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Programación fetal – Impacto sobre marcadores epigenéticos de la inmunidad del lechón
Para leer más contenidos de porciSapiens Julio 2021
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| La incorporación de cerdas hiperprolíficas ha sido uno de los factores clave en el incremento gradual de la cabaña porcina en los últimos años, situando a España como uno de los productores de referencia, tanto a nivel europeo como a nivel mundial. |
Tal y como se muestra en la Gráfica 1, según la base de datos BDporc1, el tamaño de camada ha crecido en 3,3 lechones durante los diez últimos años.
El aumento en la prolificidad de las cerdas ha resultado en un incremento de los lechones con bajo peso al nacimiento caracterizados por ser más débiles y presentar menores posibilidades de supervivencia, aumentando el porcentaje de mortalidad en las camadas en prácticamente un 5%. Asimismo, es previsible que, si se continúa extendiendo la utilización de las líneas hiperprolíficas, este porcentaje de mortalidad podría llegar a ser incluso superior.
DESTETE: EL PUNTO MÁS CRÍTICO EN EL CICLO DE PRODUCCIÓN PORCINA
El cambio de leche materna a pienso, además del cambio de entorno de los lechones y el establecimiento de nuevas jerarquías, hace que en muchos casos los animales no se adapten al cambio y dejen de comer. Este ayuno se asocia con:
Una respuesta inflamatoria intestinal y la disrupción del epitelio, lo que conduce a que los lechones no sean capaces de hacer frente a los patógenos ambientales, incrementando la probabilidad de sufrir diarreas y, por tanto, la necesidad de realizar tratamientos con antibióticos.
Esta situación se puede ver agravada teniendo en cuenta que la Unión Europea recomienda la supresión del uso preventivo y/o metafiláctico de los antibióticos y la prohibición del óxido de zinc en 2022.
NUTRICIÓN PARA LA PROGRAMACIÓN FETAL EN PORCINO
Actualmente, desde el programa de Nutrición Animal del Institut de Recerca i Tecnología Agroalimentaria (IRTA), estamos coordinando el proyecto “Nutrición para la programación fetal en porcino, impacto sobre la supervivencia e inmunidad en razas comerciales e Ibérico” junto con el Centro de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de Extremadura (CICYTEX).
| En términos generales, el objetivo del subproyecto realizado por nuestro grupo se basa en la incorporación de ácidos grasos n-3 de cadena larga (principalmente EPA y DHA) en las dietas para cerdas gestantes y lactantes y en las dietas pre-starter y starter de los lechones en fase de transición con el fin de mejorar la salud y el crecimiento de los lechones. |
PROGRAMACIÓN FETAL
La programación fetal se caracteriza por producir respuestas adaptativas a diferentes condiciones ambientales especificas durante los primeros estadios de vida y puede alterar la expresión de los genes2.
La dieta maternal y, por tanto, el aporte de nutrientes durante el desarrollo del ovocito, embrión o feto es uno de los principales factores ambientales que influyen el desarrollo de la progenie.
A pesar de que actualmente aún existen muy pocos estudios, hay evidencias de que la inclusión dietética de ácidos grasos n-3 de cadena larga durante las fases iniciales del desarrollo puede tener beneficios sobre la descendencia, con un impacto positivo sobre su crecimiento y su sistema inmunitario, sugiriéndose que estos cambios podrían deberse a procesos de regulación epigenética3.
Por este motivo, el proyecto mencionado anteriormente también pretende identificar marcadores epigenéticos modificados por la inclusión de los ácidos grasos n-3 de cadena larga en las dietas.
La palabra “epigenética” proviene del término griego “epi” -por encima” y el término “genética” -rama de la biología encargada del estudio de los genes y los mecanismos que regulan la transmisión de los caracteres hereditarios-.
Siguiendo la acertada definición de la Dra. Laura Elnitski en la web del National Human Genome Research Insitute (NHGRI), la epigenética se puede definir como el estudio de los cambios en la función de los genes que son hereditarios y que no se pueden atribuir a alteraciones de la secuencia de ADN.
Si bien es cierto que la secuencia genética de un animal es constante a lo largo de toda su vida, los mecanismos epigenéticos permiten que individuos con la misma información genética la expresen de manera distinta según el ambiente al que han estado expuestos, lo que implica la aparición de modificaciones en el fenotipo del animal.
Las modificaciones epigenéticas son reversibles, pero aún se desconocen ciertos aspectos, como su duración o el tiempo que tardan en aparecer.
Entre los diferentes mecanismos de regulación epigenética cabe destacar4:
REMODELACIÓN DE LA CROMATINA Y MODIFICACIONES DE LAS HISTONAS
La cromatina es la forma en la que se encuentra el material genético ensamblado dentro del núcleo de las células. Se trata de una estructura dinámica constituida por ADN empaquetado junto a las proteínas histonas, pudiendo encontrarse en dos estados o conformaciones según el grado de empaquetamiento:
La cromatina en estado compacto se asocia con una represión de la expresión génica al quedar los genes “ocultos” a la maquinaria transcripcional.
La conformación de la cromatina está regulada por varios mecanismos que suelen involucrar modificaciones postraduccionales sobre las colas N-terminales de las histonas.
En la actualidad, se han descrito más de 100 modificaciones de histonas, entre las que se incluyen la metilación de lisina, la acetilación de lisina, la fosforilación de serina/treonina, la ubiquitinación, la sumoilación y la crotonilación.
LAS DISTINTAS MODIFICACIONES DE LAS HISTONAS RIGEN EL ESTADO DE LA CROMATINA Y LA ACCESIBILIDAD PARA LA EXPRESIÓN O NO DE LOS GENES
METILACIÓN DE LA CADENA DE ADN
La metilación del ADN es el tipo de modificación epigenética más estudiado. Consiste en la adición de un grupo metilo en la posición 5’ de los residuos de citosina (principalmente en los dinucleótidos CpG) y puede tener diferentes efectos según su naturaleza:
Si la metilación ocurre en la región promotora de un gen, se producirá una represión transcripcional.
Si la metilación se produce en la unidad transcripcional, puede conducir a un aumento de su activación.
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN DE LOS GENES A TRAVÉS DE ARN NO CODIFICANTE
El ARN no codificante consiste en secuencias de ARN cuyo objetivo no es el de ser traducidos para la generación de una proteína, sino que tienen otras funciones, entre ellas, la regulación epigenética.
Un claro ejemplo son los microARNs (miARNs) que, gracias a su complementariedad con un ARN codificante específico, son capaces de unirse a él e impedir su traducción, inhibiendo así la síntesis proteica.
EPIGENÉTICA Y NUTRICIÓN
El destete es el punto más crítico en el sistema de producción porcina actual, más aún en el caso de los lechones nacidos con un bajo peso. No obstante, a través de la regulación epigenética se podrían condicionar diferentes procesos fisiológicos e inmunitarios en los animales a fin de que puedan tener un destete más exitoso.
Teniendo en cuenta el carácter reversible de los cambios epigenéticos, la adaptación de las estrategias nutricionales a las necesidades del animal en las diferentes etapas de crecimiento permitiría cubrir las necesidades fisiológicas y dirigir cambios sobre el epigenoma.
| En este proyecto, la suplementación de dietas con ácidos grasos n-3 de cadena larga, caracterizados por tener un relevante papel antiinflamatorio, pretende servir de base para identificar ciertos marcadores epigenéticos relacionados con la modulación del sistema inmunitario de los lechones. |
EN RESUMEN
El uso de cerdas hiperprolíficas ha resultado en un aumento del tamaño medio de camada. No obstante, este incremento va ligado con un mayor número de lechones con un bajo peso al nacimiento con una mayor ratio de mortalidad.
El destete, el punto más crítico del sistema productivo porcino, es un reto aún mayor para los lechones de bajo peso al nacimiento.
La programación fetal se caracteriza por producir respuestas adaptativas a diferentes condiciones ambientales específicas durante los primeros estadios de vida y puede alterar la expresión de los genes.
Los mecanismos epigenéticos conducen a modificaciones en la expresión de los genes que no se pueden atribuir a alteraciones de la secuencia de ADN.
La programación fetal a través de diferentes estrategias nutricionales, como la inclusión de ácidos grasos n-3 en la dieta, puede impactar en el epigenoma del animal afectando a su sistema inmunitario y a su crecimiento.
BIBLIOGRAFÍA
Banco de datos de referencia del porcino español. www.bdporc.irta.es
Burdge GC, Hoile SP, Uller T, Thomas NA, Gluckman PD, Hanson MA, Lillycrop KA: Progressive, Trangenerational Changes in Offspring Phenotype and Epigenotype following Nutritional Transition. PLOS ONE 2011, 6:e28282.
Mennitti LV, Oliveira JL, Morais CA, Estadella D, Oyama LM, Oller do Nascimento CM, Pisani LP: Type of fatty acids in maternal diets during pregnancy and/or lactation and metabolic consequences of the offspring. The Journal of Nutritional Biochemistry 2015, 26:99-111.
Ibeagha-Awemu, EM, Zhao X: Epigenetic marks: regulators of livestock phenotypes and conceivable sources of missing variation in livestock improvement programs. Frontiers in Genetics2015, 6:302.
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