Identification of new physiological parameters for monitoring chronic stress in growing pigs: Hair cortisol and Chromogranin A

Abstract

L’objectiu principal d’aquesta tesi és identificar i estudiar la viabilitat del cortisol en pèl i de la cromogranina A (CgA) com a indicadors d’estrès crònics en porcs d’engreix. Amb aquest propòsit es van realitzar quatre estudis englobats en dos experiments. El primer estudi tenia com a objectiu determinar la viabilitat del pèl com a matriu per detectar cortisol en l’espècie porcina. Per aquest motiu, es van analitzar mostres de pèl de 56 mascles sencers creuats sotmesos a un procés de reorganització setmanal. Els resultats obtinguts van mostrar una correlació positiva de les concentracions de pèl al llarg del temps. A més, es van observar diferències en funció de la regió mostrejada. Segons aquests resultats, el pèl és una matriu vàlida per detectar el cortisol en els porcs d’engreix. L’objectiu del segon estudi era analitzar l’ús del cortisol en pèl, la CgA en saliva i el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) en sang com a possibles biomarcadors d’estrès crònic. Per aquest motiu es va sotmetre a 56 mascles sencers creuats a diferents tractaments usant enriquiment ambiental (EE) i un compost natural d’herbes (HC) amb l’objectiu de reduir l’estrès. Durant l’estudi, es van recollir mostres de pèl, saliva i sang a les 15, 20 i 24 setmanes de vida (T0, T1 i T2 respectivament). A T0, no es van observar diferències en cap indicador. En canvi, a T2, els porcs suplementats amb EE, HC o ambdós (EEHC) van presentar menors concentracions de CgA i cortisol en pèl en comparació amb el grup control (CG). A més, els valors de cortisol en pèl van correlacionar significativament amb els de CgA. Els resultats obtinguts suggereixen que la concentració de CgA i el cortisol en pèl poden ser bons biomarcadors d’estrès crònic en porcs d’engreix. Al tercer estudi, es van analitzar possibles diferències comportamentals i de rendiment relacionades amb l’ EE i l’ HC. Per aquest motiu, es van pesar i avaluar les lesions de la pell de tots els porcs abans de començar l’experiment (15 setmanes d’edat) i a les 18, 20, 22 i 24 setmanes. A més, es van realitzar observacions setmanals de cada corral, i es van portar a terme tres tests de novetat a les 16, 19 i 23 setmanes d’edat. Al final de l’experiment (setmana 24), els animals del grup control van presentar un menor pes que els animals sotmesos a EE o HC. A més, els criats amb EE van presentar més comportament exploratori i menys estereotípies i conductes redirigides. Per altra banda, els porcs suplementats amb HC van presentar menys interaccions socials i menys lesions. Els resultats obtinguts en aquest experiment suggereixen que tant EE com HC influeixen positivament sobre el creixement i el benestar dels porcs d’engreix. El quart estudi es va dur a terme amb els mateixos animals que l’estudi 2 i 3. En aquest cas es va avaluar la qualitat de la carn i la canal, així com l’acceptabilitat i la percepció dels consumidors respecte l’ EE i HC. En general, no es van obtenir diferències de qualitat ni d’acceptabilitat per cap dels paràmetres analitzats. Per altra banda, l’aspecte més valorat pels consumidors va ser el sistema de producció, amb preferència per aquells sistemes enfocats a incrementar el benestar, seguit per el tipus d’alimentació, amb preferència pels sistemes suplementats amb herbes naturals d’efectes relaxants. Aquests resultats suggereixen que les millores de benestar a granja són un factor apreciat per un important segment dels consumidors. En resum, els resultats dels dos experiments suggereixen que el cortisol en pèl i la CgA en saliva poden esdevenir bons indicadors d’estrès crònic en porcs d’engreix.

The main objective of this thesis is to identify and study the feasibility and reliability of hair cortisol and salivary Chromogranin A (CgA) as indicators of chronic stress in growing pigs. In this context, four studies were conducted encompassed in two different experiments. The first study aimed to determine the viability of hair as a matrix to detect cortisol in swine. For this purpose, hair samples from 56 crossbred entire males subjected to weekly remixing were analysed. The results showed a significant positive correlation of hair cortisol concentration over time. Furthermore, differences were observed in terms of the anatomical region sampled. According to these results, hair is a proper matrix to detect cortisol in growing pigs. The aim of the second study was to analyse the use of hair cortisol, salivary CgA and tumour necrosis factor alpha (TNF-α) in blood as potential biomarkers of chronic stress. For this reason 56 crossbreed entire males were subjected to different treatments using environmental enrichment (EE) and a compound of natural herbs (HC) aiming to stress reduction. The treatments were: a) pigs reared in EE b) pigs supplemented with HC, c) pigs reared in EE and supplemented with HC (EEHC) and d) control group (CG). During the study, we collected samples of hair, saliva and blood on 15, 20 and 24 weeks of age (T0, T1 and T2 respectively). At T0, no differences were observed in any indicator. However, at T2, salivary CgA and hair cortisol concentration were lower in EE, HC and EEHC compared to the CG. At T1, similar differences were observed, but only in salivary CgA concentration. In addition, the concentration of hair cortisol was significantly correlated with salivary CgA concentration. Results from this experiment suggest that salivary CgA and hair cortisol can be good biomarkers of chronic stress in growing pigs. In the third study, behaviour and performance changes were analysed in relation to EE and HC. For this reason, body weight and body lesions were recorded from all the pigs before starting the experiment (15 weeks old) and at 18, 20, 22 and 24 weeks. Moreover, weekly observations were performed from each pen, and three novel tests were carried out at 16, 19 and 23 weeks of age. At the end of the experiment (24 days), pigs from the control group showed a lower weight than pigs subjected to EE or HC. Furthermore, pigs reared with EE presented more exploratory behaviour and less stereotypies and redirected behaviour. On the other hand, pigs supplemented with HC presented less social interactions and less skin lesions. The results from this experiment suggest that both EE HC positively influence animal welfare and performance of growing pigs. The fourth study was carried out with the same animal used in study 2 and 3. The aim of this last study was to evaluate consumer’s acceptability, and preference, and meat and carcass quality of pork regarding the EE and HC. In general, there was no significant difference in quality or acceptability of any of the parameters analysed. On the other hand, the most important factor considered by consumers was the production system, with preferences for those systems aiming to increase the welfare, followed by the feeding system, with preference for systems supplemented with natural herbs with relaxing properties. The present results suggest that improvements in animal welfare at farm level are appreciated by an important segment of consumers. In summary, results from both experiments suggest that cortisol measured in hair and CgA measured in saliva could be good chronic stress indicators in growing pigs.