La microbiota intestinal (MGI) es una comunidad de microorganismos del tracto gastrointestinal que juntos tienen una relación simbiótica con el huésped.
El genoma de la MGI (microbioma) está considerado el segundo genoma de animales y personas.
Los tipos de microorganismos que forman la MGI desempeñan un papel fundamental en la salud y el rendimiento de los animales participando en el desarrollo y mantenimiento del sistema inmunológico, o en la digestión y recolección de energía y otros procesos como el metabolismo de los nutrientes (Round & Mazmanian, 2009; Turnbaugh et al., 2006).
No obstante, hasta hace poco, el campo de la microbiología estaba limitado por la falta de herramientas de investigación y una incapacidad para cultivar y estudiar la mayoría de los microbios presentes en el tracto gastrointestinal.
[registrados]
En los últimos años, el desarrollo biotecnológico ha permitido la disponibilidad de métodos de secuenciación de alto rendimiento basados en ADN y ARN, que junto con nuevos desarrollos bioinformáticos permiten la identificación y caracterización de microbios y sus genes in situ.
En porcino, el estudio del MGI ha suscitado un gran interés en la comunidad científica debido a que es el alimento de origen animal que más se consume a nivel mundial y, por tanto, tiene una gran importancia para la seguridad alimentaria y medio ambiental.
Sin olvidar también que el cerdo es la especie modelo más parecida al humano en su sistema digestivo.
El uso de la información de la MGI en porcino podría ser muy útil a nivel práctico (Figura 1).
Sin embargo, hay una gran variedad de perfiles microbianos entre individuos y, al igual que en humanos, la composición del microbioma en porcino está influida por múltiples factores ambientales externos, como la alimentación o los medicamentos (mayormente antibióticos), e internos, como la edad o el genoma del individuo (Xiao et al., 2016).
Alimentación
La alimentación es un factor con una gran influencia en la MGI. Una proporción variable de fibra, carbohidratos, proteínas en el pienso o un cambio en la fuente de estos componentes es clave para la composición de la MGI (Heinritz et al., 2013).
Por ejemplo, la población de Prevotella (asociada al consumo de polisacaridos de plantas) en lechones es muy baja mientras que esta aumenta considerablemente cuando una dieta correcta es introducida al destete. En cambio, los Bacteroides, que permiten la degradación de los glicanos (oligosacaridos de la leche materna no digeribles), están más presentes en los lechones lactantes.
Además de estos componentes, los minerales y oligoelementos normalmente suplementados en las dietas de porcino también influyen en la MGI.
Hay estudios que muestran que una dieta con niveles altos de Calcio y Fósforo (CaP) aumenta la cantidad de Lactobacillus beneficiosos, mientras que dietas bajas en CaP aumentan los Enterobacteriaceae con el posible aumento del riesgo de problemas digestivos (Heyer et al., 2015).
Sin embargo, las interacciones de la MGI con la dieta y los aditivos son muy complejas. El impacto de la dieta en el MGI también depende de la composición bacteriana inicial de intestino.
Es decir, animales criados en diferentes condiciones responderán de manera diferente al cambio de dieta.
Por tanto, aunque modificaciones en la dieta pueden ayudarnos a modificar el MGI, todavía es necesario seguir investigando para comprender completamente los mecanismos involucrados en las interacciones entre la composición de la dieta y la MGI.
Antimicrobianos, Probióticos y Prebióticos
Los antibióticos promotores del crecimiento (APC) han sido usados en las últimas décadas como promotores del crecimiento a partir del destete. En la actualidad, su eliminación es uno de los retos a los que se enfrenta la producción porcina.
Los estudios llevados a cabo muestran que, aunque puede mejorar el crecimiento y reducir la mortalidad en lechones al destete, el uso de APC aumenta la disbiosis microbiana que puede tener efectos de larga duración. Además, los antibióticos utilizados en la producción porcina pueden contribuir a la difusión de genes de resistencia a los antibióticos y residuos de antibióticos en la cadena alimentaria humana (Lammie et al., 2016). Por tanto, es necesario el desarrollo de alternativas a los antibióticos.
Los probióticos y prebióticos se consideran un medio alternativo a los antimicrobianos para reducir la infección de patógenos y mejorar la salud animal, especialmente en el momento del destete.
Los próbioticos son microorganismos vivos que administrados correctamente pueden beneficiar la salud del individuo.
Por ejemplo, el yogurt y el chucrut son probióticos comunes en humanos.
En cambio, los prebióticos son básicamente los hidratos de carbono no digeribles (oligosacáridos y polisacáridos), algunos péptidos y proteínas, y ciertos lípidos (ésteres y éteres) que confieren beneficios al bienestar y la salud del huésped.
Estos alimentos se caracterizan porque no son digeridos en la parte anterior gastrointestinal y es en el colón donde sirven de sustrato para las bacterias del mismo. Las combinaciones sinérgicas de pro y prebióticos se denominan simbióticos.
Durante los últimos años, los estudios llevados a cabo han demostrado que los probióticos y los prebióticos tienen una amplia gama de efectos beneficiosos en cerdos, incluido el fortalecimiento de la función de la barrera intestinal, la reducción de la duración y la severidad de la diarrea, la inhibición de bacterias patógenas, y el desarrollo inmunológico.
Por ejemplo, se ha visto que el uso de prebióticos como la lactulosa aumenta los Firmicutes respecto a los Bacteroidetes, estando relacionado con cerdos con un mayor peso. Así mismo, el uso de probióticos como el Propionibacterium freudenreichii ha producido una disminución de potenciales patógenos en el colón de lechones destetados (Guevarra et al., 2019).
Los probióticos se consideran un medio alternativo a los antimicrobianos para reducir la infección de patógenos y mejorar la salud animal, especialmente en el momento del destete.
No obstante, los resultados no son concluyentes ya que otros estudios no muestran efectos de los probióticos en la MGI (Kenny et al., 2011).
El genoma del hospedador
En los últimos años, la gran relevancia del genoma del hospedador en la composición del MGI ha quedado patente (Xiao et al., 2016).
En porcino se han visto claras diferencias del perfil MGI entre razas con diferente eficiencia alimentaria y criadas en un mismo ambiente. Además, al igual que en el ratón y el humano, se ha visto que en las mismas condiciones ambientales la composición del MGI entre parientes es más parecida que entre no parientes.
También, estudios de asociación genómica han mostrado la asociación entre genotipos de genes del hospedador y la abundancia de diferentes taxas de bacterias (Chen et al., 2017).
Estos resultados refuerzan la idea de que el animal hospedador controla su propia microbiota de manera significativa y abre la puerta a la implementación de estrategias de mejoramiento eficaces usando la información del MGI.
Desde un punto de vista genético, el MGI podría entenderse como un fenotipo intermedio, siendo este crucial para entender los complejos procesos biológicos que vinculan el genotipo y el fenotipo final de un individuo (Figura 2).
Además, un mayor conocimiento de las interacciones entre la genética del hospedador y el microbioma puede optimizar la mejora de un fenotipo a través de:
Conclusión
En la actualidad, solo estamos comenzando a generar datos a gran escala en este campo. Sin embargo, en un futuro próximo, es posible que la optimización de la producción porcina se base en la modificación terapéutica de la MGI a través de la nutrición, manejo o mejora genética.
[/registrados]