BLOG CIENTÍFICO DE BioARA S.A.S.

Hernán J. Morales-Alarcón¹, Carmen E. Sandoval-Jiménez¹, y Andrés Rodríguez-Ávila³

¹BioAlfa de Colombia SAS, ²Universidad de Caldas y ³BioARA SAS*

Bogotá D.C. Colombia 2020^®

RESUMEN

Las infecciones por Escherichia coli patógena aviar (APEC) causan enfermedades agudas y sistémicas que generan importantes pérdidas económicas en la industria avícola. Se evaluó el efecto de un polvo inocuo prebiótico (PIP) aerosolizado como parte de un plan para el control de procesos septicémicos causados por E. coli (APEC) en aves de postura entre 2012 y 2019. El PIP fue diseñado a partir del consenso genético de cepas de E. coli (APEC) presentes en las explotaciones avícolas, lo que llevó a la identificación de un conjunto de cepas APEC que fueron seleccionadas para ser incluidas en la formulacion, estas fueron coadyuvadas por nano-esferas de quitosano. La inoculación se realizó mediante espolvoreo a 3 millones de aves en galpones de levante a partir de agosto de 2018 hasta la fecha. En total, fueron aplicadas dos dosis en la fase de levante, separadas por cuatro semanas, considerando que la edad crítica de manifestación de la entidad tiene una mayor incidencia entre las semanas 18 y 55 de edad. El seguimiento realizado durante 2019 frente a 2018 en fase de producción de los lotes intervenidos con el PIP, deja en evidencia la reducción significativa en el número de tratamientos antibióticos aplicados en el marco del plan de control posterior a la implementación del prebiótico (P < 0,05). También, se encontraron diferencias significativas en el número de tratamientos antibióticos por grupo y edad de los lotes inoculados (P < 0,05). Este estudio demuestra que el PIP presentan una eficacia mayor al 42% y una efectividad del 73% en el control de los procesos septicémicos causados por E. coli (APEC). Esto se comprobó con la disminución de tratamientos antibióticos, los aumentos en la producción de huevo, reducción de la mortalidad y mejoras en el bienestar de las aves.

INTRODUCCIÓN

Escherichia coli patógena aviar (APEC) es uno de los agentes microbianos de mayor relevancia en la industria avícola a nivel mundial. Genera infecciones sistémicas y localizadas como colibacilosis respiratoria, colisepticemia aguda, salpingitis, infección del saco vitelino y síndrome de la cabeza hinchada (Giovanardi et al. 2005). Adicionalmente, el incremento en los patrones de resistencia a antimicrobianos por parte de E. coli (APEC), ha generado una mayor incidencia y virulencia del patógeno durante los años. Esto deriva en importantes pérdidas económicas debido a la disminución de la producción, aumentos en la morbilidad, mortalidad y costos asociados a los tratamientos antibióticos en explotaciones avícolas (Cummins et al. 2019).

En el trópico, la incidencia y prevalencia de infecciones asociadas a E. coli (APEC) en ponedoras es mayor en los meses en los que la temperatura y humedad promedio son más elevadas, presentando amplias variaciones frente a otros periodos del año (Chiara 2019). Esta dinámica afecta principalmente a las aves que se encuentran en etapa productiva temprana y media, lo que adicionalmente genera cuantiosas pérdidas por el impacto sobre la producción de huevo (Najafi et al. 2015). También en el costo de capitalización de las aves, que en esa etapa aún no ha sido amortizado. 

Por otra parte, los análisis de casuística realizados entre los años 2010 y 2012 muestran que la incidencia de E. coli (APEC) es significativamente más alta en aves bajo el sistema de producción de jaulas automáticas. Esto se debe a que este sistema favorece condiciones para su proliferación y dispersión. También se demostró que el rango de afectación por esta bacteria es predominante entre las 18 y las 55 semanas de vida, donde los porcentajes de mortalidad oscilan por encima de cinco veces lo aceptado por las casas genéticas. En esta etapa, los tratamientos antibióticos pueden llegar a costar en promedio entre 0,10–0,20 dólares por ave, dependiendo de la duración del tratamiento antibiótico y tipo de antibiótico suministrado (Nota del autor).

El suministro de medicamentos a través de aerosoles ha demostrado ser una estrategia costo efectiva en el control de enfermedades infecciosas en la industria avícola (Corbanie 2007 y Kaikabo et al. 2016). A pesar de lo anterior, la investigación y diseño de prebióticos aerosolizados de uso comercial han sido limitados. Sin embargo, los análisis realizados previamente dejan en evidencia su potencial en el control contra E. coli (APEC), y además su impacto positivo en el bienestar de las aves. La aplicación de un prebiótico aerosolizado en una matriz pulverizada inerte como el quitosano (Bal et al. 2012 y Gregory et al. 2013), adicionalmente presenta otras ventajas como la disminución en los problemas de distribución a causa del tamaño de partícula, reducciones en la eficiencia relacionados a procesos de dilución con agua no destilada (Landman et al. 2017), facilidad técnica para el suministro y efecto residual.

El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de un polvo inocuo prebiótico (PIP) aerosolizado en el marco de un plan para el control de procesos septicémicos causados por Escherichia coli (APEC) en aves de postura. Para ello, se diseñó un polvo inocuo prebiótico (PIP) que imita la ruta de infección vía respiratoria y digestiva del patógeno en los galpones y adicionalmente, un plan de aplicación que incluyera las observaciones relacionadas a la incidencia de las infecciones, su comportamiento frente a las variables atmosféricas, y factores relacionados con la edad de las aves.

MATERIALES Y MÉTODOS

Polvo Inocuo Prebiótico (PIP)

Entre 2015 y 2017 se realizó un trabajo de consenso genético a partir de cepas de E. coli (APEC) obtenidas de todas las granjas bajo análisis. A partir de alineamientos mediante BLAST se identificaron organismos que abarcan una amplia plasticidad genómica. Finalmente, se seleccionaron 4 cepas que presentaron 13 genes disímiles. A partir de estas se desarrolló el consorcio bacteriano del prebiótico, el cual fue coadyuvado con nanoesferas de quitosano.

Aplicación

En agosto de 2018 se inicio la aplicación del PIP aerosolizado mediante espolvoreo usando una máquina espolvoreadora. La aplicación se realizó en galpones de levante. fueron suministradas dos dosis separadas por cuatro semanas entre sí, la primera dosis a la cuarta semana y la segunda dosis a la octava semana.

Análisis de datos

Se llevó a cabo análisis descriptivo para evaluar la reducción en la aplicación de tratamientos antibióticos posterior al periodo de inoculación del PIP en función de la edad de las aves y el periodo del año en el que fueron aplicados. Se tomó como base de comparación el número de tratamientos antibióticos contra E. coli (APEC) desde 2012 hasta 2018, se compararon lotes en producción desde la semana 18 en periodos iguales correspondientes a 2018 (sin PIP) y 2019 (con PIP). La evaluación de la interacción entre las diferentes variables se analizó mediante pruebas ANOVA. Los análisis se realizaron usando el software estadístico R.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 

Efecto del Polvo Inocuo Prebiótico (PIP)

Antes del uso del PIP, el plan de acción conducente a minimizar el impacto de E. coli (APEC) estuvo basado en la implementación de estrategias orientadas a nutrición, programas de manejo, limpieza y desinfección. Sin embargo, a pesar de los avances en el control de la entidad, los parámetros zootécnicos y económicos continuaban desviados de los indicadores esperados, siguiendo la tendencia observada durante los años 2010-2012. Durante el periodo comprendido entre 2014 y 2017 se suministraron 16,4 tratamientos antibióticos por año en promedio a cada uno de los grupos de edad hasta la semana 75 de vida del lote, siendo la edad comprendida entre las semanas 32 y 55 la que obtuvo la mayor cantidad de tratamientos antibióticos (Figura 1).

Seguimiento

Se comenzó el seguimiento tras la aplicación del PIP desde enero de 2019, considerando que la edad crítica de manifestación de la entidad es mayor entre las 18 y 55 semanas de vida (Figura 1). De esta forma, los primeros lotes a los que se les aplicó el PIP alcanzaron la madurez sexual a las 18 semanas, es decir en la cuarta semana de diciembre de 2018. Así, la dinámica de las explotaciones mostró disminuciones en el número total de tratamientos antibióticos. Las figuras 2 y 3 muestran las reducciones en el número de tratamientos antibióticos por lotes y mes a mes respectivamente, durante el año 2019.

Al relacionar las variables lotes tratados y edad durante los meses de seguimiento, se evidencio una línea de tendencia que muestra la disminución del número de tratamientos antibióticos luego de la aplicación del PIP (Figura 4). Incluso, se observa que solo se realizó un tratamiento antibiótico entre agosto y diciembre de 2019.

La evolución favorable en el número de tratamientos antibióticos durante el año 2019 presentó diferencias significativas con respecto a los periodos anteriores (P < 0,05), como se muestra en la tabla 1. Este también fue el caso del número de tratamientos antibióticos por grupo de edad mes a mes.

Investigaciones realizadas en aves de postura demuestran que los incrementos en la temperatura ambiental favorecen cambios adversos en el microclima de las jaulas de aves ponedoras, generando aumento en las tasas respiratorias y, por tanto, en la humedad relativa (Chiara 2019). Estos resultados a su vez muestran que las fluctuaciones en los meses más calurosos del 2019 no presentaron una incidencia dramática de lesiones y tratamientos antibióticos contra E. coli APEC (Khoo et al. 2010).

Los resultados obtenidos dejan en evidencia que los aerosoles del PIP y su residual, tienen un efecto positivo sobre la incidencia de E. coli (APEC) durante los meses más calurosos del año (de diciembre a marzo y de julio a agosto 2019), en donde no se presentó aumento en el tratamiento antibiótico pese a que la temperatura ambiental media  fluctuó entre 2 °C y 3,6 °C más con respecto a los demás meses del mismo año y del año 2018, de acuerdo a las bases de datos del IDEAM (ideam.gov.co/web/tiempo-y-clima/climatológico-mensual).

Espectro de protección del polvo inocuo prebiótico (PIP)

A partir de los análisis estadísticos obtenidos anteriormente, se comprobó la efectividad y la eficacia del tratamiento con el PIP. Se calculó la eficacia como la disminución porcentual en la frecuencia en la que se reduce la aplicación de tratamientos antibióticos, en comparación a los lotes que no recibieron el tratamiento con PIP (comparativo en los años 2018 y 2019). Para esta estimación se tomaron los datos de los lotes por edad de las aves.

Tabla 1. Prueba F para varianza de dos muestras. Se evidencia existen diferencias significativas después de aplicar el tratamiento con el PIP (F< 0,05).

Se observó que la eficacia para aves entre las semanas de vida 18-25 fue del 42%, entre las semanas 26-32 la eficacia fue del 100%, entre las semanas 32-55 fue del 88% y finalmente entre la semana 56-75 la eficacia fue de 69%. La efectividad fue evaluada como la reducción de la aplicación del nùmero tratamientos antibióticos para control de E. coli (APEC) con respecto al tiempo. Es decir, la evolución durante el año 2019. La media de tratamientos antibióticos por mes fue de 2.9 ~ 3.0, mientras que la media de tratamientos antibióticos implementados por mes tras la aplicación del PIP fue de 0,8. De esta forma se determinó que la protección tras la inoculación fue del 73%.

Perspectivas económicas

A la semana 72 de vida se reportó un incremento de 10,27 huevos por ave alojada durante 2019 en relación a los registros de producción de huevos reportados en 2018, antes de la aplicación del PIP. Adicionalmente, se encontró una caída del 13% en la mortalidad durante el año 2019. El costo promedio antibiotico por año de las aves bajo estudio correspondió a un gasto de 80.000 dolares para el control de E. coli. De acuerdo a la efectividad reportada, el gasto en la aplicación de tratamientos antibióticos tras la aplicación del PIP puede llegar a reducirse hasta un valor cercano al 70%.

CONCLUSIONES

• * La mejora en las prácticas de manejo, limpieza y desinfección, así como de aspectos nutricionales tiene efectos positivos en la incidencia de coli. Sin embargo, se requiere de medidas adicionales para contrarrestar los efectos de la entidad para alcanzar los indicadores esperados. La aplicación del PIP aerosolizado demostró impactos positivos en la salud, bienestar y productividad en aves de postura. El método de aspersión representa facilidades de implementación y reproducibilidad, además de reducir los costos y tiempo asociados al suministro. También representa ventajas técnicas respecto al uso.
• * Se reportan aumentos en la incidencia de coli (APEC) durante los meses más calurosos del año, y esta se ve exacerbada por condiciones generadas durante el proceso de producción. Este es el caso de las jaulas automáticas, que favorecen incrementos en la temperatura y en la humedad relativa de la jaula, lo que finalmente deriva en la generación de microambientes favorables para el desarrollo de E. coli (APEC), aumentos en la mortalidad y descenso en la postura. Los resultados demuestran que la aplicación del PIP aerosolizado y su remanente, tiene efectos positivos bajo estas condiciones. Esto se concluye ya que durante los meses cálidos del año no se presentaron diferencias en el número de tratamientos antibióticos, en relación a los otros meses del año.
• * El desarrollo experimental del PIP aerosolizado, infiere una protección amplia y duradera frente a las infecciones generadas por la entidad bajo análisis. Adicionalmente, los resultados demuestran que su aplicación reduce significativamente la incidencia de coli (APEC) en relación a las variables climáticas, de producción y de edad reproductiva, que es cuando la enfermedad genera las mayores pérdidas. Se estimó que la eficacia tuvo un rango entre 42% y 100% en relación a la edad de las aves. En cuanto a la efectividad, se determinó que fue del 73%. Este último valor también deja en evidencia el potencial residual del PIP, que mantuvo una efectividad elevada a lo largo del año, considerando que la aplicación del PIP se realizó en el levante de las aves.
• * Al imitar la ruta y mecanismo de infección que sigue coli (APEC) en el tracto respiratorio y digestivo de las aves, las cepas seleccionadas presentan ventajas competitivas frente a otras cepas que se encuentran colonizando las vías respiratorias al mismo tiempo. Adicionalmente, la implementación de un conjunto de cepas que hacen parte de la microflora común de los galpones, genera una respuesta inmune más favorable y rápida por parte de las aves.

BIBLIOGRAFÍA

Bal, S. M., Slütter, B., Verheul, R., Bouwstra, J. A., & Jiskoot, W. (2012). Adjuvanted, antigen loaded N-trimethyl chitosan nanoparticles for nasal and intradermal vaccination: Adjuvant- and site-dependent immunogenicity in mice. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 45(4), 475–481. doi: 10.1016/j.ejps.2011.10.003.