nutriForum2018-Yáñez-Ruiz-Salud ruminal y salud animal

Salud ruminal & salud animal David R. Yáñez-Ruiz Estación Experimental del Zaidín CSIC Granada david.yanez@eez.csic.es

Evolución de los rumiantes

Aparición 10-15 millones años Domesticación Cabras 10.000 años Vacas/ovejas 4.500 años Millones de años

Intensificación 100 años

Evolución de los rumiantes

X 150 Aparición 10-15 millones años Domesticación Cabras 10.000 años Vacas/ovejas 4.500 años

Intensificación 100 años

Microbioma ruminal F Bovinae (260) F Camelidae (16) F Caprinae (84) F Cervidae (51) FC Bovinae (62) CF Bovinae (69) FC Caprinae (18) CF Caprinae (13) C Caprinae (24) C Bovinae(84)

Evolución de los rumiantes

Variedad de alimentos Cambio de ambientes

Variación estacional

Crianza

Evolución de los rumiantes

5.5 pH 6.5 -­‐220 mV -­‐115 mV

-­‐ Densidad energé4ca -­‐ Nivel de ingesta

Modulación microbiota ruminal

Ampicilin, Azithromycin, Cefatoxamine, Chloramphenicol, Ciprofloxacin, Colis7n, Gentamicin, Nalidixic acid, Sulfamethoxazole, Tetracycline, Tigecyline, Trimethoprim, Co-­‐trimoxazole

Evoluciรณn demicrobiota Modulaciรณn los rumiantes ruminal Antibiotics sold to livestock (mg/ PCU), 29 countries UE in 2014

Modulaciรณn microbiota ruminal

Modulaciรณn microbiota ruminal

Evoluciรณn de Microbiota Modulaciรณn ruminal microbiota los rumiantes ruminal

Evoluciรณn de Microbiota Modulaciรณn ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas

Evoluciรณn de Microbiota Modulaciรณn ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas

Evoluciรณn de Microbiota Modulaciรณn ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas

Evoluciรณn de Microbiota Modulaciรณn ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas

Evolución de Microbiota Modulación ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas

Saturated market in Europe!!!

Big uncertainty!!!

Evolución de Microbiota Modulación ruminal microbiota los rumiantes ruminal Uso de extractos de plantas

Sensory addiMves

SUBCLASSIFICATION:

• Other colourants • natural or corresponding syntheMc chemically defined flavourings • natural products – botanically defined

Digestivo Evoluciรณnrumiantes de los rumiantes

Digestivo Evoluciónrumiantes de los rumiantes • Redundante • Resiliente

Video protozoos

Bacteria

Anaerobic Fungi

Ciliate Protozoa

Methanogenic Archaea

1010 to 1011cells/ml

<105 cells/ml

<105 cells/ml

106 to 108 cells/ml

Digestivo Evoluciónrumiantes de los rumiantes .

ADULTO

3-­‐4 meses

Log counts/g

0-­‐2 semanas

8 semanas

Programación microbiana del rumen COLONIZACIÓN

MICROBIANA

Edad, días

-Yanez-Ruiz et al. (2010) FEMS Microbiol. Ecol.

- Abecia et al. (2013) J. Animal Sci. - Abecia et al. (2014a) Archaea; (2014b) Anim. Prod. Sci. - Yáñez-Ruiz et al., (2015) Frontiers. Microbiol.

- Abecia et al., (2017) PLOS One // Belanche et al., (2017)

2 1

Pre y post destete

22

Rumen adulto

2 1 Evoluciรณn rumiantes Predeylos post destete Resistencia a enfermendades Calostro

Sistema inmune propio

0 2 4 6 8 10 Edad ternero (semanas)

2 1 Evoluciรณn rumiantes Predeylos post destete Probiรณticos

2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos

• Acción anM bacteriana: bacteriocinas y AGVs <pH • Adhesión al epitelio intesMnal • EsMmulo de la respuesta inmune (macrófagos e IgA)

control

ProbioMco 9%

GMD, kg

5%

0 – 56 dias

50 – 64 dias

2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos

• MulM especies • Leche entera vs lactoreemplazante

2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos

Megasphaera elsdenii NCIMB 41125

2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos

Microbiota ruminal???

LACTANCIA NATURAL

LACTANCIA ARTIFICIAL

2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos

Microbiota ruminal???

INOCULACIÓN (11 semanas)

(72) n=18 CTR

LACTANCIA ARTIFICIAL (7s)

FASE DE CEBO

PRE LRC

LRF

Inóculo fresco 3h post-­‐ingesMón Oral 0.5 ml/kg PV

5 sem.

Destete precoz

7 sem. 9 sem.

Destete convencional

5 meses

Post-­‐destete

Peso, ingesMón y parámetros sanguíneos

(Belanche et al., 2018)

2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Bacterias

10,8

ns

10,6 10,4 10,2 10,0 CTL

log copias DNA/mg MS

9 8

PRE

RLC

RLF

Arqueas metanógenas

P<0.001

7 6 5 4 3 CTL

PRE

RLC

RLF

7 6 6 6 6 6 5 5 5

Hongos anaerobios

P<0.001

CTL log copias DNA/mg MS

log copias DNA/mg MS

11,0

5 semanas

Microbiota ruminal??? log copias DNA/mg MS

Probióticos

PRE

RLC

Protozoos

9

RLF

P<0.001

8 7 6 5 4 CTL

PRE

RLC

RLF

2 1 Evolución rumiantes Predeylos post destete Probióticos

Microbiota ruminal???

Glucemia

92 90 88 86 84 82 80 78 76

7 semanas BHB plasmá4co

P=0.13

3

mg/dL

mM

P=0.027

2

1 CTL

PRE

RLC

RLF

CTL

PRE

RLC

RLF

2 1

Pre y post destete

Probióticos

Microbiota ruminal???

9 semanas

Inges4ón de de Forraje Evolución los rumiantes

400 350

Fin inoculación

PRE

250

CON

200 150

LRF

Destete

3

P<0.001

mM

(gMS/d)

300

BHB plasmá4co

LRC

2

100

1

50

CTL

0 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 Edad (d)

PRE

RLC

RLF

2 1

Pre y post destete

Probióticos 110 90

Ácidos Grasos Volá4les

P<0.001

8

mM

80 70 60 50 40 CON

PRE

RLC

RLF

Protozoos

9 log copias/mg MS

100

5 meses

Microbiota ruminal???

P<0.001

7 6 5 4 3 CON

PRE

RLC

RLF

2 1

Pre y post destete Programación microbiana del rumen PHASE II

PHASE I Birth

Levadura

Weaning

6 weeks

+

+

Acidotic challencge (10:90 F:C)

15 days

NATURAL

-

(x12)

+

15 days

+

ARTIFICIAL

(x12)

Control

-

NATURAL

-

-

+

(x12)

ARTIFICIAL

-

Malesacidosis ‘challenge’

(x12)

End treatment FEMALES REPLACEMENT AND 1ST LACTATION

Maless slaughter

PHASE III

2 1

Pre y post destete Programación microbiana del rumen 6,4

P=0,02

6,2

pH 6

Stage II Acidotic challenge

5,8 NAT

2500

Papillae rumen

ART

NAT

control

(10:90 F:C)

ART

yeast

length

P=0,08

2000 1500

width P=0,07

1000 500 0 NAT

control

ART

NAT

ART

yeast

2 1

Pre y post destete Programación microbiana del rumen pH

7,00 6,50

Phase III Replacement1ª Lactation

pH

6,00 5,50 5,00

Control Control Levadura RFN

4,50 4,00 3,50 3,00 0

Produccion leche, g/d

1

2

3

4

4me

5

24

Diges4bilidad MO, %

80

2500

P<0,001

2000

60

P=0,076

1500 40 1000 20

500 0

0

Levadura

Control

Levadura

Control

2 1

Pre y post destete

22

Rumen adulto

2 2

Rumen adulto

149 vacas en lactación (50-­‐150 dias)

25% 25%

Ben Shabat et al., 2016 ISME Journal

1,62 (kg leche / kg Ingesta) 1,29 (kg leche / kg Ingesta)

2 2

Rumen adulto

149 vacas en lactación (50-­‐150 dias)

25% 25%

Ben Shabat et al., 2016 ISME Journal

1,62 (kg leche / kg Ingesta) 1,32 (kg leche / kg Ingesta)

2 2

Rumen adulto

149 vacas en lactación (50-­‐150 dias)

25% 25%

Ben Shabat et al., 2016 ISME Journal

1,62 (kg leche / kg Ingesta) 1,32 (kg leche / kg Ingesta)

2 2

Rumen adulto

Probióticos

Levaduras S. cerevisiae

Pinloche et al., PLOs One 2013

2 2

Rumen adulto

Probióticos control

Levaduras S. cerevisiae

pH rumen

Bach et al., Animal Feed Sci Technol 2007

Levadura

2 2

Rumen adulto

Probióticos

Levaduras S. cerevisiae

Por qué no funcionan siempre igual?

Se suministran vivas pero inac4vas.

D. Sauvant, 2005 Primeros momentos en fase “lag” (=adaptación) con metabolismo y crecimiento muy lento.

Pasar a fase exponencial de crecimiento requiere un 4empo elevado.

Las condiciones ruminales no son las más favorables para la fase “lag” ni la de crecimiento (condiciones anaeróbicas) Nutrientes especiales (?) para su crecimiento en condiciones aeróbicas Son más evidentes sobre sustratos altos en HC no estructurales

2 2

Rumen adulto

Extractos plantas

Mejora uMlización nutrientes ① Incremento acMvidad enzimáMca ② Efecto anMoxidante ③ AcMvidad anMmicrobiana

2 2

Rumen adulto

Extractos plantas

Factores de variación

Ensilado maíz Ensilado hierba Torta soja Paja Concentrado Extracto 1

Extracto 2

Pasto

2 2

Rumen adulto

Extractos plantas daily milk produc4on 32

Ejemplo: -­‐Nuez moscada -­‐Cilantro ….

kg milk / day

31

*

*

*

24

150

23,5 23

2

3

4

5

* p < 0,05

2

3

4

5

week in trial

6

7

*

6

7

8

week in trial

VFA, rumen concentra4on

130

+37,3 %

120

8

control 1g

110 100 90

22,5 1

140

*

Total VFA, mM

kg DM / day

24,5

28

1 * p < 0,05

*

25

29

26

26,5

25,5

30

*

27

daily feed intake 26

*

*

80 VFA

2 2

Rumen adulto

Extractos plantas

1. Natural or corresponding synthe4c defined flavourings = 804 2. Natural products – botanically defined = 240

Conclusiones Complejidad del ecosistema microbiano: – evolución – cambio de dietas

Importancia colonización predestete (sistemas lecheros) -­‐ Ventana de oportunidad -­‐ programación

Rumen adulto: rango de intervenciones -­‐ ProbióMcos -­‐ Extractos plantas

Muchas gracias! david.yanez@eez.csic.es