BUTIRATO DE SODIO AL 90%

Problemática

Debido a las posibilidades de la inducción de resistencia bacteriana y de la presencia de residuos antimicrobianos en carne, leche y huevos, la opinión pública ha forjado restricciones al uso de antimicrobianos como promotores de crecimiento en varios países en el continente europeo, quienes se encuentran liderando estas prohibiciones a nivel mundial. La presión para la remoción de antibióticos en las raciones ha aumentado en la búsqueda de productos alternativos que garanticen el mayor crecimiento de los animales (Oetting, 2005). Entre estas alterativas podemos destacar las enzimas, probióticos, prebióticos, aditivos fitogénicos y los ácidos orgánicos.

Los beneficios de los extractos vegetales para uso animal pueden estar relacionadas al incremento de secreciones digestivas, mejoramiento de la digestibilidad y absorción de los nutrientes, modificación de la microbiota intestinal, estimulación del sistema inmune y actividades antibacterianas, coccidiostáticas, antihelmínticas, antivirales y antiinflamatorias y propiedades antioxidantes.

Hace algunos años, la Unión Europea prohibió el uso de antibióticos como promotores de crecimiento en piensos animales, por lo que se encontraron algunos reemplazos, especialmente en la alimentación de animales jóvenes (Anadon 2006).

El destete es un período caracterizado por un cambio brusco para el lechón, que pasa de una dependencia nutricional y social de la madre a una independencia total de ella, con el consecuente traslado de los animales a un reciento en el que se mezclan con animales de otras camadas, lo que supone un estrés para los animales. Una consecuencia típica de estos cambios es que una gran parte de los animales sufre un período denominado “post – weaning lag period” (retraso en el crecimiento post – destete), en el que se constata ayuno, pérdida de peso, diarrea y, en última consecuencia, muerte de los animales en los días inmediatos al destete.

La etiología de los problemas observados en los lechones como consecuencia del destete es multifactorial. Entre otros factores, una producción insuficiente de ácido clorhídrico en el estómago y, por lo tanto, la falta de capacidad de reducir el pH gástrico, ha sido señalado como participante en este complejo proceso (Easter, 1988). El mecanismo por el que se considera que actúan los ácidos orgánicos es vía acidificación de la dieta, y por tanto, de la digesta gástrica, que aumentaría la proteólisis en el estómago y la digestibilidad de proteínas y aminoácidos (Partanen y Mroz, 1999).

Por otra parte, al añadir ácidos orgánicos (y sus sales) en el pienso se busca una inhibición de bacterias gastrointestinales, que compiten con el animal por los nutrientes que la dieta contiene, y una reducción de metabolitos microbianos tóxicos, como por ejemplo amoniaco y aminas, para de esta forma mejorar la ganancia de peso de los animales. Además, este efecto antimicrobiano resulta en la inhibición de patógenos y bacterias zoonóticas, como E. Coli y Salmonella, en el pienso y en el sistema gastrointestinal. Otros posibles mecanismos de acción de los ácidos orgánicos son la mejora de la morfología del epitelio intestinal, la estimulación de secreciones pancreáticas, el aumento de la retención de la digesta en el estómago, el aumento de la retención de minerales o el servir como sustrato del metabolismo intermediario (Partanen y Mroz, 1999).

Acidificantes

La actividad antimicrobiana de los ácidos orgánicos está relacionada con la reducción del pH del medio y con su capacidad para disociarse, lo que está determinado por la constante pKa de cada ácido.

Los ácidos orgánicos ejercen su acción antimicrobiana tanto en el pienso como en el tracto digestivo del animal que consume el pienso con ácidos orgánicos. Los ácidos orgánicos añadidos en el pienso se detectan en el estómago e intestino delgado (Canibe et al., 2001c; Canibe et al., 2005), lo que concuerda con el hecho de que los efectos más importantes tras la adición de ácidos orgánicos, reducción del pH y actividad antimicrobiana, se observan también en estos segmentos.

El destete precoz de lechones provoca consecuencias adversas para su crecimiento y bienestar (Pluske et al., 1997) y frecuentemente esta asociado con problemas infecciosos y diarreas. La Escherichia coli enterotoxigénica es el agente más común responsable de estos problemas entéricos en los lechones siendo el responsable de la elevada mortalidad anual (Hampson, 1994). La terapéutica y uso de antibióticos promotores de crecimiento se muestran eficaces en la mayoría de procedimientos en los porcinos, a través de la reducción de acción de la mirobiota (Visek, 1978).

Objetivos a alcanzar con el uso de acifidicantes

Como todos los compuesto alternativos a los antibióticos, los acidificantes deben proteger a las células frente al ataque de patógenos a través de una serie de mecanismos; incluyendo la inhibición de la adhesión e invasión por parte de estos, interferencia al camino de señalización de las bacterias patógenas, manutención del citoesqueleto de las células epiteliales y uniones y modulación de la respuesta inmunológica del hospedero.

Cómo funcionan los ácidos promotores de crecimiento.

El modo de acción de los acidificantes en los alimentos aún continúa siendo muy discutido en el contexto mundial. Es cierto que, el único punto en el que los investigadores están de acuerdo, es en los efectos beneficiosos de acidificar una dieta para monogástricos no sólo pueden estar atribuidos a una reducción de pH. Algunos investigadores propusieron que incorporar varios ácidos a las dietas de porcinos en el período post-destete resulta en mejoras en la eficiencia en el uso de la ración hasta en un 20%. No obstante, se propusieron varias explicaciones probables, variando desde el aumento de la acidez del estómago, que podría decirse que ayudaría a la degradación de la proteína y, así mismo, ayuda a controlar el crecimiento de bacterias y hongos. Varios otros investigadores han sugerido que las propiedades promotoras de crecimiento pueden ser debidas al factor acidificante; tornar los nutrientes más digestibles, mejorar el metabolismo, incluso alterar la composición de la flora bacteriana que ocupa el tracto gastrointestinal. Sin embargo es necesario algún cuidado en la utilización de acidificantes, una que existen datos sobre el desarrollo de resistencias a los ácidos por parte de Salmonella typhimurium y Escherichia coli después de estar expuestos a ácidos grasos de cadena larga (Uzzau et al., 2000).

Ácido Butírico

El ácido butírico o butirato es un ácido carboxílico que se produce naturalmente durante la fermentación bacteriana de carbohidratos en el intestino de los monogástricos o en el rumen de los rumiantes. Junto con el ácido acético y el propiónico, el ácido butírico pertenece al grupo de Ácidos Grasos Volátiles (AGV) de cadena corta.

El ácido butírico es producido por fermentación bacteriana de la fibra dietética en las partes distales del tracto digestivo y es la principal fuente de energía para las células epiteliales (Chapman et al., 2005). En el experimento de Le Gall et al., (2009) la suplementación en el período de pre – destete fue la manera más eficiente de estimular el crecimiento corporal y el consumo de alimento después del destete, aunque el largo de los pilis de yeyuno en lechones alimentados con butirato de sodio fueron menores.

El ácido butírico actúa como agente trófico de los enterocitos al actuar como una fuente rápida de energía (Fernández y Camino, 2005), por lo que juega un rol importante en el crecimiento celular, promoviendo la proliferación lenta de células del epitelio ruminal y de los enterocitos, acelerando el crecimiento y diferenciación incrementando la longitud de las papilas ruminales, así como el número de vellosidades intestinales y la actividad de las enzimas del ribete del cepillo, además es conocido por ser un inhibidor de la deacetilasa de histonas(responsables de mover el grupo acetilo de las histonas); también induce la detención del crecimiento, diferenciación y apoptosis de células cancerosas. La recuperación de las vellosidades intestinales requiere de un 40 a 50% de la energía disponible, que no será utilizada en la ganancia de peso, resultando en una disminución de la eficiencia alimenticia.

A: Vellosidades intestinales con el Butirato Sódico.

B: Vellosidades intestinales dañadas.

El butirato sódico también mejora la absorción de electrolitos y reduce la incidencia de diarreas. El mecanismo por el cual el butirato influye sobre la absorción de líquidos y electrolitos en el colon es por su uso como energía por parte de los enterocitos, que favorece los sistemas transportadores de electrolitos y por los efectos que el butirato tiene sobre factores neuroendocrinos (Velázquez y col, 1997), en aves de corral se ha demostrado que el butirato es de importancia en el mantenimiento de la mucosa intestinal mediante la producción de mucina. Ademas, el butirato sódico provee de energía para una rápida diferenciación celular por catalización directa de células regenerativas, estimulando la recuperacion de las vellosidades intestinales dañadas.

Otra cualidad es la inhibición del crecimiento bacteriano ya que la forma no disociada de los ácidos grasos volátiles puede atravesar la membrana bacteriana por difusión. El butirato sódico enhibe patogenos como Salmonella, E. Coli, Clostridium, etc y aumenta la cantidad de microorganismos benéficos incluyendo lactobacillus, streptococcus, etc. Una vez adentro de la célula bacteriana, el ácido se disocia, reduciendo el pH interno por un lado, lo que obliga a la bacteria a gastar energía para expulsar los protones de hidrógeno provenientes del ácido. Este gasto de energía puede incluso producir la muerte de la bacteria. Por otro lado, el anión del ácido interfiere con la transcripción genética de las bacterias, lo que impide que las bacterias se puedan reproducir y causar una infección.

La característica mas importante es la armonia y balance bacteriano del tracto gastrointestinal, especialmente para animales jóvenes. La adición de butirato sódico en la dieta de cerdos, aves, roedores y rumiantes menores y mayores puede aumentar la cantidad de bacterias como lactobacillus y esto afecta al balance entre bacterias beneficas y las bacterias patógenas. El uso de butirato sódico puede disminuír significativamente la producción y excresión vía fecal de Salmonella en cerdos; ademas de disminuír la cantidad de E. Coli en el duodeno, ileon y especialmente el ciego.

Ventajas de la doble recubierta

El butirato de sodio es una sal derivada del ácido butírico y que por tanto actúa como acidificante. Es muchas veces utilizado como sustituto del ácido butírico, una vez que es sólido, estable y tiene un olor menos intenso. Este acidificante puede ser utilizado en su forma libre o en su forma protegida (microencapsulada). El butirato microencapsulado actuará en la parte posterior del tracto gastrointestinal (Van Immerseel at al., 2004), en cuanto que este compuesto no este protegido, apenas afectará directamente la parte proximal del tracto digestivo (Bolton and Dewar, 1965; Hume et al., 1993; Thompson and Hiton, 1997). Como el butirato de sodio es rápidamente absorbido, es una fuente de energía disponible para los colonocitos. El resto está disponible para la flora bacteriana.

Estudios que sustentan la utilización de Butirato de Sodio en la alimentación

El butirato sódico ha demostrado tener, en varios estudios, un efecto beneficioso en el rendimiento animal. Piva et al., 2002 encontró buenos resultados con el uso de butirato de sodio dentro de los primeros 14 días de prueba, a través del aumento de la ganancia diaria de peso, pero después de ver su efecto se disipó. Los primeros 35 días de prueba, la ingesta diaria de alimentos aumentó con la correspondiente la eficiencia alimenticia, probablemente relacionada con la respuesta real de la arquitectura intestinal por efectos del ácido butírico, sólo durante la 1ª fase (0-14 días), en el período posterior a la suplementación con Butirato de Sodio. El Butirato de Sodio tiene una función reguladora relativamente importante para la proliferación y diferenciación celular (Sengupta et al., 2006). La BS también tiene un papel en la absorción importante en la promoción Agua y sodio (Bond et al., 1976). Finalmente modula microflora intestinal (Galfi et al., 1990; Castillo et al., 2006), en función de su acción de uno bacteriana Las variaciones de adaptación, sin acidez quimo (Mroz et al., 2006).

Cerdos que pesan 7 a 102 kg fueron alimentados con una dieta que contenía 0.17% n – butirato sódico. La dieta aumentó la ganancia diaria de los cerdos en un 23.5%. Debido a su efecto dietético, el consumo de alimento se incrementó en un 8.9%, la conversión alimenticia se redujo en un 11.8%, la dieta experimental disminuyó el recuento de coliformes y provocó el aumento de los recuentos de Lactobacillus spp (Galfi, P.J, 2010).

Ma et al., (2012) encontró que el butirato mejora la habilidad antioxidante frente a cuadros de estrés. Lechones que mejoraron su performance debido a la suplementación con butirato también fue hallado por Lu et al., (2008).

Estudio por Costa et al., 2012:

T1: Control

T2: antimicrobiano, dieta basal con 40 ppm de sulfato de colistina.

T3: fitogénico: dieta basal con 500 ppm de aditivos fitogénicos micro-encapsulados.

T4: butirato de sodio. Dieta basal con 1500 ppm de butirato de sodio encapsulado.

T5: fitogénico + butirato de sodio. Dieta basal con 500 ppm de aditivos fitogénicos + 1500 ppm de butirato de sodio micro-encapsulado.

Peso inicial (P1), peso vivo a los 14 días (P14), consumo diario de ración (CDR), ganancia diaria de peso (GDP) y conversión alimenticia (CA).

Resultados

En el presente estudio, los lechones que recibieron butirato de sodio (T4) presentaron mayores resultados numéricos de CDR y GDP en relación a los lechones que recibieron el tratamiento control. Así, el butirato de sodio produjo un incremento de 4.5% en CDR y 4.3% en GDP en los animales en relación al tratamiento control. El mayor CDR puede ser en consecuencia de la mejor palatabilidad, olor y sabor del ácido butírico. La leche de las marranas poseen de 1 a 4% de ácido butírico, siendo una explicación de mayor ingesta de ración suplementada con ácido butírico, para los lechones, el hecho de ser atraídos por el olor característico recordando a la leche materna (Janssens y Nollet, 2002).

A pesar de no existir diferencia estadística en el desempeño de los animales que recibieron el tratamiento antimicrobiano en relación con el tratamiento control, el P14, CDR y GDP de los lechones que recibieron el antimicrobiano fue numéricamente inferior a los animales control.

Para el período experimental de 1 a 34 días, los lechones tratados con butirato presentaron mejor CA que los lechones con tratamiento fitogénico. Una mejor conversión alimenticia puede haber resultado de una mejor absorción de nutrientes, junto con un menor gasto de energía y proteína para la manutención del tracto gastrointestinal. Manzanilla et al., (2006), estudiando la sustitución de avilamicina por butirato de sodio o aditivos fitogénicos, observaron una mejor eficiencia al alimentar a los animales que suplementaron con butirato de sodio en sus dietas. Estos autores sugieren que la mejora en la eficiencia de alimentar los animales puede ser debido a la mayor salud intestinal y la mejor eficiencia en el uso de los nutrientes en la ración.

Los resultados de Bruininx et al., 2002 y Bruininx et al., 2004, muestran cómo lechones con un alto consumo de pienso durante la lactancia tienen mayor ingesta de pienso y crecimiento diario tras el destete. Varios estudios han mostrado como la ingesta de pienso pre- o post-destete, comparados con el ayuno, reduce la incidencia de diarreas, estimula la absorción de nutrientes en el intestino y reduce los daños que se producen en la morfología intestinal tras el destete (Kelly et al., 1991; Pluske et al., 1996; Carstensen et al., 2005; Kuller et al., 2007).

Bibliografía

1. Anadon, A. 2006- The EU ban of antibiotics as feed additives: alternatives and consumer safety. Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics, 29: 41 – 44.
2. Bolton, W., Dewar, W. A., 1965. The digestibility of acetic, propionic and butyric acids by the fowl. Br. Poult. Sci. 6:103-105.
3. Bond, J. H., Levit M. D., 1976. Fate of soluble carbohydrate in the colon of rats and man. J. Clin Invest. 57:1158-1164.
4. Bruininx, E. M; Binnendijk, G. P; Peet – Schwering, C.M; Schrama, J. W; Den Hartog, L. A, Everts, H. y Beynen, A.C. 2002. Anim Sci. 1413 – 1418.
5. Bruininx, E.M.A.M; Schellingerhout, A.B; Binnendijk, G.P; Van Der Peet – Schwering, C; Schrama, J.W; Den Hartog, L.A; Everts, H y Beynen, A.C. 2004. Anim. Sci 78: 67 – 75.
6. Canibe, N., Miquel, N., Miettinen, H. y Jensen, B.B. (2001b). En: Fifteenth Forum for Applied Biotechnology, Gent, Belgium. Pp. 431 – 432.
7. Canibe, N., Steien, S.H., Overland, M y Jensen, B.B. (2001c). J. Anim. Sci. 79: 2123 – 2133.
8. Canibe, N., Hojberg, O., Badserg, J.H y Jensen, B.B. (2005). J. Anim. Sci. 83: 1287 – 1302.
9. Carstensen, L., Ersboll, A.K., Jensen, K.H y Nielsen, J.P (2005). Vet. Micriobiol. 110: 113 – 123.
10. Castillo, M., Martin-Orúe S. M., Roca M., Manzanilla E. G., Badiola I., Perez J. F. and Gasa J., 2006. The response of gastrointestinal microbiota to the use of avilamycin, butyrate, and plant extract in early-weaned pigs. J. Anim. Sci. 84:2725-2734.
11. Chapman, M.A.S., Grahn, M.F., Hutton, M., Williams, M. (2005). Butyrate metabolism in the terminal ileal mucosa of patients with ulcerative colitis. British Journal of Surgery, 82: 36 – 38.
12. Easter, R.A (1988). En: recent advances in animal nutrition. W. Haresing y P.J.A. Code (eds). Pp. 61 – 71.
13. Gálfi, P. And Bokori, J., 1990. Feeding trial in pigs with a diet containing sodium n-butyrate. Acta. Vet. Hung. 38(I-2):3-17.
14. Hampson, D. J., 1994. Post-weaning Escherichia coli diarrhoea in pigs. In: C.L. Gyles (ed.) Escherichia coli in domestic animals and humans. CAB International, Oxon, USA, pp. 171-191.
15. Hume, M. E., Corrier, D. E., Ivie, G. W., Delosch, J. R., 1993. Metabolism of [14 C] propionic acid in broiler chicks. Poult. Sci. 72:786-793.
16. Janssens, G and Nollet. L. 2002. Sodium butyrate in animal nutrition. In: II Symposim about animal nutrition ingredients. Anais… CBNA. Uberlandia. Pp. 239 – 250.
17. Kelly, D., Smyth, J.A y McCracken, K.J. (1991). Br. J. Nutr. 65: 181 – 188.
18. Kuller, W.i; Soede, N.M; Beers – Schreurs, H.M.G., Langendijk, P., Taverne, M.A.M., Kemp, B y Verheijden, J.H.M. (2007). J Anim Sci. 85: 1295 – 1301.
19. Le Gall, M., Gallois, M., Seve, B., Louveaus, L., Hoist, J.J., Oswald, I.P., Lalles, J.P., Guilloteau, P. (2009). Comparative effect of orally administered sodium butyrate befor or after weaning on growth and several indices of gastrointestinal biology of piglets. British Journal of Nutrition, 102: 1285 – 1296.
20. Lu, J.J., Zou, X.T., Wang, Y.M. (2008): Effects of sodium butyrate on the growth performance, intestinal microflora and morphology of weaning pigs. Journal of Animal and Feed Sciences, 17: 568 – 578.
21. Ma, X., Fan, P.X., Li, L.S., Qiao, Y., Zhang, G.L., Li, DF. (2012). Butyrate promotes the recovering of intestinal wound healing through its positive effect on the tissue junctions. Journal of Animal Science, 90: 266 – 268.
22. Manzanilla, E.G., Nofrarías, N., Anguita, M., Castilho. M., Perez, J.F., Martín – Orúe, S.M, Kamel, C. and Gasa, J. 2006. Effects of butyrate, avilamycin, and a plant extract combination on the intestinal equilibrium of early – weaned pigs. J. Anim. Sci., 84: 2743 – 2751.
23. Mroz, Z., Koopmans, S. J., Bannink, A., Partanen K., Krasucki, W., Overland, M.,
Radcliffe, S., 2006. Carboxylic acids as bioregulators and gut growth promoters in nonruminants. In: Mosenthin R., Zebrowska T., (ed.) Biology of the intestine. Amsterdam: Elseviers, 81-133.
24. Oetting, L.L. 2005. Extractos vegetais como promotores do crescimento de leitoes recem-desamados. Tese (Doutorado em Ciencia Animal e Pastagens). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. Universidade de Sao Paulo. Pirapicaba, SP. 66 pp.
25. Partanen, K.H y Mroz, Z. (1999). Nutr. Res. Rev. 12: 117 – 145.
26. Pluske, J.R., Williams, I.H y Aherne, F.X. (1996) Anim. Sci. 62: 131 – 144.
27. Piva, A., Anfossi, P., Meola, E., Pietri, A., Panciroli, A., Bertuzzi, T., Formigoni, A., 1997. Effect of microencapsulation on absorption process in swine. Livest. Prod, Sci. 51:53-61.
28. Pluske, J. R., Hampson D. J. and Williams I. H., 1997. Factors influencing the structure and function of the small intestine in the weaned pig: A review. Livest. Prod. Sci. 51:215-236.
29. Sengupta, S., Muir, J. G., Gibson, P. R., 2006. Does butyrate protect from colorectal cancer? J. Gastroenterol. Hepatol. 21:209-18.
30. Thompson, J.L., Hinton, M., 1997. Antibacterial activity of formic acid and propionic acid in the diet of hens on salmonellas in the crop. Br. Poult. Sci. 38:59-65.
31. Uzzau, S., Fasano, A., 2000. Cross-talk between enteric pathogens and the intestine. Cell Microbiol. 2:83-89.
32. Van Immerseel, F., Fievez, V., de Buck, J., Pasmans, F., Martel, A., Haesebrouck, F., Ducatelle, R., 2004. Microencapsulated short-chain fatty acids in feed modify colonization and invasion early after infection with Salmonella enteritidis in young chickens. Poult. Sci. 83:69-74.
33. Visek, W. J., 1978, the mode of growth promotion by antibiotics. J. Anim. Sci. 46:1447-1469.