Influencia de la ingesta de fibra dietética y la proporción de fibra soluble e insoluble en el rendimiento reproductivo de las cerdas durante la gestación tardía en condiciones climáticas cálidas

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 19749 (2022) Citar este artículo

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Este estudio evaluó el nivel de fibra dietética (FD) y la proporción de fibra soluble (FS): impacto de fibra insoluble (ISF) en el rendimiento reproductivo de las cerdas bajo estrés por calor. Cuarenta cerdas en el día 90 de gestación fueron asignadas a cuatro tratamientos. la dieta HH tenía, 20% LD, 1:4, relación SF:ISF; HL, 20 % DF, 1:6, relación SF:ISF; LH, 14% DF, 1:4, SF:ISF, LL, 14% DF, 1:6, SF:ISF. Los resultados mostraron que; la pérdida de grasa dorsal durante la lactancia fue menor (P < 0,05) en HH. El consumo de alimento fue mayor (P < 0.05) en HH y HL. Menor duración del parto (P < 0,05) en HH. El índice de estreñimiento fue mayor (P < 0,05) en HH y LH. El peso corporal de los lechones al destete fue mayor (P < 0,05) en HH que en LH y LL. El cortisol en el cabello fue menor (P < 0,05) en HH que en HL y LL. Acetato, propionato, isovalerato y butirato fueron mayores (P < 0,05) en HH y LH. La zonulina plasmática y la lipocalina-2 fecal fueron más bajas (P < 0,05) en HH y HL. La superóxido dismutasa tendió a ser mayor (P = 0,056) y el malondialdehído tendió a ser menor (P = 0,069) en HH y HL. Nosotros opinamos que niveles más altos de fibra dietética y fibra soluble podrían mejorar el estrés por calor en las cerdas gestantes.

Las temperaturas ambientales elevadas durante el verano impactan negativamente en el consumo diario promedio de alimento (ADFI), lo que a su vez afecta negativamente los procesos fisiológicos y el desempeño reproductivo de las cerdas1,2. Esto ocurre cuando el flujo de sangre se desvía de los órganos viscerales a la piel para disipar el calor. El flujo sanguíneo limitado al útero y al ovario puede provocar hipoxia en el útero y función ovárica insuficiente. Las cerdas son particularmente susceptibles al calor extremo durante los períodos de gestación y lactancia. Cuando se exponen a temperaturas por encima de su zona térmica neutra (25–35 °C), las cerdas presentan consecuencias reproductivas desfavorables, que incluyen anestro, intervalos interestro más prolongados, intervalos prolongados entre el destete y el estro, bajas tasas de parto, disminución del tamaño de la camada, mortinatos y abortos3, 4. Además, durante la lactancia, se ha demostrado que las altas temperaturas superiores a 30 °C afectan la síntesis de la leche de las cerdas5, así como una reducción de algunos componentes de la leche y el calostro, como los ácidos grasos y las inmunoglobulinas, debido al suministro limitado de sangre a la ubre y la reducción de la cantidad de alimento. ingesta6. El contenido reducido de inmunoglobulinas en el calostro durante las primeras horas de vida de los lechones puede representar un desafío para la salud considerando que la leche de calostro ofrece inmunidad pasiva a los lechones, que es la principal fuente de protección contra las infecciones en los recién nacidos7. Además, la hipoxia intestinal debido a la carga térmica podría reducir la función de barrera intestinal, lo que lleva a que el lipopolisacárido luminal (LPS) de las bacterias gramnegativas se infunda en la circulación sanguínea y comprometa la salud de la cerda y el feto, ya que la energía se asigna a las respuestas inmunitarias a expensas del cuerpo central. funciones reproductivas8.

Las importantes pérdidas de producción en cerdas gestantes y lactantes asociadas con el aumento de la temperatura ambiente exigen la implementación de una estrategia de alimentación novedosa para mejorar estos impactos negativos en la producción porcina. Tradicionalmente, con respecto a la reducción del ADFI y el deterioro de la absorción de nutrientes, se ha adoptado la provisión de alimentos concentrados de alta energía densos en nutrientes para mitigar el problema de la baja ingesta de alimento en las cerdas en condiciones ambientales cálidas. Sin embargo, esta estrategia durante la gestación es contraproducente ya que puede dar lugar a cerdas con sobrepeso con problemas de parto acompañados, disminución del consumo de alimento durante la lactancia y reducción de la producción de leche9.

La incorporación de alto contenido de fibra dietética (FD) en las dietas de las cerdas durante los períodos de temperatura ambiente elevada ha obtenido resultados beneficiosos en los últimos años. Los DF son porciones de alimentos derivados de plantas que son resistentes a la digestión enzimática en el intestino delgado de los mamíferos y se someten total o parcialmente a la fermentación microbiana en el intestino posterior10. Según la solubilidad en agua, los DF se clasifican en dos clases: fibra soluble (SF), como gomas, pectina e inulina; y fibra insoluble (ISF), como la lignina y la celulosa7,11. Muchos estudios han demostrado que aumentar la ingesta de FD durante la gestación durante uno o más ciclos de gestación-lactancia (ciclos reproductivos) cuando la ingesta diaria de nutrientes por cerda se iguala entre los tratamientos puede aumentar el rendimiento de la cerda y la camada12,13. Sin embargo, otros estudios no informaron impacto o impactos negativos en la camada y el rendimiento de las cerdas cuando se agregó fibra a la dieta de gestación14,15. Estas discrepancias pueden atribuirse al tipo de fibra dietética suplementada durante el embarazo. La relación ISF/SF de un recurso de fibra puede tener un impacto en el consumo de la dieta y desempeñar un papel clave en la mejora del rendimiento reproductivo de las cerdas7. Un estudio previo estableció que la relación ISF/SF tuvo un impacto significativo en la salud de las cerdas y sus crías, con mayor peso corporal promedio de los lechones (PC) y peso de la camada al destete registrados cuando la relación de fibra insoluble a soluble en la dieta de gestación fue mayor. 3,89 frente a las dietas 5,59, 9,12 y 12,8116. Por lo tanto, para que la fibra dietética de la cerda sea efectiva durante la gestación, existe un umbral en la proporción de insoluble a soluble. Por lo tanto, es importante comprender el nivel de fibra dietética y la proporción de SF:ISF que podría ser suficiente para aliviar los impactos del estrés por calor en las cerdas gestantes. Este estudio tuvo como objetivo determinar los efectos del nivel de DF, la proporción de ISF/SF y su interacción, si la hubiera, sobre la permeabilidad intestinal, el nivel de estrés, el nivel de metabolitos en el intestino y el rendimiento de la cerda y la camada en condiciones de clima cálido.

La frecuencia respiratoria fue significativamente mayor (P < 0,05) desde el día 107 al 110 de gestación en los grupos de SF alta en comparación con los grupos de ISF alta. Por otro lado, la temperatura rectal fue elevada (P < 0.05) en las dietas alimentadas con mayor cantidad de ISF en comparación con los grupos alimentados con mayor cantidad de SF en los días 100, 103 y 104. No se observó interacción entre el nivel de fibra y la proporción de GS: FSI (Fig. 1a,b).

Efecto de los niveles de fibra dietética y la proporción de fibra dietética soluble e insoluble sobre: (a) la tasa de respiración, (b) la temperatura rectal de las cerdas durante el estrés por calor. Los asteriscos (*) indican significación estadística (P < 0,05).

El nivel de cortisol fue significativamente más bajo (P < 0,05) en los tratamientos con alto contenido de SF en comparación con los tratamientos con alto contenido de ISF (Fig. 2).

Efectos de los niveles de fibra dietética total (TDF) y la proporción de fibra dietética soluble e insoluble sobre la concentración de cortisol en el pelo de las cerdas. Superíndice a, b significa que con diferentes superíndices indican significancia estadística (P < 0.05).

La concentración de superóxido dismutasa (SOD) en el suero de las cerdas tendió a ser mayor (P = 0,056) en los tratamientos alimentados con mayor cantidad de SF en comparación con los tratamientos con mayor cantidad de ISF. Hubo una tendencia hacia una concentración más baja de MDA en el suero (P = 0,069) en los tratamientos de alto nivel de DF en comparación con los tratamientos de bajo nivel de DF (Tabla 1).

La pérdida de BF durante la lactancia fue mayor (P < 0,05) en los grupos alimentados con alto nivel de FD que en los grupos con bajo nivel de FD. Hubo una tendencia (P = 0,075) hacia una mayor pérdida de LM durante la lactancia en los tratamientos con alto ISF en comparación con los tratamientos con alto SF. El ADFI fue significativamente mayor (P < 0,05) en las dietas con alto nivel de DF que en las dietas con bajo nivel de DF. La duración del parto fue significativamente más corta (P < 0,05) en los tratamientos de alto nivel de DF que en los tratamientos de bajo nivel de DF. Además, la duración del parto fue mayor (P < 0,05) en los tratamientos con alto contenido de ISF en comparación con los tratamientos con alto contenido de SF. grupos El WEI tendió a ser más alto (P = 0,070) en los tratamientos de alto nivel de DF en comparación con los tratamientos de bajo nivel de DF. No se observó interacción entre el nivel de DF y la relación SF:ISF (Cuadro 2).

El peso corporal al destete de los lechones fue significativamente mayor (P < 0,05) en los tratamientos con alto nivel de FD en comparación con los tratamientos con bajo nivel de FD y mayor (P < 0,05) en las dietas ricas en SF que en las dietas ricas en ISF. El peso de la camada al destete fue mayor en los grupos de alto nivel de DF que en los grupos de bajo nivel de DF (P < 0,05). Hubo una tendencia (P = 0,058) hacia un mayor peso de la camada al destete en los tratamientos con alto contenido de SF en comparación con los tratamientos con alto contenido de ISF (Tabla 3).

La concentración fecal de; acetato, propionato, butirato, isovalerato y los SCFA totales fue significativamente mayor (P < 0,05) en los tratamientos con alto contenido de SF en comparación con los tratamientos con alto contenido de ISF. No hubo interacción entre el nivel de FD y la relación SF:ISF (Cuadro 4).

La concentración de zonulina en plasma disminuyó significativamente (P < 0,05) en los tratamientos con alto contenido de SF que en los tratamientos con alto contenido de ISF. El nivel de lipocalina-2 fecal se elevó en los grupos alimentados con alto contenido de ISF en comparación con los grupos alimentados con alto contenido de SF. Hubo una tendencia hacia un nivel más bajo de LPS en suero (P = 0,052) en los tratamientos con alto contenido de SF que en los tratamientos con alto contenido de ISF. El nivel de LBP en el suero tendió a ser menor (P = 0,085) en las dietas alimentadas con alto contenido de SF en comparación con las dietas alimentadas con un alto contenido de ISF (Tabla 5).

Se utilizó la proyección de importancia variable VIP > 1 y p < 0,05 para determinar los impactos de los compuestos de metabolitos en las variaciones. Se detectaron metabolitos que incluyen ácidos grasos, lípidos, carbohidratos, aminoácidos y ácidos orgánicos en las heces de las cerdas en múltiples procesos bioquímicos. Los niveles de biosíntesis de ácidos grasos, elongación de ácidos grasos, ciclo de la urea, metabolismo de arginina y prolina, metabolismo de purina, metabolismo de betaína, glucólisis/gluconeogénesis y metabolismo de biotina fueron más altos en las cerdas alimentadas con un nivel más alto de FD (20 %) que en las del 14 %. Nivel de DF (Fig. 3a). Por otro lado, el metabolismo del butanoato, la biosíntesis de esteroides, la biosíntesis de ácidos grasos, la degradación del etanol, el ciclo de la urea, el metabolismo de la D-arginina y la D-ornitina, el metabolismo de la metionina, el metabolismo de la arginina y la prolina, y el metabolismo de la betaína aumentaron significativamente en el SF:ISF más alto. dietas (1:4) en comparación con los tratamientos más bajos de SF:ISF (1:6). Los niveles del metabolismo del piruvato y el metabolismo del propionato aumentaron significativamente en los tratamientos dietéticos más bajos de SF:ISF (1:6) (Fig. 3b). Sobre la base de los cambios en la concentración de metabolitos, el análisis de las vías metabólicas identificó la biosíntesis de esteroides, el metabolismo de la biotina y la degradación de los ácidos grasos fueron significativas en las dietas con 20 % de LD que en los tratamientos con 14 %. El metabolismo del piruvato aumentó en las dietas con un nivel de DF del 14% (Fig. 4a). La biosíntesis de ácidos grasos, biosíntesis de esteroides, degradación de ácidos grasos, degradación de lisina, metabolismo de biotina fue mayor en los tratamientos 1:4, SF:ISF en comparación con las dietas 1:6, SF:ISF. La glucólisis/gluconeogénesis y el metabolismo del piruvato mejoraron en los tratamientos SF:ISF 1:6 en comparación con las dietas SF:ISF 1:4 (Fig. 4b).

Efecto de los niveles de fibra dietética y la proporción de fibra dietética soluble e insoluble en conjuntos significativos de metabolitos responsables de la discriminación de clase con proyección de importancia variable (VIP)> 1 identificados en las heces de cerdas alimentadas con diferentes niveles de fibra durante la última etapa de la gestación. (a) 20 % frente a 14 % del nivel de fibra alimentaria; (b) Proporciones de fibra soluble a insoluble de 1:4 frente a 1:6.

Efecto de los niveles de fibra dietética y la proporción de fibra dietética soluble a insoluble en el mapa de vista del metaboloma de los metabolitos diferenciales (proyección de importancia variable> 1, P <0.05) identificados en las heces de las cerdas durante la última etapa de la gestación. (a) 20 % frente a 14 % del nivel de fibra dietética; (b) Relación de soluble a insoluble de 1:4 frente a 1:6. El eje x representa el impacto de la ruta y el eje y representa el enriquecimiento de la ruta. El color del nodo se basa en su valor P y el radio del nodo se determina en función de los valores de impacto de la vía. Los tamaños más grandes y los colores más oscuros representan valores más altos de enriquecimiento de vías e impacto, respectivamente.

El aumento de la frecuencia respiratoria y la vasodilatación son algunos de los mecanismos de termorregulación que utilizan los cerdos para aumentar la transferencia del exceso de calor al medio ambiente en condiciones climáticas elevadas. La temperatura rectal alta es ocasionada por el desvío de sangre de las vísceras a la periferia para disipar el calor. Por otro lado, el aumento de la frecuencia respiratoria aumenta la evaporación pulmonar y la pérdida de calor17. En este estudio, en el día 114 de gestación, la frecuencia respiratoria promedio de las cerdas promedió alrededor de 72mov/min, mientras que la temperatura rectal estaba en un máximo de 39 °C, lo que es un signo de calor corporal elevado. En este estudio se registraron tasas respiratorias más bajas significativas durante los días 107 a 110 de gestación y temperatura rectal más baja entre los días 100 y 104 de gestación en el nivel alto de DF y alimentados con SF, lo que es indicativo de calor corporal reducido en estos grupos. La frecuencia respiratoria reducida reduce los movimientos de los músculos torácicos, lo que reduce aún más la generación de calor, mientras que la temperatura rectal reducida evita la apoptosis celular y el daño a los órganos.

Los niveles de cortisol en sangre en los mamíferos se utilizan con frecuencia como indicadores de estrés18. En nuestro estudio actual, el nivel de cortisol se reguló significativamente a la baja en las dietas con alto contenido de SF en lugar de las dietas con mayor contenido de ISF, lo que ilustró aún más la reducción de los niveles de estrés en los tratamientos con mayor contenido de SF. Además, los niveles de estrés oxidativo pueden determinarse mediante parámetros como MDA y SOD. En este estudio, la SOD sérica tendió a ser más alta en los tratamientos con mayor SF, lo que apunta a una capacidad antioxidante mejorada y, en consecuencia, a una disminución del estrés19. Aunque no investigamos los niveles de cortisol en la sangre, el cortisol en el cabello podría ser un mejor predictor del estrés crónico, ya que el cortisol se acumula en los tallos del cabello durante el período experimental. Además, el muestreo de pelo es una técnica no invasiva, especialmente durante este período estresante en las cerdas20. Los mecanismos subyacentes a los efectos de la fibra dietética en los niveles de estrés de las cerdas gestantes aún no se han entendido por completo, la saciedad puede estar relacionada con la reducción del cortisol.

El BW y BF de las cerdas durante la gestación no difirieron entre los grupos en este estudio, lo cual es consistente con investigaciones anteriores que mostraron que la suplementación con fibra dietética no tuvo efecto en la ganancia de BW y BF durante la gestación cuando la energía era similar, independientemente del nivel de fibra o la fuente21. Además, durante la gestación, la cerda distribuye la mayor parte de su energía dietética hacia el crecimiento y desarrollo del feto en lugar de convertirla en reservas corporales22. El peso corporal de las cerdas al destete no se vio afectado ni por el nivel de FD ni por la proporción de SF a ISF. Esto lo atribuimos a la mayor movilización de lípidos de los tejidos grasos para satisfacer la demanda de producción de leche23 ya que el LD es menos denso en nutrientes. En nuestro estudio actual, informamos una reducción de la pérdida de BF en las dietas con alto contenido de GC y una menor tendencia a la pérdida de BF en las dietas con mayor contenido de GS. Esto podría deberse a una mayor fermentación que da lugar a mayores SCFA, especialmente a los ácidos acético, butírico y propiónico, que se utilizan en la lactogénesis en lugar de las reservas de grasa corporal21.

El consumo de alimento durante la lactancia es de suma importancia no solo para la productividad posterior de la cerda, sino también para el crecimiento de las camadas lactantes. Un ADFI bajo durante la lactancia conduce a una mayor movilización de las reservas corporales, lo que se ha relacionado con un menor rendimiento reproductivo de las cerdas24. El aumento de la ingesta voluntaria de alimento, especialmente en las cerdas primíparas, podría ser importante para mantener la condición corporal, ya que la pérdida de la condición corporal durante la lactancia puede provocar fallas reproductivas25. En el presente estudio, el consumo de alimento durante la lactancia fue mayor en las dietas altas en fibra dietética en comparación con aquellas alimentadas con dietas bajas en FD. De acuerdo con nuestros resultados, Tan et al.26 informaron un aumento de ADFI durante la lactancia cuando las cerdas se alimentaron con alto contenido de fibra durante la gestación. Presumimos que el aumento de ADFI podría deberse a una mayor sensibilidad a la insulina ocasionada por las fibras fermentables totales más altas. Durante la gestación tardía y la lactancia en cerdas, se ha informado resistencia a la insulina que afecta negativamente el consumo de alimento durante la lactancia27,28. Además, las dietas altas en fibra durante la preñez aumentan potencialmente el tamaño y la capacidad del tracto digestivo, y el volumen de la dieta facilita que las cerdas se ajusten al aumento significativo en el consumo de alimento esencial durante la lactancia29.

Un tiempo de parto más prolongado aumenta el peligro de hipoxia fetal, lo que da como resultado el número de lechones nacidos muertos30. En este estudio, las cerdas que recibieron una dieta rica en DF y tratamientos alimentados con mayor cantidad de SF tuvieron una duración del parto más corta. El tiempo de parto más corto en las dietas altas en fibra podría deberse a la reducción de las respuestas de estrés en las cerdas durante el parto. Un estudio previo observó una mayor saciedad posprandial y una reducción del nerviosismo con una mayor ingesta de LD durante la gestación tardía en cerdas y la eliminación del comportamiento estereotipado31,32, lo que redujo la duración del parto. Además, el GS es fácilmente fermentado por la microbiota en el intestino para producir AGCC que proporcionan energía adicional para que la cerda acelere el proceso de parto33. Además, el estreñimiento puede prolongar la duración del parto debido a que las heces duras actúan como una barrera física en el canal del parto durante el parto. Como se observó en este estudio, la puntuación fecal mejoró en las cerdas alimentadas con alto contenido de DF, lo que disminuyó el riesgo de estreñimiento antes y durante el parto.

Investigaciones anteriores han demostrado que las cerdas alimentadas con una dieta rica en SF durante la gestación tenían una mayor tasa de supervivencia embrionaria y pueden tener un mayor número de lechones nacidos vivos y totales que las cerdas alimentadas con una dieta rica en ISF12, lo que se atribuyó a la capacidad de la microbiota intestinal para fermentar fácilmente SF para producir metabolitos como ácidos biliares secundarios, serotonina y SCFA que son beneficiosos para el crecimiento y la supervivencia del embrión. Además, el aumento de la ingesta de LS durante la gestación promueve las bacterias intestinales beneficiosas al tiempo que inhibe las patógenas, lo que mejora la salud de las cerdas16, lo que podría mejorar la supervivencia del embrión. En este estudio, sin embargo, no observamos un aumento en el tamaño de la camada o un aumento en el peso de la camada al nacer mediante la alimentación con una dieta alta en fibra o la proporción de GS a ISF. Esto podría deberse al tiempo de intervención, ya que se proporcionaron tratamientos nutricionales a las cerdas al final de la gestación, lo que puede no ser un momento efectivo para ajustar la camada, ya que el tamaño de la camada se determina en parte durante la gestación temprana34,35. En este estudio, una mayor adición de fibra en las dietas de gestación resultó en un mayor peso promedio de los lechones al destete. De acuerdo con un estudio previo, la adición de fibra durante la gestación en cerdas mejoró el PC medio de los lechones al destete13,36. Presumimos que las dietas más ricas en DF podrían mejorar la integridad intestinal y mejorar la altura de las vellosidades a través de la nutrición de los enterocitos por el aumento de la producción de SCFA a partir de la fermentación de DF en el intestino posterior. La morfología intestinal mejorada puede aumentar la capacidad del intestino para absorber más nutrientes durante la lactancia, particularmente en las primeras semanas, lo que conduce a un mejor rendimiento del crecimiento en los lechones lactantes en los tratamientos con mayor DF.

Las fibras dietéticas secundarias albergan digestión enzimática en el intestino superior y se someten a fermentación microbiana en el colon y el ciego para producir AGCC, en particular acético, butirato y propionato37,38. En este estudio, se observaron mayores cantidades de ácidos butírico, acético y propiónico en las dietas altas en GS que en las dietas altas en ISF. De manera similar a nuestros hallazgos, se informó una mayor producción de SCFA en el intestino posterior en cerdos con la incorporación de harina de linaza en comparación con las cáscaras de avena como fuentes de SF e ISF, respectivamente39. Presumimos que la producción de cantidades más altas de estos tres SCFA centrales (acético, butírico, propiónico) y SCFA totales en dietas con alto contenido de GS podría deberse a una fermentación más rápida y extensa por parte de la microbiota en el tracto gastrointestinal en comparación con ISF40. Esto podría deberse a la mayor solubilidad de las fracciones de fibra fermentable, que actúan como sustratos para la actividad microbiana.

La integridad de la barrera intestinal es fundamental en el mantenimiento de la homeostasis intestinal al impedir que patógenos, endotoxinas y antígenos entren en la lámina propia de la mucosa41. El alto nivel de zonulina en plasma es un marcador de alteración de la barrera intestinal. En este estudio, los niveles plasmáticos reducidos de zonulina y lipocalina-2 en las dietas ricas en GS podrían haber mejorado potencialmente la función de barrera intestinal y, por lo tanto, reducido la permeabilidad intestinal como se observa en la tendencia más baja de LPS y LBP en la sangre. Planteamos la hipótesis de que los SF en la dieta podrían aumentar la abundancia de bacterias antiinflamatorias al mismo tiempo que disminuyen la abundancia de bacterias proinflamatorias intestinales al regular la estructura de la microbiota intestinal y la producción de SCFA a través de la fermentación de SF. Los AGCC podrían inhibir la vía del factor nuclear kappa potenciador de la cadena ligera de las células B activadas (NF-κB) y activar la vía del factor relacionado con el factor eritroide 2 nuclear/heme oxigenasa-1 (Nrf2/HO-1) que regula la redox celular intestinal y el antioxidante protector , reduciendo así la permeabilidad intestinal, lo que resulta en una disminución de las endotoxinas en la sangre, un menor estrés oxidativo y una disminución de las respuestas inflamatorias, lo que podría mejorar la salud de las cerdas y los lechones.

En este estudio, el análisis metabolómico reveló que tanto en el DF más alto como en la proporción más alta de SF:ISF, la biotina, una de las vitaminas del complejo B, estaba regulada al alza en las muestras fecales. La biotina es un cofactor enzimático importante involucrado en vías metabólicas vitales, como la síntesis de ácidos grasos. Además, el metabolismo del butanoato, que se enriquece de forma destacada en los tratamientos con mayor contenido de SF:ISF, produce butirato, que es la principal fuente de energía que nutre a los colonocitos, por lo que la rápida proliferación18 asociada con la mejora de la barrera intestinal observada en los grupos de tratamiento con mayor contenido de SF:ISF en este estudio podría atribuirse a el butirato mejorado. La biosíntesis de esteroides comienza con ácido acético que produce colesterol que luego se convierte en ácidos biliares y hormonas esteroides como el estradiol y la progesterona que tienen un gran impacto en las funciones ováricas42. En este estudio, la biosíntesis de esteroides alta observada en las dietas con alto nivel de FD y GS podría deberse a los SCFA más altos generados a partir de la fermentación de la fibra, más especialmente el ácido acético, que es el precursor de la síntesis de esteroides. Además, la vía de la gluconeogénesis se enriqueció significativamente en los tratamientos alimentados con un nivel bajo de DF y un alto contenido de ISF, lo que potencialmente podría ser un indicador de una producción baja de SCFA que conduce a la conversión de proteínas y grasas en glucosa.

Los hallazgos de la presente investigación sugieren que la suplementación con SF:ISF en cerdas durante la última etapa de la gestación podría disminuir los efectos nocivos del estrés por calor. Un aumento en la relación SF:ISF se asoció con un aumento en muchos metabolitos en las muestras fecales. Sin embargo, se requiere más investigación para evaluar el impacto de las fibras dietéticas solubles e insolubles en la producción de metabolitos y las vías en varias fases del estrés por calor. Mejoró aún más el nivel más alto de fibra dietética (20 %); ADFI durante la lactancia, el índice de estreñimiento, el peso corporal de los lechones y disminuyó la duración del proceso de parto, así como la pérdida de BF durante la lactancia. estas características positivas ayudan a las cerdas a funcionar mejor en ambientes cálidos.

Los protocolos experimentales fueron aprobados por el comité institucional de cuidado y uso de animales de la Universidad Nacional de Kangwon, Chuncheon, República de Corea (KW-210503–6) según las Regulaciones para la Administración de Asuntos Relacionados con Animales Experimentales de la República de Corea.

El experimento se llevó a cabo en una granja porcina comercial en la región de Haman en Corea del Sur durante el verano de julio a agosto del año 2021, con una temperatura ambiental promedio de 36,8 °C. Brevemente, las cerdas fueron inseminadas artificialmente dos veces después del inicio del celo, y el diagnóstico y confirmación de preñez se realizó mediante un equipo de ultrasonido (AV 2100 V: Ambisea Tech. Corp, Shenzhen, China). En el día 90 de gestación, Un total de 40 cerdas multíparas Duroc × Landrace × Yorkshire [paridad promedio = 3; aproximadamente 197 ± 23 kg de peso corporal promedio (BW)] fueron seleccionados y asignados a uno de los cuatro tratamientos en un diseño experimental completamente al azar para examinar el efecto del nivel de fibra dietética (FD) y la proporción de fibra insoluble: fibra insoluble (FS). :ISF). Las dietas de tratamiento incluyeron 20% DF, relación 1:4 de SF:ISF (HH), 20% DF, relación 1:6 de SF:ISF (HL), 16% DF, relación 1:4 de SF:ISF (LH ), y 16% DF, relación 1:6 de SF:ISF (LL). Cada tratamiento incluyó diez corrales replicados compuestos por dos cerdas de cada parto (1, 2, 3, 4, 5). Se alojó uno por puesto de gestación (2,05 × 1,08 m) con suelo de listones de hormigón. La temperatura ambiente en el galpón de gestación fue en promedio de 32,2 °C (temperaturas promedio diurnas de 34,6 °C y nocturnas de 29,8 °C). El día 100 de gestación, las cerdas fueron trasladadas a la sala de partos y alojadas en parideras individuales con suelo de rejilla hasta el destete el día 21 de lactación. Se instaló un comedero de espacio único y un bebedero de niple en cada jaula de parto, lo que permitió el acceso ad libitum al alimento y al agua. Las dietas basales a base de harina de maíz y soja se formularon de acuerdo con el Consejo Nacional de Investigación 201243 y se proporcionaron desde el día 90 de gestación hasta el destete en el día 21 de lactancia para satisfacer o superar las necesidades nutricionales de las cerdas gestantes y lactantes. La fórmula, la composición química y las características de la fibra dietética analizada de las dietas basales experimentales (como base de alimentación) se muestran en la Tabla 6. Se usó una lámpara infrarroja para calentar el área de los lechones dentro de cada jaula de parto. Se utilizaron dispositivos de monitoreo de temperatura y humedad (Campbell Scientific Ltd., Shepshed, Reino Unido) colocados a 1 m sobre el piso en las salas de gestación y parto respectivamente, para medir continuamente la temperatura y la humedad relativa y se registraron cada 5 min. La humedad y la temperatura se evaluaron mediante el índice de temperatura y humedad (THI) según lo descrito por Dikmen et al.44. El THI se calculó mediante la siguiente fórmula: THI = [(1,8 × T + 32) − (0,55 − 0,0055 × HR) × (1,8 × T − 26)] donde HR es la humedad relativa en porcentaje (%); T es la temperatura en grados (oC). La temperatura y el THI durante el período experimental de gestación se muestran en la Fig. 5.

La temperatura ambiente y el índice de temperatura y humedad (THI) durante el estrés por calor en las cerdas durante el período experimental. Temperatura ambiente (línea negra) e índice de temperatura-humedad (THI) (línea gris) durante el período experimental.

Se tomaron muestras de sangre (8 mL) por punción de las venas de la oreja de cerdas en ayunas y se colocaron en tubos de vacío (5 mL) y tubos heparinizados (5 mL) para su análisis. Las muestras se centrifugaron a 3000 durante 15 min a 4 °C en tubos de vacío para extraer muestras de suero, que luego se almacenaron a -80 °C para su posterior análisis. Se tomaron muestras fecales dos veces al día a las 7:00 am y a las 15:30 am, se agruparon, se sellaron en bolsas de plástico y se congelaron a -20 °C. Después de la recolección de la muestra, las muestras fecales de cada cerda se descongelaron y juntaron, luego se secaron durante 72 h en un horno de tiro forzado (65 °C), se molieron a través de un tamiz de 1 mm y se mezclaron completamente antes de tomar una submuestra para su análisis. análisis químico.

Se utilizó un termómetro digital insertado 2 cm en el recto para medir la temperatura rectal todas las mañanas y tardes de 08:00 a 09:00 y de 17:00 a 18:00 respectivamente durante todo el período experimental. La frecuencia respiratoria se registró igualmente al mismo tiempo contando el número de respiraciones/min a través de la observación del movimiento torácico cuando la cerda está en reposo en una posición acostada.

Los niveles de cortisol en el cabello se midieron como se describió previamente45. Se rasuraron muestras de pelo de la frente de las cerdas el día 90 y el día 112 de gestación, respectivamente. Las muestras de cabello se recolectaron y mantuvieron en papel de aluminio antes de secarse en tubos de polipropileno (HM Hyundai Micro Co., Corea). Para eliminar la contaminación, las muestras se lavaron tres veces con 5 ml de alcohol isopropílico y se secaron durante siete días a temperatura ambiente (23 ± 1 °C). Después del secado, se extrajo el cortisol utilizando un método de dilución con metanol y se analizó con el kit ELISA de acuerdo con las instrucciones del fabricante (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI).

La SOD plasmática se determinó por el método descrito por Sun et al.46. La actividad de SOD total (T-SOD) se determinó usando una prueba de competencia indirecta previamente informada entre SOD y el indicador químico, nitroblue tetrazolium, para superóxido generado por xantina-xantina oxidasa47. Las unidades de actividad de T-SOD se calcularon definiendo 1 unidad como la cantidad de proteína de muestra capaz de inhibir la reducción de nitroazul de tetrazolio en un 50 % de la inhibición máxima. Los datos se normalizaron a la cantidad de proteína en la muestra y se representaron como U/mg de proteína. La peroxidación de lípidos en plasma se determinó mediante la reacción de malondialdehído (MDA) con ácido tiobarbitúrico (TBA) según lo descrito por Esterbauer y Cheeseman48. En resumen, se añadió 1 ml de muestra de plasma descongelado a 1 ml de ácido etilendiaminotetraacético [0,037 g de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) en 10 ml de agua destilada], 2 ml de ácido tricloroacético (TCA) (3 g de TCA en 30 ml de agua destilada) y 1 ml de hidroxitolueno butilado (BHT) (0,2 g de BHT en 10 ml de etanol) en un tubo de ebullición. luego la mezcla se centrifugó a 1200 g durante 15 min. Luego se incubó 1 mL del sobrenadante con 1 mL de TBA (0,134 g de TBA en 20 mL de agua destilada) en un baño de agua a 90 °C durante 20 min. Se usó un espectrofotómetro (Bausch and Lomb Supertonic 70, Feldkirchen, Alemania) para evaluar la absorbancia a una longitud de onda de 532 nm después del enfriamiento.

El peso de la cerda y el grosor de la grasa dorsal se midieron el día 90 de gestación, dentro de las 24 h posteriores al parto y al destete. El peso corporal de las cerdas se midió mediante el método de báscula puente dinámica utilizando una báscula electrónica para cerdos (Qingdao AN-1T, Simei, Shanghái, China) según lo descrito por Kim et al.36. El grosor de la grasa dorsal se midió por ultrasonografía (Sonolayer SAL-32B, Toshiba, Tokio, Japón) a 65 mm de la línea media al nivel de la última costilla. Los lechones se pesaron individualmente al nacer y al destete el día 21. Todas las mañanas, se recogieron los rechazos de alimento entre las 07:00 y las 08:00 y se distribuyó alimento fresco de inmediato. El consumo de alimento se obtuvo al obtener la diferencia entre el alimento permitido y los rechazos recolectados a la mañana siguiente. El intervalo destete-estro (WEI) de cada cerda se registró como el número de días entre el destete y el inicio del siguiente estro.

Los niveles de SCFA en muestras fecales se determinaron mediante cromatografía de gases (GC) según lo descrito por Liu et al.20. Las muestras se separaron utilizando un TRACE 1310 GC con un detector de ionización de llama y se analizaron en una columna HP-88 (100 m de longitud, 0,25 mm de diámetro y 0,2 m de espesor de película del productor). El siguiente fue el programa de temperatura: 70 °C durante 1 min, seguido de un aumento a 180 °C mantenido a 25 °C durante 1 min, 200 °C mantenido a 10 °C durante 1 min, 220 °C mantenido a 2 ° C durante 10 min y, por último, 240 °C mantenido a 20 °C durante 6 min. La muestra se procesó con una relación de división de 20:1 y un caudal de columna de 1,3 ml/min. Como gas portador se emplea hidrógeno. El inyector está configurado a 270 °C, mientras que el detector está configurado a 290 °C.

Se evaluaron muestras de suero y heces de cerdas para lipopolisacárido (LPS), zonulina, lipocalina-2 y proteína de unión LBP) utilizando tecnología de ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute, Nanjing, China), se evaluaron variables inflamatorias.

Las cantidades de metabolitos en las heces de las cerdas se midieron mediante GC-MS. Se transfirieron 100 mg de muestra fecal a tubos de centrífuga de 5 ml, se mezclaron con 500 μL de agua destilada y se agitaron en vórtex durante 60 s, según He et al.18. Luego, como estándar cuantitativo interno, se agregaron 1000 μL de metanol y se agitó durante 30 s. Después de 30 min de incubación en hielo, la máquina de ultrasonido se utilizó para mantener las muestras a 25 °C durante 10 min. Después de eso, se realizó el procedimiento de centrifugado (5000 r/min; 5 °C; 15 min). Todos los sobrenadantes fueron secados y depositados en tubos de centrífuga de 2 mL. Luego, las muestras secas se agregaron a 60 μL de solución de metoxiamina en piridina, se agitaron en vórtex durante 30 s, antes de reaccionar durante 120 min a 37 °C. Se añadieron 60 μL de reactivo de trifluoroacetamida (que contenía FMCS al 1 %) y se centrifugaron (5000 r/min; 5 °C; 15 min) durante 90 min a 37 °C. El sobrenadante resultante se transfirió a un vial de muestra y luego se analizó con un GC-MS Agilent 7890A/5975C (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, EE. UU.).

Para el análisis estadístico se utilizó el procedimiento GLM (SAS Inst. Inc. Cary, NC), basado en un diseño completamente al azar. El número de parto se incluyó como efecto fijo y el PC inicial como covariable. Las diferencias significativas de (P < 0,05) entre los tratamientos se consideraron estadísticamente diferentes mediante el procedimiento de diferencias significativas honestas de Turquía. la cerda individual se consideró como la unidad experimental para todos los parámetros. Los metabolitos se identificaron y normalizaron a (13C2)-ácido mirístico e isótopo estable IS utilizando los datos sin procesar recopilados (http://srdata.nist.gov/gateway/, consultado el 6 de febrero de 2022). Para realizar el análisis estadístico se utilizó el programa informático SIMCAP+ versión 13.0 (Umetrics, Umea, Suecia). El efecto del estrés por calor en las vías metabólicas y el análisis de enriquecimiento del conjunto de metabolitos se determinó según la herramienta en línea (http://www.metaboanalyst.ca/faces/ModuleView.xhtml) a la que se accedió el 11 de julio de 202218.

El informe en este manuscrito se ajusta a las recomendaciones de Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments.

El autor correspondiente puede proporcionar los conjuntos de datos para este trabajo a pedido razonable.

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Descargar referencias

Este trabajo se llevó a cabo con el apoyo del "Programa de Investigación Cooperativa para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología Agrícolas (Proyecto No. PJ01479601)" Administración de Desarrollo Rural, República de Corea.

Estos autores contribuyeron por igual: Joseph Moturi y Abdolreza Hosseindoust.

Departamento de Convergencia de la Industria Animal, Universidad Nacional de Kangwon, Chuncheon, 24341, República de Corea

Lo mejor de Joseph Moturi, Abdolreza Hosseindoust, Habeeb Tajudeen, Jun Young Mun, Sang Hun Ha y Jin Soo Kim

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Conceptualización: JSK, JM, AH Curación de datos: JM, SHH Análisis formal: JM, AH, JSK Adquisición de fondos: JSK Investigación: SHH, HT Metodología: AH, JM, HT Administración de proyectos: JM, JSK Recursos: SHH, JSK Software: AH, JYM Supervisión: JSK Validación: JM, SHH, HT Visualización: AH, JBP, JSK Escritura: JM, AH, JSK

Correspondencia a Jin Soo Kim.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Moturi, J., Hosseindoust, A., Tajudeen, H. et al. Influencia de la ingesta de fibra dietética y la relación de fibra soluble a insoluble en el rendimiento reproductivo de las cerdas durante la gestación tardía en condiciones climáticas cálidas. Informe científico 12, 19749 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-23811-8

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Recibido: 19 julio 2022

Aceptado: 06 noviembre 2022

Publicado: 17 noviembre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-23811-8

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