| El contexto actual de industrialización y globalización de la producción porcina, con el movimiento de animales y productos de origen animal, facilita la aparición y propagación de patógenos endémicos y emergentes que causan importantes pérdidas económicas en el sector. Estos factores, unidos al desarrollo de las resistencias antimicrobianas y la necesidad de desarrollar sistemas de producción más sostenibles, hacen necesario reorientar los actuales esquemas de selección genética para incorporar nuevos caracteres como los relacionados con la robustez y resiliencia animal.
En este escenario, los caracteres de inmunidad se consideran parámetros relevantes para medir la inmunocompetencia (capacidad de producir una respuesta inmunitaria normal), de los animales1. |
INMUNOCOMPETENCIA Y FACTORES DE INMUNIDAD
Los caracteres de inmunidad pueden dividirse en los dos componentes principales del sistema inmunitario:
- Inmunidad innata o natural
- Inmunidad adquirida o adaptativa
INMUNIDAD INNATA
La inmunidad innata está compuesta por elementos no específicos y constituye la primera línea de defensa del organismo.
Reconoce una amplia gama de patógenos a través de un conjunto restringido de receptores de reconocimiento de patrones conocidos como PRRs que se unen a moléculas PAMPs (patrones moleculares asociados a patógenos) expresadas por el patógeno.
Entre otros componentes, las células Natural Killer (células NK) o asesinas naturales, las células dendríticas, los monocitos y las células T gamma delta (células T γδ) son ejemplos de células que formaran parte de la inmunidad innata.
ALGUNAS DE ESTAS CÉLULAS, COMO LAS CÉLULAS T γδ, PUEDEN FUNCIONAR DE PUENTE ENTRE LA INMUNIDAD INNATA Y ADAPTATIVA
CÉLULAS T γ δ
Las células T γδ constituyen una alta proporción de linfocitos en la sangre periférica porcina y tienen el potencial de combinar respuestas innatas y adaptativas gracias a la expresión de sus receptores TCR o genes WC1 que pueden tener una función híbrida.
|
INMUNIDAD ADAPTATIVA
A diferencia de las células del sistema inmunitario innato, las células del sistema inmunitario adaptativo (células B y T) pueden proporcionar memoria inmunológica tras una respuesta inicial mediada por múltiples receptores específicos de antígenos que están presentes en patógenos.
El sistema inmunitario tiene un alto grado de variación interindividual que está controlado por factores genéticos y ambientales. No obstante, las células inmunitarias, sobre todo las adaptativas, están muy determinadas por la genética del organismo.
Estudios genéticos han estimado heredabilidades moderadas-altas para distintos tipos celulares del sistema innato (ej. células NK y T γδ) y adaptativo (ej. linfocitos T CD4+, linfocitos T CD8+ y linfocitos B) en cerdos en diferentes condiciones, lo que sugiere que estos caracteres podrían seleccionarse y obtener un progreso genético.
EN BUSCA DEL SANTO GRIAL DE LA ROBUSTEZ Y RESISTENCIA GENÉTICA A ENFERMEDADES
En un estudio previo de nuestro grupo, resultado del proyecto IMMUPIGEN (AGL2016-75432-R), se estudió la arquitectura genética de un total de 30 caracteres relacionados con la salud animal en 432 animales de una línea comercial Duroc de la empresa Selección Batallé que comprendían:
|
 |
Los principales resultados mostraron que muchos de estos caracteres estaban determinados a nivel genético y que por tanto existe la posibilidad de seleccionar genéticamente los fenotipos de inmunidad para obtener poblaciones porcinas más robustas y resistentes a enfermedades3. |
DETERMINACIÓN GENÉTICA DE FENOTIPOS CELULARES DE INMUNIDAD INNATA Y ADAPTATIVA
Para ello, se aislaron las células mononucleares de sangre periférica (PBMCs) de un total de 391 animales sanos (machos y hembras) de 8 semanas de vida del proyecto IMMUPIGEN.
INMUNOFENOTIPADO
El inmunofenotipado se realizó utilizando diferentes anticuerpos para marcar diferentes subpoblaciones de linfocitos, cuantificándose mediante citometría las siguientes subpoblaciones celulares (Figura 1):
| LINFOCITOS B (CD21+)
Participan en la inmunidad humoral y se encargan de producir los anticuerpos. |
| CÉLULAS NK (CD3- CD21- CD8+)
Forman parte del sistema inmunitario innato y actúan destruyendo las células infectadas. |
| LINFOCITOS T (CD3+)
Participan en la inmunidad mediada por células (inmunidad celular) e incluyen:
|
PARA EL MARCAJE DE LAS CÉLULAS T γδ SE UTILIZÓ [registrados]UN ANTICUERPO ESPECÍFICO: MAC320
ANÁLISIS DESCRIPTIVO
| DISTRIBUCIÓN Y CORRELACIÓN FENOTÍPICA
Una vez generados los fenotipos celulares, se realizó un primer análisis descriptivo para evaluar su distribución y correlación fenotípica entre las diferentes subpoblaciones celulares. |
|
HEREDABILIDAD Y CORRELACIÓN GENÉTICA
Posteriormente se obtuvieron las estimas de heredabilidad y correlación genética. La Tabla 1 muestra algunos estadísticos descriptivos, así como las estimas de heredabilidad de las diferentes subpoblaciones linfocitarias. |
Entre las subpoblaciones de linfocitos T, las células CTL y naive fueron las más abundantes (~19% cada una), mientras que las células helper junto con las células de memoria representaron el 5% de los PBMCs.
Los linfocitos B representaron un 21,2%, mientras que el 14,16% de los PBMCs fueron células NK.
EN CUANTO A LAS CORRELACIONES FENOTÍPICAS CABE DESTACAR QUE SE ENCONTRÓ UNA CORRELACIÓN MUY ALTA ENTRE LAS CÉLULAS T γδ Y NAIVE, LO QUE INDICARÍA QUE UN GRAN PORCENTAJE DE ESTA ÚLTIMA POBLACIÓN CORRESPONDE MAYORITARIAMENTE A CÉLULAS T γδ
PARÁMETROS GENÉTICOS
En cuanto al determinismo genético de estos caracteres, cabe destacar las altas heredabilidades estimadas para las células T de memoria y la abundancia relativa de las células T, estimándose heredabilidades medias-altas para el resto de fenotipos (Tabla 1). La heredabilidad más baja se estimó para la abundancia relativa de células B, resultado similar al descrito en humanos, donde se demuestra que los linfocitos B estarán más influenciados por factores ambientales4.
| La selección de animales para producir una buena respuesta inmunitaria debe considerar ambos tipos de caracteres de inmunidad, tanto los innatos como los adaptativos, para evaluar las consecuencias/conveniencia de seleccionar ambos tipos de caracteres.
|
ESTUDIO DE CORRELACIONES GENÉTICAS DE FENOTIPOS DE INMUNIDAD INNATA, INMUNIDAD ADAPTATIVA Y PARÁMETROS HEMATOLÓGICOS
El mapa de interacciones genéticas mostró correlaciones positivas y negativas entre los diferentes fenotipos de inmunidad.
| CORRELACIONES POSITIVAS
La proporción de células T helper y T de memoria se correlacionaron de forma positiva. La abundancia relativa de las células T citotóxicas se correlacionó positivamente con los fenotipos hematológicos, en particular los contajes de leucocitos y hematocrito.
|
CORRELACIONES NEGATIVAS
Las células B mostraron una correlación negativa con las diferentes subpoblaciones linfocitarias, particularmente con el porcentaje de células T, y la capacidad de fagocitosis. Las subpoblaciones de células T citotóxicas y T de memoria mostraron una correlación negativa con las concentraciones de inmunoglobulinas en suero.
|
En la Figura 2 se muestran las correlaciones genéticas entre varios caracteres de inmunidad.
Cabe destacar la falta de interacción de las diferentes subpoblaciones linfocitarias con la concentración de proteínas de fase aguda (proteína C reactiva y haptoglobina) en sangre, permitiendo la selección independiente de este tipo de caracteres.
IDENTIFICACIÓN DE REGIONES GENÓMICAS Y GENES CANDIDATOS ASOCIADOS A LA VARIACIÓN DE LAS POBLACIONES LINFOCITARIAS EN SANGRE
Con el fin de identificar regiones del genoma que pudiesen estar asociadas a la variación de los fenotipos linfocitarios, se llevó a cabo el genotipado de todos los animales con el chip comercial GGP Porcine HD Array de Illumina.
| El estudio de asociación identificó un total de 32 SNPs significativos asociados a nivel genómico con las cantidades relativas de células T helper, T memoria y T naive/γδ. | |
Estas regiones se identificaron en los cromosomas porcinos SSC3, SSC5, SSC8 y SSCX (Tabla 2). |
En estas regiones genómicas se anotaron una serie de genes candidatos relacionados con funciones de inmunidad:
| SSCX
El gen CYBB codifica para un componente del sistema microbicida oxidasa expresado por neutrófilos y células T, y desempeña un papel esencial contra infecciones bacterianas y fúngicas. |
SSC3
|
SSC5
|
| SSC8
El gen RBPJ codifica un factor de transcripción que actúa a través de la vía de señalización NOTCH para proteger a las células T helper de la apoptosis. |
32 SNPs Y 10 GENES CANDIDATOS IDENTIFICADOS EN 4 CROMOSOMAS
Un resultado destacable de nuestro estudio fue el nivel de solapamiento entre nuestros resultados y estudios previos descritos en humanos y en otras poblaciones porcinas, identificándose las mismas regiones genómicas y genes candidatos para algunos de los caracteres analizados (Figura 3).
CONCLUSIONES
Las correlaciones genéticas entre los diferentes fenotipos de inmunidad innata y adaptativa y los marcadores genéticos identificados para las células T helper, T de memoria y T γδ avalan la posibilidad de aplicar una selección multicarácter efectiva para ambos tipos de inmunidades.
Asimismo, nuestros resultados avalan la posibilidad de seleccionar animales con distintos porcentajes de células T γδ en sangre periférica con el fin de explorar y optimizar la respuesta a diferentes vacunas.
Por último, el solapamiento de genes para los mismos fenotipos en humanos potencia aún más el biomodelo porcino para el estudio de enfermedades infecciosas y el desarrollo de vacunas en humanos.
Artículo adaptado de: Ballester, M. et al. Genetic architecture of innate and adaptive immune cells in pigs. Frontiers in Immunology, 14:1058346 (2023). doi: 10.3389/fimmu.2023.1058346.
Te puede interesar: Mejora genética porcina – Estrategia para hacer frente a las resistencias antimicrobianas
BIBLIOGRAFÍA
1. Visscher AH, Janss LL, Niewold TA, de Greef KH. Disease incidence and immunological traits for the selection of healthy pigs. A review Vet Q (2002) 24:29–34. doi: 10.1080/01652176.2002.9695121
2. Le Page L, Baldwin CL, Telfer JC. gd T cells in artiodactyls: Focus on swine. Dev Comp Immunol (2022) 128:104334. doi: 10.1016/J.DCI.2021.104334
3. Ballester M, Ramayo-Caldas Y, González-Rodríguez O, Pascual M, Reixach J, Díaz M, et al. Genetic parameters and associated genomic regions for global immunocompetence and other health-related traits in pigs. Sci Rep (2020) 10:18462. doi: 10.1038/s41598-020-75417-7
4. Aguirre-Gamboa R, Joosten I, Urbano PCM, van der Molen RG, van Rijssen E, van Cranenbroek B, et al. Differential effects of environmental and genetic factors on T and b cell immune traits. Cell Rep (2016) 17:2474–87. doi: 10.1016/j.celrep.2016.10.053
5. Orrù V, Steri M, Sole G, Sidore C, Virdis F, Dei M, et al. Genetic variants regulating immune cell levels in health and disease. Cell (2013) 155:242. doi: 10.1016/ J.CELL.2013.08.041
6. Lagou V, Garcia-Perez JE, Smets I, Van Horebeek L, Vandebergh M, Chen L, et al. Genetic architecture of adaptive immune system identifies key immune regulators. Cell Rep (2018) 25:798 810.e6. doi: 10.1016/J. CELREP.2018.09.048
7. Zhang J, Chen JH, Liu XD, Wang HY, Liu XL, Li XY, et al. Genomewide association studies for hematological traits and T lymphocyte subpopulations in a duroc × erhualian F2 resource population. J Anim Sci (2016) 94:5028–41. doi: 10.2527/jas.2016-0924
8. Orrù V, Steri M, Sidore C, Marongiu M, Serra V, Olla S, et al. Complex genetic signatures in immune cells underlie autoimmunity and inform therapy. Nat Genet (2020) 52:1036–45. doi:10.1038/s41588-020-0684-4
9. Aguirre-Gamboa R, Joosten I, Urbano PCM, van der Molen RG, van Rijssen E, van Cranenbroek B, et al. Differential effects of environmental and genetic factors on T and b cell immune traits. Cell Rep (2016) 17:2474–87. doi:10.1016/j.celrep.2016.10.053
[/registrados]