Se sabe que el óxido de zinc (ZnO) en la dieta mejora el crecimiento y reduce la diarrea posdestete en los lechones. ¿Pero por qué las otras formas de zinc no logran un desempeño tan bueno como el óxido potenciado de zinc? Centrémonos en la actividad antimicrobiana del óxido de zinc.
El ZnO en las dietas de lechones destetados En el destete, cuando la microbiota intestinal evoluciona a una estabilidad y el sistema inmunitario no está totalmente desarrollado, las bacterias patógenas como E. coli enterotoxigénica (ECET) encuentran un ambiente favorable para multiplicarse y colonizar en el tracto gastrointestinal de los lechones. Esto se manifiesta en la diarrea que frecuentemente observamos después del destete, combinada con un menor crecimiento. Entre todos los aditivos disponibles para la industria de alimentos para animales, el zinc en forma de óxido de zinc es una solución muy común. Es bien sabido que el óxido de zinc ejerce una actividad antimicrobiana y estudios recientes con secuenciación y amplificación de RCP combinadas ofrecen nuevas perspectivas sobre el efecto de la dosis farmacológica (3 kg/T) en la microbiota intestinal de los lechones destetados. In vitro, la concentración inhibitoria mínima (CIM) de ZnO frente a 75 cepas bacterianas del intestino del cerdo mostró que no es posible clasificar la sensibilidad al zinc de las bacterias según su origen taxonómico. Sin embargo, las cepas anaerobias estrictas en general mostraron una CIM más diversa que las bacterias acidolácticas o las enterobacterias. En lugar de una separación demasiado simple entre Gram+ y Gram-, el efecto del óxido de zinc parece ser específico de la especie. En condiciones ex vivo, se ha demostrado que niveles altos de ZnO conducen a una depresión del crecimiento bacteriano en el estómago y el yeyuno de los lechones destetados, siendo los lactobacilos más sensibles a altas dosis de zinc que otras bacterias. Cuando los lechones son alimentados con 3000 mg/kg de óxido de zinc, la diversidad enterobacteriana aumenta, con una reducción de las especies de la familia Enterobacteriaceae, de los géneros Escherichia y de Lactobacillus (Figura 1).
Figura 1 - Efecto de la dosis farmacológica de ZnO en la abundancia relativa de bacterias en el intestino
Incluso si comprendiéramos mucho mejor el efecto del ZnO en la microbiota intestinal de los lechones destetados, quedarían algunas preguntas pendientes: - ¿Cómo afecta el óxido de zinc la salud y el metabolismo bacteriano? - ¿La acción positiva del ZnO en la salud intestinal de los lechones solo se debe a la actividad antibacteriana? - ¿Todas las fuentes de óxido de zinc tienen igual desempeño?
Mecanismos de acción del ZnO El óxido de zinc es un compuesto insoluble en agua que puede disociarse a pH bajo. El ambiente gástrico de los cerdos jóvenes no es lo suficientemente ácido como para una disociación completa, dada la inmadurez del sistema digestivo y una capacidad buffer del alimento demasiado alta. Una vez disociado, el Zn 2+ solubilizado se libera en tracto gastrointestinal. En general, se cree que las propiedades antimicrobianas del ZnO solo se atribuyen a estos iones, que interactúan con aminoácidos bacterianos y juegan un papel en la inhibición de los transportadores membrana activos. Sin embargo, si la actividad antibacteriana estuviera limitada al Zn 2+ , las 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. La contribución de los iones de zinc solubles a la actividad antimicrobiana del ZnO difirió entre especies bacterianas y puede ser muy baja: por ejemplo, solo un 15% en el caso de Escherichia coli (Figura 2).
Figura 2 - Disminución de la población de E.coli con respecto a la concentración de zinc en la tracción de suspensión ZnO-1 (cuadrados rojos) o su sobrenadante (diamantes azules)
Esto explicaría por qué las dietas de los lechones solo se suplementan con dosis farmacológicas de óxido de zinc y no con otros compuestos de zinc. Continúa en debate si el efecto positivo general del ZnO en la salud intestinal de los lechones solo se puede atribuir a la actividad antibacteriana. Entre las hipótesis más probables sobre el efecto específico del ZnO, esta fuente de zinc sería capaz de generar especies reactivas de oxígeno (ERO), bajo exposición a UV pero también en la oscuridad, causando así un daño severo a las células. Las ERO inducen estrés oxidativo y pueden causar la oxidación de la membrana lipídica de las bacterias; esto podría conducir a una alteración de la composición de la membrana y explicar parcialmente la menor adherencia de las bacterias patógenas como E. coli. Esta reducción de la unión de las bacterias al epitelio evitaría la secreción de enterotoxinas, provocando diarrea. Tras la suplementación con ZnO, se han observado efectos variables en la morfología intestinal (Figura 3).
Figura 3 - Adherencia ileal de E.coli sin (izquierda) y con (derecha) suplementación de zinc
Actualmente, los mecanismos de actividad antimicrobiana del ZnO no están totalmente identificados y podrían variar con las células “blanco”, pero se reconoce que existen mecanismos específicos. Los mecanismos a través de los cuales los productos de óxido de zinc mejorarán la salud intestinal de los lechones también pueden depender de las características químicas de las partículas del polvo.
No todos los óxidos de zinc son iguales Existen muchas fuentes diferentes de óxido de zinc. Cualquier resultado obtenido con oligominerales de grado analítico, que están estandarizados, no puede extrapolarse completamente a las fuentes de grado alimenticio, que son de calidad muy variable. El óxido de zinc puede obtenerse a partir de diversas materias primas y procesos de fabricación. Las propiedades fisicoquímicas de los productos de ZnO utilizados en nutrición animal muestran grandes diferencias (Figuras 4 y 5), lo que explica la variación en los valores de biodisponibilidad y poder antibacteriano.
Figura 4 - Aspecto de diversas fuentes de ZnO de grado alimenticio (izquierda) y ZnO potenciado (derecha)
Figura 5 - Imágenes de MEB de diferentes productos de ZnO
Figura 6 - Efectos del ZnO regular y HiZox en la cinética de crecimiento de cepas patógenas de E. coli en condiciones neutras
Figura 9- Inhibición del crecimiento bacteriano de ZnO y HiZox, en el estómago
Figura 10 - Recuento de E. coli (izquierda) y recuento de coliformes (derecha) en el intestino delgado distal
Figura 11 - Porcentaje de muestras fecales positivas para el factor patógeno de E.coli
Figura 12 - Relación de Lactobacilli/E. coli fecales a los 14 días posdestete
