Efecte de diferents components de la dieta sobre l'estructura i sistema immunitari intestinals en el porc

Abstract

L'objectiu general d'aquest treball va ser analitzar l'efecte de diferents components de la ració sobre la funcionalitat intestinal del bestiar porcí. Concretament, es va aprofundir sobre l'estudi de l'estructura i sistema immunitari intestinals, tant durant la fase crítica del deslletament (experiments I i II) com en el període d'adaptació a l'engreix (experiments III i IV).<br/>A l'experiment I es van comparar garrins recent deslletats respecte germans seus mantinguts amb la mare. Els garrins deslletats, que van tenir un menor creixement. mostraven una atròfia de les vellositats i una hiperplàsia de les criptes a nivell del jejú. Al cec, aquests animals presentaven un menor nombre de les cèl·lules caliciformes a les criptes, que s'acompanyava d'una resposta inflamatòria i una major renovació epitelial. En general, les alteracions degeneratives i inflamatòries observades podrien limitar la capacitat digestiva i absortiva dels garrins recent deslletats i justificar el seu menor ritme de creixement.<br/>A l'experiment II es va avaluar la incorporació d'alguns additius a la dieta de deslletament. Concretament, el plasma porcí assecat per polvorització (SDPP; 6%) i un preparat comercial d'extractes de plantes que contenia carvacrol, cinamaldehid i oleoresina de capsicum (XT; 0.03%), respecte una dieta control. La incorporació del SDPP va incrementar la eficiència alimentària dels garrins, alhora que reduí els percentatges de poblacions cel·lulars immunitàries en la sang i en els teixits limfoides associats a l'intestí (placa de Peyer ileal i ganglis limfàtics ileocòlics), així com el nombre de limfòcits a la mucosa, suggerint una menor activació del sistema immunitari. En canvi, l'addició de XT a la dieta, tot i que va modular les poblacions leucocitàries a nivell intestinal i sistèmic, ho va fer de forma poc consistent. <br/>A l'experiment III es va avaluar la incorporació de diferents tipus de fibra alimentària en la dieta d'engreix: blat de moro mòlt de forma grollera (GRO; 54%), polpa de remolatxa (POLPA; 8%) o segó de blat (SEGÓ; 10%) com a font de midó resistent, o polisacàrids no amilacis solubles o insolubles, respectivament, respecte una dieta control. La incorporació de fibra va incrementar el pes del tracte gastrointestinal i especialment del seu contingut. En un inici, totes les dietes amb més fibra van provocar cert grau de colitis i un increment de l'activitat de les cèl·lules immunitàries enfront a mitògens bacterians. Tanmateix, amb el temps, la dieta POLPA va reduir la presència de cèl·lules immunitàries a la mucosa del colon, facilitant l'adaptació dels porcs d'engreix a la nova dieta. En canvi, en la dieta SEGÓ la resposta inflamatòria va ser més prolongada, amb una important immunomodulació de les poblacions leucocitàries intestinals i amb increments dels macròfags sistèmics. Els canvis observats amb dieta GRO sobre l'estructura i sistema immunitari intestinals van ser marginals.<br/>Per últim, a l'experiment IV es van estudiar els efectes de la fibra alimentària, però a més llarg termini, amb l'administració prolongada (14 setmanes) i copiosa de midó resistent (25-35% de midó cru de patata; MCP), de fermentació butirogènica, en porcs d'engreix, com a potencial model animal per a nutrició humana. Els resultats indicaven que la fermentació del MCP incrementa la sulfatació de les mucines del colon, i redueix els índexs de dany cel·lular com la excreció de magnesi i la proliferació cel·lular en el colon. Alhora, la dieta rica en midó resistent va reduir la proporció de limfòcits T a sang i a l'epiteli del colon, l'apoptosi en la mucosa i els teixits limfoides intestinals, així com la presència de nòduls limfàtics a la mucosa. En conjunt, aquests resultats suggereixen una major integritat i protecció de la mucosa del colon, així com una menor activació limfocitària en els animals alimentats amb MCP.

The main objective of this PhD dissertation was to study the effect of several dietary components on the intestinal functionality in pigs; in particular, on the intestinal morphology and immunology during the stressful postweaning period (experiments I and II), as well as the adaptation period to the growing diet (experiments III and IV).<br/>Experiment I compared early-weaned piglets with matching piglets that remained with the sow. Growth performance was lower in weaned piglets. These animals showed villus atrophy and crypt hyperplasia in the jejunum, and lower numbers of goblet cells and increased inflammatory response and epithelial cell renewal in the caecum. As a whole, the observed inflammatory and degenerative alterations could limit the absorptive and digestive capacities of the early weaned piglets, and could help to explain its lower growth rate. <br/>In experiment II several dietary additives in the weaning diets, such as, a 6% spray-dried porcine plasma (SDPP; 6%) and a plant extract comercial additive which contains carvacrol, cinnamaldehyde and capsicum oleoresin (XT; 0.03%) were evaluated. Dietary SDPP increased feed efficiency of piglets. SDPP diet reduced the presence of lymphocytes in the mucosa and percentages of immune cell subsets in blood and in gut-associated lymphoid tissues (ileal Peyer's patches and ileocolic lymph node), suggesting lower activation of the immune system of the piglets. The plant extract mixture was also capable of modifying intestinal and systemic leukocyte cells, albeit in an inconsistent manner.<br/>In experiment III the influence of different types of dietary fibre in the diet of growing pigs: the coarse milled corn (CC; 54%), the sugar beet pulp (SBP; 8%) and the wheat bran (WB; 10%) as a source of resistant starch, or soluble or insoluble nonstarch polysaccharides, respectively, was evaluated. Compared to the control diet, diets with higher dietary fibre provoked an increase in the gastrointestinal tract weights and their contents. Initially, fibrous diets produced certain degree of colitis in pigs, with an increase in the immune cell activity against bacterial mitogens. However, in time, SBP diet reduced the presence of immune cells in the colonic mucosa, favouring the adaptation of the pigs to the growing diet. Conversely, in the WB group, the inflammatory response was longer, with a wider immunomodulation of intestinal leucocyte subsets and a higher numbers of blood macrophages. The changes observed in intestinal morphology and immunology in CC diet were marginal. <br/>Experiment IV aimed to assess the digestive consequences of a long-term intake of a dietary fibre. Growing pigs were used as the animal model and were meal-fed for 14 weeks on a diet containing a high amount of resistant starch (25-35% raw potato starch; RPS), which stimulates the formation of butyrate. RPS fermentation increased colonic mucin sulfatation and reduced indices associated with damage to intestinal epithelial cells, such as crypt cell hyperproliferation and magnesium excretion. Moreover, RPS diet reduced proportion of blood and intraepithelial T lymphocytes, apoptosis in intestinal mucosal tissues, and the presence of mucosal lymphoid nodules in the colon. As a whole, these results suggest that long term ingestion of RPS could improve integrity of colonic mucosa and induce lower immune reactivity.