av Abanico veterinario Abanico vet 2007-428X 2448-6132 Sergio Martínez González 10.21929/abavet2020.24 00125 Artículos originales Efecto de la suplementación con metionina de zinc en el desempeño productivo y morfología del epitelio intestinal en cerdos criados en ambiente caluroso o fresco 0000-0002-0520-9968 Romo-Valdez Juan 1 0000-0003-0820-7965 Barajas-Cruz Rubén 1 0000-0001-6205-6083 Enríquez-Verdugo Idalia 1 0000-0001-7825-6880 Silva- Hidalgo Gabriela 1 0000-0003-1129-3016 Güémez-Gaxiola Héctor 1 0000-0002-2364-2554 Romo-Rubio Javier * 1 Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Sinaloa; Culiacán, Sinaloa, México; Universidad Autónoma de Sinaloa Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia Universidad Autónoma de Sinaloa Culiacán Sinaloa Mexico *Autor responsable y de correspondencia: Romo-Rubio Javier (romo60@uas.edu.mx) Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Sinaloa; Boulevard San Ángel s/n, Colonia San Benito, Culiacán de Rosales, Sinaloa, México; CP 80246. romo_14@hotmail.com, rubar@uas.edu.mx, enver@uas.edu.mx, gabsilhid@uas.edu.mx, hectorguem@gmail.com, romo60@uas.edu.mx 30 04 2021 12 2020 10 e125 20 11 2019 30 11 2020 Este es un artículo publicado en acceso abierto bajo una licencia Creative Commons RESUMEN

Con el objetivo de determinar el efecto de la suplementación con metionina de zinc durante el periodo de gestación-lactación (GL) y desarrollo-finalización (DF) en el desempeño productivo y durante DF en la morfología del epitelio intestinal en cerdos criados en ambiente caluroso o fresco, se realizaron dos experimentos (Exp. 1, en la época calurosa; Exp. 2, en la época fresca del año). Se utilizaron 192 cerdos (96 por Exp.) con una edad promedio de 79 d y 26.39±DE4.97 kg de peso, hijos de cerdas que recibieron o no, alimento adicionado con 100 mg de Zn/kg, a partir de los 80 a 114 días de gestación y durante 21 d de lactación (GL). En cada experimento, los cerdos fueron asignados a uno de cuatro tratamientos en un diseño completamente al azar con arreglo factorial 2 x 2. Los tratamientos fueron: T1 (Testigo; n = 24), madres no suplementadas-cerdos no suplementados; T2 (Zn DF; n = 24), madres no suplementadas- cerdos suplementados con 100 mg de Zn/kg alimento; T3 (Zn GL; n = 24), madres suplementadas-cerdos no suplementados y, T4 (Zn GL + Zn DF; n = 48), madres suplementadas + cerdos suplementados. La suplementación con 100 mg de Zn/kg de alimento durante GL y DF no modificó el desempeño productivo de los cerdos durante el periodo completo de estudio. La relación altura de la vellosidad: profundidad de la cripta fue mayor (p <0.01) en los cerdos suplementados con Zn (3.36 vs. 2.77) durante la época de calor. Se observó una interacción (p<0.02) entre el clima y la suplementación con metionina de zinc en la profundidad de la cripta y en la relación V: C. La suplementación durante GL tendió (P = 0.06) a bajar la mortalidad de los cerdos en desarrollo-finalización en la época fresca. Los resultados permiten concluir que la adición de metionina de zinc a la dieta mejora la integridad del epitelio intestinal en los cerdos en desarrollo-finalización criados bajo ambiente caluroso, y la suplementación durante el periodo de gestación y lactación reduce la mortalidad durante la engorda.

 Palabras clave: Cerdo Metionina de Zinc Epitelio intestinal Respuesta productiva INTRODUCCIÓN

La producción animal se ve gravemente afectada por el estrés calórico (EC); se estima que la industria porcina de los Estados Unidos pierde más de $300 millones de dólares al año; mientras que las pérdidas mundiales ascienden a miles de millones de dólares (St-Pierre et al., 2003). Las pérdidas económicas inducidas por el EC son el resultado de un rendimiento deficiente de las cerdas, un crecimiento reducido e inconsistente de los cerdos en engorda, una menor calidad de la canal y un aumento de los costos veterinarios (St-Pierre et al., 2003; Renaudeau et al., 2011). Las consecuencias del EC en el bajo desempeño productivo del cerdo pueden estar relacionadas con los efectos negativos sobre la integridad intestinal (Pearce et al., 2013a; Sanz-Fernandez et al., 2014).

Los mamíferos en EC redistribuyen la sangre a la periferia para maximizar la disipación de calor radiante, ocasionando un menor flujo sanguíneo y de nutrientes en el intestino; comprometiendo la barrera intestinal y aumentando su permeabilidad (Pearce et al., 2013b); además, el EC puede antagonizar con la digestibilidad y las vías anabólicas en los cerdos (Mani et al., 2012; Rakhshandeh et al., 2012). Debido a que los requerimientos de Zn se incrementan durante el estrés calórico (Lagana et al., 2007), se ha sugerido que la suplementación con Zn podría utilizarse para atenuar la disminución sérica del Zn durante periodos de altas temperaturas ambientales (Chand et al., 2014; Li et al., 2015). El Zinc en la forma de ion metálico divalente, Zn2+, es nutricionalmente esencial para todos los organismos vivos (Maret, 2013); es un mineral traza con probada importancia para la función de más de 300 enzimas (Chasapis et al., 2012). Las dietas para cerdos son generalmente complementadas con Zn inorgánico (ZnSO4 u ZnO), para asegurar el aporte requerido, siendo la fuente inorgánica de ZnSO4 la de mayor biodisponibilidad (NRC, 2012); sin embargo, en condiciones fisiológicas normales y con la ingesta adecuada, sólo del 5 al 15% del Zn de la dieta es aparentemente absorbido (McDowell, 2003). Se ha sugerido que las fuentes orgánicas de Zn son más biodisponibles que las formas inorgánicas, y la biodisponibilidad de las formas orgánicas respecto de las inorgánicas aumenta en presencia de antagonistas, como el Ca, P, ácido fítico y fibra cruda (Schlegel et al., 2013; Richards et al., 2015). Ming-Zhe et al. (2016), observaron que el valor biológico del zinc orgánico a partir de metionina de zinc (ZnMet), fue 64% mayor que el del ZnSO4.

El objetivo del presente estudio fue determinar el efecto de la suplementación con metionina de zinc durante el periodo de gestación-lactación y el periodo de desarrollo- finalización, en el desempeño productivo y durante el periodo de desarrollo-finalización en la morfología del epitelio intestinal de cerdos en engorda, criados bajo ambiente cálido o fresco.

 MATERIAL Y MÉTODOS

Ubicación del área de estudio. El estudio se realizó en el área experimental para cerdos de engorda de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia-UAS, ubicada en la granja porcina “La Huerta”, localizada en el municipio de Culiacán, Sinaloa, México. El estudio consistió en dos experimentos; el experimento 1 se realizó durante los meses de julio a octubre (periodo cálido), y el experimento 2 en los meses de diciembre a marzo (periodo fresco). El análisis histológico de las muestras de intestino delgado (yeyuno, duodeno e íleon), tomadas en el rastro, fueron procesadas en el Laboratorio de Patología de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Sinaloa, de acuerdo con el procedimiento propuesto por Prophet et al. (1995).

Diseño experimental. Se utilizaron 192 cerdos (96 en cada experimento), con una edad promedio de 79 días y 26.39±DE4.97 kg de p.v., a los cuales se les asignó uno de cuatro tratamientos en un diseño experimental completamente al azar, con arreglo factorial 2 x 2. En cada experimento, los tratamientos consistieron en: T1 (Testigo; n = 24), madres no suplementadas-cerdos no suplementados; T2 (Zn DF; n = 24), madres no suplementadas-cerdos suplementados con 100 mg de Zn/kg MS; T3 (Zn GL; n = 24), madres suplementadas con 100 mg de Zn/kg MS-cerdos no suplementados y, T4 (Zn GL + Zn DF; n = 24), madres suplementadas + cerdos suplementados.

Las dietas utilizadas se muestran en el cuadro 1. Los cerdos utilizados en el experimento fueron animales provenientes de un trabajo previo, hijos de cerdas (Líneas PIC®) que recibieron o no alimento adicionado con metionina de zinc (100 mg/kg de MS) durante gestación (80-114 d) y lactancia (1-21 d); las dietas proporcionadas fueron con base en maíz-pasta de soya (cuadro 2). El zinc orgánico se proporcionó como metionina de zinc (ZnMet) de la premezcla Zinpro 120 (Zinpro® 120; contiene 12% de Zn y 27.3% de metionina; Metionina de zinc Patente en EU No. 4,764,633 y 5,430,164; oficio de liberación México: B00.02.08.02.02.0398/11)

Composición e información nutricional de las dietas utilizadas en la etapa de desarrollo y finalización
Ingredientes Desarrollo (30-60 kg de peso corporal) Finalización (60-100 kg de peso corporal
Maíz 749 810
Pasta de soya 217 165
Aceite 9 5
Premezcla mineral 25 20
Aporte nutrimental
E.M.(Mcal Kg-1) 3.351 3.353
Proteína (%) 16.702 14.688
Lisina (%) 1.052 0.875
Fibra (%) 2.524 2.520
Fósforo (%) 0.520 0.439
Calcio (%) 0.570 0.457
*Zinc (mg kg-1) 120.28 105.31

*Contenido de Zn de la dieta testigo, aportado por la premezcla mineral como ZnO. La suplementación con 100 mg de zinc se proporcionó como metionina de zinc (ZnMet) de la premezcla Zinpro120 (833.33 gr/ton de alimento en base seca). La dieta se elaboró con base en las tablas de requerimientos nutricionales para cerdos (NRC, 2012)

Composición e información nutricional de las dietas utilizadas en gestación y lactancia
Ingredientes Gestación Lactancia
Maíz 793 692
Pasta de soya 160 254
Aceite 5 18
Premezcla mineral 42 36
Aporte nutrimental
E.M.(Mcal Kg-1) 3.272 3.351
Proteína (%) 14.165 17.953
Lisina (%) 0.866 1.081
Fibra (%) 2.463 2.492
Fósforo (%) 0.596 0.699
Calcio (%) 0.980 0.915

La suplementación con 100 mg de zinc se proporcionó como metionina de zinc (ZnMet) de la premezcla Zinpro120 (833.33 gr/ton de alimento en base seca). La dieta se elaboró con base en las tablas de requerimientos nutricionales para cerdos (NRC, 2012)

Manejo de los animales. Los cerdos de cada experimento, previamente pesados e identificados, fueron alojados en 12 corraletas, cada una con un espacio de 9 m2 (6 x 1.5 m), con piso de concreto, equipados con comedero tipo tolva y bebedero de chupón integrado; en cada corraleta se alojaron 8 cerdos (4 machos y 4 hembras). Durante el periodo de prueba, que duró 90 días en cada experimento, los cerdos tuvieron acceso permanente a agua de bebida y alimentación a libre acceso. Se registró el alimento servido en cada corraleta y al final de cada experimento los cerdos fueron pesados y enviados al rastro, donde fueron sacrificados en rastro TIF de acuerdo con la NOM-033- SAG/ZOO-2014. Después del sacrificio, fueron tomadas muestras de tejido del intestino delgado, de las porciones de duodeno, yeyuno e íleon, 15 cerdos de cada experimento; que recibieron o no alimento suplementado con 100 mg de metionina de zinc/kg de alimento durante el periodo de prueba.

Mediciones: Se registró semanalmente el alimento servido en cada corraleta; al final de cada experimento se pesaron los cerdos de cada corral y con la información de consumo de alimento y ganancia de peso se obtuvo la conversión alimenticia; se registró la mortalidad de cerdos en cada corral y con base en ello se determinó la tasa de mortalidad.

Para el caso de la prueba de comportamiento productivo, la unidad experimental fue la corraleta.

Al finalizar cada experimento los cerdos fueron enviados al rastro, donde se tomaron muestras de cada segmento de intestino delgado (duodeno, yeyuno e íleon), 15 cerdos representativos de cada experimento (época calurosa y época fresca), que recibieron o no alimento suplementado con metionina de zinc; sin considerar si eran hijos de cerdas que recibieron o no alimento adicionado con metionina de zinc durante el periodo de gestación y lactancia. Las muestras fueron conservadas en frascos con formol amortiguado al 10% hasta su análisis histológico.

Determinación del THI. Los datos de temperatura (t °C) y humedad relativa (HR, %) se tomaron con un termo higrómetro, ubicado dentro de la unidad experimental, y se registraron diariamente durante el periodo experimental (cuadros 3 y 4). El índice de temperatura y humedad (THI), se calculó utilizando la fórmula THI = [0.8 x temperatura ambiente] + [(% HR/100) x (temperatura ambiente - 14.4)] + 46.4 (Mader et al., 2006).

Índice de temperatura y humedad (THI), al que estuvieron expuestos los cerdos durante el periodo cálido (11 de julio al 08 de octubre de 2015)
Semana Prom. HR Temp. Prom. (°C) Temp.Max. (°C) Temp. Min. (°C) THI1 Prom. THI Max. THI Min.
1 64.6 30.6 38.6 25.8 81.34 92.91 74.40
2 77.3 28.0 31.9 25.1 79.31 85.44 74.75
3 59.8 32.6 38.1 28.3 83.36 91.05 77.35
4 64.1 31.7 36.5 27.5 82.84 89.76 76.79
5 72.9 28.8 34.3 25.0 79.93 88.34 74.12
6 76.4 28.7 34.1 25.6 80.28 88.73 75.43
7 73.2 29.8 36.9 24.9 81.51 92.39 73.76
8 75.2 29.5 36.2 25.1 81.35 91.75 77.18
9 78.1 29.0 35.3 24.8 81.39 95.54 74.36
10 77.9 28.9 35.0 24.8 80.81 90.44 74.34
11 73.4 30.3 37.4 25.8 82.31 93.20 75.40
12 72.0 30.6 39.0 25.5 82.54 84.94 74.79
13 79.1 26.1 32.3 22.3 76.53 86.40 71.28
Promedio 72.61 29.58 35.81 25.42 81.03 90.06 74.92

1Índice de temperatura y humedad (THI) = 0.8 × Temperatura ambiente + [(% humedad relativa ÷ 100) × (temperatura ambiente − 14.4)] + 46.4. THI rangos (normal THI <74; alerta 75 a 79; peligro 79 a 84; y emergencia >84).

Índice de temperatura y humedad (THI), al que estuvieron expuestos los cerdos durante el periodo fresco (02 de diciembre de 2015 al 01 de marzo de 2016)
Semana Prom. HR Temp. Prom. (°C) Temp. Max. (°C) Temp. Min. (°C) Prom. THI1 THI Max. THI Min.
1 64.6 22.7 33.3 15.3 70.36 85.24 59.22
2 74.8 19.3 27.9 12.5 65.50 78.81 54.90
3 72.7 19.0 26.8 13.1 64.94 76.85 55.93
4 64.9 17.2 26.6 9.8 61.97 75.59 51.25
5 66.8 17.3 26.1 10.0 62.17 75.09 48.00
6 64.4 20.0 29.7 13.6 66.00 80.01 56.76
7 72.2 20.1 27.5 14.6 66.59 77.85 58.22
8 72.7 19.6 27.5 13.8 65.86 77.92 57.00
9 76.2 28.8 28.9 14.9 80.41 80.57 58.70
10 74.4 20.0 30.2 12.7 66.56 82.31 55.29
11 80.6 21.4 28.5 16.8 69.16 80.56 62.24
12 77.3 22.0 31.0 15.5 69.87 84.03 59.65
13 74.3 20.1 29.2 13.1 66.71 80.75 55.58
Promedio 72.0 20.57 28.70 13.5 67.39 79.66 56.36

1Índice de temperatura y humedad (THI) = 0.8 × Temperatura ambiente + [(% humedad relativa ÷ 100) × (temperatura ambiente − 14.4)] + 46.4. THI rangos (normal THI <74; alerta 75 a 79; peligro 79 a 84; y emergencia >84).

Histología intestinal. Las muestras fueron remitidas al Laboratorio de Patología de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de Sinaloa, para su procesamiento mediante la técnica de rutina de inclusión en parafina y posterior tinción con la técnica de hematoxilina y eosina. Para la evaluación histológica se utilizó un microscopio binocular digital marca Motic® modelo BA 201, equipado con cámara y software para foto-documentar imágenes; se tomaron imágenes de 30 campos de cada sección intestinal, se midió la longitud (en micras) de 10 vellosidades; así como la profundidad (en micras) de las criptas, y con base en ello se calculó la altura promedio de las vellosidades de cada sección intestinal; así como de la profundidad de la cripta. Con base en esta información se determinó la relación altura de vellosidad, profundidad de la cripta (V:C); lo que se utilizó para el análisis estadístico correspondiente. Cabe mencionar que las muestras de cada sección del intestino delgado que no cumplieron con los requisitos para su análisis histológico, se desecharon y no fueron consideradas en el análisis estadístico.

Análisis estadístico. A los datos obtenidos de consumo diario de alimento (CDA), ganancia diaria de peso (GDP), conversión alimenticia (CA), ganancia de peso total por etapa (GPT) y mortalidad durante el experimento; así como, a la relación vellosidad, cripta; se les aplicó un análisis de varianza para un diseño completamente al azar, con arreglo factorial (Steel y Torrie, 1985); fijándose un alfa máximo de 0.05 para aceptar diferencia estadística.

Para el análisis del desempeño productivo el modelo matemático, fue el siguiente:

𝑌𝑖𝑗𝑘 = 𝜇 + 𝑍𝑛𝑖 + 𝐴𝑗 + 𝑍𝑛𝐴𝑖𝑗 + 𝐸𝑖𝑗𝑘;

donde: Yijk = es la variable de respuesta, µ = es la media general del experimento, Zni = es el efecto del i-ésimo nivel de Zinc, Aj = el efecto del j- ésimo factor de alimentación, Zn*Aij = efecto de la interacción y Eijk = es el error aleatorio.

 RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Experimento 1. Los resultados del efecto del consumo de alimento adicionado con metionina de Zn (ZnMet) sobre el desempeño productivo de los cerdos durante la etapa de desarrollo-finalización, en condiciones de alta carga calórica, se muestran en el cuadro 5. En la etapa de finalización (día 50 al 90, del periodo experimental), la GDP tendió (p = 0.07) a mejorar y el CDA fue mayor (p = 0.03) en los cerdos hijos de cerdas suplementadas con Zn durante la GL; observándose una tendencia (P = 0.10) de mejora en la ganancia de peso total durante esta etapa; sin embargo, al analizar el periodo completo de estudio (90 d), la suplementación con metionina de zinc no mejoró el desempeño productivo de los cerdos.

Efecto del consumo de alimento adicionado con 100 ppm de Zinc orgánico en el desempeño productivo de cerdos en desarrollo-finalización, durante época calurosa (julio-octubre)
Variable Tratamientos EEM1 Efectos principales Interacción
Valores de P
Testigo Zn DF Zn GL Zn GL + Zn DF Zn GL Zn DF Zn GL * Zn DF
Observaciones (n) 3 3 3 3
Cerdos (n) 24 24 24 24
Periodo (días) 90 90 90 90
Peso inicial (kg) 21.63 22.33 21.73 21.50 0.7445
Peso a 49 d (kg) 54.16 55.70 56.67 52.13 1.9154 0.90 0.73 0.50
Ganancia de peso a 49 d (Kg) 32.533 33.333 34.933 30.633 1.3550 0.96 0.57 0.41
GDP2 (kg) 0.663 0.681 0.713 0.626 0.0277 0.96 0.58 0.41
CDA3 (kg) 1.603 1.596 1.650 1.570 0.0539 0.93 0.73 0.77
CA4 2.426 2.353 2.310 2.533 0.0395 0.66 0.32 0.07
Peso a 90 d (kg) 79.50 79.17 83.07 79.67 1.9142 0.65 0.68 0.73
Ganancia de peso de 50-90 d 25.667 23.467 26.400 27.533 0.7091 0.10 0.69 0.23
(kg)
GDP2 (kg) 0.591 0.568 0.628 0.696 0.0222 0.07 0.57 0.27
CDA3 (kg) 1.907 1.773 2.033 1.990 0.0416 0.03 0.23 0.52
CA4 3.230 3.133 3.240 2.923 0.0910 0.62 0.31 0.58
Ganancia de peso en el periodo completo (kg) 57.700 56.800 61.333 58.167 1.4036 0.44 0.52 0.72
GDP2 (kg) 0.641 0.631 0.681 0.646 0.0156 0.44 0.52 0.72
CDA3 (kg) 1.763 1.706 1.850 1.783 0.0402 0.37 0.50 0.95
CA4 2.760 2.706 2.713 2.756 0.227 0.97 0.92 0.36
Muertos 0.33 0.667 0 0.667 0.1930 0.69 0.25 0.69

Tratamientos: Testigo = madres no suplementadas-cerdos no suplementados, ZnDF = Madres no suplementadas-cerdos suplementados; ZnGL = madres suplementadas-cerdos no suplementados; ZnGL + ZnDF = madres suplementadas-cerdos suplementados. Suplemento de100 mg de Zn/kg de alimento, proporcionados a partir de metionina de zinc (Zinpro 100; Zinpro, Eden Praire, MN). Dos Factores: método de suplementación = ZnGL y ZnCF, nivel de adición de Zn (0 y 100 mg/kg alimento); 1Error estándar de la media; 2Ganancia diaria de peso corporal; 3Consumo diario de alimento y 4Conversión alimenticia

Los resultados del efecto del consumo de alimento adicionado con ZnMet en la morfología epitelial del intestino delgado durante la época de calor y época fresca, se muestran en los Cuadros 7 y 8. Los resultados indican que los cerdos que consumieron dietas suplementadas con 100 mg de Zn/kg de alimento, a partir de metionina de zinc, durante la época calurosa, tuvieron una mayor (p<0.01) relación V: C (3.36 vs 2.77), respecto de los que no consumieron zinc adicional durante dicho periodo. El consumo de zinc adicional disminuyó (p<0.05) la profundidad de las criptas en todos los segmentos (duodeno, yeyuno e íleon) del intestino delgado.

Experimento 2. Durante la época fresca del año los tratamientos no modificaron la respuesta productiva del cerdo (cuadro 6), ni la morfología del epitelio intestinal (cuadros 7 y 8); sin embargo, el consumo adicional de metionina de zinc durante el periodo de gestación-lactación, tendió (p= 0.06) a disminuir la mortalidad durante el periodo de engorda. Al respecto, se ha informado que la suplementación con Zn en la dieta de la cerda durante la gestación y lactancia, reduce la mortalidad predestete (Payne et al., 2006; Romo et al., 2017) y mejora la función inmune de los lechones destetados (Romo et al., 2017); lo que concuerda con los resultados obtenidos en el presente estudio.

La cantidad de Zn orgánico (ZnMet) suplementado a los cerdos en el presente estudio fue de 100 mg/kg de alimento, adicionales al contenido de Zn inorgánico aportado por las dietas (120.20 mg/kg en la dieta de desarrollo y 105.31 mg/kg en la de finalización), cantidad más alta que la recomendada por el NRC (2012); sin embargo, estos niveles no son tóxicos y son de uso rutinario en dietas porcinas comerciales.

Los cerdos del exp.2 estuvieron expuestos a una temperatura promedio de 20.57°C y humedad relativa de 72.0% (cuadro 4; CIAD, 2015, 2016); permaneciendo en un THI de 67.39, condiciones ambientales bajo las cuales el cerdo no sufre tensión fisiológica derivada del ambiente físico (Mader et al., 2006). En tanto que los cerdos del experimento 1, permanecieron en un THI de 81 puntos (en peligro fisiológico, ver cuadro 3); con una temperatura ambiental promedio de 29.58°C y 72.61% de humedad relativa. La diferencia en la temperatura ambiental y humedad relativa entre los cerdos del experimento 1, respecto de los del experimento 2, fue de 9.01°C y 0.61%.

Los resultados del análisis morfológico de las muestras de duodeno, yeyuno e íleon, muestran que los cerdos que consumieron dietas suplementadas con 100 mg de Zn/kg de alimento, a partir de metionina de zinc, durante la época calurosa, tuvieron una mayor (p<0.01) relación V: C (3.36 vs 2.77), respecto de los que no consumieron zinc adicional durante dicho periodo. El consumo de zinc adicional disminuyó (p<0.05) la profundidad de las criptas en todos los segmentos (duodeno, yeyuno e íleon) del intestino delgado. Se observó una interacción (p<0.02) entre el clima y la suplementación con metionina de zinc en la profundidad de la cripta y en la relación V: C. El efecto del clima y la suplementación con metionina de zinc en la morfología epitelial de cada segmento del intestino delgado analizado, se describe a continuación:

Efecto del consumo de alimento adicionado con 100 ppm de Zinc orgánico en el desempeño productivo de cerdos en desarrollo-finalización, durante época fresca (diciembre a marzo)
Variable Tratamientos EEM1 Efectos principales Interacción
Valores de P
Testigo Zn DF Zn GL Zn GL +Zn DF Zn GL ZnDF Zn GL * Zn DF
Observaciones (n) 3 3 3 3
Cerdos (n) 24 24 24 24
Periodo (días) 90 90 90 90
Peso inicial (kg) 32.13 30.00 29.93 31.86 0.8132
Peso a 49 d (kg) 69.60 71.40 67.36 72.03 1.4980 0.81 0.35 0.67
Ganancia de peso a 49 d (Kg) 37.467 41.400 37.43 40.133 1.2656 0.81 0.25 0.82
3
GDP1 (kg) 0.764 0.844 0.764 0.818 0.0258 0.81 0.26 0.82
CDA2 (kg) 1.980 2.030 2.043 2.076 0.0326 0.47 0.58 0.91
CA3 2.603 2.413 2.686 2.580 0.0723 0.44 0.36 0.79
Peso a 90 d (kg) 107.83 112.23 104.2 109.29 1.9853 0.46 0.29 0.94
9
Ganancia de peso de 50-90 d (kg) 38.35 40.83 36.92 37.26 0.8972 0.20 0.46 0.57
GDP1 (kg) 0.910 0.972 0.879 0.888 0.0213 0.21 0.43 0.55
CDA2 (kg) 3.030 3.016 2.850 2.863 0.0568 0.20 1.00 0.91
CA3 3.326 3.016 3.270 3.226 0.0634 0.82 0.36 0.53
Ganancia de peso en el periodo completo (kg) 75.700 82.267 74.13 77.400 1.9356 0.46 0.29 0.94
3
GDP1 (kg) 0.841 0.914 0.826 0.859 0.0211 0.45 0.26 0.66
CDA2 (kg) 2.493 2.513 2.443 2.466 0.0334 0.54 0.78 0.98
CA3 2.963 2.760 2.976 2.876 0.0497 0.53 0.16 0.61
Muertos 0.67 0.33 0 0 0.1306 0.06 0.50 0.50

Tratamientos: Testigo = madres no suplementadas-cerdos no suplementados, ZnDF = Madres no suplementadas-cerdos suplementados; ZnGL = madres suplementadas-cerdos no suplementados; ZnGL + ZnDF = madres suplementadas-cerdos suplementados. Suplemento de100 mg de Zn/kg de alimento, proporcionados a partir de metionina de zinc (Zinpro 100; Zinpro, Eden Praire, MN). Dos Factores: método de suplementación = ZnGL y ZnCF, nivel de adición de Zn (0 y 100 mg/kg alimento); 1Error estándar de la media; 2Ganancia diaria de peso corporal; 3Consumo diario de alimento y 4Conversión alimenticia

Influencia del clima y la suplementación con zinc en la morfología de las diferentes regiones del intestino delgado, en cerdos en engorda
Variables Época de Calor Época Fresca
Cerdos - Zn Cerdos + Zn Cerdos - Zn Cerdos - Zn Factores Principales Interacción
Media ± EE Media ± EE Media ± EE Media ± EE Clima Zinc C*Z
Duodeno
Cerdos, n 14 13 10 15
Alto V, µm 391 15.90 b 327 15.97c 423 17.86ab 451 14.58b < 0.01 0.26 <0 .01
Profundo C, µm 153 7.88a 115 8.18b 121 9.33ab 116 7.62b 0.07 0.02 0.06
Relación V:C 2.70 0.190c 2.98 0.197bc 3.69 0.215ab 3.90 0.190a < 0.01 0.24 0.86
Yeyuno
Cerdos, n 15 13 10 15
AltoV, µm 383 12.60b 408 13.54ab 458 15.44a 452 12.60a <0.01 0.51 0.25
Profundo C, µm 136 6.24a 111 6.71ab 111 7.64ab 108 6.24b 0.05 0.05 0.13
Relación V:C 2.97 0.190b 3.80 0.204 a 4.18 0.222 a 4.25 0.197 a < 0.01 0.03 0.07
Ileon
Cerdos, n 13 14 9 15
Alto V, µm 363 14.03b 351 13.52b 423 16.86a 435 13.06a <0 .01 0.98 0.43
Profundo C, µm 140 6.31a 110 6.38b 112 7.58b 113 5.87b 0.07 0.03 0.03
Relación V:C* 2.66 0.16b 3.30 0.15a 3.95 0.187a 3.86 0.15a < 0.01 0.11 0.04

*Relación V:C indica el producto de la división de la altura de vellosidad entre profundidad de cripta.

a b, c, indica diferencia estadística (Tuckey, P < 0.05)

Influencia del clima y la adición de metionina de zinc a la dieta en la morfología intestinal de cerdos en engorda (valores combinados de las tres regiones: Duodeno, yeyuno e Íleon)
Época de Calor Época Fresca
Variables Cerdos - Zn Cerdos + Zn Cerdos - Zn Cerdos + Zn Factores Principales Interacción
Media ± EE Media ± EE Media ± EE Media ± EE Clima Zinc C*Z
Intestino delgado
Cerdos, n 15 14 10 15
Muestras, n 42 40 29 45
Alto V, µm 378 8.213b 362 8.414b 436 9.467a 446 8.210a < 0.01 0.68 0.13
Profundo C, µm 143 3.897a 112 3.992b 113 4.463b 113 3.895b < 0.01 < 0.01 < 0.01
Relación V:C* 2.77 0.105c 3.36 0.107b 3.94 0.119a 4.00 0.105a < 0.01 < 0.01 0.02

*Relación V:C, indica el producto de la división de la altura de vellosidad entre profundidad de cripta.

a b, c, indica diferencia estadística (Tuckey, P < 0.01)

Morfología epitelial del duodeno. El análisis indica una interacción (p<0.01) del clima con el zinc, observándose que en clima fresco los cerdos tienen una mejor respuesta al consumo adicional de 100 mg de Zn/kg de alimento, con una mayor altura de las vellosidades respecto de los cerdos suplementados durante la época calurosa. En el caso de la profundidad de las criptas, los cerdos que consumieron alimento adicionado con metionina de zinc, tanto en época cálida como en época de fresca, tuvieron una menor (p<0.02) profundidad; en tanto que la relación V:C fue influenciada (p<0.01) por el clima; siendo mayor durante la época fresca.

Morfología epitelial del yeyuno. El clima fue el factor que modificó (p<0.01) la altura de las vellosidades, observándose una mayor altura de estas en los cerdos tratados durante la época fresca; sin embargo, la profundidad de las criptas fue menor (p<0.05) en los cerdos que consumieron alimento adicionado con metionina de zinc, tanto en la época cálida como en la fresca, así como en los que no consumieron zinc adicional durante la época fresca (p<0.05). De igual manera, la mayor (p<0.03) relación V:C se observó en los animales y épocas del año referidas previamente.

Morfología epitelial del íleon. En la región del íleon la altura de las vellosidades también fue mayor (p<0.01) en los en los cerdos tratados durante la época fresca; sin embargo, la profundidad de la cripta fue menor (p<0.03) en los cerdos que consumieron alimento adicionado con metionina de zinc, tanto en la época cálida y como en la época fresca, observándose una interacción (p<0.03) entre los factores clima y zinc. Se encontró una interacción (p<0.04) entre clima y zinc en la relación V: C.

Al hacer el análisis agrupado (ver cuadro 8) de la morfología epitelial de los tres segmentes del intestino delgado, se observó que el clima tiene un mayor efecto (p<0.01) sobre la altura de las vellosidades, y que existe una interacción (p<0.02) entre el clima y la suplementación con zinc en la reducción de la profundidad de las criptas y en la elevación de la relación V: C.

Los resultados del presente estudio indican que el zinc suplementario a nivel de 100 mg/kg de alimento, a partir de metionina de zinc, mejora la morfología intestinal de cerdos en engorda criados bajo ambiente caluroso; pero cuando se suplementa a cerdos criados bajo ambientes frescos se mejora la respuesta.

Se ha sugerido que una baja relación V: C puede indicar una atrofia de las vellosidades, asociada con un aumento en la tasa de pérdida de células del vértice de las vellosidades, que concurre con una mayor producción de células en las criptas y, por lo tanto, una mayor profundidad de éstas. Una mayor proporción de V: C, sugiere un estado más sano del intestino (Tang et al., 1999). Al et al. (2015) indicaron que la altura de las vellosidades y la profundidad de la cripta muestran cambios de desarrollo notablemente interdependientes; por lo tanto, su medida morfométrica no puede considerarse individualmente; en su lugar debe evaluarse la proporción de V: C; lo que sugiere, que la mayor proporción V: C observada en el presente estudio (3.36 vs. 2.77; p<0.01) en los cerdos que recibieron suplementación con 100 mg de Zn (ZnMet) kg-1 durante la época de calor, respecto de los que no recibieron zinc adicional, se debe a la acción benéfica del Zn orgánico sobre el mantenimiento de la integridad y la morfología intestinal. Estos resultados son congruentes con los obtenidos por Bouwhuis et al. (2016), quienes informaron que la inclusión de metionina de zinc aumentó la altura de la vellosidad en el yeyuno, pero no aumentó la ganancia de peso de los cerdos. Además, estudios más recientes demostraron que la suplementación con zinc (450 mg kg-1 de nano-ZnO y 3,000 mg kg-1 de ZnO) protegen la morfología del intestino delgado, al aumentar la altura de las vellosidades (Long et al., 2017; Pei et al., 2018). Por su parte, Li et al. (2001), observaron que los cerdos que recibieron ZnO suplementario tuvieron mayor grosor de la mucosa y altura de la vellosidad, en los sitios proximal y medial del intestino delgado, con respecto a los cerdos que recibieron la dieta testigo.

Se sabe que el estrés calórico afecta la salud y función gastrointestinal (Eshel et al., 2001), ya que durante el estrés calórico el flujo de sangre se desvía del sistema esplénico a la piel, en un intento de disipar el exceso de calor (Lambert, 2009); un flujo sanguíneo reducido e hipertermia conducen a hipoxia, estrés oxidativo y nitrosante en el enterocito (Pearce et al., 2013a, b, c), dañando las membranas celulares y mucosas; así como las uniones estrechas, aumentando la permeabilidad intestinal (Lambert et al., 2002). Al respecto, Pearce et al. (2015) observaron que el estrés calórico aumenta el paso de sustancias de alto peso molecular y endotoxinas circulantes; además de un aumento en la autolisis del epitelio intestinal.

Se ha demostrado que la suplementación con óxido de zinc reduce la permeabilidad intestinal en lechones al destete, al tiempo que aumenta la cantidad y expresión de proteínas de unión estrecha (Zhang y Guo, 2009). También niveles crecientes del complejo de zinc AA (220 y 320 mg/kg) aumentaron la integridad del tracto gastrointestinal, en comparación con cerdos testigo que recibieron 120 mg/kg de ZnSO4 (Sanz-Fernandez et al., 2014); además, este mineral protege las células contra el daño oxidativo estabilizando las membranas, inhibiendo la enzima pro-oxidante nicotinamida adenina dinucleótido fosfato oxidasa (NADPH-Oxidasa), e induciendo la síntesis de metalotioneínas (Marreiro et al., 2017). Al respecto se ha informado que la suplementación con zinc induce la expresión de metalotioneínas en células Caco-2 (Wang et al., 2013), que podrían actuar como antioxidantes, debido a su capacidad para secuestrar especies reactivas de oxígeno e intermediarios de nitrógeno (Waeytens et al., 2009). Además, el zinc aumenta la expresión y la concentración de sustancias antimicrobianas como las β-defensinas en las células IPEC-J2 (Mao et al., 2013).

Por otro lado, el Zn es un componente estructural de la enzima superóxido dismutasa (SOD), presente en el citoplasma de las células; la SOD promueve la conversión de dos radicales superóxido (O2-) en peróxido de hidrógeno (H2O2) y oxígeno molecular (O2), reduciendo la toxicidad de las especies reactivas de oxígeno (EROs); porque convierte una especie altamente reactiva en una menos dañina (Cruz y Soares, 2011; Marreiro et al., 2017). Los estudios también han destacado su papel en la regulación de la glutatión peroxidasa y en la expresión de la glutamato-cisteína ligasa, una enzima involucrada en la síntesis de glutatión que actúa directamente sobre la neutralización de radicales libres (Marreiro et al., 2017). En consecuencia, parece haber una variedad de mecanismos por los cuales el zinc en la dieta puede mantener o restaurar la integridad y morfología del epitelio intestinal, bajo condiciones de estrés oxidativo.

 CONCLUSIÓN

La suplementación con 100 mg de zinc/kg de alimento, a partir de metionina de zinc, mejora la integridad del epitelio intestinal en los cerdos de engorda, criados bajo condiciones de alta carga calórica, y la suplementación durante el periodo de gestación- lactación, se puede utilizar como una estrategia para reducir la mortalidad durante la etapa de engorda.

 LITERATURA CITADA AL MASRI S, Hünigen H, Al Aiyan A, Rieger J, Zentek J, Richardson K, Plendl J. 2015. Influence of age at weaning and feeding regimes on the postnatal morphology of the porcine small intestine. Journal Swine Health and Production. 23(4):186-203. ISSN: 1537-209X. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.1.1806.5043 AL MASRI S Hünigen H Al Aiyan A Rieger J Zentek J Richardson K Plendl J 2015 Influence of age at weaning and feeding regimes on the postnatal morphology of the porcine small intestine Journal Swine Health and Production 23 4 186 203 1537-209X 10.13140/RG.2.1.1806.5043 BOUWHUIS MA, Sweeney T, Mukhopadhya A, Thornton K, McAlpine PO and O’Doherty JV. 2016. Zinc methionine and laminarin have growth-enhancing properties in newly weaned pigs influencing both intestinal health and diarrhoea occurrence. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 101(6):1273-1285. 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Clave: 2019-44.

 Original Article Zinc methionine supplementation effect on performance and intestinal epithelium morphology in pigs reared in hot or cool environments ABSTRACT

To determine the effect of zinc-methionine supplementation during the gestation-lactation (GL) and growing- finishing (DF) period in the performance and during DF on the epithelium intestinal morphology of fattening pigs under hot and cool condition, two experiments were carried out. The experiment (Exp.) 1 was carried out during the hot season and Exp. 2 during the cool season of the year. 192 pigs were used (96 per Exp.) with an average age of 79 days and 26.39±SD4.97 kg of body weight, piglets of sows that received or not feed added with 100 mg of Zn/kg, from 80 to 114 days of gestation and during 21 d of lactation (GL). In each experiment, the pigs were assigned to one of four treatments in a completely random design with a 2 x 2 factorial arrangement. The treatments were T1 (control, n = 24), non-supplemented mothers-non- supplemented pigs; T2 (Zn FD; n = 24), non-supplemented mothers, pigs supplemented with 100 mg of Zn/kg feed; T3 (Zn GL; n = 24), supplemented mothers - non-supplemented pigs and, T4 (Zn GL + Zn DF; n = 24), supplemented mothers + supplemented pigs. Supplementation with 100 mg of Zn / kg of feed during GL and DF did not modify the productive performance of the pigs during the study period. However, the villus height: crypt depth ratio was higher (p <0.01) in pigs supplemented with Zn (3.36 vs. 2.77) during the hot season. An interaction (p <0.02) between climate and zinc, methionine supplementation was observed in the depth of the crypt and the V:C ratio. Supplementation during GL tended (P=0.06) to lower the mortality of developing-finishing pigs in the cool season. According to results, it is concluded that the addition of zinc methionine to the diet improves the integrity of the intestinal epithelium in developing-finishing pigs reared under a hot environment, and supplementation during the gestation and lactation period reduces mortality during fattening.

 Keywords: Pig Zinc methionine Intestinal epithelium Productive response INTRODUCTION

Animal production is seriously affected by heat stress (HS); the United States pork industry is estimated to lose more than $ 300 million a year; while global losses amount to billions of dollars (St-Pierre et al., 2003). HS -induced economic losses are the result of poor sow performance, reduced and inconsistent growth of fattening pigs, lower carcass quality, and increased veterinary costs (St-Pierre et al., 2003; Renaudeau et al., 2011). The consequences of HS in the low productive performance of the pig may be related to the negative effects on intestinal integrity (Pearce et al., 2013a; Sanz- Fernandez et al., 2014).

Mammals in HS redistribute blood to the periphery to maximize radiant heat dissipation, resulting in less blood and nutrient flow in the intestine; compromising the intestinal barrier and increasing its permeability (Pearce et al., 2013b); in addition, HS can antagonize digestibility and anabolic pathways in pigs (Mani et al., 2012; Rakhshandeh et al., 2012). Because Zn requirements increase during heat stress (Lagana et al., 2007), it has been suggested that Zn supplementation could be used to attenuate the serum Zn decrease during periods of high ambient temperatures (Chand et al., 2014; Li et al., 2015). Zinc in the form of a divalent metal ion, Zn2+, is nutritionally essential for all living organisms (Maret, 2013); is a trace mineral with proven importance for the function of more than 300 enzymes (Chasapis et al., 2012). Pig diets are generally supplemented with inorganic Zn (ZnSO4 or ZnO), to ensure the required contribution, being the inorganic source of ZnSO4 the one with the highest bioavailability (NRC, 2012); however, under normal physiological conditions and with adequate intake, only 5 to 15% of the Zn from the diet is apparently absorbed (McDowell, 2003). It has been suggested that organic sources of Zn are more bioavailable than inorganic forms, and the bioavailability of organic versus inorganic forms increases in the presence of antagonists, such as Ca, P, phytic acid, and crude fiber (Schlegel et al., 2013; Richards et al., 2015). Ming-Zhe et al. (2016), observed that the biological value of organic zinc from zinc methionine (ZnMet) was 64% higher than that of ZnSO4.

The objective of the present study was to determine the effect of zinc methionine supplementation during the gestation-lactation period and the development-completion period, on the productive performance and during the development-completion period on the morphology of the intestinal epithelium of fattening pigs, raised under a warm or cool environment.

 MATERIAL AND METHODS

Location of the study area. The study was carried out in the experimental area for fattening pigs of the Faculty of Veterinary Medicine and Zootechnics-UAS, located in the “La Huerta” pig farm, located in Culiacán municipality, Sinaloa, Mexico. The study consisted of two experiments; Experiment 1 was carried out during the months of July to October (warm period), and Experiment 2 in the months of December to March (cool period). The histological analysis of the small intestine samples (jejunum, duodenum and ileum), taken in the trace, were processed in the Pathology Laboratory of the Faculty of Veterinary Medicine and Zootechnics of the Autonomous University of Sinaloa, according to the proposed procedure by Prophet et al. (1995).

Experimental design. 192 pigs were used (96 in each experiment), with an average age of 79 days and 26.39 ± SD4.97 kg of b.w, to which one of four treatments were assigned in a completely randomized experimental design, with factorial arrangement 2 x 2. In each experiment, the treatments consisted of T1 (Control; n = 24), non-supplemented dams- non-supplemented pigs; T2 (ZnDF; n = 24), non-supplemented dams-pigs supplemented with 100 mg of Zn/kg DM; T3 (ZnGL; n = 24), dams supplemented with 100 mg of Zn/kg DM-non-supplemented pigs and, T4 (ZnGL + ZnDF; n = 24), supplemented dams + supplemented pigs.

The diets used are shown in table 1. The pigs used in the experiment were animals from a previous work, piglets of sows (PIC® Lines) that received or did not receive food added with zinc methionine (100 mg/kg DM) during gestation (80-114 d) and lactation (1-21 d); the diets provided were based on corn-soybean meal (table 2). The organic zinc was provided as zinc methionine (ZnMet) from the Zinpro120 premix (Zinpro® 120; contains 12% Zn and 27.3% methionine; Zinc methionine US Patent No. 4.764.633 and 5.430.164; Mexico release note: B00. 02.08.02.02.0398/11).

Composition and nutritional information of the diets used in the development and completion stage
Ingredients Development (30-60 kg body weight) Ending (60-100 kg body weight
Corn 749 810
Soybean paste 217 165
Oil 9 5
Mineral premix 25 20
Nutritional contribution
E.M.(Mcal Kg-1) 3.351 3.353
Protein (%) 16.702 14.688
Lysine (%) 1.052 0.875
Fiber (%) 2.524 2.520
Phosphorus (%) 0.520 0.439
Calcium (%) 0.570 0.457
*Zinc (mg kg-1) 120.28 105.31

*Zn content of the control diet, provided by the mineral premix as ZnO. Supplementation with 100 mg of zinc was provided as zinc methionine (ZnMet) from the Zinpro120 premix (833.33 g/ton of feed on a dry basis). The diet was developed based on the tables of nutritional requirements for pigs (NRC, 2012)

Composition and nutritional information of the diets used in pregnancy and lactation
Ingredients Pregnancy Lactation
Corn 793 692
Soybean paste 160 254
Oil 5 18
Mineral premix 42 36
Aporte nutrimental
E.M.(Mcal Kg-1) 3.272 3.351
Protein (%) 14.165 17.953
Lysine (%) 0.866 1.081
Fiber (%) 2.463 2.492
Phosphorus (%) 0.596 0.699
Calcium (%) 0.980 0.915

Supplementation with 100 mg of zinc was as zinc methionine (ZnMet) provided from the Zinpro120 premix (833.33 g/ton of feed on a dry basis). The diet was based on the tables of nutritional requirements for pigs developed (NRC, 2012)

Handling of animals. The pigs of each experiment, previously weighed and identified, were housed in 12 pens, each one with a space of 9 m2 (6 x 1.5 m), with a concrete floor, equipped with a hopper-type feeder and integrated nipple drinker; 8 pigs (4 males and 4 females) were housed in each pen. During the test period, which lasted 90 days in each experiment, the pigs had permanent access to free access drinking water and food. The food served in each pen was recorded and at the end of each experiment, the pigs were weighed and sent to the slaughterhouse, where they were slaughtered in the TIF slaughterhouse in accordance with NOM-033-SAG/ZOO-2014. After slaughter, tissue samples were taken from the small intestine, from the portions of the duodenum, jejunum and ileum, 15 pigs from each experiment, which received or did not receive feed supplemented with 100 mg of zinc methionine/kg of feed during the test period.

Measurements: The food served in each pen was recorded weekly. At the end of each experiment, the pigs in each pen were weighed and with the information on feed consumption and weight gain, the feed conversion was obtained. Pig mortality was in each pen recorded and the mortality rate was determined based on this. In the case of the productive behavior test, the experimental unit was the pen.

At the end of each experiment, the pigs were to the slaughterhouse sent, where samples were taken from each segment of the small intestine (duodenum, jejunum and ileum). Fifteen representative pigs from each experiment (hot and cool season) received or not food supplemented with zinc methionine; without considering whether they were the offspring of sows that received feed or not added with zinc methionine during the gestation and lactation period. The samples were in bottles with 10% buffered formalin preserved until histological analysis.

Determination of THI. The temperature (t °C) and relative humidity (RH,%) data were taken with a thermo-hygrometer, located inside the experimental unit, and were recorded daily during the experimental period (tables 3 and 4). The temperature and humidity index (THI) was calculated using the formula THI = [0.8 x room temperature] + [(% RH/100) x (room temperature -14.4)] + 46.4 (Mader et al., 2006).

Temperature and humidity index (THI), to which the pigs were during the warm period exposed (July 11 to October 8, 2015)
Week Average. RH Temp. Average. (°C) Max Temp. (°C) Min Temp. (°C) THI1 Average. Max THI. Min THI.
1 64.6 30.6 38.6 25.8 81.34 92.91 74.40
2 77.3 28.0 31.9 25.1 79.31 85.44 74.75
3 59.8 32.6 38.1 28.3 83.36 91.05 77.35
4 64.1 31.7 36.5 27.5 82.84 89.76 76.79
5 72.9 28.8 34.3 25.0 79.93 88.34 74.12
6 76.4 28.7 34.1 25.6 80.28 88.73 75.43
7 73.2 29.8 36.9 24.9 81.51 92.39 73.76
8 75.2 29.5 36.2 25.1 81.35 91.75 77.18
9 78.1 29.0 35.3 24.8 81.39 95.54 74.36
10 77.9 28.9 35.0 24.8 80.81 90.44 74.34
11 73.4 30.3 37.4 25.8 82.31 93.20 75.40
12 72.0 30.6 39.0 25.5 82.54 84.94 74.79
13 79.1 26.1 32.3 22.3 76.53 86.40 71.28
Average 72.61 29.58 35.81 25.42 81.03 90.06 74.92

1Temperature and humidity index (THI) = 0.8 × Room temperature + [(% relative humidity ÷ 100) × (Room temperature − 14.4)] + 46.4. THI ranges (normal THI <74; alert 75 a 79; danger 79 a 84; and emergency >84).

Temperature and humidity index (THI), to which the pigs were during the cool period exposed (December 2, 2015 to March 1, 2016)
Week Average. RH Average Temp. (°C) Max Temp. (°C) Min Temp. (°C) THI Average1 Max THI. Min THI.
1 64.6 22.7 33.3 15.3 70.36 85.24 59.22
2 74.8 19.3 27.9 12.5 65.50 78.81 54.90
3 72.7 19.0 26.8 13.1 64.94 76.85 55.93
4 64.9 17.2 26.6 9.8 61.97 75.59 51.25
5 66.8 17.3 26.1 10.0 62.17 75.09 48.00
6 64.4 20.0 29.7 13.6 66.00 80.01 56.76
7 72.2 20.1 27.5 14.6 66.59 77.85 58.22
8 72.7 19.6 27.5 13.8 65.86 77.92 57.00
9 76.2 28.8 28.9 14.9 80.41 80.57 58.70
10 74.4 20.0 30.2 12.7 66.56 82.31 55.29
11 80.6 21.4 28.5 16.8 69.16 80.56 62.24
12 77.3 22.0 31.0 15.5 69.87 84.03 59.65
13 74.3 20.1 29.2 13.1 66.71 80.75 55.58
Average 72.0 20.57 28.70 13.5 67.39 79.66 56.36

1Temperature and humidity index (THI) = 0.8 × Room temperature + [(% relative humidity ÷ 100) × (Room temperature − 14.4)] + 46.4. THI ranges (normal THI <74; alert 75 a 79; danger 79 a 84; and emergency >84).

Intestinal histology. The samples were sent to the Pathology Laboratory of the Faculty of Veterinary Medicine and Zootechnics of the Autonomous University of Sinaloa, for processing using the routine paraffin embedding technique and subsequent staining with the hematoxylin and eosin technique. For the histological evaluation, a Motic® model BA 201 brand digital binocular microscope was used, equipped with a camera and software to photo-document images. Images of 30 fields were taken from each intestinal section, the length (in microns) of 10 villi was measured; as well as the depth (in microns) of the crypts, and based on this, the average height of the villi of each intestinal section was calculated; as well as the depth of the crypt. Based on this information, the villus height, crypt depth (V:C) ratio was determined; which was used for the corresponding statistical analysis. It is worth mentioning that the samples from each section of the small intestine that did not meet the requirements for histological analysis were discarded and were not considered in the statistical analysis.

Statistical analysis. To the data obtained from daily feed consumption (DFC), daily weight gain (DWG), feed conversion (FC), total weight gain per stage (TWG) and mortality during the experiment; as well as, to the relation villi, crypt. An analysis of variance was applied to them for a completely randomized design, with factorial arrangement (Steel and Torrie, 1985); setting a maximum alpha of 0.05 to accept statistical difference.

𝑌𝑖𝑗𝑘 = 𝜇 + 𝑍??𝑖 + 𝐴𝑗 + 𝑍𝑛𝐴𝑖𝑗 + 𝐸𝑖𝑗𝑘;

For the analysis of productive performance, the mathematical model was the following:

𝑌𝑖𝑗𝑘 = 𝜇 + 𝑍𝑛𝑖 + 𝐴𝑗 + 𝑍𝑛𝐴𝑖𝑗 + 𝐸𝑖𝑗𝑘;

where

Yijk = is the response variable, μ = is the general mean from the experiment, Zni = is the effect of the i-th Zinc level, Aj = the effect of the j-th feeding factor, Zn*Aij = effect of the interaction and Eijk= the random error.

For the intestinal morphology analysis, the mathematical model was the following:

𝑌𝑖𝑗𝑘 = 𝜇 + 𝑍𝑛𝑖 + 𝐶𝑗 + 𝑍𝑛𝐶𝑖𝑗 + 𝐸𝑖𝑗𝑘;

where: Yijk = is the response variable, µ = is the general mean of the experiment, Zni = is the effect of the i-th level of Zinc, Cj = the effect of the j-th climate factor, Zn*Cij = effect of the interaction and Eijk = is the random error.

 RESULTS AND DISCUSSION

Experiment 1. The results of the effect of the consumption of feed added with Zn methionine (ZnMet) on the productive performance of pigs during the development- completion stage, under conditions of high caloric load, are shown in table 5. In the completion stage (days 50 to 90, of the experimental period), the DWG tended (p = 0.07) to improve. The DFC was higher (p = 0.03) in the pigs of sows supplemented with Zn during GL; observing a trend (P = 0.10) of improvement in total weight gain during this stage. However, when analyzing the entire study period (90 d), supplementation with zinc methionine did not improve the productive performance of pigs.

The results of the effect of the consumption of feed added with ZnMet on the epithelial morphology of the small intestine during the hot and cool season are shown in Tables 7 and 8. The results indicate that the pigs that consumed diets supplemented with 100 mg of Zn/kg of feed, from zinc methionine, during the hot season, had a higher (p <0.01) V:C ratio (3.36 vs 2.77), compared to those that did not consume additional zinc during said period. Consumption of additional zinc decreased (p <0.05) the depth of the crypts in all segments (duodenum, jejunum and ileum) of the small intestine.

Effect of the consumption of feed added with 100 ppm of organic zinc on the productive performance of developing-finishing pigs, during hot season (July-October)
Variable Treatments SEM1 Main effects Interaction
Values of P
Control Zn DF Zn GL Zn GL +Zn DF Zn GL Zn DF Zn GL* Zn DF
Observations (n) 3 3 3 3
Pigs (n) 24 24 24 24
Period (days) 90 90 90 90
Initial weight (kg) 21.63 22.33 21.73 21.50 0.7445
Weight to 49 d (kg) 54.16 55.70 56.67 52.13 1.9154 0.90 0.73 0.50
Gaining of weight to 49 d (Kg) 32.533 33.333 34.933 30.633 1.3550 0.96 0.57 0.41
DWG2 (kg) 0.663 0.681 0.713 0.626 0.0277 0.96 0.58 0.41
DFC3 (kg) 1.603 1.596 1.650 1.570 0.0539 0.93 0.73 0.77
FC4 2.426 2.353 2.310 2.533 0.0395 0.66 0.32 0.07
Weight to 90 d (kg) 79.50 79.17 83.07 79.67 1.9142 0.65 0.68 0.73
Gaining of weight to 50-90 d 25.667 23.467 26.400 27.533 0.7091 0.10 0.69 0.23
(kg) DWG2 (kg) 0.591 0.568 0.628 0.696 0.0222 0.07 0.57 0.27
DFC3 (kg) 1.907 1.773 2.033 1.990 0.0416 0.03 0.23 0.52
FC4 3.230 3.133 3.240 2.923 0.0910 0.62 0.31 0.58
Gaining of weight in the whole period (kg) 57.700 56.800 61.333 58.167 1.4036 0.44 0.52 0.72
DWG2 (kg) 0.641 0.631 0.681 0.646 0.0156 0.44 0.52 0.72
DFC3 (kg) 1.763 1.706 1.850 1.783 0.0402 0.37 0.50 0.95
FC4 2.760 2.706 2.713 2.756 0.227 0.97 0.92 0.36
Dead 0.33 0.667 0 0.667 0.1930 0.69 0.25 0.69

Treatments: Control = unsupplemented dams-unsupplemented pigs, ZnDF = unsupplemented dams-supplemented pigs; ZnGL = supplemented dams-unsupplemented pigs; ZnGL + ZnDF = supplemented dams-supplemented pigs. Supplement of 100 mg of Zn/kg of feed, provided from zinc methionine (Zinpro 100; Zinpro, Eden Praire, MN). Two Factors: supplementation method = ZnGL and ZnCF, Zn addition level (0 and 100 mg/kg food); 1Standard error of the mean; 2Daily body weight gain; 3 Daily food intake and 4Diet conversion

Effect of the consumption of feed added with 100 ppm of organic zinc on the productive performance of developing-finishing pigs, during the cool season (December to March)
Variable Treatments SEM1 Main effects Interacción
Values of P
Control Zn DF Zn GL Zn GL +Zn DF Zn GL ZnDF Zn GL * Zn DF
Observations (n) 3 3 3 3
Pigs (n) 24 24 24 24
Period (days) 90 90 90 90
Initial weight (kg) 32.13 30.00 29.93 31.86 0.8132
Weight to 49 d (kg) 69.60 71.40 67.36 72.03 1.4980 0.81 0.35 0.67
Gaining of weight to 49 d (Kg) 37.467 41.400 37.43 40.133 1.2656 0.81 0.25 0.82
3
DWG 1 (kg) 0.764 0.844 0.764 0.818 0.0258 0.81 0.26 0.82
DFC 2 (kg) 1.980 2.030 2.043 2.076 0.0326 0.47 0.58 0.91
FC 3 2.603 2.413 2.686 2.580 0.0723 0.44 0.36 0.79
Weight to 90 d (kg) 107.83 112.23 104.2 109.29 1.9853 0.46 0.29 0.94
9
Gaining of weight to 50-90 d (kg) 38.35 40.83 36.92 37.26 0.8972 0.20 0.46 0.57
DWG 1 (kg) 0.910 0.972 0.879 0.888 0.0213 0.21 0.43 0.55
DFC 2 (kg) 3.030 3.016 2.850 2.863 0.0568 0.20 1.00 0.91
FC 3 3.326 3.016 3.270 3.226 0.0634 0.82 0.36 0.53
Gaining of weight in the whole period (kg) 75.700 82.267 74.13 77.400 1.9356 0.46 0.29 0.94
3
DWG 1 (kg) 0.841 0.914 0.826 0.859 0.0211 0.45 0.26 0.66
DFC2 (kg) 2.493 2.513 2.443 2.466 0.0334 0.54 0.78 0.98
FC 3 2.963 2.760 2.976 2.876 0.0497 0.53 0.16 0.61
Dead 0.67 0.33 0 0 0.1306 0.06 0.50 0.50

Treatments: Control = unsupplemented dams-unsupplemented pigs, ZnDF = unsupplemented dams-supplemented pigs; ZnGL = supplemented dams-unsupplemented pigs; ZnGL + ZnDF = supplemented dams-supplemented pigs. Supplement of 100 mg of Zn / kg of feed, provided from zinc methionine (Zinpro 100; Zinpro, Eden Praire, MN). Two Factors: supplementation method = ZnGL and ZnCF, Zn addition level (0 and 100 mg / kg food); 1Standard error of the mean; 2Daily body weight gain; 3 Daily food intake and 4 Diet conversion

Influence of climate and zinc supplementation on the morphology of the different regions of the small intestine, in fattening pigs
Variables Heat Season Cool Season
Pig - Zn Pig + Zn Pig - Zn Pig - Zn Main factors Interaction
Mean ± EE Mean ± EE Mean ± EE Mean ± EE Clima Zinc C*Z
Duodeno
Pig, n 14 13 10 15
High V, µm 391 15.90 b 327 15.97c 423 17.86ab 451 14.58b < 0.01 0.26 <0 .01
Deep C, µm 153 7.88a 115 8.18b 121 9.33ab 116 7.62b 0.07 0.02 0.06
V:C Ratio 2.70 0.190c 2.98 0.197bc 3.69 0.215ab 3.90 0.190a < 0.01 0.24 0.86
Jejunum
Pig, n 15 13 10 15
High V, µm 383 12.60b 408 13.54ab 458 15.44a 452 12.60a <0.01 0.51 0.25
Deep C, µm 136 6.24a 111 6.71ab 111 7.64ab 108 6.24b 0.05 0.05 0.13
V:C: Ratio 2.97 0.190b 3.80 0.204 a 4.18 0.222 a 4.25 0.197 a < 0.01 0.03 0.07
Ileum
Pigs, n 13 14 9 15
High V, µm 363 14.03b 351 13.52b 423 16.86a 435 13.06a <0 .01 0.98 0.43
Deep C, µm 140 6.31a 110 6.38b 112 7.58b 113 5.87b 0.07 0.03 0.03
V:C Ratio* 2.66 0.16b 3.30 0.15a 3.95 0.187a 3.86 0.15a < 0.01 0.11 0.04

*V:C ratio indicates the product of the division of the villus height by crypt depth. a b, c, indicates statistical difference (Tuckey, P<0.05)

Influence of the climate and the addition of zinc methionine to the diet on the intestinal morphology of fattening pigs (combined values of the three regions: Duodenum, jejunum and ileum)
Heat Season Cool Season
Variables Pigs - Zn Pigs + Zn Pigs - Zn Pigs + Zn Main factors Interaction
Mean ± EE Mean ± EE Mean ± EE Mean ± EE Clima Zinc C*Z
Small Intestine
Pigs, n 15 14 10 15
Sample, n 42 40 29 45
High V, µm 378 8.213b 362 8.414b 436 9.467a 446 8.210a < 0.01 0.68 0.13
Deep C, µm 143 3.897a 112 3.992b 113 4.463b 113 3.895b < 0.01 < 0.01 < 0.01
V:C Ratio* 2.77 0.105c 3.36 0.107b 3.94 0.119a 4.00 0.105a < 0.01 < 0.01 0.02

* Ratio V: C, indicates the product of the division of the height of villi by depth of crypt. a b, c, indicates statistical difference (Tuckey, P <0.01)

Experiment 2. During the cool season of the year the treatments did not modify the productive response of the pig (table 6), nor the morphology of the intestinal epithelium (tables 7 and 8). However, the additional consumption of zinc methionine during the gestation-lactation period tended (p = 0.06) to decrease mortality during the fattening period. In this regard, it has been reported that supplementation with Zn in the sow's diet during gestation and lactation reduces pre-weaning mortality (Payne et al., 2006; Romo et al., 2017) and improves the immune function of weaned piglets (Romo et al., 2017); which agrees with the results obtained in the present study.

The amount of organic Zn (ZnMet) supplemented to the pigs in the present study was 100 mg/kg of feed, in addition to the inorganic Zn content provided by the diets (120.20 mg/kg in the development diet and 105.31 mg/kg in completion), an amount higher than recommended by the NRC (2012). However, these levels are not toxic and are routinely used in commercial swine diets. The pigs of exp. 2 were exposed to an average temperature of 20.57 °C and relative humidity of 72.0% (table 4; CIAD, 2015, 2016); remaining at a THI of 67.39, environmental conditions under which the pig does not suffer physiological stress derived from the physical environment (Mader et al., 2006). While the pigs of experiment 1, they remained in a THI of 81 points (in physiological danger, see table 3) with an average environmental temperature of 29.58 °C and 72.61% relative humidity. The difference in environmental temperature and relative humidity between the pigs in experiment 1, compared to those in experiment 2, was 9.01 °C and 0.61%.

The results of the morphological analysis of the duodenum, jejunum and ileum samples show that the pigs that consumed diets supplemented with 100 mg of Zn/kg of feed, from zinc methionine, during the hot season, had a higher (p <0.01) V: C ratio (3.36 vs 2.77), with respect to those who did not consume additional zinc during said period. Consumption of additional zinc decreased (p <0.05) the depth of the crypts in all segments (duodenum, jejunum and ileum) of the small intestine. An interaction (p <0.02) was observed between the climate and zinc methionine supplementation in the depth of the crypt and in the V:C ratio. The effect of climate and zinc methionine supplementation on the epithelial morphology of each segment of the small intestine analyzed is described below:

Epithelial morphology of the duodenum. The analysis indicates an interaction (p <0.01) of the climate with zinc, observing that in cool climate the pigs have a better response to the additional consumption of 100 mg of Zn/kg of feed, with a greater height of the villi with respect to the pigs supplemented during hot weather. In the case of the depth of the crypts, the pigs that consumed feed added with zinc methionine, both in the warm season and in the cool season, had a lower depth (p <0.02); while the V:C relationship was influenced (p <0.01) by the climate; being older during the cool season.

Jejunum epithelial morphology. The climate was the factor that modified (p <0.01) the height of the villi, observing a higher height of these in the pigs treated during the cool season. However, the depth of the crypts was lower (p <0.05) in the pigs that consumed feed added with zinc methionine, both in the warm and cool seasons, as well as in those that did not consume additional zinc during the cool season. (p <0.05). Similarly, the highest (p <0.03) V: C relationship was d in the animals and times of the year observe previously referred.

Ileum epithelial morphology. In the ileum region, the height of the villi was also higher (p <0.01) in the pigs treated during the cool season. However, the depth of the crypt was lower (p <0.03) in the pigs that consumed feed added with zinc methionine, both in the warm season and in the cool one, observing an interaction (p <0.03) between the factors climate and zinc an interaction (p <0.04) between climate and zinc was found in the V: C ratio.

When doing the pooled analysis (see Table 8) of the epithelial morphology of the three segments of the small intestine, it was observed that the climate has a greater effect (p<0.01) on the height of the villi, and that there is an interaction (p<0.02) between climate and zinc supplementation in reducing crypt depth and increasing V: C ratio.

The results of the present study indicate that supplemental zinc at the level of 100 mg / kg of feed, from zinc methionine, improves the intestinal morphology of fattening pigs reared under a hot environment; but when it is supplemented to pigs raised under cool environments the response is improved.

It has been suggested that a low V: C ratio may indicate villus atrophy, associated with an increased rate of cell loss from the villus apex, concurrent with increased cell production in the crypts, and thus therefore, a greater depth of these. A higher V: C ratio suggests a healthier state of the intestine (Tang et al., 1999). Al et al. (2015) indicated that the height of the villi and the depth of the crypt show remarkably interdependent developmental changes. Therefore, its morphometric measurement cannot be considered individually; instead the V: C ratio should be evaluated. It suggests that the higher V: C ratio observed in the present study (3.36 vs. 2.77; p <0.01) in pigs that received supplementation with 100 mg of Zn (ZnMet) kg-1 during the hot season, regarding of those who did not receive additional zinc. It is due to the beneficial action of organic Zn on the maintenance of intestinal integrity and morphology. These results are congruent with those obtained by Bouwhuis et al. (2016), who reported that the inclusion of zinc methionine increased the height of the villi in the jejunum, but did not increase the weight gain of pigs. In addition, studies that are more recent demonstrated that zinc supplementation (450 mg kg-1 of nano-ZnO and 3,000 mg kg-1 of ZnO) protects the morphology of the small intestine, by increasing the height of the villi (Long et al., 2017; Pei et al., 2018). For their part, Li et al. (2001) observed that the pigs that received supplemental ZnO had greater thickness of the mucosa and height of the villi, in the proximal and medial sites of the small intestine, with respect to the pigs that received the control diet.

Heat stress is known to affect gastrointestinal health and function (Eshel et al., 2001), since during heat stress blood flow is diverted from the splenic system to the skin, in an attempt to dissipate excess heat (Lambert, 2009). A reduced blood flow and hyperthermia lead to hypoxia, oxidative and nitrosating stress in the enterocyte (Pearce et al., 2013a, b, c), damaging cell and mucous membranes; as well as tight junctions, increasing intestinal permeability (Lambert et al., 2002). In this regard, Pearce et al. (2015) observed that heat stress increases the passage of high molecular weight substances and circulating endotoxins, in addition to an increase in the autolysis of the intestinal epithelium.

Zinc oxide supplementation has been shown to reduce intestinal permeability in piglets at weaning, while increasing the amount and expression of tightly bound proteins (Zhang and Guo, 2009). Also increasing levels of the zinc complex AA (220 and 320 mg/kg) increased the integrity of the gastrointestinal tract, compared to control pigs that received 120 mg/kg of ZnSO4 (Sanz-Fernandez et al., 2014). In addition, this mineral protects cells against oxidative damage by stabilizing membranes, inhibiting the pro-oxidant enzyme nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase (NADPH-Oxidase), and inducing metallothionein synthesis (Marreiro et al., 2017). In this regard, it has been reported that zinc supplementation induces the expression of metallothioneins in Caco-2 cells (Wang et al., 2013), which could act as antioxidants, due to their ability to sequester reactive oxygen species and nitrogen intermediates (Waeytens et al., 2009). Furthermore, zinc increases the expression and concentration of antimicrobial substances such as β- defensins in IPEC-J2 cells (Mao et al., 2013).

On the other hand, Zn is a structural component of the enzyme superoxide dismutase (SOD), present in the cytoplasm of cells. SOD promotes the conversion of two superoxide radicals (O2-) into hydrogen peroxide (H2O2) and molecular oxygen (O2), reducing the toxicity of reactive oxygen species (ROS); because it converts a highly reactive species into a less harmful one (Cruz and Soares, 2011; Marreiro et al., 2017). Studies have also highlighted its role in the regulation of glutathione peroxidase and in the expression of glutamate-cysteine ligase, an enzyme involved in the synthesis of glutathione that acts directly on the neutralization of free radicals (Marreiro et al., 2017). Consequently, there appear to be a variety of mechanisms by which dietary zinc can maintain or restore the integrity and morphology of the intestinal epithelium, under conditions of oxidative stress.

 CONCLUSION

Supplementation with 100 mg of zinc/kg of feed, from zinc methionine, improves the integrity of the intestinal epithelium in fattening pigs, reared under conditions of high caloric load, and supplementation during the gestation-lactation period. It can be used as a strategy to reduce mortality during the fattening stage.