Exploring dietary strategies to enhance feed intake and growth of piglets after weaning by a multidisciplinary approach

Abstract

El deslletament és un període d'adaptació i estrès on els porcs poden patir el síndrome post-deslletament, caracteritzat per una baixa ingestió i creixement i per diarrees. És de gran interès per a la indústria porcina la recerca de solucions per incrementar el consum i el creixement després del deslletament. Per tant, l'objectiu d'aquesta tesi és investigar l'optimització de l'estatus mineral (Ca i Zn), l'aprenentatge matern, i la combinació d'extractes de stevia (SE) amb neohesperidina dihidrocalcona (NHDC) com a estratègies per millorar el consum i el creixement després del deslletament. S’ha observat que baixos nivells de Zn poden conduir a la pèrdua de gana. En conseqüència, en el Capítol 4, es van realitzar quatre assajos per estudiar la deficiència de Zn després del deslletament. Hem observat que l'administració de nivells nutricionals de Zn condueixen a una disminució temporal dels nivells sèrics de Zn després del deslletament amb conseqüències sobre la mortalitat i el creixement a llarg termini. També, que la lactació va ser inadequada per satisfer els requeriments de Zn dels garrins, especialment en els garrins lleugers. I finalment, la suplementació diària de 30 mg de Zn durant l'última setmana de lactació podria atenuar la caiguda de Zn al deslletament. Alts nivells de Ca poden reduir els rendiments productius. Per tant, en el Capítol 5 es van avaluar els efectes de la inclusió de nivells alts i baixos de calci en la dieta sobre els rendiments productius, la microbiota i l'expressió gènica en quatre assajos diferents. Els nivells alts de Ca (0,95% i 1,55% de CaCO3) van disminuir el PV, el GMD i van augmentar l'IC, aquest efecte va ser més evident amb nivells farmacològics de Zn (2.480 mg/kg de Zn). A més, nivells alts de Ca mostren una major expressió dels gens relacionats amb el procés inflamatori (IFNα, i INFγ) en el jejú i també una comunitat microbiana més heterogènia amb augment dels gèneres Bacterioides al còlon dels garrins deslletats. Les dietes per a garrins es formulen amb alts nivells de Ca i amb nivells farmacològics de Zn, això pot originar formar complexos de fitat-Ca-Zn. En el Capítol 6 es va realitzar un assaig per observar si la inclusió en dietes post-deslletament de nivells farmacològics de Zn i l'addició de fitasa afecten la digestibilitat aparent del Ca i P i la digestibilitat estandarditzada del Ca. Hem observat que els nivells farmacològics de Zn disminueixen la digestibilitat i la retenció del Ca i P, però aquest efecte va ser parcialment atenuat per la inclusió de fitasa. A causa de que els porcs tenen una capacitat sensorial molt desenvolupada, en el Capítol 7 es va estudiar l'aprenentatge matern; basat en aprendre de les aromes afegides a la dieta materna. Hem detectat per primer cop en el líquid amniòtic els principals compostos volàtils de l'aroma. A més, la inclusió de l'aroma en les dietes de les truges va millorar el consum i el creixement dels garrins després del deslletament. En el Capítol 8, es van realitzar dos experiments per estudiar la preferència de SE i la NHDC amb un test d'elecció doble. Hem observat que la combinació de 150 mg/kg de SE amb 2-4 mg/kg de NHDC augmenta la ingestió i la preferència en comparació amb les dietes que només inclouen SE. En conclusió, és important l'equilibri entre el Zn i el Ca, pel fet que nivells alts o baixos d'aquests tindran conseqüències sobre el rendiment productiu, l'expressió gènica i la microbiota del garrí deslletat. L'aprenentatge matern i l'addició de SE i NHDC són dues estratègies vàlides per augmentar la ingestió després del deslletament.

El destete es un periodo de adaptación y estrés donde los cerdos frecuentemente sufren el síndrome post-destete; caracterizado por una baja ingestión y crecimiento, y por diarreas. Es de gran interés para la industria porcina la búsqueda de soluciones para incrementar el consumo y el crecimiento después del destete. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis es investigar la optimización del estatus mineral (Ca y Zn), el aprendizaje materno, y la combinación de extractos de stevia (SE) con neohesperidina dihidrocalcona (NHDC) como estrategias para mejorar el consumo y el crecimiento después del destete. Bajos niveles de Zn pueden conducir a la pérdida de apetito. Por lo tanto, en el Capítulo 4, se realizaron cuatro ensayos para estudiar la deficiencia de Zn después del destete. Observamos que la administración de niveles nutricionales de Zn pueden conducir a una disminución temporal de los niveles séricos de Zn después del destete con consecuencias sobre la mortalidad y el crecimiento a largo plazo. También que la lactación fue inadecuada para satisfacer los requerimientos de Zn de los lechones, especialmente en los lechones ligeros. Finalmente, la suplementación diaria de 30 mg de Zn durante la última semana de lactación podría mitigar la caída de Zn al destete. Altos niveles de Ca pueden reducir los rendimientos productivos. En consecuencia, en el Capítulo 5 se evaluaron los efectos de la inclusión de niveles altos y bajos de calcio en la dieta sobre los rendimientos productivos, la microbiota y la expresión génica en cuatro ensayos diferentes. Los niveles altos de Ca (0,95% y 1,55% de CaCO3) disminuyeron el PV, la GMD y aumentaron el IC. Este efecto fue más evidente con niveles farmacológicos de Zn (2.480 mg/kg de Zn). Además, niveles altos de Ca mostraron en el yeyuno una mayor expresión de los genes relacionados con el proceso inflamatorio (IFNα, e INFγ) y también una comunidad microbiana más heterogénea con aumento de los géneros Bacterioides en el colon de los lechones destetados. Las dietas para lechones se formulan con altos niveles de Ca y Zn, y esto puede originar la formación de complejos de fitato-Ca-Zn. En el Capítulo 6 se realizó un ensayo para observar si la inclusión en dietas post-destete de niveles farmacológicos de Zn y la adición de fitasa afectan a la digestibilidad aparente del Ca y P y a la digestibilidad estandarizada del Ca. Observamos que los niveles farmacológicos de Zn disminuyeron la digestibilidad y la retención del Ca y P, pero este efecto fue parcialmente mitigado por la inclusión de fitasa. Debido a que los cerdos tienen una capacidad sensorial muy desarrollada, en el Capítulo 7 se estudió el aprendizaje materno; basado en el hecho de aprender de los aromas añadidos en la dieta materna. Hemos detectado por primera vez la presencia de compuestos volátiles del aroma en el líquido amniótico. Además, la inclusión del aroma en las dietas de las cerdas mejoró el consumo y el crecimiento de los lechones después del destete. En el Capítulo 8, se realizaron dos experimentos para estudiar la preferencia de SE y la NHDC con un test de elección doble. Observamos que la combinación de 150 mg/kg de SE con 2-4 mg/kg de NHDC aumenta la ingestión y la preferencia en comparación con las dietas que incluyen sólo SE: En conclusión, es importante el equilibrio entre el Zn y el Ca, debido a que niveles altos o bajos de estos tendrán consecuencias sobre el rendimiento productivo, la expresión génica y la microbiota del lechón destetado. El aprendizaje materno y la adición de SE y NHDC son dos estrategias válidas para aumentar la ingestión después del destete.

Weaning is a period of adaptation and stress where pigs frequently suffer the post-weaning “growth check”, characterized by low feed intake, poor growth, and diarrhea. The search for multiple and combined solutions to increase feed consumption and growth performance after weaning is of great practical interest for the swine industry. The purpose of this thesis is, therefore, to investigate the use of optimizating mineral status (Ca and Zn), maternal learning, and stevia (SE) with neohesperidine dihydrochalcone (NHDC) combination as strategies to improve feed intake and growth performance after weaning. Low levels of zinc may lead to anorexia and loss of appetite. Therefore, in Chapter 4, four trials were performed to study the post-weaning Zn deficiency, its origin, the consequences, and a possible solution. The results showed that the administration of nutritional Zn levels may lead to a temporary decrease in serum Zn levels after weaning, which was more pronounced in light pigs than heavy pigs, and with consequences on mortality and long-term growth performance. The lactation was inadequate to meet pigs’ Zn requirements, especially in light pigs of the litter. Finally, we proved that the supplementation of 30 mg of Zn during the last week of lactation mitigated the fall of serum Zn at weaning. High Ca levels may depress feed intake, weight gain, and feed efficiency. Therefore, in Chapter 5 effects of low and high dietary calcium on growth performance, intestinal morphology, microbiota and gene expression were evaluated in four different trials. High Ca levels (0.95% and 1.55% limestone) reduced growth performance, decreased BW, ADG and increased feed conversion ratio, but the effect was more evident with in-feed pharmacological levels of Zn (2,000 to 3,000 mg/kg of Zn) than without. Also, high Ca levels showed higher expression of genes related to inflammatory process (e.g. IFNα, and INFγ) in the jejunum of weaned pigs and, a higher heterogeneous microbial community with increased of the Bacterioides genera in colon. Weaned pigs’ diets are formulated with high Ca levels and with pharmacological Zn levels that may form Ca-Zn-phytate complexes. In Chapter 6, a trial was conducted to observe if inclusion of Zn at pharmacological levels in diets and microbial phytase affects the apparent total tract digestibility of Ca and P and standardized total tract digestibility of Ca. The results showed that pharmacological levels of Zn reduced Ca and P digestibility and retention, but this effect was partly mitigated by the inclusion of phytase in the diets. As pigs have a highly developed sensorial capacity, in Chapter 7, maternal learning was studied; which it is based on learning from flavors added in the maternal diet. It was detected for the first time major volatile compounds in the amniotic fluid as a link between the intrauterine events and extra uterine responses to flavors. In addition, the inclusion of flavor in the sow diets improved piglet consumption and growth after weaning. In Chapter 8, two double-choice feeding experiments were conducted to study the effect of stevia extracts (SE) and neohesperidine dihydrochalcone (NHDC) on feed preference in pigs. The results showed that the combination of 150 mg/kg SE with 2-4 mg/kg NHDC in starter diets increases feed intake and preference compared to diets including only SE: Taken together, it is important the balance among nutrients, especially with Zn and Ca, due to high or low levels of them will have consequences on growth performance, gene expression and, microbiota. Maternal learning and the addition of SE and NHDC are two valid strategies to increase feed intake after weaning.