Monitorización de la salud intestinal en producción porcina: Biomarcadores y aplicaciones

La digestión y la absorción de nutrientes.

La constitución de una primera barrera defensiva frente a la entrada de patógenos y sustancias nocivas para el organismo, como microorganismos, toxinas o metabolitos.

Además, cuenta con una gran cantidad de células inmunitarias presentes a lo largo de toda su pared, responsables del desarrollo y modulación de una función inmunitaria local que se traslada a nivel sistémico.

Una salud intestinal óptima es vital para garantizar una buena salud general del animal.

En qué tipos de muestras podemos realizar la monitorización de la salud intestinal

Para la monitorización de la salud intestinal se pueden emplear:

ABORDAJES NO INVASIVOS

Suponen una menor manipulación y, por tanto, menor estrés para los animales.

Un ejemplo de muestra recogida mediante este abordaje son las heces

ABORDAJES INVASIVOS

Requieren de personal especializado y una mayor manipulación del animal, pero nos pueden dar una información más exacta de los cambios que se están produciendo, especialmente si se toman muestras de segmentos específicos del tracto gastrointestinal.

Ejemplos de muestras recogidas mediante este abordaje incluyen la sangre o los tejidos.

En producción porcina, el abordaje principal consiste en la monitorización de biomarcadores en muestras de heces, dada la relativa facilidad para su recogida.

Esta información puede complementarse con la evaluación de parámetros presentes en sangre, como marcadores inflamatorios o de estrés oxidativo, con el objetivo de dar una imagen completa del efecto que determinadas intervenciones tienen sobre el organismo del animal.

En la Tabla 1 se describen los principales abordajes para la toma de muestras, incluyendo los tipos de muestras que se pueden monitorizar para evaluar la salud intestinal en los cerdos.

Qué biomarcadores se emplean para el estudio de la salud intestina

Existe una amplia variedad de potenciales marcadores que se pueden emplear para la monitorización de la salud intestinal en la producción porcina. Estos biomarcadores pueden agruparse en base a las funciones en las que están involucrados, si bien todos ellos están interconectados (Figura 1).

Por ello, recomendamos realizar un abordaje integral de los diferentes biomarcadores, de manera que podamos obtener una imagen lo más completa y objetiva posible que permita:

Comprender el porqué de los cambios en los rendimientos productivos.

Establecer una relación con las intervenciones realizadas.

A continuación, se detallan algunos de los biomarcadores más relevantes en la producción porcina.

Estudio de la integridad y la inflamación intestinal

La función de barrera y la función inmunitaria del intestino son posibles gracias a la unión de las células del epitelio intestinal (enterocitos) y a las células inmunitarias integradas en el epitelio y en la lámina propia de la mucosa intestinal.

En caso de que ocurran disrupciones de esta integridad, se produce un incremento de la permeabilidad transcelular, provocando el paso de compuestos perjudiciales para el organismo, como toxinas, microorganismos o sus propios metabolitos.

Como consecuencia, se desencadena una respuesta inflamatoria local a nivel de mucosa gracias a la liberación de precursores inflamatorios, como citoquinas, por parte de las células inmunitarias allí presentes (linfocitos o macrófagos). Esta respuesta inmunitaria se puede trasladar a nivel sistémico, generando una respuesta inflamatoria generalizada que afectará a la salud general del animal y, consecuentemente, a los rendimientos productivos.

Expresión génica

En la actualidad, la evaluación de la integridad intestinal y la respuesta inflamatoria local en producción porcina se basa en el estudio de la expresión génica de las células presentes en la mucosa intestinal (enterocitos y células inmunitarias), lo que permite valorar si determinadas intervenciones provocan cambios en su expresión entre un grupo experimental (por ejemplo: cambio de estrategia nutricional, inclusión de aditivos o cambios de manejo) y un grupo control, con la variable a estudiar como única diferencia entre ambos grupos.

EXPRESIÓN GÉNICA EN MUESTRAS DE MUCOSA INTESTINAL

En porcino, la expresión génica se ha evaluado de forma sistemática en muestras de mucosa intestinal, principalmente yeyuno, dado que permite obtener una información precisa del tramo del intestino en el que se están produciendo los cambios.

EXPRESIÓN GÉNICA EN HECES

Recientemente, se ha comenzado a realizar una valoración de la expresión génica de marcadores intestinales en las heces de los animales, siendo esta muestra más heterogénea y proporcionando una información más global de los cambios ocurridos a lo largo del tracto digestivo en relación con la integridad y la inflamación intestinal, sin necesidad de sacrificar a los animales para la toma de muestras.

La evaluación de la expresión génica en heces y mucosa intestinal puede realizarse mediante dos tecnologías diferentes:

Transcriptómica: consiste en la secuenciación de todo el ARN mensajero producido por las células de la muestra en cuestión.

Proporciona una imagen completa de los genes que se están expresando en la misma.

La principal limitación de esta técnica es su elevado coste y la necesidad de disponer de equipamiento y personal muy especializados para poder analizar e interpretar todos los resultados obtenidos, dado que se genera una gran cantidad de información.

Cuantificación de la expresión de genes de interés:Cuantificación de la expresión de genes de interés: consiste en la cuantificación del ARN mensajero de genes diana que están involucrados en la salud intestinal mediante la técnica de PCR a tiempo real.

En la Tabla 2 se incluyen los principales biomarcadores a monitorizar en producción porcina.

Abordaje de la microbiota intestinal

Una composición óptima de la microbiota intestinal es fundamental para el mantenimiento de una buena salud digestiva. Aunque el componente más conocido y estudiado de la misma son las bacterias, la microbiota también está compuesta por otros microorganismos, como virus, protozoos, arqueas y hongos.

Entre las funciones que desempeña la microbiota intestinal se incluyen:

La digestión de ciertos nutrientes.

La producción de compuestos beneficiosos para el organismo como vitaminas o ácidos grasos volátiles.

Funciones inmunitarias indispensables para el correcto funcionamiento del organismo al estimular las células inflamatorias presentes en la lámina propia de la pared intestinal.

En esta microbiota no solo nos encontramos microorganismos beneficiosos, sino que también existen otros perjudiciales, presentes en bajas concentraciones, cuyo incremento puede provocar disbiosis, es decir, desequilibrios en las proporciones de los componentes de la microbiota, lo que a menudo suele traducirse en procesos digestivos, como diarreas.

En producción porcina, el estudio de la microbiota intestinal suele realizarse en muestras de heces, por la facilidad para su recogida y porque no implica el sacrificio del animal. No obstante, también puede evaluarse en muestras de contenido intestinal o, incluso, en la mucosa digestiva.

En la actualidad existen tres abordajes principales para el estudio de la microbiota intestinal:

Metagenómica: consiste en la secuenciación de todo el material genético presente en la muestra, incluyendo no solo bacterias, sino también otros microorganismos.

Aporta una información muy completa, pues además de la taxonomía, también indica la presencia de factores de virulencia o genes de resistencia a antibióticos.

Al igual que en la transcriptómica, sus principales limitaciones son su elevado coste y la necesidad de equipamiento y personal especializados.

Secuenciación masiva del gen 16S ARNr: se trata del estudio de la composición bacteriana de la microbiota intestinal.

Permite cuantificar cada taxón bacteriano, así como las proporciones en las que están presentes y su diversidad.

Cuantificación de taxones bacterianos específicos: consiste en la cuantificación de taxones bacterianos beneficiosos y perjudiciales para la salud digestiva en el cerdo mediante el empleo de la PCR a tiempo real.

De esta manera se realiza una búsqueda dirigida de taxones, simplificando la interpretación de los resultados y reduciendo costes.

En la Tabla 3 se incluyen los principales taxones bacterianos a monitorizar en producción porcina.

Cómo podemos emplear el estudio de la salud intestinal en la práctica veterinaria

Aunque a priori podría parecer que estos estudios están alejados de la práctica diaria en el campo, estas herramientas permiten evaluar de forma objetiva cómo influyen en la salud digestiva de los animales las intervenciones realizadas en la granja, como un cambio de estrategia nutricional, la suplementación con aditivos o, incluso, modificaciones en el manejo y en las instalaciones. Todo ello siempre deberá acompañarse de una evaluación de los parámetros productivos, demostrando la eficacia práctica de las medidas implementadas.

Bibliografía

Fouhse, J. M., Zijlstra, R. T., & Willing, B. P. (2016). The role of gut microbiota in the health and disease of pigs. Animal Frontiers, 6(3), 30–36. https://doi.org/10.2527/AF.2016-0031

Kim, S. W., & Duarte, M. E. (2021). Understanding intestinal health in nursery pigs and the relevant nutritional strategies. Animal Bioscience, 34(3), 338. https://doi.org/10.5713/AB.21.0010

Kwak, M. J., Tan, P. L., Oh, J. K., Chae, K. S., Kim, J., Kim, S. H., Eun, J. S., Chee, S. W., Kang, D. K., Kim, S. H., & Whang, K. Y. (2021). The effects of multispecies probiotic formulations on growth performance, hepatic metabolism, intestinal integrity and fecal microbiota in growing-finishing pigs. Animal Feed Science and Technology, 274, 114833. https://doi.org/10.1016/J.ANIFEEDSCI.2021.114833

Lin, A., Yan, X., Wang, H., Su, Y., & Zhu, W. (2022). Effects of lactic acid bacteriafermented formula milk supplementation on ileal microbiota, transcriptomic profile, and mucosal immunity in weaned piglets. Journal of Animal Science and Biotechnology, 13(1), 113. https://doi.org/10.1186/S40104-022-00762-8/TABLES/4

Liu, Y. (2015). Fatty acids, inflammation and intestinal health in pigs. Journal of Animal Science and Biotechnology, 6(1), 1–9. https://doi.org/10.1186/S40104-015-0040-1/FIGURES/1

Peng, J., Tang, Y., Huang, Y. (2021). Gut health: The results of microbial and mucosal inmune interactions in pigs. Animal Nutrition, 7, 282-294.

Pu, J., Chen, D., Tian, G., He, J., Zheng, P., Mao, X., Yu, J., Huang, Z., Luo, J., Luo, Y., & Yu, B. (2020). Effects of benzoic acid, Bacillus coagulans and oregano oil combined supplementation on growth performance, immune status and intestinal barrier integrity of weaned piglets. Animal Nutrition, 6(2), 152–159. https://doi.org/10.1016/J.ANINU.2020.02.004