giang et al., 2010;

Inmunidad Enterococcus faecium, L. casei Takahashi et al., 1998; Francisco et al., 1995; Oelschlaenger (2010); Wang et al., 2009; Takahashi et al., 1998; Vitina et al., 2000; Perdigon et al., 2003; Herias et a., 1999. Szabo et al., 2009.

Antibacterial

Microflora Balance Stavric and Kornegay, 1995

Antihongo

Reducción de la mortalidad

Wang et al., 2009; Simon et al., 2001; Bomba et al., 2002; William, 2000

Conclusiones

Salud Comportamiento Productivo

Menor conteo de Enterobacterias

E. coliSalmonellaClostridium

Incremento de la microflora benefica

Lactobacillus Bifidobacteria

Peso corporal

Ganancia de peso

Eficiencia alimenticia

RD$

Muchas gracias

?