La microbiota intestinal constituye un ecosistema complejo compuesto por bacterias, hongos, arqueas, protozoos y virus que interactúan de forma simbiótica con su hospedador.
En los mamíferos, la microbiota juega un papel esencial, desempeñando funciones imprescindibles como:
En los últimos años, la microbiota ha recibido especial interés por su implicación en diferentes enfermedades humanas, incluyendo algunos tipos de cáncer, diabetes o la enfermedad inflamatoria intestinal entre otras¹. Así pues, alteraciones en la microbiota intestinal, también llamadas disbiosis, han sido relacionadas con la aparición de enfermedades principalmente digestivas.
El destete: Un punto de inflexión para la microbiota intestinal
En producción porcina, la microbiota es clave para el mantenimiento de la salud intestinal y la productividad de los animales.
Desde el nacimiento del lechón, el tracto intestinal se va desarrollando progresivamente, pasando de una colonización por bacterias ambientales y maternas a una microbiota más compleja capaz de aprovechar la leche materna con géneros dominantes como Lactobacillus y Bacteroides.
Los principales cambios en la composición y función de la microbiota intestinal ocurren durante la transición o destete, cuando el animal pasa de una dieta líquida basada en leche a otra donde se introducen alimentos sólidos.
Como consecuencia, se produce una disminución en la abundancia de bacterias orientadas a la digestión de la leche y un aumento de bacterias degradadoras de fibras como Prevotella, Roseburia y Ruminococcus².
Estas variaciones en las poblaciones microbianas también van acompañadas de cambios en las capacidades funcionales, incluyendo un aumento del metabolismo de carbohidratos y mecanismos de respuesta al estrés, a medida que el microbioma intestinal se adapta a la dieta y a las nuevas condiciones ambientales.
El destete es un período crítico, ya que el estrés asociado a la separación de la madre, la reducción en la inmunidad adquirida a través de la leche materna, los cambios drásticos en la dieta y el transporte a la granja de transición, entre otros, provocan alteraciones importantes en la microbiota.
Con el objetivo de reducir el uso de antimicrobianos, la modulación de la microbiota ha emergido como una alternativa prometedora para promover la salud intestinal y mejorar la resiliencia frente a las enfermedades entéricas.
Hasta la fecha, las estrategias más comunes se han basado en el uso de compuestos que favorecen el crecimiento de taxones bacterianos identificados como beneficiosos para la salud intestinal, entre ellos:
El objetivo es:
- Mejorar la integridad de la barrera intestinal.
- Modular la respuesta inmunitaria.
- Aumentar la producción de metabolitos beneficiosos como los ácidos grasos de cadena corta.
Trasplante de microbiota fecal como estrategia terapéutica
En salud humana, el trasplante de microbiota fecal (FMT, por sus siglas en inglés) ha surgido como una estrategia innovadora para reestablecer la composición y la funcionalidad del microbioma en casos de infecciones recurrentes por Clostridioides difficile.
| El FMT consiste en transferir la microbiota procedente de un donante sano al individuo que presenta una disbiosis en su microbiota. |
En porcino, existen algunos estudios que han demostrado la capacidad del FMT de modular de manera efectiva la microbiota intestinal.
Evaluación del trasplante de microbiota fecal en lechones
En el presente estudio, se aplicó un protocolo de FMT bien definido para evaluar su:
Para ello, se seleccionó una granja que presentaba diarreas recurrentes causadas por E. coli y una granja de alto estatus sanitario de la misma pirámide de producción como donante del material fecal.
La granja donante era negativa para los siguientes patógenos porcinos:
- Brachyspira pilosicoli.
- E. coli F18.
- E. coli F4.
- Lawsonia intracellularis.
- Circovirus tipo 2 (PCV2).
- Rotavirus A.
- Rotavirus C.
El material fecal se liofilizó siguiendo el protocolo utilizado por el banco de microbiota humano que conlleva la posterior encapsulación en cápsulas gastrorresistentes³.
Figura 1. Diseño experimental. Los lechones se asignaron a tres grupos experimentales (Control, ETEC y ETEC+FMT). El trasplante de microbiota fecal (FMT) se administró mediante cápsulas gastrorresistentes los días 0, 4 y 13, y el desafío con Escherichia coli F18 se realizó los días 8 y 9. Durante el estudio se registraron diariamente los signos clínicos y se realizaron análisis de la microbiota intestinal y de la morfometría intestinal en los momentos indicados.
Paralelamente, 60 lechones de 28 días fueron transportados a las instalaciones del IRTA donde se pesaron y se distribuyeron en tres grupos de 20 animales por grupo:
Grupo Control.
Grupo ETEC.
Grupo ETEC+FMT.
En todos los casos el grupo Control y el grupo ETEC recibieron capsulas vacías como placebo. Igualmente, el grupo control recibió solución salina los días del desafío.
Durante el estudio se tomaron notas de los signos clínicos, además de muestras fecales y de sangre.
Al final del estudio, el día 28 (D28) se sacrificaron los animales y se recogieron muestras de distintos fragmentos del intestino para su análisis morfométrico.
Efecto del trasplante sobre la infección por E. Coli y la microbiota
Impacto sobre el índice de diarrea
Con el objetivo de evaluar el efecto de FMT como método preventivo y de tratamiento frente a ETEC, se monitorizaron los signos clínicos de diarrea a lo largo de todo el experimento (Gráfica 1).
Coincidiendo con el desafío, el D15 tuvo lugar la fase aguda de la infección para ambos grupos inoculados con ETEC.
| Los lechones del grupo ETEC+FMT presentaron una reducción significativa del índice de diarrea el D22. |
Esta diferencia se equilibró con el grupo ETEC en el último día de la experimental, definido como momento de recuperación de los animales después de la infección.
Cabe destacar que la reducción observada el D22, no se limitó a la sintomatología clínica, sino que fue corroborada a través de la cuantificación de ETEC F18 mediante qPCR.
Gráfica 1. Signos clínicos de diarrea en cada uno de los diferentes grupos experimentales (Control, ETEC y ETEC+FMT) durante los diferentes días de estudio (día 4, 8, 15, 22 y 28). Los valores representan la media ± error estándar (SE por sus siglas en inglés). Las letras indican diferencias significativas (a: Control vs. ETEC, b: Control vs. ETEC+FMT, c: ETEC vs. ETEC+FMT).
Impacto sobre la composición de la microbiota
El estudio de la microbiota por secuenciación del gen 16S rRNA completo con el secuenciador portátil MinION (Oxford Nanopore Technology), demostró un aumento en la abundancia relativa de algunas especies de Clostridium, incluyendo C. beijerinckii, C. butyricum y C. disporicum después del trasplante (D8), que no se encontraban en los otros dos grupos y que coincide con especies detectadas en el material fecal donante, sugiriendo cierto grado de colonización tras el trasplante.
Después de la infección con ETEC, ambos grupos infectados experimentaron un aumento de la abundancia relativa de E. coli, como era de esperar, pero también de otras especies patogénicas como Fusobacterium mortiferum, miembros del género Helicobacter spp. y Campylobacter spp. (Gráfica 2).
A partir del D22, esta similitud de especies entre grupos divergió con el grupo ETEC+FMT, que experimentó un enriquecimiento de bacterias beneficiosas, destacando un incremento significativo de Phascolarctobacterium succinatutens; especie asociada a la producción de ácidos grasos de cadena corta y relacionada con una mejora de la salud intestinal.
Gráfica 2. Abundancia relativa (%) de la microbiota fecal a nivel de género entre los diferentes grupos experimentales (Control, ETEC y ETEC+FMT) y durante los distintos días de estudio experimental (día 4, 8, 15, 22 y 28).
Impacto sobre la morfometría intestinal
Finalmente, con respecto a la morfometría intestinal, los resultados demostraron que al final del estudio (D28) en el grupo tratado con FMT (FMT+ETEC) había una recuperación parcial en la profundidad de las vellosidades y de las criptas intestinales (ratio vellosidades:criptas) en el yeyuno comparable al grupo control (Gráfica 3).
Gráfica 3. Ratio de las vellosidades con respecto a la cripta (vellosidad:cripta) en el órgano de yeyuno en entre los diferentes grupos experimentales (Control, ETEC y ETEC+FMT) el último día experimental (día 28). Los valores representan la media ± desviación estándar. Los asteriscos indican diferencias significativas (prueba de Mann-Whitney).
Conclusiones
Este estudio longitudinal ha permitido determinar el efecto modulador de la microbiota del FMT antes y después de la infección por ETEC.
Durante el período de recuperación posterior a la infección, se observó un aumento de especies bacterianas productoras de ácidos grasos de cadena corta, como P. succinatutens, que se relacionan con una microbiota más madura y funcional.
La mejora del ratio vellosidad:cripta observada al final del estudio para el grupo tratado con el trasplante sugiere una recuperación de la integridad morfológica de la mucosa intestinal, con mayor capacidad de absorción y mejor renovación celular que el grupo no tratado.
En conjunto, estos resultados sugieren que el FMT se presenta como una alternativa real y viable para disminuir la dependencia de los antibióticos en el sector porcino actual.
Este contribuyó a mejorar la respuesta frente a la infección y la funcionalidad digestiva, favoreciendo el enriquecimiento de bacterias beneficiosas relacionadas con la producción de ácidos grasos de cadena corta.
Financiación
Estos son los resultados de un proyecto coordinado PID2021- 125641OB-C21 y PID2021-125641OB-C22 concedido en el marco de la convocatoria de Proyectos de Generación de Conocimiento 2021 financiado por la Agencia Estatal de Investigación (AEI) dentro del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2021-2023.
Bibliografía
1. Hou, K. et al. Microbiota in health and diseases. Signal Transduction and Targeted Therapy 7, 135 (2022). https://doi. org/10.1038/s41392-022-00974-4.
2. Rahman, R., Marcolla, C. S. & Willing, B. P. Fecal microbiota transplantation in pigs: current status and future perspective. Animal microbiome 7, 76 (2025). https://doi.org/10.1186/ s42523-025-00440-w.
3. Aira, A. et al. New Procedure to Maintain Fecal Microbiota in a Dry Matrix Ready to Encapsulate. Frontiers in cellular and infection microbiology Volume 12 – 2022 (2022). https://doi. org/10.3389/fcimb.2022.899257.