Strategie per migliorare la resistenza naturale dei suini

Strategie per migliorare la resistenza naturale dei suini alle malattie Prof. Paolo Trevisi Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-alimentari

Le performance di crescita sono legate allo stato di salute Infezioni tratto digerente Riduzione dell’ingestione (%) 8, 1 ± 12, 1 Riduzione delle Performance (%) 16, 5 ± 23, 1 Ambiente non ottimale 3, 9 ± 10, 3 9, 6 ± 9, 6 Micotossine 23, 1 ± 29, 7 ± 38, 2 Parassitosi 2, 9 ± 8, 7 8, 4 ± 11, 0 16, 3 ± 14, 6 16, 2 ± 16, 0 Problemi respiratori Pastorelli et al. , 2012 Antibiotici

Disbiosi intestinale nel suino

- Escherichia coli enterotossigeni (ETEC) - principale responsabiliedella disbiosi nel suino allo svezzamento. - Molti suini sono sensibili ad ETEC F 4 ed ETEC F 18 Susceptible subject (R+ class 3) Not susceptible subject (R- class 0)

Zinco ossido ANTIBIOTICO NECESSITÀ DI PREVENIRE LE INFEZIONI

Alternative agli antibiotici ed allo Zn. O e la loro potenziale efficacia comparata a quella degli antibiotici promotori di crescita Sostanze Efficacia Commenti relativa Antibiotici promotori di crescita +++++ Standard per le comparazioni proposte Proteine di plasma +++ Migliora l’ingestione alimentare e la crescita. Gli effetti sembrano migliori in condizioni igieniche scarse Anticorpi specifici (tuorlo d’uovo) ++ Dati scarsi, ma potenzialmente promettenti. Acidi organici +++ Efficaci nei suinetti appena svezzati. Dati contrastanti. Probiotici ++ Prebiotici ++ Enzimi ++ Peptidi bioattivi ++ Erbe e piante + Oli essenziali Alimenti liquidi fermentati + + Suggeriti per promuovere l’insediarsi di batteri benefici nell’intestino. Risultati scarsi, forse dipendenti dal ceppo batterico selezionato. Suggeriti per promuovere la crescita di batteri benefici nell’intestino. Studi con oligosaccaridi hanno dato buoni risultati. Potenzialmente benefici in quanto possono migliorare la digeribilità di alcuni ingredienti alimentari, migliorando la salute intestinale. Ricerche limitate. Alcuni peptidi hanno proprietà antibiotiche e potrebbero avere effetti interessanti. Sono necessarie molte ricerche. Ci sono molti potenziali prodotti. Sono necessarie molte ricerche. La fermentazione produce acidi che possono contrastare i patogeni regolando il p. H intestinale

Spray Dried Plasma (SDP) • di suino, di bovino, di origine mista • SDP ↑ IPG e ingestione • La frazione di Ig. G é il principale fattore favorente (Pierce et al 2005) • SDP con + Ig. G conc. ↑ protezione (Bosi et al 2001, 2004; Conde 2005) • Protezione e meno diarrea dopo stimolazione con E. coli F 4 (Owusu-Asiedu et al 2003; Conde 2005) • + effetto con svezzamento precoce (Torrallardona et al 2002) e in ambienti sfavorevoli (Coffey & Cromwell 1995)

Effetto del SDP sull’IPG, rispetto al controllo (review, Torrallardona, 2010)

Effetto del SDP sull’Ingestione, rispetto al controllo (review, Torrallardona, 2010)

L’SDP e la Medicazione (colistina+amoxicillina) riducono la richiesta di produzione di Ig. A specifiche nei suinetti sensibili, stimolati con E. coli F 4 (Bosi et al. , 2004).

Acidi organici Acido Acetico Approvato per suini Attività antimicrobica Inibisce la crescita di diverse specie batteriche (E. Coli, Valencia, 2002 Salmonella spp) – di minore entità l’efficacia verso lieviti Roth and Kirchgessner, 1988 e muffe 5 mg/kg del mangime Jensen et al. , 2001; Partanen and Mroz, 1999 completo con umidità del 12 % Propionico Ampio spettro contro funghi e lieviti. Approvato per suini IPG Azione Partanen et al, 2007; Tsiloyiannis et al. antimicrobica: Coliforms (E. coli - enterotossigeo), 2001 a Salmonella spp. 5 mg/kg del mangime Foegeding and Busta, 1991; Knarreborg et al. 2002; completo con umidità Naughton e Jensen, 2001; Jensen et al. 2001, Partanen del 12 % and Mroz, 1999; Tsiloyiannis et al. 2001 a Lattico Azione antimicrobica: coliformi (E. coli), Salmonella spp. - Jongbloed et al. , 2000; Tsiloyiannis et al. Muffe e lieviti possono metabolizzarlo. 2001 a, b, Approvato per suini Creus al al. 2007, Jensen et al. 2001, Naughton e Jensen, 5 mg/kg del mangime 2001; Tsiloyiannis et al. 2001 a, b, Foegeding and Busta, completo con umidità 1991; Knarreborg et al. 2002, del 12 % Fumarico Azione antimicrobica: (E. coli – ceppi ETEC, clostridia) Giesting et al. 1991; Lawlor et al. 2006; Owusu-Asiedu et al. 2003, Tsiloyiannis et Approvato per suini Biagi et al. 2003; Naugton e Jensen 2001; Tsiloyiannis et al. 2001 a, Krause et al. 1994; Mroz et al. 2001 a, Owusu-Asiedu et al. 2003 5 mg/kg del mangime 2000, Risley et al. 1991 completo con umidità del 12 %

Acidi organici nella dieta del suinetto (Tratt. /Contr. , Partanen, 2001) Ac. Ac. Formico Fumarico Citrico K diformate Esperimenti 6 18 9 3 Repliche 10 27 19 13 3 -18 5 -25 4 -24 106 a** 110 a*** 100 b 104 b** 99 b 104 b** 108 a*** 112 a*** Dose g/kg Ingestione IPG (Review by Partanen et al 2001)

Effetto del Ca-Formiato libero o protetto sulla crescita e l’ingestione di suinetti stimolati con E. coli F 4 (Bosi et al. , 2007) Livello di inclusione = 1. 2% di Ca-Formiato Riduzione mortalità per colibacillosi (5% vs. 1. 6% vs 3. 3%)

Il Ca-Formiato libero e protetto riduce l’escrezione di E. coli ed i giorni di diarrea nei suinetti stimolati con E. coli F 4 (Bosi et al. , 2007) Escrezione di E. coli totali Giorni con diarrea

La protezione del Ca-Formiato previene la riduzione del numero di cellule che secernono acido Cloridrico nello stomaco dei suinetti (Bosi et al. , 2006) Controllo Libero Protetto

Probiotici e loro derivati Inibizione diretta dei patogeni Stimolazione del microbiota commensale

Bacillus subtilis & Bacillus amyloliquefaciens

Suini stimolati con Escherichia coli F 4 - 7 giorni dopo lo svezzamento. B. amyloliquefaciens B. Subtilis Excluded pigs 2 0 Antibiotico Controllo 0 4 Punteggio Feci 4 3. 5 Gruppo Controllo punteggio feci peggiore di B. subtilis e Antibiotico al giorno d 14 Punteggio feci 3 2. 5 BAA 2 BAS 1. 5 AB 1 CO 0. 5 0 Day 6 Day 8 105 CFU/m. L of ETEC F 4 ac O 149 Day 14 Day 21

Mitotic index P = 0. 01 60 60 50 MItotic index, number of cells 40 40 BAA BAS 30 30 AB CO 20 20 10 10 0 0 Villus Crypt

Saccharomyces cerevisiae

Suini stimolati con Escherichia coli F 4 - 7 giorni dopo lo svezzamento. CURVA di ESCLUSIONE DALLA PROVA CO= gruppo di Controllo PR= somministrato Saccharomyces cerevisiae dallo svezzamento CM= somministrato Saccharomyces cerevisiae durante l’infezione AB= Somministrato antibiotico dallo svezzamento Numero di suinetti 12 9/10 *** 10 7/10 ** 6/10 * 8 6 4 2 In groupo CO: 1° suino escluso 24 h dopo l’infezione 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122 Giorni 3/10 AB CM-Y CO PR-Y

Risposta immunitaria specifica contro Escherichia coli F 4 ac *d 7= giorno prima dell’infezione Diet CO AB PR SME PR vs. AB LIEVITO PR CM+CO vs. CM CM Specific Ig. A against E. coli F 4 ac (A. U. ) - d 7* 0. 5 0. 21 0. 18 0. 14 0. 12 ns ns - d 12 88. 3 13. 2 11. 7 26. 3 20. 5 - <0. 05 ns - d 21 182 45 340 228 115 - ns ns ns

Capacità delle pareti di lievito di inibire l’adesione di Escherichia coli F 4 ac ai villi intestinali di suino C: Controllo E: Tuorlo di uovo immunizzato verso ETEC A: Prodotto testato 1 B: Prodotto testato 2

Oli essenziali ed estratti d’erbe • Le proprietà antimicrobiche di vari estratti e preparati d’erbe e spezie sono noti da tempo • Più costante appare l’attività biologica degli oli essenziali e dei loro naturale-identici • L’efficacia dipende dalla variazione del contenuto in oli, della loro solubilità alla superficie dei batteri e dalla loro capacità di rompere la membrana esterna di certi batteri patogeni

Specie batteriche inibite in vitro da oli essenziali nel mezzo di coltura (Lallès et al. , 2009)

Esempio del Timolo • in vitro ha una efficacia 100 -700 volte inferiore ai comuni antibiotici verso Salmonelle e Escherichia coli patogeni (Merialdi et al. ) = 1 -4% dieta! Effetto dell’ 1% di Timolo nella dieta di suini allo svezzamento (Trevisi et al. , 2007) A, B: p<0. 05; A, B: p<0. 01.

Limiti di alcuni oli essenziali in alimentazione • Il Timolo, il Carvacrolo, l’Eugenolo, la Cinnamaldeide rapidamente scompaiono dallo stomaco, sono assorbiti e ritrovati nel sangue e nelle urine (Kohlert et al. , 2002; Bhattaram et al. , 2002. Nei suini, Michiels et al. , 2008, Bosi et al. non pubbl. ) • Da studiare ancora gli effetti sistemici ed i metaboliti Sono disponibili e in fase di sviluppo prodotti commerciali protetti

Aminoacidi • Alcuni AA hanno specifici ruoli metabolici • Periodi di stress / insufficiente igiene possono mettere in evidenza particolari usi metabolici degli AA ed influire sui fabbisogni

Triptofano e funzione immunitaria L’infiammazione stimola il catabolismo del Trp

Dopo challenge con E. coli F 4, l’aggiunta di L-Trp limita la riduzione di ingestione e di IPG lato bile o i m Sti scett su n o n (Trevisi et al. , 2007) IPG P<0. 0 3 e o t a l mo tibile i t S cet sus Ingestione

L-Trp allevia il calo di crescita anche nei suini SANI se sono geneticamente suscettibili per E. coli F 4 (Trevisi et al. , 2010) 1 a sett. Post-svezzamento

IPG individuale - 1 a settimana post-svezzamento

Benessere del digerente e Treonina Impatto del divieto di AGP sul fabbisogno di Treonina in suini in accrescimento (20 -110 kg) Effetto dell’aggiunta di Treonina sull’IPG di suini esposti ad ETEC, suscettibili o no a questo patogeno (6. 5 kg) IPG (Bikker et al. , 2006)

Funzione immunitaria. Attività delle Ig. A F 4 -specifiche Siero di sangue AU/m. L Mucosa del digiuno AU/m. L

Considerazioni finali - La gestione della dieta aiuta a migliorare la resistenza degli animali alle infezioni - Scarsi dati prodotti per il sistema di allevamento Italiano - Numerose aree di intervento da esplorare (es. modulazione della qualità del latte di scrofa; miglioramento dell’omogeneità della nidiata alla nascita) - Migliorare la comprensione e la gestione del rapporto suino - ambiente di allevamento. - Testare gli effetti dei sistemi di management che si stanno affacciando sul mercato. - Consolidare la collaborazione pubblico-privato per definire piani di ricerca su temi di interesse comune. - Passare dal modello di azienda pilota ad una fase applicativa

Grazie a tuti per l’attenzione! Ringrazio inoltre: • • Paolo Bosi Diana Luise Micol Bertocchi Chiara Salvarani Vincenzo Motta Federico Correa Marika Vitali Elena Santacroce • Tutti i collaboratori che in questi anni hanno lavorato con passione nel nostro gruppo

Paolo Trevisi Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-alimentari paolo. trevisi@unibo. it www. unibo. it