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Introduction to the microbiome: Impacts, benefits, and challenges in healthy and diseased animals. K. Leistikow
Il microbioma è tutto il materiale genetico degli agenti che vivono all’interno degli esseri viventi (batteri, virus, funghi, protozoi, archaea). Sono essenziali per il nostro genoma (>100 trilioni di microbi), per il nostro metabolismo e per le funzioni fisiologiche essenziali, sono anche legati a patologie come il cancro o alla modulazione del nostro comportamento e alla resistenza antimicrobica. Intervengono nella patologia degli agenti infettivi, delle emozioni e della cognizione, della barriera intestinale e dell'immunità. Il microbioma si trasmette verticalmente, attraverso l’alimentazione e l’ambiente, ed è condizionato da numerosi fattori. Il microbiota degli animali sani e malati nelle diverse sedi è diverso (intestino, polmone, sistema riproduttivo). L’interpretazione del microbioma è complessa e sono numerosi i lavori di ricerca e i test clinici che lo dimostrano. La grande domanda: qual è il microbioma ideale? Le linee di ricerca si concentrano sulla comprensione e sulla valutazione del microbiota nei suini nelle diverse fasi di produzione. I trattamenti antibiotici, l’adattamento e l’evoluzione, sia orizzontale che verticale, di diversi microbi hanno un impatto importante.
Le cause della resistenza agli antibiotici sono molto numerose e bisogna considerare anche l’impatto degli antibiotici sul microbioma a seconda del loro spettro d’azione, che provoca disbiosi (espansione biotica, riduzione della diversità) e innesca resistenza ad alcuni agenti infettivi che possono essere trasmessi dalla madre ai suinetti.
Oltre il 90% dei batteri vive e cresce principalmente sotto forma di biofilm e oltre l'80% di tutte le infezioni batteriche sono causate dalla formazione di biofilm, rendendo in alcuni casi difficile per l'antibiotico penetrare nel biofilm che si forma sia nelle tubazioni dell'acqua, pavimenti, pareti ed impianti dove sia presente materia organica. Si stima che l'eliminazione di tutta la materia secca nelle procedure di vuoto sanitario nei suinetti possa migliorare la crescita dei suinetti del 3,5%. I microbi possono adattarsi mediante trasferimento genico sia verticale che orizzontale (coniugazione - plasmidi, trasduzione - fagi e trasformazione). Oltre il 78% di tutti gli isolati di E. coli presso l'ISU, USA, hanno geni per più di tre fattori di tossicità. I microbiomi di diverse sezioni dell'intestino hanno composizione diversa e interagiscono tra loro in modo competitivo, di coesistenza o prioritario, il che spiega, in parte, l'aumento del rischio di patologie enteriche quando sono presenti più agenti patogeni. (E. coli + Lawsonia x1,51 – E. coli + Lawsonia + Clostridium x1,78 e E. coli + Salmonella + Lawsonia + Clostridium x2,44) oltre a svolgere un effetto importante sulla risposta immunitaria.
Non tutti i microrganismi possono crescere in laboratorio, quindi è complesso studiare le loro interazioni in vivo, utilizzando il sequenziamento come arma. Il dogma centrale della biologia si concentra sulla differenziazione dei geni: mRNA, microbioma e metaboloma. I metodi utilizzati sono numerosi e complessi: culturoma, amplicone, metagenoma, viroma e metatrascrittoma da microbi, DNA o mRNA. Nell'analisi dei risultati, la diversità alfa deve essere valutata rispetto alla diversità beta sia nel numero di organismi per campione che nella loro abbondanza comparativa tra i campioni, essendo migliore una diversità perché si adatta meglio ai cambiamenti ed evita il collasso dell'ecosistema che faciliterebbe l’invasione di agenti infettivi. Può il microbioma animale regolare positivamente l’ambiente e migliorare la salute umana migliorando la qualità del suolo e dell’acqua?
Modulating the microbiome with feed interventions: Strategies and challenges in swine and livestock production. N. Noyes
Il microbioma è incredibilmente dinamico, soprattutto negli animali giovani (Luo, 2022). La distribuzione degli enterotipi è dell'85, 8 e 7% di E1-E2-E3 nei suinetti lattanti, variando rispettivamente a 16-50-34 nei suinetti svezzati e 0-60-40 nei suinetti in accrescimento. Nei suini, nell'uomo e in altre specie determinano tre fasi nell'evoluzione del microbioma: fase di sviluppo, fase di transizione e fase stabile. Esistono anche grandi differenze nella composizione del microbioma nei diversi tessuti e organi (Holman DB, 2017). Ad esempio, nella mucosa gastrica abbondano Firmicutes con meno Bacteroidetes e Proteobacteria in parti uguali, mentre nel duodeno non ci sono Bacteroidetes come nel digiuno, con Proteobatteri che predominano nella mucosa del duodeno e Firmicutes nella mucosa del digiuno. Inoltre, a complicare ulteriormente la sua interpretazione, esistono notevoli differenze tra gruppi di animali e allevamenti. Pertanto, è importante vedere le associazioni tra i fenotipi più rilevanti associati ai migliori risultati produttivi (cambiamenti nell'incremento medio giornaliero, stato di salute). È possibile ignorare tutte le varianti dei microrganismi e attenersi solo a quelle più rilevanti (quelle che costituiscono il 90% del totale? Molti degli studi pubblicati generano ipotesi che, a volte, danno adito a confusione.
Nutritional interventions and technologies for productivity in healthy and challenged animals. D. Rosero. Iowa State University
Esistono numerosi fattori di rischio che causano la mortalità dei suinetti dopo lo svezzamento, essendo essenziale l'età allo svezzamento. Durante lo svezzamento li separiamo dalla madre, cambiamo la presentazione della loro dieta, cambiamo il loro ambiente, li mescoliamo e entrano in contatto con nuovi agenti patogeni e antigeni. Le funzioni della barriera digestiva sono compromesse nello svezzamento precoce (il flusso di mannitolo diminuisce con l'età). Mortalità (%) = Esp (3,73 + (-0,092 x Età allo svezzamento)). Logicamente, la mortalità allo svezzamento aumenta quando ci troviamo di fronte a casi epidemici di PRRSv rispetto ai suinetti con PRRS endemico o negativo. Nel caso dell'E. coli la mortalità è tanto maggiore quanto più giovani sono (16>18>21 giorni di vita). Dobbiamo considerare che molti agenti patogeni sono in lista d’attesa per trovare l’opportunità di presentarsi e generare malattie, che possono causare problemi sia subclinici che clinici. La salute delle madri ha un grande impatto sulla salute dei suinetti in tenera età (“tutto inizia nell’allevamento di scrofe”). Il PRRSv influisce sull'incremento medio giornaliero a causa del suo effetto sull'ingestione di mangime, riducendo questi parametri rispettivamente fino al 58 e al 51%.
Per ridurre al minimo gli effetti negativi abbiamo diverse misure di azione. Per quanto riguarda le tecniche di produzione, dobbiamo migliorare l'ingestione di colostro e aumentare l'età di svezzamento oltre i 23 giorni, oltre a facilitare il consumo precoce di mangime (primi tre giorni dopo lo svezzamento), che definisce l'incremento medio giornaliero durante la fase post-svezzamento. I suinetti dovrebbero ricevere mangime solido nella sala parto il più presto possibile, avendo più suinetti che non mangiano nei tre giorni successivi allo svezzamento quando non hanno mangiato precocemente rispetto a quando lo hanno fatto (rispettivamente 28 e 15% dei non mangiatori).
Gli aminoacidi funzionali svolgono un ruolo importante nell'aumento del consumo, come il triptofano, la treonina e la metionina. Anche alcune materie prime che migliorano la capacità immunitaria dei suinetti ci aiutano a mangiare prima e di più, come il latte e le proteine plasmatiche, nonché le immunoglobuline del latte. Le IgA presenti nel latte mitigano l'effetto di alcuni agenti patogeni (E. coli). I 1-3 beta-glucani del lievito attivano l'immunità innata, avendo un chiaro effetto dose-risposta. Numerosi sono gli additivi nutrizionali che influiscono sulla salute dell'apparato digerente come: Cu e Zn, migliorando il consumo di mangime nei giorni successivi allo svezzamento e riducendo l'atrofia dei villi intestinali. Ridurre i livelli proteici per abbassare la fermentazione proteolitica riduce l'incidenza della diarrea minimizzando i metaboliti prodotti (ammine, ammoniaca, S2H). In numerosi studi, elevati livelli proteici, pur aumentando l'incidenza della diarrea, non necessariamente ne penalizzano i parametri produttivi. L'inclusione di alti livelli di farina di soia con o senza fitasi influisce sulla qualità delle feci, essendo positivo l'uso di super dosi (>2000 FTU).
La mineralizzazione ossea è correlata all'incidenza dei disturbi locomotori. Un modo per analizzarlo è determinare i livelli di ceneri, la densità e l'istopatologia di alcune ossa, come i metacarpi e la 2ª e la 10ª costola. I livelli di ceneri variano a seconda che si analizzino frammenti completi o sgrassati. Nei lavori scientifici si osserva una riduzione delle deviazioni standard quando si analizzano le ossa dopo aver subito l'estrazione del grasso, che è maggiore nei suini da ingrasso che nei suinetti, poiché i primi possono contenere fino al 10% di grasso. Ciò significa che il livello di ceneri nei suini da ingrasso (quando analizziamo le ossa sgrassate) ha un contenuto maggiore del 14-15%, mentre nei suinetti raggiunge solitamente l'11-12% in più.
Livelli carenti di fosforo nei suini per periodi di tempo prolungati possono portare a bassi livelli di fosforo sierico, come osservato in alcuni studi presentati, in cui i suini più sani hanno il 16% in più di fosforo sierico rispetto ai suini in ritardo di crescita (scartini). Lo stesso vale per i livelli di calcio e vitamina D. Il fosforo sierico varia da 4,5 a 18 mg/dL.
Negli ultimi dieci anni il lavoro sulla nutrizione di precisione è aumentato, come la ricerca sui fabbisogni di micronutrienti (vitamine e oligoelementi). Già nel 1960, la carenza di vitamina E e selenio era collegata a morti improvvise e problemi riproduttivi, ed è noto oggi che i suinetti svezzati troppo giovani hanno bassi livelli di vitamina E nel siero dopo lo svezzamento, o che il colostro e il latte sono carenti di vitamina D, nutriente essenziale non solo per ottimizzare lo sviluppo osseo, ma anche per migliorare le funzioni immunitarie. Si stima che il fabbisogno vitaminico dei suini attuali sia superiore alle raccomandazioni dell'NRC. Pertanto, la nutrizione di precisione è un concetto che tende a migliorare l’efficacia e la sostenibilità poiché tiene conto del progresso genetico, dei cambiamenti nelle strutture e nella gestione, comprendendo al tempo stesso la sua associazione con i cambiamenti dei fabbisogni nutrizionali per ottimizzare la produttività, la salute e il benessere dei suini.
Swine health through nutrition: Cooperative strategies to maximize productivity and potential. E. Toohill y C. Neill. Carthage Veterinary Service
La salute e la nutrizione sono due dei pilastri essenziali della produzione suina, quindi l'interazione tra i due team è importante, anche se sappiamo che, a volte, i due reparti non sono allineati, il che provoca frustrazione tra entrambi e in tutta l'azienda. Quando veterinari e nutrizionisti lavorano insieme possiamo aspettarci grandi cose. È fondamentale definire il problema, stabilendo una comunicazione coerente e chiara tra le persone coinvolte, per le quali le visite in azienda sono essenziali. Questo ci permette di vedere contemporaneamente il problema per ridurre al minimo le valutazioni soggettive o condizionate, determinando dove, quante, quando e come.
Dal punto di vista nutrizionale, dobbiamo rivedere la formulazione, la qualità del mangime (colore, sapore, materiali estranei, dimensione delle particelle, granulometria) e determinare il mangime appropriato per la fase di produzione.
Dal punto di vista sanitario bisogna valutare gli agenti patogeni, la resistenza dei suini alle patologie, i fattori di stress, la presenza di segni clinici (prevalenza giornaliera e settimanale), mortalità giornaliera e settimanale correlata ai cambiamenti della dieta, pesi dei suini. suinetti, servizi igienico-sanitari nella sala parto, vuoti sanitari, gestione delle sale parto (colostro).
Una volta individuato il problema, bisogna prendere delle misure e valutare i risultati nel tempo. Dobbiamo valutare congiuntamente i parametri produttivi: pesi in ingresso e in uscita, incremento medio giornaliero, consumo medio giornaliero nella prima settimana e nel resto del tempo, tempo di permanenza, mortalità. Ciò che crescono nella prima settimana dopo lo svezzamento determina la loro crescita per il resto della loro vita, il che, logicamente, è direttamente correlato al consumo di mangime in quella settimana. La mortalità è uno dei parametri principali per valutare l’interazione tra salute e nutrizione.
Antonio Palomo Yagüe
