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INTRODUCCIÓN
El cerdo Pelón Mexicano (CPM) ha sido desplazado por la introducción de otras razas de cerdos mejorados; lo que ha disminuido la población porcina criolla (Sierra-Vásquez 2000). Actualmente, cerca del 30 % de los recursos genéticos de animales domésticos del mundo, están catalogados con un alto riesgo de extinción, entre ellos el CPM (FAO 2007). México cuenta con algunos genotipos porcinos autóctonos, los cuales se conocen como el Cerdo Pelón Mexicano (CPM) y Cerdo Cuino Mexicano (CCM), ambos genotipos provienen del Cerdo Nativo Mexicano (Lemus et al. 2003).
El cromo (Cr) es un micromineral esencial involucrado en el metabolismo de los carbohidratos, lípidos y aminoácidos (García-Castillo et al. 2004), es necesario en la síntesis de proteínas y en el crecimiento muscular (Mertz 1993). Se ha observado que su suministro en la dieta mejora el rendimiento animal y aumenta el metabolismo energético (Kitchalong et al. 1995), principalmente de carbohidratos (glucosa). El Cr es un componente activo del factor de tolerancia a la glucosa (FTG), molécula cuya acción potencializa la acción de la insulina en la célula (Amoikon et al. 1995). Es un micromineral que actúa en el metabolismo de los nutrientes a nivel celular, promoviendo el crecimiento tisular; al respecto Kornegay et al. (1997) detectaron que el Cr puede influir en el crecimiento y en las características de la canal, aumentando la eficiencia de uso del nitrógeno de la dieta. Lo anterior está respaldado por Lindeman et al. (1995) quienes calcularon el nitrógeno retenido en canales de cerdos suplementados con Cr, indicando un aumento significativo del nitrógeno retenido en la canal, así como un ahorro del nitrógeno excretado en heces. El Cr al ser parte de la estructura del FTG, actúa en el metabolismo de los nutrientes, azucares, lípidos y aminoácidos (Arvizu et al. 2011), pero poco se ha estudiado su función en la fermentación a nivel retículo ruminal en rumiantes o en la fermentación cecal del cerdo.
En los cerdos, los carbohidratos y proteínas, así como el material digestivo endógeno y las células bacterianas, no digeridos en el intestino delgado, pasan por la válvula íleo-cecal y en el intestino grueso son fermentados por la microflora (Högberg et al. 2004). Los carbohidratos no digeribles son la principal fuente de energía para las bacterias presentes en el intestino grueso (Bindelle et al. 2007), de esta forma, su fermentación produce un cambio de la excreción de nitrógeno ureico en orina y de la proteína en las heces (Zervas y Zijlstra 2002). La fermentación microbiana que ocurre en el intestino grueso del cerdo, principalmente en el ciego, produce ácidos grasos de cadena corta (Suarez-Belloch et al. 2013), los cuales aportan de 10 a 30 % de sus necesidades de energía para mantenimiento (Hume 1997); también se producen CO2, CH4 y N-NH3 (Jezierny et al. 2007). En los cerdos, la fermentación microbiana cecal puede estimarse mediante la técnica de producción de gas in vitro (Fondevila et al. 2002, Domínguez-Vara et al. 2010). Por lo anterior el objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto del cromo en la dieta de cerdos Pelón Mexicano y Cuino Mexicano en finalización, sobre el contenido de nitrógeno ileal y cecal, en los parámetros de fermentación microbiana cecal.
MATERIALES Y MÉTODOS
Animales y dietas
Se utilizaron 48 cerdas, 24 del genotipo Cerdo Pelón Mexicano y 24 del genotipo Cerdo Cuino Mexicano, alojadas en corraletas con tres cerdas cada una, las cuales se alimentaron ad libitum con una dieta estándar para la etapa de finalización (64 d) y agua ad libitum. La dieta se elaboró con 76.8 % de maíz, 7.9 % de canola, 7.0 % de pasta de soya, 5.0 % de salvado de trigo, 2.5 % de vitaminas y minerales, 0.6 % de CaCO3 y 0.2 % de NaCl; con una concentración energética de 2.58 Mcal de EM kg-1 MS, 15.6 % de proteína cruda (PC), 3.78 % de extracto etéreo (EE), 0.88 % de Calcio (Ca) y 0.69 % de fósforo (P). Un grupo de 12 cerdas de cada genotipo fue suplementado con 2.5 g cerdo-1 día-1 de la premezcla Cr-L Metionina (1000 ppm de Cr) y el otro grupo se usó como control. Las dietas se muestrearon cada semana y se hizo un pool para su posterior análisis. Cuando las cerdas alcanzaron un peso vivo de 104±0.5 kg, tras un ayuno de 10 h, con acceso a agua, se sacrificaron en el rastro Tipo Inspección Federal ubicado en Cuautitlán Izcalli, Estado de México. Se realizaron cuatro periodos de sacrificio, 12 animales por periodo, seis de cada genotipo, tres con suplemento de Cr y tres sin Cr. Los cerdos siempre se encontraban en buen estado de salud. El estudio se aprobó por el Comité de Ética de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma del Estado de México.
Toma de muestras
Sacrificadas las cerdas y extraídos los órganos digestivos abdominales, se colectaron 100 g de contenido ileal y 250 g de contenido cecal de cada cerda; posteriormente, se mezclaron y homogenizaron los contenidos ileales (sustrato), y cecales (inóculo), de tres cerdas del mismo tratamiento. Las muestras se conservaron en refrigeración a 4 oC por 3 h y se transportaron al laboratorio de Bromatología del Departamento de Nutrición Animal de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la UAEM, Campus Universitario el Cerrillo, Toluca, México, para su procesamiento. El contenido ileal se mantuvo por cerdo, genotipo y tratamiento en refrigeración, este último se deshidrató a 60 oC por 48h. Cada mezcla de contenido cecal se utilizó como inoculo para la incubación in vitro de cada mezcla de contenido ileal.
Producción de gas in vitro
La producción de gas in vitro se determinó por el método propuesto por Theodorou et al. (1994). Se utilizaron por cada sustrato, con y sin Cr, y por cada genotipo, CPM y CCM, tres frascos con capacidad de 125 mL para cada muestra; en el que se pusieron 800 mg de MS del contenido ileal de cada cerda y se adicionaron 90 mL de solución buffer, se aplicó gas CO2, y se mezcló con 700 mL de solución buffer y 300 g de contenido cecal (Fondevila et al. 2002).
La mezcla de contenido cecal de cada sustrato y genotipo se filtró en cuatro capas de gasa y, posteriormente, en lana de vidrio, después se introdujeron 10 mL del inóculo cecal en cada frasco. Los frascos se pusieron en un baño de incubación con agua a 39 oC, para iniciar el registro de las lecturas de producción de gas a las 3, 6, 9, 12, 18, 24 y 36 h, con un transductor de presión (DELTA OHM, Manometer 8804). Para ajustar la contribución potencial de otros extractos solubles en la producción de gas y corregir las lecturas de los sustratos en la fermentación cecal, se utilizaron tres frascos sin sustrato como blancos, y tres frascos con sustrato de paja de avena como estándares. La producción de gas se determinó con el valor promedio de gas producido por hora.
Para la suma aditiva de la producción de gas se utilizó la ecuación propuesta por France et al. (1993) 
, donde: PG, producción de gas acumulada (mL gas/g MS); a es la asíntota de la curva (producción de gas total, mL); b (h-1) y c (h-1/2) son constantes de producción de gas y T (h) es el tiempo de retardo antes de que la fermentación inicie, los datos se analizaron mediante el programa Grafit (1992). También se determinó la producción de gas por hora (Domínguez-Vara et al. 2010).
Composición química
Las muestras de las dietas alimentadas a las cerdas se molieron en un molino Willey a tamaño de 1 mm, y se analizaron por duplicado para determinar el contenido de MS a 60 oC por 48 h, N por el método N-Kjeldahl utilizando cobre como catalizador, extracto etéreo por Soxhlet (AOAC 1990) y el contenido de FND (Van Soest et al. 1991) con alfa amilasa sin corrección por cenizas. En las muestras de contenido ileal y cecal se determinó la MS, el N total, el N-NH3 y el N aminoacidico (N aa) (Firkins et al. 1992), contenido de FND (Van Soest et al. 1991) con alfa amilasa sin corrección por cenizas. Para la determinación del cromo, se solubilizo el Cr en las dietas, el contenido ileal y cecal por digestión acida (HNO3 y HClO4) en una parrilla (Allan 1971) y se cuantifico con espectrofotometría de absorción atómica.
Análisis estadístico
La información de la incubación in vitro se analizó bajo un diseño completamente al azar con arreglo factorial 2 x 2 con dos genotipos y dos sustratos (con y sin Cr), y tres repeticiones (periodos de incubación) con el programa SAS (SAS 1999). El modelo utilizado fue: Yijk = µ + Ai + Bj + ABij + εijk. Donde: Yijk = Variable de respuesta, µ = Media general, Ai = Efecto de genotipo, Bj = Efecto del sustrato con Cr y sin Cr, ABij = Efecto de la interacción genotipo con sustrato, εijk = Error experimental. Los promedios de cada variable (p < 0.05) se compararon con la prueba de Tukey (Steel et al. 1997).
RESULTADOS
En la Tabla 1 se muestra la producción de gas in vitro mediante la fermentación cecal de cerdos CPM y CCM con y sin Cr; la producción total de gas no mostró diferencias entre genotipos (P=0.613), pero fue mayor (p < 0.001) para el sustrato sin Cr; con respecto al efecto de la interacción, el valor medio fue mayor (p < 0.002) para los cerdos CPM sin Cr. La fracción b mostró diferencias por efecto de la interacción del genotipo con el Cr, siendo superior (p < 0.012) para los cerdos CCM con Cr; la fracción c, no mostró diferencias entre genotipos (P=0.666), ni efecto de la interacción del genotipo con el Cr (P=0.440). El efecto del Cr fue mayor (p < 0.033) en los cerdos que no fueron suplementados. El tiempo de retardo fue superior (p < 0.01) en los cerdos CCM, pero sin diferencias por efecto del Cr (P=0.772) y la interacción de genotipo con Cr (P=0.151). La producción de gas acumulada (ml gas h-1) entre genotipos, mostró una tendencia de cambio (p < 0.08) a las 3, 6, 24 y 36 h, con valores superiores para los cerdos CPM. El efecto debido al Cr en la dieta sobre la producción de gas acumulada por hora no fue diferente (P>0.1); mientras que la interacción del genotipo con el Cr, solo mostró diferencia (p < 0.03) a las 3 h.
Tabla 1. Producción de gas in vitro de cerdos Pelón Mexicano (CPM) y Cuino Mexicano (CCM) suplementados con y sin cromo en la dieta, con contenido ileal como sustrato.
Letras distintas en la misma hilera son estadísticamente diferentes (p < 0.05). G: efecto del genotipo (CPM vs CCM), S: efecto del sustrato (Contenido ileal con Cr y sCr). †Ecuación de France et al. (1993), A: asíntota de la curva (producción de gas total, mL), b: (h-1) y c: (h-1/2) son constantes de producción de gas y Lag time (h) es el tiempo de retardo antes de que la fermentación inicie, EEM: error estándar de la media.
En la Figura 1 se observa la producción de gas por hora (ml gas h-1) para ambos genotipos de cerdos; en las primeras horas de fermentación no hubo diferencias (P>0.05), mientras que a las 18, 24 y 36 h se tuvieron diferencias (p < 0.05) en la producción de gas en los cerdos CPM con respecto a los cerdos CCM. En la Figura 2 se muestra el efecto del Cr, se observó un aumento (p < 0.05) en la producción de gas para la dieta sin Cr a las 18 y 24 h, pero sin diferencias (P>0.05) con el resto de las horas de incubación.
Figura 1. Producción de gas in vitro (ml gas g MS-1) por hora del contenido ileal de cerdos Pelón Mexicano (∎) y Cuino Mexicano (□) (*, p < 0.05).
Figura 2. Producción de gas in vitro (ml gas g-1 MS) por hora del contenido ileal inoculado con Cr (∎) y sin Cr (□)(*, p < 0.01).
En la Tabla 2 se aprecian las concentraciones de Cr, FND, N-total, N-NH3 y N-aa en el contenido ileal y cecal de los cerdos; el nivel de Cr en el contenido cecal fue mayor (p < 0.01) en los cerdos que consumieron 0.25 ppm de Cr en la dieta, pero no hubo diferencias (P=0.752) en el contenido ileal de Cr entre genotipos (P=0.373) y sustratos (P=0.949). Pero se observó una tendencia a cambiar (P=0.092) por efecto de la interacción del genotipo con el Cr, siendo superior en los cerdos CPM sin Cr. Para el contenido cecal de Cr, no se observaron diferencias (P=0.752) entre genotipos; pero el Cr en el contenido cecal fue 75 % mayor en los cerdos que consumieron la dieta con Cr (p < 0.01).
Tabla 2. Contenido de cromo (mg kg-1), N total, N-NH3, N aminoacidico y FND en la dieta, contenido ileal y cecal de cerdos Pelón Mexicano (CPM) y Cuino Mexicano (CCM) suplementados con y sin cromo.
abDistinta letra en la misma hilera son estadísticamente diferentes (p < 0.05). EEM: Error estándar de la media.
La concentración de N-total a nivel ileal fue superior (p < 0.004) para los cerdos CCM con respecto a los CPM, pero no se encontraron diferencias por efecto del Cr (P=0.178), ni de la interacción (P=0.766) del genotipo con el Cr. El contenido de N-NH3 fue superior (p < 0.009) en los cerdos CCM con respecto a los cerdos CPM, pero no hubo efecto del Cr (P=0.385), ni de la interacción (P=0.447). La concentración de N-aa no mostró diferencias entre genotipos (P=0.163), ni por efecto del Cr (P=0.412), igualmente la concentración de N cecal no tuvo diferencias (P>0.10) por efecto del genotipo ni del Cr en la dieta.
DISCUSIÓN
La PG acumulada en la fermentación cecal no fue diferente entre los genotipos de cerdos, solo se observaron diferencias en las últimas horas en la fermentación cecal de los cerdos CPM con respecto a los cerdos CCM (Figura 1). Pero este efecto se pierde al combinar el contenido cecal de ambos genotipos con Cr y sin Cr, excepto a las 24 h (Figura 2), donde la dieta sin Cr fue superior (p < 0.05). Estos resultados difieren de lo reportado por Domínguez-Vara et al. (2010), quienes indican que el CPM posee una mayor capacidad fermentativa cecal que el cerdo CCM, ya que es probable que los microorganismos presentes en el ciego del CPM tengan mayor actividad enzimática con respecto al cerdo CCM. Una de las funciones del intestino grueso es la conservación de la microflora (Cummings 1983); actualmente se acepta que a través de la fermentación cecal se aporta energía y nutrientes por la simbiosis de la micro flora del tracto gastrointestinal (Williams et al. 2001). Los principales carbohidratos dietéticos para el cerdo son el almidón, los azúcares y la fibra (Durmic et al. 2000, Högberg et al. 2004); esta última, al ser potencialmente degradable en el ciego por la acción bacteriana, permite la producción de ácidos grasos volátiles como fuente de energía.
La PG a nivel cecal ocurre, por la presencia de fibra (De Schrijver et al. 1999), ya que llega poco almidón fermentable a este órgano, y por la acción de los microorganismos presentes (Regmi et al. 2011). Al respecto Fondevila et al. (2002) indican que la PG in vitro con inóculo cecal de cerdos Landrace fue mayor en las primeras 8 h; lo que coincide con los resultados del presente estudio, ya que la mayor producción de gas ocurrió a las 6 h (Figuras 1 y 2), lo que representa más de 40 % de la FND en el contenido cecal (Tabla 2) como sustrato potencial para la fermentación microbiana.
El grado de fermentación depende de la fuente de fibra (Högberg et al. 2004, Domínguez Vara et al. 2010); así como por la presencia de nitrógeno, minerales y vitaminas, esenciales para una nutrición de la población microbiana que reside en el intestino grueso. En los cerdos, los cambios en la micro flora cecal están influenciados por el contenido de fibra de la dieta (Högberg et al. 2004, Suarez-Beloch et al. 2013) y también determinan el patrón de fermentación del sustrato que llega al ciego, lo que puede estar influenciado por el tipo de micro flora presente en el ciego; en el presente estudio ambas dietas tuvieron el mismo contenido de FND, se ha documentado que ambos genotipos de cerdos poseen mayor eficiencia en la fermentación cecal con respecto a genotipos de cerdos comerciales (Suarez-Beloch et al. 2013). Por otra parte, el tipo de fermentación cecal en el cerdo varía en función del tipo de carbohidrato presente como sustrato (Bindelle et al. 2007, Domínguez-Vara et al. 2010). El intestino grueso es la sección más colonizada del tracto gastrointestinal del cerdo, hay evidencia de que la interacción bacteriana es uno de los factores más importantes que influyen en la microflora de los animales monogástricos (Suarez-Beloch et al. 2013). Se sabe que de 30 a 60 % del contenido gastrointestinal total de los cerdos se encuentra en el intestino grueso y permanece de 20 a 38 h, en comparación el contenido digestivo del cerdo permanece 6 h en el estómago y de 2 a 6 h en el intestino delgado (Low y Zebrowska 1989).
En el cerdo, la absorción de nitrógeno está influenciada por el consumo de Cr orgánico en la dieta (Kornegay et al. 1997), y se relaciona con la digestión de la materia seca. Los valores de la Tabla 2 muestran que hubo una mayor concentración de N-total en el contenido cecal, con respecto al ileal, en ambos genotipos de cerdos, esto es evidencia de un importante crecimiento microbiano a nivel del ciego, por lo tanto del proceso de fermentación cecal, al utilizar el sustrato ileal como fuente de nutrientes como lo indican Canibe et al. (2003) para los carbohidratos de fácil fermentación. De forma similar, los valores de nitrógeno total, nitrógeno amoniacal y nitrógeno de aminoácidos, fueron mayores en el contenido cecal en ambas dietas, con y sin Cr, lo que demuestra un desarrollo microbiano importante a nivel cecal, así como la posible desaparición de otros componentes de la dieta durante la fermentación, como pueden ser los carbohidratos fácilmente fermentables (Canibe et al. 2003). Lo anterior, ocurre cuando se expresa en mg por 100 g MS, del incremento relativo de los componentes fermentados en el ciego (Tabla 2).
El intestino grueso es un órgano en el que los nutrientes no digeridos en el intestino delgado son aprovechados mediante la fermentación bacteriana, la combinación de una densidad optima y la complejidad de la microbiota, pueden contribuir para lograr un mayor beneficio/costo (Gaskins 1997), con mayor producción de N-NH3 a nivel cecal. Las bacterias cecales proporcionan nutrientes al huésped, tales como ácidos grasos volátiles, vitamina K, vitaminas del complejo B, y aminoácidos (Savage 1986). Sin embargo, el interés de investigar los beneficios que proporciona la microbiota intestinal en la nutrición del cerdo se ha centrado en el tipo de microorganismos y su distribución espacial en el ciego y colon; así como en la producción de ácidos grasos volátiles, y los gases hidrógeno y metano, en respuesta a diversas fuentes de energía dietaria (Jensen y Jørgensen 1994). Como se muestra en el presente estudio, no hay un efecto del suministro del Cr en el crecimiento microbiano, la fermentación cecal, el contenido de N-total, N-NH3 y N-aa en el ciego. Aunque la fibra dietética y el almidón, fisiológicamente resistente, no son fácilmente digeridos por las enzimas del huésped (Englyst 1989), son los sustratos primarios para la digestión y la fermentación microbiana en el intestino grueso (Domínguez-Vara et al. 2010), asi mismo todas las sustancias orgánicas en el intestino grueso, son posibles sustratos potenciales para la fermentación microbiana cecal (Yen 2001).
CONCLUSIONES
A partir de las 18 h de incubación, el CPM tuvo mayor fermentación cecal que el CCM; por lo que el CCM tuvo mayor contenido de N-Total y NNH3 en el íleon. El cromo suministrado en la dieta no afectó el contenido de nitrógeno en el íleon y ciego, ni la fermentación cecal microbiana de los cerdos. Se requieren estudios más precisos para dilucidar los efectos del Cr dietario en los procesos de fermentación microbiana y caracterizar mejor los mecanismos de fermentación microbiana para cuantificar los aportes de nutrientes en el intestino grueso de este tipo de cerdos.
