INTRODUCCIÓN

La producción animal se ve gravemente afectada por el estrés calórico (EC); se estima que la industria porcina de los Estados Unidos pierde más de $300 millones de dólares al año; mientras que las pérdidas mundiales ascienden a miles de millones de dólares (^{St-Pierre et al., 2003}). Las pérdidas económicas inducidas por el EC son el resultado de un rendimiento deficiente de las cerdas, un crecimiento reducido e inconsistente de los cerdos en engorda, una menor calidad de la canal y un aumento de los costos veterinarios (^{St-Pierre et al., 2003}; ^{Renaudeau et al., 2011}). Las consecuencias del EC en el bajo desempeño productivo del cerdo pueden estar relacionadas con los efectos negativos sobre la integridad intestinal (^{Pearce et al., 2013}a; Sanz-Fernandez et al., 2014).

Los mamíferos en EC redistribuyen la sangre a la periferia para maximizar la disipación de calor radiante, ocasionando un menor flujo sanguíneo y de nutrientes en el intestino; comprometiendo la barrera intestinal y aumentando su permeabilidad (^{Pearce et al., 2013}b); además, el EC puede antagonizar con la digestibilidad y las vías anabólicas en los cerdos (^{Mani et al., 2012}; ^{Rakhshandeh et al., 2012}). Debido a que los requerimientos de Zn se incrementan durante el estrés calórico (^{Lagana et al., 2007}), se ha sugerido que la suplementación con Zn podría utilizarse para atenuar la disminución sérica del Zn durante periodos de altas temperaturas ambientales (^{Chand et al., 2014}; ^{Li et al., 2015}). El Zinc en la forma de ion metálico divalente, Zn2+, es nutricionalmente esencial para todos los organismos vivos (^{Maret, 2013}); es un mineral traza con probada importancia para la función de más de 300 enzimas (^{Chasapis et al., 2012}). Las dietas para cerdos son generalmente complementadas con Zn inorgánico (ZnSO4 u ZnO), para asegurar el aporte requerido, siendo la fuente inorgánica de ZnSO4 la de mayor biodisponibilidad (^{NRC, 2012}); sin embargo, en condiciones fisiológicas normales y con la ingesta adecuada, sólo del 5 al 15% del Zn de la dieta es aparentemente absorbido (^{McDowell, 2003}). Se ha sugerido que las fuentes orgánicas de Zn son más biodisponibles que las formas inorgánicas, y la biodisponibilidad de las formas orgánicas respecto de las inorgánicas aumenta en presencia de antagonistas, como el Ca, P, ácido fítico y fibra cruda (^{Schlegel et al., 2013}; ^{Richards et al., 2015}). ^{Ming-Zhe et al. (2016)}, observaron que el valor biológico del zinc orgánico a partir de metionina de zinc (ZnMet), fue 64% mayor que el del ZnSO4.

El objetivo del presente estudio fue determinar el efecto de la suplementación con metionina de zinc durante el periodo de gestación-lactación y el periodo de desarrollo- finalización, en el desempeño productivo y durante el periodo de desarrollo-finalización en la morfología del epitelio intestinal de cerdos en engorda, criados bajo ambiente cálido o fresco.

MATERIAL Y MÉTODOS

Ubicación del área de estudio. El estudio se realizó en el área experimental para cerdos de engorda de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia-UAS, ubicada en la granja porcina “La Huerta”, localizada en el municipio de Culiacán, Sinaloa, México. El estudio consistió en dos experimentos; el experimento 1 se realizó durante los meses de julio a octubre (periodo cálido), y el experimento 2 en los meses de diciembre a marzo (periodo fresco). El análisis histológico de las muestras de intestino delgado (yeyuno, duodeno e íleon), tomadas en el rastro, fueron procesadas en el Laboratorio de Patología de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Sinaloa, de acuerdo con el procedimiento propuesto por ^{Prophet et al. (1995)}.

Diseño experimental. Se utilizaron 192 cerdos (96 en cada experimento), con una edad promedio de 79 días y 26.39±DE4.97 kg de p.v., a los cuales se les asignó uno de cuatro tratamientos en un diseño experimental completamente al azar, con arreglo factorial 2 x 2. En cada experimento, los tratamientos consistieron en: T1 (Testigo; n = 24), madres no suplementadas-cerdos no suplementados; T2 (Zn DF; n = 24), madres no suplementadas-cerdos suplementados con 100 mg de Zn/kg MS; T3 (Zn GL; n = 24), madres suplementadas con 100 mg de Zn/kg MS-cerdos no suplementados y, T4 (Zn GL + Zn DF; n = 24), madres suplementadas + cerdos suplementados.

Las dietas utilizadas se muestran en el cuadro 1. Los cerdos utilizados en el experimento fueron animales provenientes de un trabajo previo, hijos de cerdas (Líneas PIC®) que recibieron o no alimento adicionado con metionina de zinc (100 mg/kg de MS) durante gestación (80-114 d) y lactancia (1-21 d); las dietas proporcionadas fueron con base en maíz-pasta de soya (cuadro 2). El zinc orgánico se proporcionó como metionina de zinc (ZnMet) de la premezcla Zinpro 120 (Zinpro® 120; contiene 12% de Zn y 27.3% de metionina; Metionina de zinc Patente en EU No. 4,764,633 y 5,430,164; oficio de liberación México: B00.02.08.02.02.0398/11)

Manejo de los animales. Los cerdos de cada experimento, previamente pesados e identificados, fueron alojados en 12 corraletas, cada una con un espacio de 9 m2 (6 x 1.5 m), con piso de concreto, equipados con comedero tipo tolva y bebedero de chupón integrado; en cada corraleta se alojaron 8 cerdos (4 machos y 4 hembras). Durante el periodo de prueba, que duró 90 días en cada experimento, los cerdos tuvieron acceso permanente a agua de bebida y alimentación a libre acceso. Se registró el alimento servido en cada corraleta y al final de cada experimento los cerdos fueron pesados y enviados al rastro, donde fueron sacrificados en rastro TIF de acuerdo con la ^{NOM-033- SAG/ZOO-2014}. Después del sacrificio, fueron tomadas muestras de tejido del intestino delgado, de las porciones de duodeno, yeyuno e íleon, 15 cerdos de cada experimento; que recibieron o no alimento suplementado con 100 mg de metionina de zinc/kg de alimento durante el periodo de prueba.

Mediciones: Se registró semanalmente el alimento servido en cada corraleta; al final de cada experimento se pesaron los cerdos de cada corral y con la información de consumo de alimento y ganancia de peso se obtuvo la conversión alimenticia; se registró la mortalidad de cerdos en cada corral y con base en ello se determinó la tasa de mortalidad.

Para el caso de la prueba de comportamiento productivo, la unidad experimental fue la corraleta.

Al finalizar cada experimento los cerdos fueron enviados al rastro, donde se tomaron muestras de cada segmento de intestino delgado (duodeno, yeyuno e íleon), 15 cerdos representativos de cada experimento (época calurosa y época fresca), que recibieron o no alimento suplementado con metionina de zinc; sin considerar si eran hijos de cerdas que recibieron o no alimento adicionado con metionina de zinc durante el periodo de gestación y lactancia. Las muestras fueron conservadas en frascos con formol amortiguado al 10% hasta su análisis histológico.

Determinación del THI. Los datos de temperatura (t °C) y humedad relativa (HR, %) se tomaron con un termo higrómetro, ubicado dentro de la unidad experimental, y se registraron diariamente durante el periodo experimental (cuadros 3 y 4). El índice de temperatura y humedad (THI), se calculó utilizando la fórmula THI = [0.8 x temperatura ambiente] + [(% HR/100) x (temperatura ambiente - 14.4)] + 46.4 (^{Mader et al., 2006}).

Histología intestinal. Las muestras fueron remitidas al Laboratorio de Patología de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Sinaloa, para su procesamiento mediante la técnica de rutina de inclusión en parafina y posterior tinción con la técnica de hematoxilina y eosina. Para la evaluación histológica se utilizó un microscopio binocular digital marca Motic^® modelo BA 201, equipado con cámara y software para foto-documentar imágenes; se tomaron imágenes de 30 campos de cada sección intestinal, se midió la longitud (en micras) de 10 vellosidades; así como la profundidad (en micras) de las criptas, y con base en ello se calculó la altura promedio de las vellosidades de cada sección intestinal; así como de la profundidad de la cripta. Con base en esta información se determinó la relación altura de vellosidad, profundidad de la cripta (V:C); lo que se utilizó para el análisis estadístico correspondiente. Cabe mencionar que las muestras de cada sección del intestino delgado que no cumplieron con los requisitos para su análisis histológico, se desecharon y no fueron consideradas en el análisis estadístico.

Análisis estadístico. A los datos obtenidos de consumo diario de alimento (CDA), ganancia diaria de peso (GDP), conversión alimenticia (CA), ganancia de peso total por etapa (GPT) y mortalidad durante el experimento; así como, a la relación vellosidad, cripta; se les aplicó un análisis de varianza para un diseño completamente al azar, con arreglo factorial (^{Steel y Torrie, 1985}); fijándose un alfa máximo de 0.05 para aceptar diferencia estadística.

Para el análisis del desempeño productivo el modelo matemático, fue el siguiente:

𝑌_𝑖𝑗𝑘 = 𝜇 + 𝑍𝑛_𝑖 + 𝐴_𝑗 + 𝑍𝑛𝐴_𝑖𝑗 + 𝐸_{𝑖𝑗𝑘;}

donde: Yijk = es la variable de respuesta, µ = es la media general del experimento, Zni = es el efecto del i-ésimo nivel de Zinc, Aj = el efecto del j- ésimo factor de alimentación, Zn*Aij = efecto de la interacción y Eijk = es el error aleatorio.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Experimento 1. Los resultados del efecto del consumo de alimento adicionado con metionina de Zn (ZnMet) sobre el desempeño productivo de los cerdos durante la etapa de desarrollo-finalización, en condiciones de alta carga calórica, se muestran en el cuadro 5. En la etapa de finalización (día 50 al 90, del periodo experimental), la GDP tendió (p = 0.07) a mejorar y el CDA fue mayor (p = 0.03) en los cerdos hijos de cerdas suplementadas con Zn durante la GL; observándose una tendencia (P = 0.10) de mejora en la ganancia de peso total durante esta etapa; sin embargo, al analizar el periodo completo de estudio (90 d), la suplementación con metionina de zinc no mejoró el desempeño productivo de los cerdos.

Los resultados del efecto del consumo de alimento adicionado con ZnMet en la morfología epitelial del intestino delgado durante la época de calor y época fresca, se muestran en los Cuadros 7 y 8. Los resultados indican que los cerdos que consumieron dietas suplementadas con 100 mg de Zn/kg de alimento, a partir de metionina de zinc, durante la época calurosa, tuvieron una mayor (p<0.01) relación V: C (3.36 vs 2.77), respecto de los que no consumieron zinc adicional durante dicho periodo. El consumo de zinc adicional disminuyó (p<0.05) la profundidad de las criptas en todos los segmentos (duodeno, yeyuno e íleon) del intestino delgado.

Experimento 2. Durante la época fresca del año los tratamientos no modificaron la respuesta productiva del cerdo (cuadro 6), ni la morfología del epitelio intestinal (cuadros 7 y 8); sin embargo, el consumo adicional de metionina de zinc durante el periodo de gestación-lactación, tendió (p= 0.06) a disminuir la mortalidad durante el periodo de engorda. Al respecto, se ha informado que la suplementación con Zn en la dieta de la cerda durante la gestación y lactancia, reduce la mortalidad predestete (^{Payne et al., 2006}; ^{Romo et al., 2017}) y mejora la función inmune de los lechones destetados (^{Romo et al., 2017}); lo que concuerda con los resultados obtenidos en el presente estudio.

La cantidad de Zn orgánico (ZnMet) suplementado a los cerdos en el presente estudio fue de 100 mg/kg de alimento, adicionales al contenido de Zn inorgánico aportado por las dietas (120.20 mg/kg en la dieta de desarrollo y 105.31 mg/kg en la de finalización), cantidad más alta que la recomendada por el ^{NRC (2012)}; sin embargo, estos niveles no son tóxicos y son de uso rutinario en dietas porcinas comerciales.

Los cerdos del exp.2 estuvieron expuestos a una temperatura promedio de 20.57°C y humedad relativa de 72.0% (cuadro 4; ^{CIAD, 2015}, ²⁰¹⁶); permaneciendo en un THI de 67.39, condiciones ambientales bajo las cuales el cerdo no sufre tensión fisiológica derivada del ambiente físico (^{Mader et al., 2006}). En tanto que los cerdos del experimento 1, permanecieron en un THI de 81 puntos (en peligro fisiológico, ver cuadro 3); con una temperatura ambiental promedio de 29.58°C y 72.61% de humedad relativa. La diferencia en la temperatura ambiental y humedad relativa entre los cerdos del experimento 1, respecto de los del experimento 2, fue de 9.01°C y 0.61%.

Los resultados del análisis morfológico de las muestras de duodeno, yeyuno e íleon, muestran que los cerdos que consumieron dietas suplementadas con 100 mg de Zn/kg de alimento, a partir de metionina de zinc, durante la época calurosa, tuvieron una mayor (p<0.01) relación V: C (3.36 vs 2.77), respecto de los que no consumieron zinc adicional durante dicho periodo. El consumo de zinc adicional disminuyó (p<0.05) la profundidad de las criptas en todos los segmentos (duodeno, yeyuno e íleon) del intestino delgado. Se observó una interacción (p<0.02) entre el clima y la suplementación con metionina de zinc en la profundidad de la cripta y en la relación V: C. El efecto del clima y la suplementación con metionina de zinc en la morfología epitelial de cada segmento del intestino delgado analizado, se describe a continuación:

Morfología epitelial del duodeno. El análisis indica una interacción (p<0.01) del clima con el zinc, observándose que en clima fresco los cerdos tienen una mejor respuesta al consumo adicional de 100 mg de Zn/kg de alimento, con una mayor altura de las vellosidades respecto de los cerdos suplementados durante la época calurosa. En el caso de la profundidad de las criptas, los cerdos que consumieron alimento adicionado con metionina de zinc, tanto en época cálida como en época de fresca, tuvieron una menor (p<0.02) profundidad; en tanto que la relación V:C fue influenciada (p<0.01) por el clima; siendo mayor durante la época fresca.

Morfología epitelial del yeyuno. El clima fue el factor que modificó (p<0.01) la altura de las vellosidades, observándose una mayor altura de estas en los cerdos tratados durante la época fresca; sin embargo, la profundidad de las criptas fue menor (p<0.05) en los cerdos que consumieron alimento adicionado con metionina de zinc, tanto en la época cálida como en la fresca, así como en los que no consumieron zinc adicional durante la época fresca (p<0.05). De igual manera, la mayor (p<0.03) relación V:C se observó en los animales y épocas del año referidas previamente.

Morfología epitelial del íleon. En la región del íleon la altura de las vellosidades también fue mayor (p<0.01) en los en los cerdos tratados durante la época fresca; sin embargo, la profundidad de la cripta fue menor (p<0.03) en los cerdos que consumieron alimento adicionado con metionina de zinc, tanto en la época cálida y como en la época fresca, observándose una interacción (p<0.03) entre los factores clima y zinc. Se encontró una interacción (p<0.04) entre clima y zinc en la relación V: C.

Al hacer el análisis agrupado (ver cuadro 8) de la morfología epitelial de los tres segmentes del intestino delgado, se observó que el clima tiene un mayor efecto (p<0.01) sobre la altura de las vellosidades, y que existe una interacción (p<0.02) entre el clima y la suplementación con zinc en la reducción de la profundidad de las criptas y en la elevación de la relación V: C.

Los resultados del presente estudio indican que el zinc suplementario a nivel de 100 mg/kg de alimento, a partir de metionina de zinc, mejora la morfología intestinal de cerdos en engorda criados bajo ambiente caluroso; pero cuando se suplementa a cerdos criados bajo ambientes frescos se mejora la respuesta.

Se ha sugerido que una baja relación V: C puede indicar una atrofia de las vellosidades, asociada con un aumento en la tasa de pérdida de células del vértice de las vellosidades, que concurre con una mayor producción de células en las criptas y, por lo tanto, una mayor profundidad de éstas. Una mayor proporción de V: C, sugiere un estado más sano del intestino (^{Tang et al., 1999}). ^{Al et al. (2015)} indicaron que la altura de las vellosidades y la profundidad de la cripta muestran cambios de desarrollo notablemente interdependientes; por lo tanto, su medida morfométrica no puede considerarse individualmente; en su lugar debe evaluarse la proporción de V: C; lo que sugiere, que la mayor proporción V: C observada en el presente estudio (3.36 vs. 2.77; p<0.01) en los cerdos que recibieron suplementación con 100 mg de Zn (ZnMet) kg-1 durante la época de calor, respecto de los que no recibieron zinc adicional, se debe a la acción benéfica del Zn orgánico sobre el mantenimiento de la integridad y la morfología intestinal. Estos resultados son congruentes con los obtenidos por ^{Bouwhuis et al. (2016)}, quienes informaron que la inclusión de metionina de zinc aumentó la altura de la vellosidad en el yeyuno, pero no aumentó la ganancia de peso de los cerdos. Además, estudios más recientes demostraron que la suplementación con zinc (450 mg kg-1 de nano-ZnO y 3,000 mg kg-1 de ZnO) protegen la morfología del intestino delgado, al aumentar la altura de las vellosidades (^{Long et al., 2017}; ^{Pei et al., 2018}). Por su parte, ^{Li et al. (2001)}, observaron que los cerdos que recibieron ZnO suplementario tuvieron mayor grosor de la mucosa y altura de la vellosidad, en los sitios proximal y medial del intestino delgado, con respecto a los cerdos que recibieron la dieta testigo.

Se sabe que el estrés calórico afecta la salud y función gastrointestinal (^{Eshel et al., 2001}), ya que durante el estrés calórico el flujo de sangre se desvía del sistema esplénico a la piel, en un intento de disipar el exceso de calor (^{Lambert, 2009}); un flujo sanguíneo reducido e hipertermia conducen a hipoxia, estrés oxidativo y nitrosante en el enterocito (^{Pearce et al., 2013a}, ^b, ^c), dañando las membranas celulares y mucosas; así como las uniones estrechas, aumentando la permeabilidad intestinal (^{Lambert et al., 2002}). Al respecto, ^{Pearce et al. (2015)} observaron que el estrés calórico aumenta el paso de sustancias de alto peso molecular y endotoxinas circulantes; además de un aumento en la autolisis del epitelio intestinal.

Se ha demostrado que la suplementación con óxido de zinc reduce la permeabilidad intestinal en lechones al destete, al tiempo que aumenta la cantidad y expresión de proteínas de unión estrecha (^{Zhang y Guo, 2009}). También niveles crecientes del complejo de zinc AA (220 y 320 mg/kg) aumentaron la integridad del tracto gastrointestinal, en comparación con cerdos testigo que recibieron 120 mg/kg de ZnSO4 (^{Sanz-Fernandez et al., 2014}); además, este mineral protege las células contra el daño oxidativo estabilizando las membranas, inhibiendo la enzima pro-oxidante nicotinamida adenina dinucleótido fosfato oxidasa (NADPH-Oxidasa), e induciendo la síntesis de metalotioneínas (^{Marreiro et al., 2017}). Al respecto se ha informado que la suplementación con zinc induce la expresión de metalotioneínas en células Caco-2 (^{Wang et al., 2013}), que podrían actuar como antioxidantes, debido a su capacidad para secuestrar especies reactivas de oxígeno e intermediarios de nitrógeno (^{Waeytens et al., 2009}). Además, el zinc aumenta la expresión y la concentración de sustancias antimicrobianas como las β-defensinas en las células IPEC-J2 (^{Mao et al., 2013}).

Por otro lado, el Zn es un componente estructural de la enzima superóxido dismutasa (SOD), presente en el citoplasma de las células; la SOD promueve la conversión de dos radicales superóxido (O2-) en peróxido de hidrógeno (H2O2) y oxígeno molecular (O2), reduciendo la toxicidad de las especies reactivas de oxígeno (EROs); porque convierte una especie altamente reactiva en una menos dañina (^{Cruz y Soares, 2011}; ^{Marreiro et al., 2017}). Los estudios también han destacado su papel en la regulación de la glutatión peroxidasa y en la expresión de la glutamato-cisteína ligasa, una enzima involucrada en la síntesis de glutatión que actúa directamente sobre la neutralización de radicales libres (^{Marreiro et al., 2017}). En consecuencia, parece haber una variedad de mecanismos por los cuales el zinc en la dieta puede mantener o restaurar la integridad y morfología del epitelio intestinal, bajo condiciones de estrés oxidativo.

CONCLUSIÓN

La suplementación con 100 mg de zinc/kg de alimento, a partir de metionina de zinc, mejora la integridad del epitelio intestinal en los cerdos de engorda, criados bajo condiciones de alta carga calórica, y la suplementación durante el periodo de gestación- lactación, se puede utilizar como una estrategia para reducir la mortalidad durante la etapa de engorda.