Avaliação de probiótico comercial como alternativa aos antibióticos promotores de crescimento, utilizando um modelo de desafio sanitário em frangos de corte

Abstract

Doenças entéricas se apresentam como um dos maiores problemas da produção avícola. Historicamente, antibióticos promotores de crescimento (APC’s) têm sido usados para controlar essa situação. No entanto, as preocupações a respeito de resistência bacteriana a antibióticos têm levado a proibições regionais para reduzir o uso de APC’s. Alternativamente, microrganismos administrados diretamente na dieta como por exemplo os probióticos, podem impactar positivamente sobre a microbiota intestinal, prevenindo problemas entéricos que, inevitavelmente culminam em perdas no desempenho das aves. Outro ponto importante a ser considerado quando se fala em desafio sanitário é o consumo de ração dos animais. A utilização de modelos matemáticos que consideram o fator desafio para modelagem do consumo ainda é escasso. Nesse sentido, essa dissertação foi conduzida com dois principais propósitos: 1) investigar os efeitos de Bacillus amyloliquefaciens CECT 5940 como probiótico (DFM) sozinho ou em associação com bacitracina metileno disalicilato (BMD) em frangos de corte sobre desafio de patógeno entérico. 2) modelar o consumo relativo de animais sobre condição de desafio sanitário e integrar esse modelo dentro de um modelo mecanicista de simulação, o Broiler Growth Model (BGM). Assim, permitindo a modelagem do desempenho de animais sob condição de desafio sanitário. Para isso, um total de 1.530 frangos de corte machos Cobb500 com um dia de idade foram casualizados em cinco tratamentos, com nove repetições de 34 aves cada. Tratamentos incluíram controle positivo (CP, dieta basal sem aditivos ou desafio); controle negativo (CN, dieta basal sem aditivos e com aves desafiadas); CN + 0,05 g de BMD / kg de ração; CN + 1g de probiótico / kg de ração (106 CFU B. amyloliquefaciens CECT 5940 / g de ração); e CN + 0,05 g de BMD + 1 g de probiótico / kg de ração. O desafio consistiu em gavagem oral com inóculo de Eiméria máxima e Clostridium perfringens. Ganho de peso corporal (GP), consumo de ração (CR), e conversão alimentar (CA) foram avaliados nos dias 21, 35 e 42. Conteúdo ileal e cecal foram coletados nos dias 21 e 28 para enumeração de C. perfringens utilizando-se a técnica de biologia molecular para amplificar e detectar sequencias de DNA de C. perfringens (reação em cadeia da polimerase em tempo real - qPCR). A saúde intestinal foi avaliada por escores. Uniformidade (U), rendimento de carcaça (RC), e rendimento de peito (RP), escore visual de cama e lesões de patas foram avaliados no dia 42. Para o desenvolvimento do modelo que prediz o consumo relativo de ração de animais sob condição de desafio sanitário, os tratamentos controle positivo e controle negativo foram considerados. Para isso, o consumo relativo diário (RFI) durante o período experimental foi calculado diariamente, dividindo-se o consumo atual de ração (AFI) de animais desafiados pela média do AFI de animais não desafiados. A partir desse consumo relativo, duas funções “broken line” (linear e quadrático) foram ajustadas, construindo um único modelo, o modelo segmentado (MS). Esse modelo (MS) foi integrado dentro do software BGM, permitindo a correção do output AFI. Em seguida, o novo AFI corrigido é usado como input para construir uma simulação do desempenho de frangos de corte, proposta para representar uma simulação do desempenho de animais sob condição de desafio. Para avaliar os resultados dessa predição, os outputs gerados na simulação foram comparados com os dados observados do experimento a campo. Como resultados, podemos perceber que após 14 e 21 dias pós inoculação, aves no grupo desafiado tiveram menor CR e GP comparados ao grupo controle positivo (P < 0.05). Porém, os grupos recebendo probiótico, BMD ou a combinação deles, apresentaram melhor CA, RC, RP e menor incidência de lesão de patas e escore visual de cama, comparados ao controle negativo sem inclusão de aditivos (P < 0,05). Mortalidade não foi afetada pelos tratamentos (P > 0,05). Frangos de corte alimentados com dietas suplementadas com probiótico, BMD ou sua combinação apresentaram menor contagem de C. perfringens no conteúdo ileal aos 21 e 28 dias quando comparados ao CN sem aditivos (P < 0.05) e também mantiveram a saúde intestinal por garantir frequência de embalonamento, conteúdo anormal e inchaço de mucosa comparável ao grupo CP (P > 0.05). A partir do modelo segmentado integrado no BGM, pode-se notar que após 42 dias, o AFI acumulado observado (4581,16 g) foi maior que o consumo acumulado simulado em 5%. O peso corporal simulado nas idades 0, 14, 21, 28 e 35 dias foram 50, 502, 956, 1419 e 2126 g sendo menor que o peso corporal observado em 1%, 4%, 8%, 5% e 2% respectivamente. Por outro lado, o peso corporal simulado (2781 g) aos 42 dias foi maior que o peso corporal observado em 5%. O estudo indica que Bacillus amyloliquefaciens CECT 5940 é efetivo assim como BMD para fornecer desempenho similar e saúde intestinal em frangos de corte desafiados. Além do mais, os resultados indicam que o SM para predição do consumo relativo de ração de frangos de corte sobe condição de desafio sanitário pode ser integrado no BGM, permitindo construir uma simulação realística, conforme confirmado pelos dados observados do experimento de campo.

Enteric diseases appear one of the biggest problems of poultry production. Historically, antibiotics growth promoter (AGPs) have been used to control this framework. However, concerns about antibiotic resistance bacteria have led regional bans for reducing the use of AGPs. Alternatively, microorganisms directly supplemented in diets such as probiotics, may exhibit a positive impact on intestinal microbiota avoiding enteric problems that inevitably causes loss on broilers performance. Another important point to be considered when talking about sanitary challenge is the feed intake. The use of mathematical models that consider the challenge factor for modelling in this feed intake is still scarce. In this sense, this project was conducted with two main purposes: 1) to investigate the effects of Bacillus amyloliquefaciens CECT 5940 as a probiotic (DFM) alone or in combination with bacitracin methylene disalicylate (BMD) in broilers on enteric pathogen challenge. 2) Model the relative feed intake of animals under sanitary challenge condition and to integrate this model into the mechanistic simulation model, the Broiler Growth Model (BGM). Thus, allowing the modelling of performance of animals under sanitary challenge condition. For such, a total of 1,530-day-old male Cobb500 chicks, were randomly assigned to five treatments, with nine replicate pens with 34 birds each. Treatments included positive control (PC, basal diet without additives or challenge); negative control (NC, basal diet without additives and challenged birds); NC + 0.05g/kg BMD; NC + 1g/kg DFM (106 CFU B. amyloliquefaciens CECT 5940/g of feed); and NC + 0.05g/kg BMD + 1g/kg DFM. The challenge consisted of oral gavage with Eimeria maxima and Clostridium perfringens inoculum. Body weight gain (BWG), feed intake (FI), and feed conversion ratio (FCR) were evaluated on days 21, 35 and 42. Ileal and cecal content were collected on days 21 and 28 for C. perfringens enumeration using a molecular biology technique to amplify and detect DNA sequences of C. perfringens (quantitative polymerase chain reaction - qPCR). The intestinal health was evaluated by scores. Uniformity (UN), carcass yield (CY), breast meat yields (BMY), footpad lesion and litter quality visual scores, were evaluated on day 42. For the development of the model that predicts the relative feed intake of broilers under sanitary challenge condition, the treatments positive control and negative control were taken. For such, the relative feed intake (RFI) during the whole experimental period was daily calculated, dividing the AFI of challenged broilers by the average of AFI of unchallenged broilers. From that RFI, two “broken line” function (linear and quadratic) were fitted, building a single model, the segmented model (SM). This model (SM) was integrated into the BGM, allowing the correction of AFI output. After that, the new corrected AFI is used as input for making a simulation of broilers performance, proposed to represent a performance simulation of broilers under sanitary challenge condition. To evaluate the predictions results, the outputs obtained from the simulation were compared with those observed data of the field experiment. As a result, it is possible to notice that after 14 and 21-days post-inoculation, birds in the challenged groups had significant lower FI and BWG compared to the PC group (P < 0.05). However, the groups receiving DFM, BMD or its combination presented better FCR, CY, BMY, UN and lower incidence of footpad lesion and litter quality visual scores, compared to the NC group without feed additives (P < 0.05). Mortality was not affected by treatments (P > 0.05). Broilers fed diet supplemented with DFM, BMD or its combination presented lower enumeration of C. perfringens in ileal content at 21 and 28 days compared to NC group without additives (P < 0.05) and also maintained gut health by keeping the frequency of ballooning, abnormal content and swollen mucosa comparable to the PC group (P > 0.05). From the segmented model integrated at BGM, it is possible to notice that after 42 days, the accumulated AFI - observed (4581.16 g) was higher than AFIn in 5%. The simulated BW at 0, 14, 21, 28, 35 d were 50, 502, 956, 1419 and 2126 g, being lower than observed BW in 1%, 4%, 8%, 5% and 2% respectively. On the other hand, the simulated BW (2781 g) at 42 d was higher than observed BW in 5%, with no mean bias of prediction (p > 0.05). The study indicates that Bacillus amyloliquefaciens CECT 5940 is effective as BMD to provide similar performance and gut health in challenged broilers. Furthermore, the outcomes indicate that the SM for predicting the RFI of broilers under pathogen challenge can be integrated into BGM, allowing to make a realistic simulation, as confirmed by observed data of a field trial.