Estrategias en la reducción del consumo de antibióticos en el ganado porcino
- Autores: Manuel Gómez García
- Directores de la Tesis: Ana María Carvajal Urueña (dir. tes.), Pedro Miguel Rubio Nistal (dir. tes.), Héctor Argüello Rodríguez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de León ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Número de páginas: 167
- Títulos paralelos:
- Strategies for reducing antibiotic use in pig production
- Tribunal Calificador de la Tesis: María José Cubero Pablo (presid.), Avelino Álvarez Ordóñez (secret.), Cinta Prieto Suárez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias Veterinarias y de los Alimentos por la Universidad de León
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: BULERIA
- Resumen
- español
En el ámbito específico de la medicina veterinaria, la investigación relativa a estrategias que permitan reducir el uso de antibióticos y que, consecuentemente, limiten la selección y diseminación de la resistencia a los mismos se ha convertido en una prioridad. Así mismo y considerando las actuales y futuras restricciones en el uso de antibióticos, estas estrategias deben suponer una alternativa para el control de las infecciones, asegurando y promoviendo tanto la viabilidad económica de las explotaciones como la sanidad y el bienestar animal. Entre las estrategias existentes para el control y la reducción de enfermedades infecciosas en el sector porcino, uno de los más importantes en producción ganadera y con un consumo de antibióticos superior al de otras especies, destacan la administración como aditivos en la dieta de diferentes compuestos naturales como son los ácidos orgánicos (AOs) o aceites esenciales (AEs), así como la implementación de estrictas medidas de bioseguridad. Sin embargo, es necesario ampliar el conocimiento sobre estas estrategias para poder optimizar su eficacia.
La presente Tesis Doctoral recoge cuatro estudios que abordan diferentes aspectos relacionados con la actividad antimicrobiana in vitro de compuestos alternativos a los antibióticos y agentes desinfectantes frente a diferentes microorganismos relevantes como patógenos entéricos para el ganado porcino y con una elevada prevalencia de resistencia antimicrobiana.
En un primer trabajo se determinó la concentración mínima inhibitoria (CMI) y la concentración mínima bactericida (CMB) de diferentes AOs, AEs y componentes principales de AEs frente a una colección de aislados recuperados de brotes de enfermedad entérica en explotaciones porcinas, así como frente a algunas cepas de colecciones de cultivos tipo de las especies Escherichia coli, Salmonella enterica y Clostridium perfringens. Además, se evaluó el posible efecto sinérgico de los compuestos con mayor actividad antibacteriana al combinarse, a través de la determinación del índice de concentración inhibitoria fraccional (CIF), así como la actividad de sus compuestos volátiles y la progresión del efecto antibacteriano en función de la concentración tras una corta exposición. Los resultados alcanzados corroboran el potencial uso de este tipo de compuestos frente a bacterias patógenas independientemente de su perfil de resistencia a los antibióticos.
En una segunda investigación se estudió en profundidad el mecanismo de acción de dos componentes principales de AEs, el timol y el cinamaldehído, usando técnicas como la citometría de flujo (CF), espectroscopía infrarroja transformada por Fourier (FTIR) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados obtenidos nos permiten concluir que la principal diana celular del timol es la pared celular, provocando cambios significativos en grupos funcionales de carbohidratos y polisacáridos, así como un incremento de la permeabilidad de la membrana en las tres especies bacterianas evaluadas. Por el contrario, el cinamaldehído originó mínimas alteraciones en la pared celular, siendo diferentes los compuestos celulares afectados en las bacterias Gram negativas E. coli y S. enterica y en los aislados de C. perfringens.
En un tercer trabajo se determinó el efecto citotóxico de diferentes concentraciones de AOS y componentes principales de AEs a través de un ensayo fluorescente de viabilidad celular. Además, la actividad antiviral de dichos compuestos a una concentración con baja citotoxicidad fue evaluada frente a una cepa del virus de la diarrea epidémica porcina (VDEP) adaptada a cultivo celular, concluyendo que solo uno de los compuestos evaluados, el ácido fórmico, presentó actividad posiblemente asociada un efecto inhibitorio sobre la replicación viral.
En un último trabajo, un método de dilución-neutralización estandarizado permitió demostrar que la mayoría de los desinfectantes comerciales son eficaces frente a aislados de Brachyspira hyodysenteriae, reduciendo los recuentos bacterianos más de cinco unidades logarítmicas. Finalmente, se evaluó la eficacia de los protocolos de limpieza y desinfección empleados en dos granjas con disentería porcina. La persistencia de B. hyodysenteriae tras la limpieza de los corrales e, incluso, tras la desinfección pone de manifiesto la importancia de evaluar y mejorar los protocolos en las granjas de cerdos.
- English
In veterinary medicine, research on alternatives to antibiotics use which will limit the selection and the spread of antibiotic resistance, is currently a priority. Current and forthcoming restrictions in antibiotics use also encourage the research and finding of strategies which provide an effective alternative in infection treatment and control. These strategies will also guarantee and promote the economic viability of farms and the animal health and welfare. Among the existing strategies for the control and prophylaxis of infectious diseases in pig production, one of the most important in livestock production with relevant antimicrobial use, stands out the use of natural compounds such as organic acids (OAs) or essential oils (EOs) as feed additives and the promotion and implementation of strict biosecurity measures. Further research on these strategies is needed in order to optimise their effectiveness.
This Doctoral Thesis includes four studies focusing on different aspects of the in vitro antimicrobial activity of alternative compounds to antibiotics and disinfectant agents against different microorganisms relevant as enteric pathogens for pigs and with a high prevalence of antimicrobial resistance.
In a first study, the minimum inhibitory concentration (MIC) and the minimum bactericidal concentration (MBC) of different OAs, EOs and single EO compounds were determined against a collection of isolates recovered from outbreaks of enteric disease on pig farms, as well as against some strains from type culture collections of Escherichia coli, Salmonella enterica and Clostridium perfringens species. The potential synergistic effect of compounds with higher antibacterial activity when combined was also evaluated through the determination of the fractional inhibitory concentration (FIC) index, as well as the activity of their volatile compounds and the progression of their antibacterial effect as a function of concentration after a short exposure. The results obtained show the potential use of this type of compounds against pathogenic bacteria regardless of their antibiotic resistance profile.
In a second study, the mechanism of action of two single EOs compounds, thymol and cinnamaldehyde, was studied in depth using techniques such as flow cytometry (FC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The results obtained allow us to conclude that the main cellular target of thymol is the cell wall, since it caused significant changes in functional groups of carbohydrate and polysaccharide, as well as an increase of the membrane permeability in the three bacterial species tested. In contrast, cinnamaldehyde caused minimal alterations in the cell wall and its target at the molecular level differed between Gram-negative bacteria, E. coli and S. enterica, and C. perfringens isolates.
In a third study, the cytotoxic effect of different concentrations of OAs and single EOs compounds was determined using a fluorescent cell viability assay. The antiviral activity of these compounds at a concentration with low cytotoxicity was also evaluated against a cell culture-adapted porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) strain. Our results showed that formic acid was the only one of the compounds tested with antiviral activity which could be associated with an inhibitory effect on viral replication.
The last study revealed, using a standard dilution-neutralization method, that most of the commercial disinfectants tested were effective against a collection of Brachyspira hyodysenteriae isolates, reducing bacterial counts by more than five logarithmic units. Finally, the efficacy of cleaning and disinfection protocols used on two farms with swine dysentery was also evaluated. The persistence of B. hyodysenteriae after cleaning of the pens and even after disinfection highlights the importance of revising the cleaning and disinfection protocols on pig farms.
- español
