Impacto del uso de antibióticos en la cerda gestante sobre la salud intestinal del lechón lactante

Abstract

La presencia de residuos antimicrobianos en calostro y leche puede ocasionar alteraciones en el normal crecimiento y desarrollo del tracto gastrointestinal de los lechones afectando las etapas de lactancia, recría y terminación. Entre los antibióticos más utilizados en las producciones intensivas en nuestro país y Latinoamérica se encuentran la fosfomicina (FOS) y la oxitetraciclina (OTC). El objetivo general de esta Tesis fue estudiar la eliminación calostral-láctea de los antibióticos FOS y OTC en cerdas luego de su administración durante el peri-parto y los potenciales efectos de dichas concentraciones antibióticas sobre la morfo-fisiología intestinal y los parámetros zootécnicos/productivos de la camada. Se desarrollaron tres objetivos específicos. 1. Estudiar la disposición de los antibióticos FOS y OTC en calostro y leche de cerda, luego de la administración IM durante el peri-parto. Cuarenta y cuatro cerdas gestantes fueron inducidas al parto el día 114 de gestación con 1 mL de PGF2α vía IM y divididas en cinco grupos experimentales: cerdas Control: tratadas con solución fisiológica, cerdas FOS1: tratadas con una dosis IM de FOS de 15 mg/Kg al momento de la inducción al parto, cerdas OTCLA: tratadas con una dosis IM de OTC LA (larga acción) de 20 mg/Kg al momento de la inducción al parto, cerdas FOS3: tratadas con tres dosis IM cada 24 h de FOS de 15 mg/Kg y cerdas OTC3: tratadas con tres dosis IM cada 24 h de OTC de 6 mg/Kg. Se recolectaron manualmente muestras de calostro y leche al inicio del parto (0 h) y a las 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24 y 48 h post-parto, las cuales fueron analizadas por HPLC. La FOS disódica según un plan posológico mono y multidosis mostró perfiles de eliminación calostrales y lácteos diferentes (FOS1 AUC0-48: 8,56 ± 2,09 y FOS3 AUC0-48: 80,62 ± 60,66 μg.h/mL). La concentración media de FOS eliminada en el calostro para FOS1 fue de 0,83 ± 0,04 μg/mL durante las primeras 10 h y para FOS3 de 1,55 ± 0,36 μg/mL durante las primeras 24 h pos parto. Para la OTC ambas curvas de eliminación calostral-láctea presentaron perfiles similares, aunque los valores obtenidos para OTCLA (AUC0-48: 28,36 ± 16,71 μg.h/mL) fueron levemente mayores a los cuantificados para el grupo OTC3 (AUC0-48: 18,91 ± 5,92 μg.h/mL). La concentración media de OTC eliminada en el calostro durante las primeras 24 h después del inicio del parto fue de 0,78 ± 0,18 y 0,48 ± 0,07 μg/mL para OTCLA y OTC3 respectivamente. Los cambios hormonales que explican el pasaje de la fase calostral a la fase láctea impactan en la eliminación de FOS en calostro y leche, mientras que para el caso de la OTC ésta influencia no sería tan importante. Las concentraciones de FOS eliminadas en calostro y leche se mantuvieron por encima de la CIM90 durante más de 8 h para bacterias patógenas de importancia productiva e involucradas en procesos infecciosos de mastitis y/o metritis (Escherichia coli y Streptococcus sp. CIM90: 0,5-0,25 μg/mL, respectivamente). Sin embargo, los valores de OTC cuantificados en calostro y leche no alcanzaron la CIM90 en ningún momento para Escherichia coli (CIM90: > 64 μg/mL) y Streptococcus suis (CIM90: 64 μg/ml). 2. Determinar el consumo de calostro, la ingesta de concentraciones de FOS y OTC y su impacto sobre los parámetros zootécnicos de la camada luego de la administración de dichos antibióticos a cerdas durante el peri-parto. Cuatrocientos treinta y seis lechones progenie de las cerdas de los grupos Control, FOS1, FOS3 y OTC3 fueron divididos en cuatro grupos de 110 animales cada uno aproximadamente. Se realizó el estudio del consumo medio de calostro por lechón (g/Kg PV) y la producción de calostro por cerda (g) durante las primeras 24 h después del parto, la determinación de la ingesta de FOS y OTC (mg/Kg PV) con el calostro, el efecto de la ingestión de calostro con antibióticos sobre los parámetros zootécnicos de la camada donde se evaluó el escore de vitalidad al nacimiento, el número de lechones nacidos totales (NT) y nacidos vivos (NV), el número de muertos durante la lactancia, el número de lechones destetados a los 21 días de vida y el peso de los lechones en diferentes momentos de la lactancia. El tratamiento de las cerdas durante el peri-parto con FOS u OTC no afectó la producción de calostro, ni el consumo por parte de los lechones. Tampoco tuvo influencia sobre los parámetros zootécnicos de sus respectivas camadas. 3. Evaluar los efectos de FOS y OTC sobre la morfo-fisiología intestinal de los lechones neonatos. Treinta y dos lechones neonatos, hijos de 8 cerdas libres de antibióticos, fueron divididos en cuatro grupos y alimentados artificialmente con calostro según el siguiente esquema: lechones Control*: calostro sin antibióticos, lechones FOS1*: tratados con 0,26 mg/Kg PV de FOS, lechones FOS3*: tratados con 0,50 mg/Kg PV de FOS y lechones OTC3*: tratados con 0,13 mg/Kg PV de OTC. Los animales fueron eutanasiados a las 12 y 24 h de lactancia. Las concentraciones de FOS y OTC administradas con calostro vía oral en lechones no afectaron el recuento de enterobacterias, bacterias ácido-lácticas y relación E/BAL, pH gastrointestinal y producción de acido acético a las 12 y 24 h de lactancia. Se observó un incremento en las UFC de las bifidobacterias en los lechones tratados con FOS3* sobre los lechones OTC3*. La estimación matemática de la superficie de absorción intestinal no presentó diferencias significativas. Se observó efecto de lugar de muestreo para el recuento de las células caliciformes, siendo mayor a nivel de íleon en vellosidades y criptas. También se observó efecto de los tratamientos en las criptas. En el estudio de la actividad de las disacaridasas intestinales, el efecto del lugar de muestreo presentó diferencias significativas, siendo superiores los niveles encontrados en el duodeno que en las otras porciones del intestino estudiado para lactasa, maltasa y sacarasa. Los resultados obtenidos para sacarasa y maltasa no fueron concluyentes. La variabilidad de los resultados puede adjudicarse a la categoría de animales empleada más que a un efecto de tratamiento, ya que la actividad de ambas enzimas es baja durante la lactancia y adquiere mayor importancia en la etapa de recría cuando los cerdos reciben alimento sólido. Se debe tener en consideración que concentraciones de antibióticos eliminadas por calostro pueden inducir el desarrollo de resistencia bacteriana. Los resultados obtenidos en esta Tesis son innovadores y relevantes para la producción porcina, por lo que este trabajo estimula la concientización sobre el uso adecuado de los antimicrobianos en la sala de partos.

The presence of antimicrobial residues can cause alterations in the normal growth and development of the gastrointestinal tract of the piglets, affecting the stages of lactation, rearing and termination. Fosfomycin (FOS) and oxytetracycline (OTC) are among the antibiotics most frequently used in intensive production systems in our country and Latin America. The general objective of this Thesis was to study the elimination of the antibiotics FOS and OTC in colostrum and milk of sows after their administration during the peri-partum and the potential effects of these antibiotics on the intestinal morpho-physiology and the zootechnical/productive parameters of the litter. Furthermore, three specific objectives were proposed. 1. To study the disposition of the antibiotics FOS and OTC in sow colostrum and milk after the IM administration during the peri-partum. Farrow was induced in forty-four pregnant sows on day 114 of gestation with 1 mL of PGF2α by the IM route. Sows were divided into five experimental groups: Control sows: treated with physiological solution, FOS1 sows: treated with an IM dose of FOS (15 mg/Kg) at the time of farrow induction, OTCLA sows: treated with an IM dose of OTC LA (long action) (20 mg/Kg) at the time of farrow induction, FOS3 sows: treated with three FOS IM doses every 24 h (15 mg/Kg) and OTC3 sows: treated with three OTC IM doses every 24 h (6 mg/Kg). Colostrum and milk samples were manually collected at the start of farrow (0 h) and at 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24 and 48 h post-partum. Samples were analyzed by HighPerformance Liquid Chromatography (HPLC). According to a mono- and multi-dose regime, disodic FOS showed different colostral and milk elimination profiles (FOS1 AUC0-48: 8.56 ± 2.09 and FOS3 AUC0-48: 80.62 ± 60.66 μg.h/mL). The mean concentration of FOS eliminated in colostrum for FOS1 was 0.83 ± 0.04 μg/mL during the first 10 h and for FOS3 of 1.55 ± 0.36 μg/mL during the first 24 h post-partum. The elimination of FOS in sow colostrum and milk is mainly dependent on the morpho-functional mammary changes of the sow (opening of the close junctions between the lactocytes), which occur during the passage from the colostral to the milk phase. This is particularly associated with the physico-chemical characteristics of high water solubility and low molecular weight of FOS. Colostral and milk elimination curves of OTC presented similar profiles, although the values obtained for OTCLA (AUC0-48: 28.36 ± 16.71 μg.h/mL) were slightly higher than those quantified for the OTC3 group (AUC0-48: 18.91 ± 5.92 μg.h/mL). The mean concentration of OTC eliminated in colostrum during the first 24 h after the onset of farrow was 0.78 ± 0.18 and 0.48 ± 0.07 μg/mL for OTCLA and OTC3, respectively. Unlike FOS, it is apparent that passive diffusion is the main mechanism for the arrival of the VII antibiotic from plasma to colostrum through mammary epithelial cells. The concentrations of FOS eliminated in colostrum and milk were maintained above MIC90 for more than 8 h for pathogenic bacteria of productive importance and which are involved in infectious processes of mastitis and/or metritis (Escherichia coli and Streptococcus sp. MIC90: 0.5-0.25 μg/mL, respectively). However, OTC values quantified in colostrum and milk did not reach the MIC90 for Escherichia coli (MIC90: > 64 μg/mL) and Streptococcus suis (MIC90: 64 μg/mL), at any time. 2. To determine the consumption of colostrum, the intake of FOS and OTC concentrations and the impact on the zootechnical parameters of the litter after the administration of these antibiotics to the sows during the peri-partum. Four-hundred and thirty-six piglets, which were the progeny of the sows of the Control, FOS1, FOS3 and OTC3 groups were divided into four groups of approximately 110 animals each. In this study, the average consumption of colostrum per piglet (g/Kg body weight [BW]), the production of colostrum per sow (g) during the first 24 h after farrow, the determination of the intake of FOS and OTC (mg/Kg BW) with the colostrum and the effect of the ingestion of colostrum with antibiotics on the zootechnical parameters of the litter were analyzed. In the latter case, the vitality score at birth, the number of total-born (TB) and live-born (LB) piglets, the number of dead piglets during lactation, the number of piglets weaned at 21 days of age and the weight of piglets at different times of lactation, were evaluated. The treatment of the sows during the peri-partum with FOS or OTC did not affect the production of colostrum, nor the consumption by the piglets. Furthermore, there was no influence on the zootechnical parameters of their respective litters. 3. To evaluate the effects of FOS and OTC on the intestinal morpho-physiology of neonate piglets. Thirty-two newborn piglets from 8 antibiotic-free sows, which were divided into four groups and artificially fed with colostrum according to the following scheme: Control piglets*: colostrum without antibiotics, FOS1* piglets: treated with 0.26 mg/Kg BW of FOS, FOS3* piglets: treated with 0.50 mg/Kg BW of FOS and OTC3* piglets: treated with 0.13 mg/Kg BW of OTC. The animals were euthanized at 12 and 24 h of lactation. The concentrations of FOS and OTC administered with oral colostrum in piglets did not affect the count of enterobacteria, lactic acid bacteria and E/BAL ratio, gastrointestinal pH and production of acetic acid at 12 and 24 h of lactation. An increase in CFU of bifidobacteria was observed in piglets treated with FOS3* with respect to OTC3* piglets. The mathematical estimation of the intestinal absorption surface did not show significant differences. The effect of sampling site was observed for the counting of goblet cells, being higher in villi and crypts at the ileum level. The effect of the treatments on the crypts was also observed. In the study of the activity of the intestinal disaccharidases, the effect of the place of sampling presented significant differences, being higher the levels found for lactase, maltase and sucrase VIII in the duodenum than in the other portions of the intestine. The results obtained for sucrase and maltase are not conclusive. Rather than a treatment effect, the variability of the results can be attributed to the category of animals used, since the activity of both enzymes is low during lactation and acquires relevance in the stage of rearing when the pigs receive solid food. It must be taken into consideration that concentrations of antibiotics eliminated by colostrum can induce the development of bacterial resistance. The results obtained in this Thesis are innovative and relevant for pig production and therefore, stimulates awareness about the proper use of antimicrobials in the farrowing room.