Ganadería

El trichurido Trichuris suis es un nematodo gastrointestinal del cerdo que parasita el ciego y el colon proximal. La caracterización de la infección por T. suis en el huésped natural puede aportar información más precisa para el diseño de procedimientos de control integrados, mejorando así la salud de los cerdos y la calidad de la producción. En este estudio, Joseph Urban y sus colaboradores evaluaron el transcriptoma del colon proximal de cerdos infectados con T. suis a los 21 y 52 días tras la inoculación. Los cerdos infectados mostraron inflamación generalizada alrededor del día²¹¹.

Las vías genéticas más destacadas que se activaron en ambos momentos del estudio estaban relacionadas con la respuesta Th2, la síntesis de colesterol de novo, el metabolismo de la fructosa y la glucosa, el metabolismo de los aminoácidos básicos y el transporte de ácidos biliares. El análisis de los factores reguladores aguas arriba sugirió que el receptor de ácidos biliares/farnesoide X estaba implicado en algunos de estos procesos. El análisis metabólico indicó cambios en los ácidos grasos, la capacidad antioxidante, los compuestos bioquímicos relacionados con la metilación, la glicosilación de proteínas, la estructura de la matriz extracelular, los azúcares, los intermedios del ciclo de Krebs, los metabolitos de origen microbiano y el transporte alterado de metabolitos.

Se observó una modulación de cerca de 1.200 genes expresados de forma diferencial en el colon proximal de cerdos con una infección persistente por parásitos adultos, que resultaba casi un 90 % menor en los cerdos que habían expulsado los parásitos. En general, estos resultados respaldan un modelo para evaluar dietas que alteren favorablemente la microbiota y mejoren la salud intestinal del huésped en cerdos expuestos a Trichuris.

Los estudios epidemiológicos han demostrado que existe una fuerte relación entre la nutrición en las primeras etapas de la vida y el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares. En el caso de los terneros, la relación entre la nutrición previa al destete y la salud a corto plazo está ampliamente reconocida; sin embargo, se sabe menos sobre las implicaciones a largo plazo de la nutrición en las primeras etapas de la vida en las vacas lecheras una vez alcanzada la edad adulta.

Para subsanar esta laguna de conocimiento, el Dr. Martin-Tereso y sus colaboradores se propusieron investigar los efectos de la ingesta de nutrientes antes del destete sobre la producción de leche en las dos primeras lactancias, el riesgo de sacrificio y los perfiles metabolómicos de las vacas lecheras alimentadas con una ración con suministro de leche restringido (RES) o elevado (ELE) antes del destete. Las novillas alimentadas con la dieta ELE presentaron una mayor ganancia de peso diaria media durante el periodo previo al destete, lo que se tradujo en un mayor peso corporal a los 70 días de^edad².

En la primera lactancia, las vacas alimentadas con la dieta ELE antes del destete presentaron un mayor consumo de materia seca, rendimiento de grasa láctea y contenido de grasa láctea que las vacas del grupo RES. En la segunda lactancia, el rendimiento de leche corregido por grasa y proteína, el rendimiento de grasa láctea y el contenido de grasa láctea fueron todos superiores en las vacas del grupo ELE. La probabilidad de ser sacrificadas antes del tercer, cuarto o quinto parto se redujo a la mitad cuando los terneros fueron alimentados con la dieta ELE en comparación con la dieta RES. El análisis metabolómico reveló perfiles metabolómicos distintos en la leche a los 60 días en respuesta al suministro de leche antes del destete.

Las principales vías metabólicas afectadas por el aporte de nutrientes antes del destete, a los 60 días de lactancia, incluyeron el metabolismo de las pirimidinas, la esfingosina, la guanidina, el acetamido y las purinas, así como el ciclo del ácido tricarboxílico. Las diferencias en el perfil metabólico entre los grupos describen una configuración metabólica que se mantuvo hasta la edad adulta y que podría explicar la mayor productividad y resiliencia de las vacas que recibieron un mayor aporte de leche durante el periodo previo al destete.

Se ha establecido una relación causal entre una nutrición subóptima antes del destete en los terneros lecheros y problemas de salud metabólica y de rendimiento lactante en la edad adulta; sin embargo, los mecanismos biológicos que vinculan el aporte de nutrientes en las primeras etapas de la vida con el rendimiento futuro aún no se conocen bien. Para subsanar esta laguna de conocimiento, el Dr. Martin-Tereso y sus colaboradores se propusieron caracterizar el crecimiento, el rendimiento reproductivo, el metabolismo de la glucosa y el perfil metabólico de novillas en crecimiento que habían recibido un aporte de leche restringido (RES) o elevado (ELE) antes del destete.

Los resultados mostraron que las novillas alimentadas con la dieta ELE presentaron una ganancia media diaria mayor durante el periodo previo al destete, lo que se tradujo en un mayor peso corporal a los 70 días de edad. A los 330 días de edad, las ventajas en cuanto al crecimiento ya no eran significativas, y la nutrición previa al destete no influyó en la edad en el primer apareamiento, las tasas de concepción en el primer apareamiento, la edad en el momento de la concepción ni el número de apareamientos por^{concepción³}.

Los datos metabolómicos séricos revelaron que el metabolismo de la carnitina, los glicerolípidos y las purinas se veía afectado de forma significativa por el aporte nutricional previo al destete, lo que refleja una programación metabólica a largo plazo. A los 370 días de edad, la sensibilidad a la insulina era menor en las novillas del grupo RES. El aumento de la cantidad de sustitutos de leche administrados a los terneros antes del destete tuvo un impacto sostenido en los procesos metabólicos, pero no se pudieron detectar diferencias a largo plazo en el crecimiento ni en el rendimiento reproductivo, posiblemente debido al reducido número de animales.

Se cree que los antibióticos mejoran el crecimiento y la eficiencia alimentaria de las aves de corral al alterar la microbiota intestinal y sus actividades metabólicas, pero los mecanismos subyacentes siguen sin estar claros. Dado que en Estados Unidos se han retirado muchos antibióticos promotores del crecimiento en la avicultura, existe un interés creciente por identificar alternativas mediadas por la microbiota que favorezcan la salud intestinal, la utilización de nutrientes y la función inmunitaria. Con este fin, Torey Looft y sus colegas evaluaron los efectos de la bacitracina metilendisalicilato (BMD) en dosis terapéuticas y subterapéuticas añadida al pienso sobre la salud intestinal de pavos durante 14 semanas.

A las 2 semanas de edad, los pavos se dividieron aleatoriamente en 3 grupos de tratamiento (control sin antibióticos, BMD subterapéutico (50 g/tonelada de pienso) o BMD terapéutico (200 g/tonelada de pienso)). Tras 11 semanas, se suspendió el antibiótico durante 1 semana hasta el final del estudio. Tras la eutanasia, se tomaron muestras del contenido cecal, ileal y yeyunal de cada ave para realizar un análisis de la microbiota (secuenciación metagenómica «shotgun» del ARN 16S) y un análisis metabolómico utilizando Metabolony Global Discovery Panel. Las correlaciones entre el metaboloma y el microbioma se evaluaron mediante pruebas de Mantel.

Los resultados mostraron que la localización intestinal, la edad y el tratamiento con BMD en la ración influyeron en las comunidades microbianas de los pavos, siendo la localización intestinal la que tuvo un efecto más marcado4. El BMD alteró significativamente la estructura de la microbiota cecal de forma dependiente de la dosis, mientras que el yeyuno y el íleon se vieron menos afectados. Estos cambios se observaron tras la retirada del BMD, lo que demuestra que el antibiótico tiene efectos duraderos sobre la composición microbiana. Las comunidades cecales mostraron una menor riqueza de especies a lo largo de toda la vida, una respuesta habitual a los antibióticos en aves de corral y otro ganado, lo que puede contribuir a una mayor eficiencia alimentaria. La sucesión de la microbiota se produjo antes en los animales tratados con antibióticos, y los cambios en la composición bacteriana incluyeron un enriquecimiento de especies de Lachnospiraceae potencialmente beneficiosas (Ruminococcus 2, Clostridium XlVa, Fusicatenibacter) asociadas a la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y a una reducción de la inflamación, junto con una disminución de las poblaciones de Lactobacillus, Turicibacter y Subdoligranulum, también potencialmente beneficiosas, en las primeras fases del tratamiento.

La composición microbiana variaba según el segmento intestinal: los Firmicutes dominaban el yeyuno, el íleon y los cecos; las Proteobacteria estaban presentes en niveles bajos; las Actinobacteria se encontraban principalmente en el yeyuno; y los Bacteroidetes, en los cecos. El tratamiento con antibióticos enriqueció e inhibió de forma selectiva tanto taxones beneficiosos como potencialmente nocivos, lo que incluyó aumentos temporales de Escherichia. La BMD redujo la diversidad alfa en el ciego al disminuir las unidades taxonómicas operativas (OTU) menos abundantes, incluidas las Candidatus Saccharibacteria no clasificadas, mientras que la riqueza en el yeyuno y el íleon no se vio afectada. Estos hallazgos indican que la BMD remodela las comunidades microbianas intestinales de los pavos de forma dependiente de la localización y la dosis, alterando tanto la composición de la comunidad como su potencial funcional, con posibles implicaciones para el crecimiento, la eficiencia alimentaria y la salud intestinal.

Un análisis computacional de los microbiomas y metabolomas cecales de los pavos reveló que el BMD añadido al pienso alteraba las redes metabólicas microbianas normales. Las especies bacterianas se correlacionaban con un mayor número de metabolitos en las aves del grupo de control que en las tratadas con BMD, lo que indica que el BMD reducía la conectividad entre la composición microbiana y la producción de metabolitos. Algunos géneros que disminuyeron con el tratamiento con BMD, como Lactobacillus, Subdoligranulum y Firmicutes no clasificados, perdieron muchas de sus asociaciones con metabolitos, mientras que unos pocos géneros enriquecidos por el BMD, como Clostridium clostridioforme y Ruminococcus torques, adquirieron nuevas asociaciones.

El metabolismo del triptófano se vio especialmente afectado por la BMD y constituye un eslabón clave entre la microbiota y la fisiología del huésped. Los metabolitos del triptófano derivados de la microbiota, entre los que se incluyen el ácido indol-3-acético (IAA), el ácido indol-3-carboxílico y el 5-hidroxiindolacetato —que actúan como ligandos del receptor de hidrocarburos arílicos (AhR) regulando la homeostasis inmunitaria intestinal—, se asociaron de forma diferencial con distintos taxones bacterianos en función del tratamiento con BMD. Las familias Clostridiales, Lachnospiraceae y Ruminococcaceae fueron las principales correlacionadas con los metabolitos del triptófano, aunque la redundancia funcional y las especies específicas variaron entre los grupos de control, subterapéutico y terapéutico. Al final del experimento, la dieta BMD aumentó los niveles de IAA, sulfato de 3-indoxilo y 5-hidroxiindolacetato, al tiempo que disminuyó el ácido indol-3-carboxílico, lo que sugiere que los cambios inducidos por los antibióticos en el metabolismo del triptófano podrían modular la inmunidad intestinal y beneficiar potencialmente la salud de los pavos, aunque se requieren más estudios para confirmar estos efectos.

Estos resultados indican que la BMD presente en el pienso influyó en la composición y la función de la microbiota intestinal, y que el efecto fue dependiente de la dosis. La composición de la microbiota se correlacionó con la composición metabolómica, y las poblaciones que se enriquecieron en un grupo de tratamiento se correlacionaron con un mayor número de metabolitos que en otros grupos de tratamiento. Por lo tanto, parece evidente que los cambios en la microbiota están provocando cambios en los metabolitos. La combinación de la metabolómica con los análisis de la composición bacteriana mejora nuestra comprensión de la actividad funcional de la microbiota y de los compuestos que interactúan con el huésped. En general, este estudio muestra cómo la metabolómica y la metagenómica pueden identificar posibles dianas de modulación para mejorar la salud y la producción animal.