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Monitoreo termográfico infrarrojo en lechones destetados

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  • Julio 16, 2019
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Autor: Daniel Mota Rojas
Colaboradores: Ariadna S. Yáñez-Pizaña, Ramiro Ramírez-Necoechea, Miguel González Lozano
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M. en C. Ariadna S. Yáñez-Pizaña. Estudiante de Doctorado en Ciencias Biológicas y de la Salud, Universidad Autónoma Metropolitana (UAM). Ciudad de México. 

Dr. Daniel Mota Rojas. Academia Mexicana de Ciencias. Editor en Jefe del Libro Bienestar Animal, una visión global en Iberoamérica. Editorial ELSEVIER-España. Neurofisiopatología del Estrés, Comportamiento  y Bienestar de los Animales Domésticos y Silvestres, DPAA. Universidad Autónoma Metropolitana, (UAM), Ciudad de México. dmota100@yahoo.com.mx

Dr. Ramiro Ramírez-Necoechea. Comportamiento y bienestar del cerdo enfermo. Patología clínica. Departamento de Producción Agrícola y Animal, Universidad Autónoma Metropolitana, Campus Xochimilco (UAM-X), Ciudad de México.

Dr. Miguel González Lozano. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, CEIEPP. Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Ciudad de México, México.


Introducción


La temperatura corporal es un parámetro fisiológico particularmente valioso, y sus variaciones están estrechamente relacionadas con muchas funciones del organismo (Nord et al., 2016). En este sentido se ha propuesto el uso de cámaras termográficas infrarrojas como una herramienta no invasiva que permite la evaluación precisa de la superficie de los animales (Knížková et al., 2007), la termografía en animales de granja ha sido utilizada como una herramienta para evaluar cambios en la temperatura corporal de los animales ante diversos estímulos, tales como, la identificación de procesos inflamatorios como mastitis, procesos febriles, trastornos respiratorios, termorregulación y aspectos reproductivos (Cook et al., 2015, McCafferty et al., 2011, Menegassi et al., 2016)
 

 

 

Adaptación y habituación térmica


Existen diferentes respuestas a través de las cuales los animales se adaptan a las condiciones climáticas cambiantes, incluida la adaptación genética o biológica, la adaptación fenotípica, la aclimatación y la habituación (Ratnakaran et al., 2017). Los cerdos son animales homeotermos y endotermos. Homeotermos significa que mantienen su temperatura corporal relativamente constante; endotermos significa que utilizan el calor producido por su propio metabolismo para mantener su temperatura corporal constante (Manteca, 2009). En cerdos en crecimiento, la temperatura rectal normal (es decir, un indicador fisiológico de la temperatura central) se establece en 39.2 ° C, pero puede variar de aproximadamente 38 a 40 °C entre los animales y las condiciones ambientales/experimentales (Einer-Jensen et al., 1999). Para todos los mamíferos existe una temperatura ambiental a la cual pueden mantener su temperatura corporal dentro de los límites normales. La zona termoneutral se define como el rango de condiciones ambientales bajo las cuales un animal puede regular la pérdida de calor con un mínimo de esfuerzo (Klein, 2014), siendo su límite inferior, la temperatura crítica inferior (TCI) y el límite superior, la temperatura crítica superior (TCS). Durante la primera semana post-destete de los lechones, la TCI es de 28 °C y la TCS es de 32 °C. Morológicamente, los cerdos poseen un número muy reducido de glándulas sudoríparas (30/cm2) y, por lo tanto, son muy suceptibles al estrés por calor (Bracke y Spoolder, 2011). Los cerdos pueden disipar menos del 50 % de su producción de calor mediante evaporación respiratoria (a 32 °C, Renaudeau et al., 2013). Cuando se supera la TCI o la TCS, los cerdos deben poner en marcha diferentes mecanismos para llevar a cabo la regulación de la temperatura corporal: mecanismos fisiológicos, cambios en sus pautas comportamentales, homestosis evaporativa y ajustes nutricionales. Cuando las temperaturas son excesivamente extremas, tanto por calor como por frío, ocasionan un verdadero estrés térmico en el animal debido a su incapacidadde adaptación a esta nueva situación. Junto a la temperatura, la humedad es el otro factor climático que se debe de considerar, ya que es capaz de condicionar la sensación térmica de los cerdos. Se debe intentar mantener una humedad relativa del 60-70 %, ya que ambientes excesivamente secos provocan irritación y sequedad de la mucosa del aparato respiratorio y ambientes muy húmedos, a parte de incidir en el aumento del estrés del térmico, favorecen la supervivencia y transmisión de patógenos (Quiles y Hevia, 2008).


El calor se pierde por radiación desde la superficie corporal hacia un objeto más frío; por convección al calentarse el aire o el agua que los rodea; por evaporación de las secreciones respiratorias, sudoración o saliva, y por conducción hacia superficies más frías con las que el animal entra en contacto, además una pequeña cantidad de calor también se pierde con la orina y las heces (Klein, 2014). Para regular la temperatura corporal, los animales necesitan diferentes sensores de temperatura (sensores térmicos), los cuales están situados en la superficie cutánea (receptores periféricos), en la región preóptica del hipotálamo (receptores centrales) y en otras partes del cuerpo (receptores profundos), en las vísceras abdominales y en, o, alrededor de las grandes venas de la parte superior del abdomen y del tórax. La integración central de la información procedente de varios receptores se lleva a cabo en el hipotálamo anterior; las neuronas sensibles al calor y al frío se localizan en el núcleo preóptico del hipotálamo, estas neuronas actúan como sensores térmicos que controlan la temperatura corporal, cuando se detecta aumento de calor en la región preóptica, el primer mecanismo fisiológico para enfrentarlo es el aumento del volumen y  flujo sanguíneo a la superficie de la piel ( Klein, 2014), por ejemplo, aumentando el flujo sanguíneo hacia la piel hasta 44 % mayor a 33 °C que a 23 °C en lechones (Collin et al., 2001), la vasodilatación estimula el centro promotor para aplanar la cubierta del pelo y permitir una mejor disipación del calor a través de la conducción, convención y radiación ( Klein, 2014). Si los sistemas antes mencionados no compensan la necesaria pérdida de calor, entonces se disminuye la actividad tiroidea, lo que deprime el metabolismo corporal (inhibición de la termogénesis química) repercutiendo negativamente sobre la ingestión de alimento (inapetencia) (Klein, 2014).


Respecto a los receptores dérmicos para el frío, estos son particularmente sensibles a la disminución de la temperatura corporal, inicialmente se conserva el calor a través de la vasoconstricción periférica, esto genera un gradiente de temperatura en las extremidades y reduce la temperatura de la piel. Otro mecanismo para disminuir la perdida de calor es la piloerección (elevación del pelo), lo cual genera aislamiento, el pelo atrapa el aire e impide la convección, si aumenta el enfriamiento se incrementa también la producción metabólica de calor mediante termogenia con o sin temblor. En la porción dorso-medial del hipotálamo posterior y cerca de la pared del tercer ventrículo se encuentra una región denominada centro motor primario de la tiritona, este centro se activa cuando la temperatura corporal desciende, incluso décimas de grado, luego transmite las señales causantes de la tiritona aumentando el tono de los músculos esqueléticos y facilitando la actividad de las motoneuronas anteriores, produciendo tiritona. Cuando la tiritona es máxima, la producción de calor del cuerpo aumenta de cuatro a cinco veces. El incremento de la estimulación simpática o de los valores circulantes de noradrenalina y adrenalina de la sangre puede inducir un aumento inmediato de la tasa metabólica celular. Este efecto se conoce como termogenia química, o termogenia sin tiritona, en donde el exceso de nutrientes se oxida y, en consecuencia, libera energía en forma de calor. En este sentido, las hormonas tiroideas triyodotironina (T3) y tiroxina (T4), desempeñan un papel esencial en el control de la tasa metabólica y la termogénesis y, por lo tanto, en la capacidad de los animales para mantener la temperatura corporal (Silva, 2006). El enfriamiento de la región hipotalámica posterior y preóptica aumenta la producción de la hormona liberadora de tirotropina (TRH). Esta hormona es transportada por la vena porta hacia la adenohipófisis, donde estimula la secreción de la tirotropina (hormona estimuladora de la tiroides-TSH), esta, a su vez, estimula una mayor liberación de triyodotironina (T3) y tiroxina (T4) por la glándula tiroides, este aumento de T3 y T4 aumentan el metabolismo basal y promueve la termogénesis (Klein, 2014).


Para mayores detalles sobre termorregulación en mamíferos clic aquí...


Termografía infrarroja


La termografía infrarroja (IRT- Infrared Thermal Imaging) se basa en la recepción y cuantificación de las radiaciones térmicas emitidas y reflejadas por los cuerpos, y su posterior digitalización en imágenes térmicas, termogramas o termografías (Speakman y Ward, 1998, Yáñez-Pizaña et al., 2019; Pérez-Pedraza et al., 2018). La IRT es capaz de identificar pequeños cambios en la temperatura y monitorearlos con precisión. La temperatura corporal ha sido un parámetro fundamental para evaluar el estado de salud de un animal (Chung et al., 2010). La principal ventaja de la medición de temperatura por IRT es que el método no es invasivo (Phillips y Heath, 2001; Stewart et al., 2008; Bouzida et al., 2009; Moura et al., 2010; Nascimento et al., 2011). Por esta razón se aplica a diferentes procesos que cursan con cambios de temperatura como, por ejemplo: calentamiento externo, traumatismos, infecciones, procesos neurológicos o inflamaciones.

 

La IRT ha sido adoptada en estudios de producción animal para diferentes análisis, tales como: respuestas metabólicas al estrés térmico (Paim et al., 2013), en el diagnóstico de procesos inflamatorios (Loughmiller et al., 2001; Schaefer et al., 2004; Colak et al., 2008; Hovinen et al., 2008, Hovinen y Pyörälä, 2011, Pérez-Pedraza et al., 2018), así como, la adecuación de instalaciones agrícolas. Resultados de Gagge et al. (1938), Stombaugh y Roller (1977) y Andersen y Nørgaard (2006) indican que un cambio en la temperatura de la piel en una parte del cuerpo produce cambios en la temperatura de la piel en otra parte del cuerpo, sin embargo, el nivel del cambio diferirá entre las partes del cuerpo.  La termografía puede ser evaluada en la piel de los cerdos debido a que su pelaje es diferente a muchos otros mamíferos, que tienen una mayor densidad de pelo (Tuchscherer et al., 2000). No obstante, es importante considerar que la temperatura superficial de la piel está influenciada por factores ambientales y por la respuesta de termorregulación del propio individuo (Rooke y Bland, 2002). Algunos estudios han asociado la temperatura ocular evaluada por la IRT con los niveles de cortisol en bovinos y porcinos, como resultado del flujo sanguíneo alterado producido, como respuesta a las condiciones de estrés (Stewart et al., 2008; Tan et al., 2009).


Las temperaturas de la superficie corporal se han medido mediante IRT en lechones (Chung et al., 2010), cerdos en crecimiento (Loughmiller et al., 2005) y cerdas de parto (Zinn et al., 1985), y este método también se ha utilizado para detectar fiebre en cerdos en crecimiento (Loughmiller et al., 2001). Por otro lado, algunos estudios han demostrado que la temperatura superficial de los lechones es menor cuando existen bajas temperaturas ambientales, mientras que el aumento de la temperatura ambiente favorece el incremento de la temperatura de la piel, debido a la termorregulación vasocontrolada, donde se suministra más sangre a los tejidos (Traulsen et al., 2010).


Para profundizar en la termografía del lechón recién nacido consulta a Islas-Fabila et al, 2018. Los porcicultores y su entorno 2018, 21 (125):166-184.

 

 

Ventanas térmicas


Mantener el calor corporal requiere la regulación de producción de calor metabólico, así como la regulación del flujo sanguíneo, especialmente a las regiones periféricas del cuerpo (Jessen, 2001). Las ventanas térmicas son áreas corporales responsables del intercambio de calor. Estas regiones típicamente tienen diferencias cuantitativas y cualitativas en la vasculatura (Midtgard, 1980, 1984; Villarreal et al., 2007, Pérez-Pedraza et al., 2018). La densidad de las anastomosis que derivan la sangre arterial hacia el sistema venoso es generalmente más alta en estas regiones del cuerpo. Por esta razón, estas superficies se han denominado "ventanas térmicas", en la medida en que se pueden abrir o cerrar sitios para el intercambio de calor (vasoconstricción y vasodilatación) del animal al medio ambiente (Sumbera et al., 2007).  El término también se aplica a las regiones superficiales con poco pelo como el hombro, los ojos, nariz y la boca (Phillips, 1992; Hilsberg, 2000). La ventaja de usar IRT con opción térmica voluntaria es que la evidencia de vasodilatación de estructuras periféricas puede usarse para implicar cambios en los puntos de referencia de termorregulación.

 


Los cambios en la temperatura de la piel como resultado de las respuestas vasomotoras son más altas en las regiones de las extremidades que en las regiones del cuerpo central (Gagge et al., 1938; Stombaugh y Roller, 1977). Dado que el cambio es mayor en las regiones de las extremidades, se puede suponer que la temperatura de la piel de la oreja podría ser una buena medida de la respuesta de termorregulación en los cerdos. El análisis a través de la IRT ha demostrado esto en la oreja, la cara y la temperatura de las extremidades de conejos y zorros, que responden a la estimulación térmica del área preóptica del hipotálamo anterior (Klir y Heath, 1994); la vasodilatación de la oreja se produce cuando el hipotálamo se calienta y la vasoconstricción cuando se enfría.


Para mayor información del uso de termografía en lechones consulta el artículo aquí...


Yañez-Pizaña, A.; Mota-Rojas D.; Ramírez-Necoechea, R.; Castillo-Rivera, M.; Roldán-Santiago, P.; Mora-Medina, P.; González-Lozano, M. 2019. Application of infrared thermography to assess the effect of different types of environmental enrichment on the ocular, auricular pavilion and nose area temperatures of weaned piglets. Comput. Electron. Agric. 156, 33–42.


ENRIQUECIMIENTO AMBIENTAL EN LECHONES DESTETADOS (Yáñez-Pizaña et al., 2019)


A manera de síntesis señalamos que se utilizó una cámara infrarroja para recolectar imágenes termográficas. Las imágenes térmicas se obtuvieron 30, 90 min, 24, 48, 72, 96 y 120 h post-destete (Figura 5). Todas las imágenes térmicas se obtuvieron dentro de las corraletas, fueron tomadas a una distancia uniforme (1 m). Cada lechón fue previamente identificado con un número en el cuerpo.


Se evaluaron un total de 64 lechones destetados (8 lechones para cada tratamiento dentro de cada condición). Los lechones destetados fueron alojados en corraletas elevadas a 55 cm del piso, con una superficie de 6 m2 (3 m de largo x 2 m de ancho). Una vez que los lechones fueron separados de sus madres (destete), estos se alojaron bajo dos condiciones diferentes:


1) Condición sin ruptura del orden social (OS), corresponde a lechones de cerdas multíparas. Los lechones no se mezclaron después del destete y,

2) Condición con ruptura del orden social (COS), corresponde a lechones de cerdas multíparas, incluyó la mezcla de lechones provenientes de 30 camadas diferentes (no hermanos). En términos de género, los lechones se distribuyeron uniformemente en todos los grupos. Este procedimiento se llevó a cabo de acuerdo con el manejo rutinario de la granja, en el que el veterinario y el trabajador a cargo de esa área, mezclaron los lechones, estandarizando los nuevos grupos de acuerdo con el tamaño de los lechones.

Una vez definidas estas condiciones, se evaluaron 4 tratamientos diferentes:

- Tratamiento Control (C): Lechones que no tuvieron ningún tipo de manipulación ambiental, tratamiento Cuerdas Suspendidas (CS), tratamiento Botellas Aromatizadas (BA), y tratamiento Juguetes y Pelotas (JP).

 

La tesis doctoral de Yañez-Pizaña (2019), concluye que la temperatura en la carúncula lagrimal de lechones alojados bajo la condición OS sin ningún tipo de enriquecimiento (C) fue baja en las primeras 48 h posteriores al destete en comparación con los otros tratamientos. En cuanto a la región nasal, los lechones destetados bajo la condición COS que recibieron el tratamiento de JP mostraron una temperatura nasal más alta en las primeras 24 h después del destete. En relación a la temperatura del pabellón auricular, los lechones alojados bajo la condición COS que recibieron enriquecimiento con JP mostraron una temperatura más alta durante los 6 días de monitoreo. Los lechones alojados bajo la condición COS requerían más tiempo para restablecer el orden social, lo que podría estar asociado con una mayor actividad física y un aumento en la temperatura del área nasal y del pabellón auricular, en comparación con los lechones alojados en la condición SO. Para mayores detalles te invitamos a que consultes la tesis completa de la primera autora.


Bibliografía disponible en ésta editorial

 

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Dr. Gerardo Joel Avila | Michoacán, México
16 de Jul, 2019 09:56:50 pm
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Felicidades, excelente trabajo Dr. Daniel Mota Rojas, M. en C. Ariadna S. Yañez-Pizaña, Dr. Ramiro Ramirez-Necochea, Dr. Miguel González Lozano.

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