18/10/2016
Minerales

Efectos antibacterianos del óxido de zinc en lechones destetados

Agathe Romeo
Ingeniero I+D en Animine

No todos los óxidos de Zinc son iguales. Hay muchas fuentes diferentes de óxido de zinc.

 

Es conocido que el óxido de zinc en la dieta tiene un efecto positivo sobre el crecimiento y que permite reducir la diarrea post-destete de los lechones, pero ….

¿Por qué otras formas de zinc no logran realizar estos objetivos como el óxido de zinc?

 

ZnO EN DIETAS DE LECHONES DESTETADOS

Al destete, periodo en el que la microbiota intestinal es cambiante y el sistema inmunológico no está completamente desarrollado, las bacterias patógenas como E. coli enterotoxigénica (ETEC) encuentran en el tracto gastrointestinal de los lechones un ambiente favorable para colonizar y multiplicarse.

Este hecho se manifiesta con diarrea que, con frecuencia, se observa después del destete, correlacionandose con un menor crecimiento.

Entre todos los aditivos disponibles en la industria de la alimentación animal, el zinc en forma de óxido de zinc es una solución muy común y utilizada.

El óxido de zinc posee actividad antimicrobiana y estudios recientes han aportado nuevos conocimientos sobre el efecto de la dosis farmacológica de 3 kg/t sobre la microbiota intestinal de lechones destetados.

La concentración mínima inhibitoria (CIM) in vitro calculada de ZnO contra 75 cepas del intestino del cerdo nos demuestra que no es posible clasificar la sensibilidad zinc de bacterias de acuerdo con su origen taxonómico.

Sin embargo, las cepas anaerobias estrictas mostraron en general una CIM más variada que las bacterias ácido lácticas o enterobacterias. En vez de una separación demasiado simple entre Gram + y Gram-, parece ser que el efecto del óxido de zinc es especie específico.

En condiciones ex vivo, se ha demostrado que los altos niveles de ZnO conducen a la depresión del crecimiento bacteriano en estómago y yeyuno de lechones destetados, siendo los lactobacilo más susceptibles a una alta dosificación de zinc que otras bacterias.

Cuando los lechones son alimentados con 3000 mg/kg de óxido de zinc, aumenta la diversidad de enterobacterias, reduciéndose las Enterobacteriaceae, el grupo de Escherichia y las especies de Lactobacillus (Figura 1).

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Figura 1. Efecto de la dosis farmacológica de ZnO sobre la distribución de bacterias en el intestino

 

De este modo, aunque se sabe mucho más del efecto de ZnO sobre la microbiota intestinal de los lechones destetados, quedan algunas preguntas por responder:

  • ¿Cómo el óxido de zinc perjudica el metabolismo y salud de las bacterias?

  • ¿La acción positiva del ZnO sobre la salud intestinal de los lechones es únicamente debida a la actividad antibacteriana?

  • ¿Todas las fuentes de óxido de zinc actúan de igual manera?

 

MECANISMOS DEL ZnO

El óxido de zinc es un compuesto insoluble en agua que pueden disociarse a un pH bajo.

Al tratarse todavía de un sistema digestivo inmaduro y con una capacidad tampón demasiado alta del alimento, el entorno gástrico de los cerdos jóvenes no es lo suficientemente ácido para la disociación total de este compuesto.

En general se cree que las propiedades antimicrobianas del ZnO solamente se atribuyen a os iones Zn2+, que interactúan con los aminoácidos bacterianos, jugando un papel importante en la inhibición de los transportadores activos.

Sin embargo, si la actividad antibacteriana se limitase a los iones Zn2+, una vez disociados, fuentes de zinc solubles en agua como el sulfato de zinc serían más eficientes.

Estudios recientes han confirmado un efecto específico de la molécula de ZnO, siendo la contribución de iones de zinc solubles para la actividad antimicrobiana de ZnO diferente según las especies bacterianas: por ejemplo, sólo del 15% para Escherichia coli.(Figura 2).

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Figura 2. Disminución de las poblaciones microbianas con respecto a la concentración de zinc de ZnO-1 en suspensión (línea roja) y sus sobrenadantes (línea azul)

 

El efecto de ZnO parece ser que es especie específico

Esto explicaría por qué las dietas de los lechones solamente se complementan con dosis farmacológica de óxido de zinc y no con otros compuestos de zinc.

Todavía se debate si el efecto positivo general del ZnO en la salud intestinal de los lechones sólo puede atribuirse a la actividad antibacteriana.

Entre las hipótesis más probables sobre el efecto específico de ZnO está que esta fuente de zinc sería capaz de generar especies reactivas de oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés).

ROS inducen estrés oxidativo y pueden causar la oxidación de los lípidos de la membrana bacteriana; conduciendo a una alteración de la composición de la membrana y explicando la reducción de la adherencia de las bacterias patógenas tales como E. coli a las células huésped.

→ La reducción de la unión de bacterias al epitelio evita la secreción de enterotoxinas, lo que genera la diarrea.

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Figura 3. Adherencia ileal de E.coli según si se administra suplementación de zinc : sin (a la izquierda) y con (a la derecha) los suplementos de zinc

 

  • Se observan efectos variables sobre la morfología intestinal según los suplementos de ZnO (Figura 3).
  • En la actualidad, los mecanismos de la actividad antimicrobiana de ZnO no están totalmente identificados y podrían variar según las células diana, aunque se reconoce que existen mecanismos específicos.
  • Los mecanismos por los cuales los productos de óxido de zinc pueden mejorar la salud intestinal de los lechones también pueden depender de las características químicas de las partículas presentes en el polvo.

 

NO TODOS LOS ÓXIDOS DE ZINC SON IGUALES

Hay muchas fuentes diferentes de óxido de zinc.

Cualquier resultado obtenido de trazas de minerales con grado analítico, no puede ser totalmente extrapolables a las fuentes de grado de alimentación animal, que son muy variables.

Las propiedades físico-químicas de productos de ZnO utilizados en la alimentación animal muestran grandes diferencias (figuras 4 y 5), según su origen y proceso de fabricación. Estos explican los valores variables de biodisponibilidad y de resistencia antibacteriana.

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Figura 4. Cuatro fuentes distintas de ZnO de grado alimentación animal (arriba) y ZnO potenciado (abajo)

La fabricación de óxido de zinc a tamaño de nanopartículas puede generar diferencias significativas en comparación con el equivalente a una fuente de fabricación a granel.

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Figura 5. Imágenes de microscopio electrónico de diferentes productos de ZnO

 

Antes de probar nanopartículas de ingeniería de ZnO en una dieta animal, se necesita abordar los siguientes desafíos:

  • Caracterización del producto con métodos analíticos adecuados
  • Escala industrial a partir de muestras de laboratorio
  • Estudios de ADME (absorción, distribución, metabolismo, excreción) y de toxicidad en animales
  • Seguridad para los trabajadores y el medio ambiente
  • Cumplimiento de la normativa local.

 

ÓXIDO DE ZINC POTENCIADO

Una tecnología de fabricación patentada es el origen de la obtención de esta forma potenciada de óxido de zinc(*) desarrollada para la nutrición animal.

Su tamaño de partícula es específico y su forma se ha aumentado hasta 10 y 15 veces con respecto s las fuentes convencionales, ofreciendo una superficie específica drásticamente mayor y aumentando así la superficie de contacto con las bacterias.

Los experimentos científicos han confirmado su eficacia para manipular la microbiota intestinal y fecal de los lechones destetados. Para más información sobre estas pruebas pueden contactar con nuestros distribuidores en España, Qualivet.

La alta porosidad del óxido de zinc potenciado amplifica su actividad antibacteriana

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CONCLUSIONES

Cada vez hay más presión sobre la reducción de los antibióticos y la dosis farmacológica de óxido de zinc en las dietas de los lechones.

Un excesivo y prolongado uso de ZnO conlleva consecuencias negativas:

  • Riesgo de contaminación por metales pesados
  • Antagonismos nutricionales
  • Acumulación de Zn en el medio ambiente
  • Resistencias bacterianas

Actualmente por todos estos motivos, los formuladores de piensos están buscando ingredientes de piensos y aditivos que pueden reducir el riesgo de trastornos digestivos en momentos críticos como el período post-destete y HiZox® se puede utilizar, en combinación con alternativas a los promotores de crecimiento antibióticos, de manera preventiva, para mejorar la salud intestinal y reducir la necesidad de las prácticas no sostenibles.

 Bibliografía disponible bajo petición

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