Necessari per sviluppare e supportare un sistema immunitario pienamente funzionante, gli oligoelementi minerali sono indispensabili per la produzione di enzimi. La loro disponibilità è legata a funzioni come il metabolismo cellulare, l’integrità dei tessuti, la riproduzione, la crescita, la modulazione microbica e altre essenziali funzioni vitali. Ma è importante evidenziare che non tutte le fonti di oligoelementi sono uguali. La fonte con cui vengono somministrati gli oligoelementi agli animali ha una significativa importanza perché influenza la quantità di metallo disponibile per l’assorbimento e il successivo utilizzo da parte dell’organismo nel suo metabolismo.

Gli oligoelementi sono nutrienti essenziali necessari per migliorare la salute e le prestazioni degli animali, e rappresentano un buon esempio di come anche piccoli componenti della dieta possano avere un grande impatto sulle funzioni metaboliche e le prestazioni zootecniche degli animali. Tratteremo il loro ruolo nell’alimentazione dei ruminanti da latte in due articoli, ma partiamo dal primo, che affronta l’importanza che la scelta della corretta fonte di oligoelemento riveste sulla salute e sull’immunità.

La ricerca Selko (il marchio Feed Additive di Trouw Nutrition) ha sottolineato come l’integrazione delle diete di monogastrici, ruminanti e vacche da latte con una fonte oligominerale più stabile e meno reattiva – e di conseguenza più biodisponibile – sia in grado di generare una migliore risposta antiossidante e immunitaria. È stato dimostrato come gli animali che ricevevano fonti di oligoelementi sottoforma idrossilata (IntelliBond) avevano ridotto la produzione di marcatori dello stress ossidativo, a differenza degli animali che ricevevano fonti di oligoelementi minerali a base di solfato nella dieta. I ricercatori hanno anche osservato che le diete contenenti oligoelementi idrossilati supportavano l’integrità intestinale degli animali ed erano correlate ad una ridotta presenza di batteri patogeni.

Sfide crescenti con possibilità di intervento limitate   

Gli allevatori di oggi si stanno impegnando ad allevare in modo sempre più efficiente e sostenibile, cercando di abbassare consapevolmente l’utilizzo di antibiotici e riducendo i livelli di additivi antimicrobici. I consumatori prestano attenzione anche al benessere degli animali e alla produzione responsabile dal punto di vista ambientale. Gli strumenti e le pratiche che i produttori possono utilizzare per affrontare queste sfide includono la selezione genetica, l’utilizzo di buone pratiche di gestione delle aziende agricole, l’alimentazione di qualità e il sostegno alla salute degli animali cercando di adottare un approccio preventivo piuttosto che curativo. Questi interventi, al contempo, sono anche in grado di sostenere la salute e la produttività degli animali.

La formulazione della dieta e la salute

Una formulazione corretta della dieta può supportare in modo significativo la salute e il benessere degli animali, e include la scelta di ingredienti che soddisfino le loro esigenze in termini di energia, amminoacidi, vitamine e oligoelementi. È proprio nei periodi di maggiore stress (ad esempio lo svezzamento e la prima fase di lattazione) che i nutrizionisti e gli allevatori concentrano la loro attenzione sull’utilizzo di particolari strategie alimentari e sull’impiego di additivi tecnologici che diano supporto ai loro animali.

Il funzionamento del sistema immunitario

La corretta alimentazione aiuta a sostenere il funzionamento del sistema immunitario contribuendo a migliorarne l’immunocompetenza. Quando gli agenti patogeni attaccano il sistema immunitario assistiamo ad una gamma di sistemi di risposta. Il sistema immunitario innato è una linea di difesa che lo protegge dai vari antigeni mentre il sistema passivo è una risposta immunitaria temporanea ereditata acquisita attraverso altri percorsi come l’assunzione di colostro. Il sistema adattativo, invece, si attiva quando la risposta innata è insufficiente e il sistema immunitario è sopraffatto, innescando così una risposta infiammatoria altamente specifica. Nei patogeni comuni come E. coli o alcuni virus come la PRRS nel caso dei suini, una volta che l’agente patogeno entra nell’organismo e viene a contatto con il sistema immunitario, i macrofagi si attivano per riconoscere l’intruso. Questi componenti innescano una via di segnalazione per attivare una risposta immunitaria a cascata, come la produzione di citochine pro-infiammatorie. Altre risposte acute agli agenti patogeni includono febbre, ridotta assunzione di alimento e un calo della crescita. La produzione di citochine durante una reazione immunitaria influenza i processi metabolici dell’animale perché devia i nutrienti verso il sistema immunitario a discapito della produzione (Fig. 1).

Figura 1 – Quando il sistema immunitario riconosce la presenza di batteri patogeni innesca una risposta immunitaria. (Adattato da Johnson, 2012).

Insieme agli stimoli immunitari basati su agenti patogeni, gli animali che affrontano fattori di stress come le alte temperature o le restrizioni alimentari e di spazio, generano radicali liberi dell’ossigeno che causano danni cellulari e lesioni ai tessuti. Le reazioni estreme allo stress possono anche ostacolare le funzioni immunitarie, la crescita degli animali e la fertilità. Le diete che non forniscono i nutrienti necessari possono non consentire la piena funzione immunitaria, lasciando gli animali più esposti a malattie e agenti patogeni.

La funzione, le diverse fonti e le interazioni tra oligoelementi e la dieta

Abbiamo sottolineato l’importanza degli oligoelementi nello sviluppare e supportare il sistema immunitario, ma è altrettanto noto come siano fondamentali per la produzione di enzimi. La loro disponibilità è legata a funzioni come il metabolismo cellulare, l’integrità dei tessuti, la riproduzione, la crescita, la modulazione del microbioma ruminale e intestinale, l’assunzione di mangime e altre funzioni vitali.

Ma è importante evidenziare che non tutte le fonti di oligoelementi sono uguali. La struttura della fonte di oligoelementi influenza la quantità di metallo disponibile per l’assorbimento e il successivo utilizzo nel metabolismo. Gli oligoelementi possono essere utilizzati per la fabbricazione di importanti enzimi solo dopo essere stati assorbiti nel tratto intestinale e dopo essere entrati nel torrente circolatorio.

Le fonti di oligoelementi differiscono in base alla forza del loro legame e alla concentrazione di metallo. Le fonti di oligoelementi a base solfato sono caratterizzate da un legame metallico di tipo ionico, e quindi relativamente debole. I legami così facilmente disgregabili consentono al metallo di separarsi quando entra in contatto con l’umidità, permettendogli di reagire con altri elementi all’interno della dieta. Sia che l’umidità si incontri in condizioni di stoccaggio durante la lavorazione o ancor di più nel tratto gastrointestinale, la probabilità che gli oligoelementi sotto forma di solfato non siano disponibili per l’animale dove realmente servono aumenta. Gli oligoelementi che si sciolgono a contatto con l’umidità anche al di fuori del tratto gastrointestinale non possono essere disponibili per l’animale. Inoltre, una volta arrivati nel rumine, i solfati possono interferire con alcune importanti funzioni digestive, provocando la riduzione della digeribilità della fibra e della sostanza secca a livello ruminale. Gli oligoelementi che non vengono assorbiti saranno così escreti nell’ambiente.

Le fonti di oligoelementi sotto forma organica utilizzano un legame covalente più forte. Tuttavia, la dimensione della molecola del ligando – generalmente costituita da amminoacidi e peptidi – riduce la concentrazione totale dell’oligoelemento minerale nella molecola, aumentando il prezzo dell’unità di metallo per kg di prodotto. Gli oligoelementi a base di idrossicloruro hanno anche un legame covalente più forte ma, dato che i ligandi sono di dimensioni più piccole, come idrogeno, cloruro e ossigeno, consentono di apportare un più alto titolo di metallo per kg di prodotto (Fig. 2)

Figura 2 – Le fonti di oligoelementi hanno diverse qualità chimiche che alterano la disponibilità, la reattività e la concentrazione del metallo.

La fonte di oligoelementi e la funzionalità immunitaria nei ruminanti da latte 

L’impatto della fonte di oligoelementi nell’alimentazione delle vacche da latte è stato esaminato in questo recente studio condotto presso la Cornell University che ha confrontato l’inclusione di tre tipi di fonti di oligoelementi fornite con somministrazione “on top” in tre diete equivalenti da un punto di vista nutrizionale, ma che differivano solo per la fonte di oligoelementi: solfato, solfato combinato con oligoelemento sotto forma organica o idrossicloruro. Le vacche sono state monitorate dal periodo pre-parto fino a 84 giorni di lattazione. Durante tutto il periodo di prova, le vacche che seguivano la dieta “idrossicloruro” producevano livelli più bassi di TBARS, indicando che gli animali affrontavano meno stress ossidativo. Nel periodo post-parto, solo le vacche che ricevevano gli oligoelementi sotto forma di idrossicloruro hanno mostrato una produzione più contenuta di aptoglobina, che risulta indice di una riduzione dello stress poiché le vacche sane riducono la produzione di questo marker dell’infiammazione (Fig 3). Le vacche di questo gruppo sono state anche le prime a raggiungere il picco di produzione e tendevano a produrre più latte (circa 1,1 kg/giorno) durante tutta la lattazione.

Figura 3 – La fonte di oligoelementi nelle vacche da latte può ridurre i marcatori di stress causati dallo stress ossidativo e abbreviare il tempo per raggiungere il picco di produzione di latte.

Uno studio condotto presso la Iowa State University nel 2020 ha monitorato l’influenza della fonte di zinco sulla produzione di biomarcatori dell’infiammazione. Il progetto ha anche esaminato l’integrità della parete intestinale utilizzando Cr-EDTA come marcatore: più Cr-EDTA si trasferiva dal tratto intestinale al flusso sanguigno, più si evidenziava il fenomeno del “leaky gut” o, in altre parole, un danno alla struttura della parete intestinale. In questo studio fattoriale 2×2, le vacche in lattazione sono state assegnate a una delle quattro diete: una con mangime somministrato ad-libitum con zinco sotto forma di solfato, una con mangime sempre ad-libitum con zinco sotto forma di idrossicloruro e due in cui si applicava la restrizione alimentare. Anche in queste due diete si somministrava rispettivamente lo Zn sotto forma di solfato e lo Zn sotto forma di idrossicloruro. Le vacche sono state acclimatate al tipo di dieta per un periodo iniziale, poi sono state assegnate alla dieta ad libitum o a quella a restrizione alimentare e controllate per i biomarker dell’integrità e salute intestinale.

Le analisi effettuate sulla morfologia della parete intestinale hanno rilevato come l’altezza dei villi nella regione del duodeno, del digiuno e dell’ileo è rimasta piuttosto consistente sia per le vacche con la dieta a base di idrossicloruro sottoposte a restrizione alimentare, che per gli animali della dieta di controllo alimentati ad libitum. Le vacche assegnate alla dieta a restrizione alimentare con Zinco sotto forma di solfato, hanno invece evidenziato un calo dell’altezza dei villi nella regione dell’ileo. Le cellule caliciformi, come noto, sono deputate alla produzione di muco nell’intestino. Le vacche che hanno subito la restrizione alimentare hanno anche ridotto la superficie delle cellule caliciformi rispetto alle vacche del gruppo ad alimentazione ad-libitum. Ciò che è ulteriormente emerso dallo studio, ci dice che negli animali sottoposti a restrizioni alimentare, l’integrazione con fonti di Zn a base di idrossicloruro ha contribuito ad aumentare la superficie di queste cellule caliciformi nel duodeno rispetto alle vacche alimentate con fonti a base solfato.

Per quanto riguarda i principali marker dell’infiammazione, le vacche assegnate alle diete a restrizione alimentare hanno mostrato livelli più elevati della proteina che lega le endotossine lipopolisaccaridiche (LBP), di sostanza amiloide A sierica (SAA) e di aptoglobina. Osservando i risultati delle vacche sottoposte a restrizione alimentare e assegnate al gruppo “idrossicloruro”, si è potuto osservare una mitigazione dell’effetto dell’infiammazione rispetto alle vacche del gruppo “solfato”. Sia i livelli di SAA che di aptoglobina si sono innalzati nel gruppo a restrizione alimentare, mentre il loro livello era molto più basso per le vacche a cui era stata somministrata una fonte di oligoelementi a base di idrossicloruro, indicando che questi animali sono stati in grado di mitigare in maniera significativa il processo infiammatorio. I livelli di LBP erano più alti, per le vacche che ricevevano Zinco sottoforma di idrossicloruro. Questa osservazione indica che il sistema immunitario degli animali sottoposti a restrizione alimentare ma che assumevano Zinco sotto forma di idrossicloruro era in grado di riconoscere e rispondere più velocemente all’aumento di endotossine lipopolisaccaridiche (LPS) o batteri patogeni (fig. 4).

Figura 4 – La fonte di oligoelementi può migliorare l’integrità della barriera intestinale, la funzione del sistema immunitario e aiutare a ridurre gli indicatori di stress ossidativo.

Sebbene le vacche che hanno subito la restrizione alimentare abbiano visto un declino della funzionalità dei neutrofili, quando sono stati confrontati i risultati per le vacche sulle due diete a restrizione alimentare, quelle che ricevevano Zinco sottoforma di idrossicloruro hanno mostrato risultati migliori in termini di risposta immunitaria. Le vacche che ricevevano Zinco sotto forma di idrossicloruro, inoltre, avevano una diminuzione del 67% della carica di treponema, un agente patogeno correlato alla presenza di dermatite interdigitale bovina e alla putrefazione dello zoccolo.

I risultati combinati indicano che, mentre la restrizione alimentare ha leso l’integrità intestinale, l’uso di fonti di oligoelementi a base di idrossicloruro rispetto a quelle a base solfato hanno contribuito a migliorare alcuni parametri e a sostenere l’integrità della barriera intestinale. In base a questi studi, la differenza di struttura chimica delle fonti di oligoelementi potrebbe quindi indurre queste differenze significative di biodisponibilità. La fonte che risulta più disponibile lungo il tratto gastrointestinale risulta essere l’idrossicloruro, essendo quella che riesce a fornire più metallo per l’assorbimento e da utilizzare poi dall’animale ai fini metabolici. Una maggiore disponibilità di metallo supporta una migliore salute degli enterociti, aiutando a ridurre gli attacchi batterici e mitigare l’insorgenza di stati infiammatori.

Considera la fonte

Oltre all’immunità, gli oligoelementi intervengono nella modulazione microbica e possono influenzare l’appetibilità del mangime. L’adozione nelle diete di fonti di oligoelementi più stabili, e di conseguenza anche più biodisponibili, può anche ridurre l’escrezione di metalli nell’ambiente con evidenti ripercussioni positive anche in termini di sostenibilità ambientale.

Nel prossimo articolo affronteremo gli effetti delle varie fonti di oligoelementi sulla salute, sull’efficienza della digestione ruminale e sulla fertilità.

(Referenze disponibili su richiesta.)

 

 

A proposito di Trouw Nutrition

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