ESISTONO ALTERNATIVE AFFIDABILI AGLI ANTIBIOTICI IN ... · Si conferma che l’efficienza di...

ESISTONO ALTERNATIVE AFFIDABILI AGLI

ANTIBIOTICI IN AVICOLTURA E SUINICOLTURA?

Mauro Antongiovanni Università degli Studi di Firenze

Antongiovanni, Montichiari, 2017 1

http://www.google.it/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiaxfzJ1r_RAhUDthQKHfjsDi8QjRwIBw&url=http://www.unifi.it/&psig=AFQjCNHbvxOhncMy0B-eI03-ymQzNXvbEw&ust=1484415950174272

da così

a così

La promiscuità ed il sovraffollamento hanno reso necessario l’uso dei mangimi medicati.

2 Antongiovanni, Montichiari, 2017

http://www.google.it/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http://cocincina.freeforumzone.leonardo.it/discussione.aspx?idd=8492141&ei=fi5jVdv9BoXnygPF2IG4BA&bvm=bv.93990622,d.bGQ&psig=AFQjCNGxlHOeRuVCBE8tWFF8maV5MkDqUQ&ust=1432649696470611


AllAboutFeed Feed additives Background 7 Jul 2016 303 views last update:14 Jul 2016

Antibiotics help Salmonella to flourish Recent research has highlighted why Salmonella gastroenteritis can easily emerge after an antibiotic treatment. In light of the focus on reducing antibiotic use in animals, this might yet be another argument why minimising its usage is so important.

4

Cellula batterica

Antongiovanni, Montichiari, 2017

Antibiotico Pompa di efflusso

Antibiotico Inattivazione enzimatica

Antibiotico

Alterazione ribosomi

Antibiotico

LA RESISTENZA BATTERICA ACQUISITA: Meccanismi di acquisizione

= perdita della sensibilità a quell’antibiotico

https://www.google.it/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj35efFq_PQAhWHbhQKHe_CAzEQjRwIBw&url=https://gdrtales.com/2011/11/10/a-new-party-with-love-and-kisses-la-barriera-incantata/&psig=AFQjCNHiufOTMrMeoFG1EXGDvOXUtiO9Xw&ust=1481793075920600

5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1928 anni '30 anni '40 anni '50 anni '60 anni '70 anni '80 anni '90 anni 2000 anni 2010

1 3

9

12

15

22

43

20

6

2

SPASMODICA RICERCA DI NUOVI ANTIBIOTICI



NECESSITÀ DI ALTERNATIVE: Sostanze possibilmente naturali con proprietà batteriostatiche e/o battericide che non inducano resistenza.

MESSA AL BANDO IN EUROPA DAL 2016 (EC N. 1831/2003) ??

La maggior diffusione di malattie infettive incrementa l’impiego di terapie antibiotiche che, ovviamente, peggiorano la situazione.


ALTERNATIVE PROPOSTE

Agenti immunomodulatori (vaccini ed altri immunomodulatori);

Batteriofagi e loro lisine;

Peptidi antimicrobici (AMPs);

Probiotici;

Prebiotici, fra cui gli estratti vegetali;

Inibitori del sistema QS batterico;

Inibitori del biofilm batterico;

Enzimi alimentari;

Acidi grassi a corta catena.


AGENTI IMMUNOMODULATORI (vaccini ed altri immunomodulatori);

I vaccini, se vivi, anche attenuati, possono dare problemi. Se spenti, sono di scarsa efficacia. In ogni caso, non sono di facile uso, per i costi e l’impiego di manodopera.

Fra gli altri immunomodulatori, ricordiamo i b–1,3/1,6 glucani del lievito. Aumentano le difese immunitarie dell’animale, ma non hanno effetto sulla virulenza del patogeno.


BATTERIOFAGI

Sono virus parassiti dei batteri ad elevata specificità nei riguardi di E. coli, Salmonella e Campylobacter, peraltro a coperetura parziale;

Essendo virus vengono aggrediti dal sistema immunitario dell’animale;

Possono trasferire parti di DNA da un batterio ad un altro, trasferendovi anche la patogenicità;

Possono indurre il rilascio di tossine da parte del batterio;

I batteri possono acquisire resistenza a quel batteriofago;

Sono termolabili.


LISINE DEI BATTERIOFAGI (endolisine ed esolisine = peptidoglican idrolasi)

Le endolisine degradano i peptidoglicani batterici dall’interno per facilitare l’uscita di nuovi fagi dal batterio colonizzato;

Le esolisine degradano i peptidoglicani batterici dall’esterno per facilitare l’ingresso di fagi nella cellula batterica;

Le lisine dei batteriofagi non inducono la resistenza batterica acquisita;

Non sono termolabili;

Sono disponibili poche ricerche sperimentali.


PEPTIDI ANTIMICROBICI (AMPs)

Sono sintetizzati dalle peptido-sintetasi di alcuni batteri e sono dei veri e propri antibiotici (uno di questi è la bacitracina, il cui sale di Zn è ben noto).

Hanno diverse controindicazioni: - sono costosi; - hanno effetti emolitici sull’animale; - hanno spettro antimicrobico ristretto; - inducono antibiotico-resistenza; - sono molecole instabili nel tempo.

Sorge spontanea la domanda: ma allora perché vengono proposti come alternative agli antibiotici?


I PROBIOTICI

Sono definiti dalla OMS come “microrganismi che, somministrati vivi ed in adeguate quantità, conferiscono benefici alla salute dell’ospite”. (esempio i Lattobacilli).

Le funzioni attese dall’impiego di probiotici sono: - distruggere batteri patogeni attraverso la produzione di batteriocine ed acidi grassi; - migliorare l’ambiente gastro-enterico aderendo alla mucosa, impedendo così l’accesso ai patogeni; - competere con i patogeni nutrizionalmente; - stimolare le risposte immunitarie intestinali; - migliorare la digeribilità e l’assorbimento dei nutrienti.

Hanno delle controindicazioni: - sono facilmente deteriorabili nel tempo e nello spazio; - sono inattivati dal pH e dagli acidi biliari intestinali; - è impossibile raggiungere dei numeri che colonizzino l’intestino.


I PREBIOTICI

Sono ingredienti alimentari, non digeriti ed assorbiti, che esercitano effetti benefici nel tratto intestinale. Molti sono estratti naturali vegetali.

Fra questi ricordiamo: - i terpenoidi; - gli steroidi; - i polifenoli (tannini); - i glicosidi; - gli alcaloidi.

Le azioni riconosciute ai prebiotici sono: - antimicrobica; - antinfiammatoria; - antiossidativa; - antiparassitica.

Sono talmente tanti e vari che altrettanti sono i meccanismi di azione. Di solito interferiscono con il metabolismo microbico.


GLI INIBITORI DEL SISTEMA “QUORUM SENSING”

Il QS è un sistema di trasmissione di informazioni da un batterio all’altro attraverso lo scambio di una molecola segnale che, entrata nel citoplasma, attiva il metabolismo. Nel caso dei batteri patogeni, ne attiva la virulenza.

Pertanto, un inibitore del QS ostacola la possibilità di trasmissione dell’aumento della virulenza del patogeno da un batterio agli altri.

Gli inibitori del QS sono solitamente di natura polipeptidica o lattonica.

Hanno un sacco di controindicazioni: - sono tossici; - sono cancerogeni; - inducono resistenza acquisita; - sono eccessivamente specifici (spettro antimicrobico strettissimo); - interferiscono negativamente con la flora batterica “buona”.

Ma, esaltano l’azione degli antibiotici se in combinazione (terapie).


GLI INIBITORI DEL BIOFILM BATTERICO

I patogeni possono sintetizzare una pellicola di natura polisaccaridica e proteica (il biofilm batterico) che li difende dall’ingresso dell’antibiotico.

Un inibitore del biofilm non ne permette la formazione, ma è chiaro che non può in alcun modo prevenire l’acquisizione della resistenza da parte del patogeno, non essendo né batteriostatico, né battericida.


GLI ENZIMI ALIMENTARI

I microrganismi patogeni proliferano soprattutto sui carboidrati indigeriti a livello intestinale.

Gli enzimi alimentari (glicanasi, fitasi), aumentando la digeribilità dei carboidrati complessi della dieta, tolgono nutrienti ai patogeni, compromettendone la proliferazione.

Inconvenienti: - costi troppo alti; - scarsità di risultati.


Acido butirrico (C4:0)

GLI ACIDI GRASSI A CORTA CATENA

Acido caprico (C10:0)

Acido caprilico (C8:0)

Acido caproico (C6:0)

CH3 – CH2 – CH2 – COOH

https://www.google.it/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjmxbuOmbPLAhXD0xoKHbOBAwgQjRwIBw&url=https://it.wikipedia.org/wiki/Acido_butirrico&psig=AFQjCNFCeZL8RzRufl87_CzRJtW1I_emsQ&ust=1457598819272065

https://www.google.it/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiSpc6snbPLAhWC1hQKHSGXCKgQjRwIBw&url=https://it.wikipedia.org/wiki/Acido_esanoico&psig=AFQjCNEhr3RTAM9nQk_N1OGB2AbWyZ02pA&ust=1457600002225204


Cellula batterica

GLI ACIDI GRASSI A CORTA CATENA Meccanismo d’azione

CH3 – CH2 – CH2 – COOH

Isole della patogenicità

Nel genoma batterico una serie di geni, detti Isole della patogenicità, sono responsabili della patogenicità del batterio.

Acido butirrico

https://www.google.it/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj35efFq_PQAhWHbhQKHe_CAzEQjRwIBw&url=https://gdrtales.com/2011/11/10/a-new-party-with-love-and-kisses-la-barriera-incantata/&psig=AFQjCNHiufOTMrMeoFG1EXGDvOXUtiO9Xw&ust=1481793075920600


I TANNINI Componenti dei tannini idrolizzabili

acido gallico

OH

HO

HOO

OH

OH

HO

HOO

OH

HO

HO

OH

OH

O

O

HO

OH

OO

OH

OH

O

acido esaidrossidifenico acido ellagico


O

O

O

O

O

O

HO

O

HO

O

HO

HO OH

O

OH

OH

O

O

OH

OHHO

O

O OH

OH

O

HO

HO OH

O

O

HO OHO

HO

HO

HO

O

OH

OH

OH

O

HO

O

OOH

I TANNINI L’acido tannico dei tannini idrolizzabili

acido gallico

acido gallico

acido gallico

glucosio

21

I TANNINI Componenti dei tannini condensati

HO

OH

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

OH

HO

OH

OH

O

OH

HO

OH

n

Flavanoli polimerici (epicatechine and catechine)

epicatechina

catechina

OHO

OH

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

OH



I TANNINI Meccanismi d’azione

Le molteplici azioni dei tannini si devono tutte, in pratica, alla capacità di complessare selettivamente le proteine ricche di prolina attraverso la formazione di legami:

proteina

+

ponte a idrogeno legame ionico (idrolizzabili)

OH

HO

HOO

OH

acido gallico

OH

HO

HOO

OH

acido gallico

O - O

H

N

proteina

O

N H2

Quindi: interferiscono selettivamente con le pareti cellulari batteriche, con alcuni enzimi, con la frazione proteica alimentare.


PROSPETTIVE

Un trattamento alternativo all’impiego di antibiotici come promotori di crescita nei mangimi dovrebbe:

1.- non essere tossico od avere effetti collaterali nell’animale;

2.- essere facilmente eliminabile, ovvero non lasciare residui;

3.- non indurre la resistenza acquisita;

4.- rimanere stabile nel mangime e nel tratto gastro-enterico;

5.- non contribuire negativamente all’inquinamento ambientale;

6.- non influenzare negativamente la palatabilità degli alimenti;

7.- non distruggere la microflora intestinale;

8.- essere un efficace battericida e/o batteriostatico;

9.- stimolare le difese immunitarie dell’animale;

10.- migliorare le performance produttive dell’animale.


SECONDO NOI

Le soluzioni più promettenti sembrano:

1.- gli acidi grassi a corta catena, preferibilmente sotto forma di gliceridi, mono- e tri-gliceridi dell’acido butirrico;

2.- i tannini, preferibilmente i tannini idrolizzabili:

3.- miscele dei due, dal momento che hanno meccanismi di azione diversi.


I NOSTRI RISULTATI (ACIDI GRASSI A CORTA CATENA) 1.- Perucci et al., 2005

0

5

10

15

20

25

30

35

controllo avilamicina,

10 ppm

C4, 0,2% C4+C8+C10,

0,35%

IMG, g

Ind. conv. X 10

Pulcini vaccinati in gruppi di 40 soggetti, infettati oralmente con Clostridium perfringens e Eimeria acervulina.

Dopo 28 giorni lesioni intestinali confrontabili, ma conta massima di oocisti nei polli trattati con avilamicina. Migliori performance con C4+C8+C10.


I NOSTRI RISULTATI (ACIDI GRASSI A CORTA CATENA) 2.- Antongiovanni et al., 2006

Pulcini in gruppi di 30 soggetti, infettati oralmente con Salmonella enteritidis. Numeri di CFU/g nel cieco all’undicesimo giorno.

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

controllo 0,2% 0,4% 0,7% 1,0%

Log10 CFU/g

tributirrina

La risposta è stata proporzionale alla concentrazione del gliceride.


I NOSTRI RISULTATI (ACIDI GRASSI A CORTA CATENA) 3.- Antongiovanni et al., 2007

Pulcini in gruppi di 30 soggetti. Durata 35 giorni, solo gliceride.

0

500

1000

1500

2000

2500

controllo 0,20% 0,35% 0,50% 1,00%

villi digiuno, nm cripte prof., nmx10

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

controllo 0,20% 0,35% 0,50% 1,00%

incremento, g ind. Conv.x100

Differenze significative solo con 0.2%: - incrementi = p<0.05: Con 0.2% e 0.35%: - profondità cripte = p<0.01


R² = 0,9398

43,5

44

44,5

45

45,5

46

46,5

47

47,5

48

48,5

0 0,25 0,5

N ritenuto/N digerito %

% tannino

I NOSTRI RISULTATI (TANNINO DI CASTAGNO) 4.- Antongiovanni et al., 2007

Prova di digeribilità e bilancio azotato in suini in gruppi di 6. Durata 40 giorni, peso iniziale medio 76 kg.

L’efficienza di utilizzazione metabolica dell’azoto alimentare è proporzionale alla quota di tannino nella dieta, nonostante la minore digeribilità.


I NOSTRI RISULTATI (TANNINO DI CASTAGNO) 5.- Tosi et al., 2013

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,00 1,50 3,00 5,00 10,00

severe

medium

none

Gruppi di 15 polli infettati oralmente con Clostridium perfringens: presenza di lesioni cecali al 25 giorno.

Per ottenere il risultato di assenza di lesioni gravi (barra rossa) bisogna raggiungere almeno 5 g di tannino per kg di mangime.


I NOSTRI RISULTATI (TANNINO DI CASTAGNO) 6.- Antongiovanni et al., 2015

Si è trattato di una prova di digeribilità e bilancio azotato con broiler in gabbia metabolica, analoga a quella fatta con i suini in accrescimento.

y = 35,17x + 60,909

R² = 0,9024

60,00

62,00

64,00

66,00

68,00

70,00

72,00

74,00

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

N ritenuto/N assorbito %

% tannino

Si conferma che l’efficienza di utilizzazione metabolica dell’azoto alimentare è proporzionale alla quota di tannino nella dieta.


I NOSTRI RISULTATI (TANNINO DI CASTAGNO) 7.- Minieri et al., 2016

0

5

10

15

20

25

30

35

C18:1 C18:2 C18:3 colesterolo

controllo

tannino 0,2%

Ovaiole trattate con tannino hanno deposto uova con più acido oleico e linolenico, che è un w3, e il 17% in meno di colesterolo nel tuorlo.

Nota: gli acidi sono espressi in % dei lipidi totali, il colesterolo in mg/uovo, moltiplicati per 10.


I NOSTRI RISULTATI (TANNINO DI CASTAGNO) 8.- Massi, P., Antongiovanni, M. (2016)

0

2

4

6

8

10

control CT FA CT+FA FA+CT

Log CFU/mL

0

1

2

3

4

5

6

7

8


Log CFU/mL

0

2

4

6

8

10


Log CFU/mL

0

1

2

3

4

5

6


Log CFU/mL

Clostridium perfringens Salmonella typhimurium

Escherichia coli Campylobacter jejuni

Conta in vitro di CFU a 25 ore.


CONCLUSIONI

È assolutamente necessario smetterla con gli antibiotici usati come promotori di crescita nei mangimi;

Esistono delle alternative affidabili, dai costi contenuti: queste sono rappresentate dagli acidi grassi a corta e media catena, somministrabili come gliceridi e dai tannini, preferibilmente idrolizzabili come quello di castagno;

Esiste una vasta letteratura scientifica a sostegno di queste alternative;

Facciamo qualcosa prima che sia troppo tardi, anche a salvaguardia della nostra salute!


La nostra bibliografia

1.- Perucci, S., Brajon, G., Fichi, G., Rossi, G., Kang, M., Corrias, F., Piazza, A., Buccioni, A., Petacchi, F., Tosi, G., Antongiovanni, M. (2005) Effect of dietary short chain fatty acids on experimentally induced coccidiosis and necrotic enteritis in broilers vaccinated against coccidiosis. Proc. IX International Coccidiosis Conference. Foz de Iguassu, Parana, Brazil, Sept. 19-23, 2005. 2.- Antongiovanni, M., Buccioni, A., Minieri, S., Petacchi, F., Campagnoli, A., Fusi, E., Rebucci, R., Tosi, G., Massi, P. (2006) Effect od dietary butyric glycerides on immune response and Salmonella enteriditis in broiler chickens. Proc. XII European Poultry Conference. Verona, Italy, Sept 12-14, 2006, paper 302. 3.- Antongiovanni, M., Buccioni, A., Petacchi, F., Leeson, S., Minieri, S., Martini, A., Cecchi, R. (2007) Butyric acid glycerides in tha diet of broiler chickens; effect on gut histology and carcass composition. Ital. J. Anim. Sci., 6: 19-25. 4.- Antongiovanni, M., Minieri, S., Petacchi, F., (2007) Effect of tannin supplementation on nitrogen digestibility and retention in growing pigs. Ital. J. Anim. Sci., 6: 245-247. 5.- Tosi, G., Massi, P., Antongiovanni, M., Buccioni, A., Minieri, S., Marenchino, L., Mele, M. (2013) Efficacy test of a hydrolysable tannin extract against necrotic enteritis in challenged broiler chickens. Ital. J. Anim. Sci., 12: 386-389. 6.- Antongiovanni, M., Minieri, S., Buccioni, A. (2015) Effect of a hydrolysable tannin from chestnut wood on digestibility and nitrogen balance in broiler chickens. Proc. XX European Symposium on Poultry Nutrition, Prague, Czech Republic, Aug, 24-27, page 141. 7.- Minieri, S., Buccioni, A., Serra, A., Galigani, I., Pezzati, A., Rapaccini, S., Antongiovanni, M. (2016) Nutritional characteristics and quality of eggs from laying hens supplemented with chestnut tanninj extract. Brit. Poultry Sci., 57(6): 824-832. 8.-Massi, P., Antongiovanni, M. (2016) Antimicrobial action of chestnut tannin and glycerides on in vitro growth of pathogenic bacteria. Proc XXV World’s Poultry Congress. Beijing, China. Sept. 5-9. Page 91


RINGRAZIAMENTO

Desideriamo ringraziare SADEPAN Chimica per il supporto finanziario e tecnico alle prove sperimentali che hanno riguardato il prodotto SAVIOTAN FEED, oggetto di indagine della sperimentazione sul tannino di castagno.


GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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