Microbiota e Integridad Intestinal en lechones

Microbiota e integridad intestinal del lechón Angela Rocio Poveda-Parra MVZ, PhD en Zootecnia

Diversos son los desafíos que la producción moderna de cerdos enfrenta en su día a día, y uno de ellos ocurre en la fase de destete donde problemas entéricos surgen debido al cambio de dieta y comprometen su desarrollo posterior.

La colonización microbiana ocurre al momento del nacimiento una vez que el tipo de placenta corioalantoide impide la transferencia microbiana; por lo tanto, el primer contacto convierte estos microrganismos en la base del microbioma característico de la piel, tracto urogenital y tracto gastrointestinal manteniendo una diversidad y equilibrio entre las poblaciones de bacterias, hongos y virus.1,2

2

El microbioma intestinal es un sistema dinámico que cambia continuamente y es influenciado por factores externos inmediatos como el calostro, la calidad de la leche y el ambiente neonatal principalmente en las dos primeras semanas3.

Esos factores determinan la colonización microbiana postnatal en los cerdos4. En este microbioma, la microbiota del tracto gastrointestinal tiene tres funciones esenciales: Protección, que ocurre debido a la exclusión competitiva con los agentes patógenos.

Metabólica, que permite que los microrganismos benéficos ayuden en la digestión y metabolismo.

Funciones tróficas, que favorecen el crecimiento y diferenciación de células epiteliales que revisten el lumen intestinal y apoyan la homeostasis del sistema inmunológico.

3

Diferencias entre la microbiota pueden explicar la variabilidad de peso en los lechones, como demostrado por Morissette et al. (2018)5 donde observaron que lechones con mayor ganancia de peso presentan niveles más altos de Bacteroides, Bacteriodetes y Ruminoccocaceae que auxilian en la digestión de monosacáridos y oligosacáridos.

Además, observaron en menor proporción microrganismos como Actinobacillus porcinus y Lactobacillus amylovorus cuando comparados con lechones con menor ganancia de peso.

En el ambiente neonatal las bacterias patógenas y benéficas están presentes, pero es su combinación con el medio ambiente, la dieta y la genética que determinan qué microrganismos colonizan los epitelios.

4

Las prácticas de destete varían entre los diferentes productores de cerdos, sin embargo, los primeros días continúan siendo estresantes para el animal debido a la adaptación a sus nuevas condiciones de alojamiento, nuevos compañeros y a la nueva dieta.

En estos primeros días ocurre una baja ingestión de alimentos, crecimiento deficiente, disbiosis intestinal y diarrea, comprometiendo la salud y bienestar animal.

La composición de la nueva dieta modifica la microbiota intestinal y según Greese et al. (2019)6 las bacterias Lactobacillus disminuyen, en cuanto que microrganismos como Clostridium spp., Prevotella spp y Escherichia coli aumentan. La Prevotella por ejemplo se encuentra en mayor número porque potencializa la degradación de los polisacáridos vegetales de las nuevas dietas como hemiocelulosa y xilanas7.

La homeostasis intestinal se altera cuando ocurren cambios abruptos en la dieta, desencadenando diarreas8.

5

Sin embargo, en el intestino del lechón existe un gran número de células inmunológicas entre ellas linfonodos, células de Paneth y linfocitos innatos que desempeñan un papel importante en la homeostasis intestinal9.

No obstante, cuando el animal posee una abundancia de bacterias intestinales benéficas estas mejoran la función de barrera inmune a través de la flagelina, lipopolisacáridos y metabolitos que promueven el desarrollo y la madurez del sistema inmunológico, además de aliviar los cuadros de diarreas durante el destete10.

Al ocurrir un estímulo por microrganismos patógenos y otros antígenos en el intestino del lechón, el sistema inmunológico actúa de dos maneras para disminuir las interacciones patológicas.

6

Una de ellas es limitar el contacto directo entre las bacterias y el epitelio de las células intestinales y la segunda es limitar los microorganismos a sitios específicos en el intestino reduciendo su exposición a través de la acción combinada de células epiteliales, moco y péptidos11.

Para limitar el contacto de los microrganismos con las células del epitelio intestinal, las células caliciformes secretan un moco que está compuesto principalmente por mucina, la cual se une a los receptores de la adhesina de las células epiteliales impidiendo la adhesión y colonización de microrganismos patógenos, manteniendo la integridad intestinal12.

Cuando la secreción de mucina disminuye los microrganismos colonizan fácilmente el epitelio intestinal, causando diversas patologías entre ellas, las diarreas13.

7

Otros componentes que han sido identificado son los péptidos antimicrobianos, los cuales tienen un papel importante en la regulación de la microbiota intestinal de los lechones.

Peptídeos como las defensinas, catelicidinas, hepcidinas y proteínas de reconocimiento peptidoglicano tienen actividad antibacteriana de amplio espectro contra bacterias grampositivas, algunos hongos, virus y protozoos14.

La importancia de desarrollar un microbioma saludable en los lechones ha permitido realizar investigaciones principalmente en nutrición.

Inicialmente el objetivo fue la regulación de los nutrientes sobre las funciones fisiológicas; sin embargo, los estudios interdisciplinares posteriores permitieron un mayor conocimiento sobre la salud intestinal y de esta manera fue posible implementar diferentes estrategias nutricionales para mejorar la salud intestinal y maximizar la producción.

8

Las estrategias adoptadas tienen diferentes objetivos, entre ellos tiene mejorar la digestión y absorción de los nutrientes, regular la microbiota intestinal y modular el sistema inmunológico15.

El uso de aditivos es una de las estrategias más utilizadas debido a sus efectos tróficos sobre la barrera intestinal de los lechones destetados aliviando los efectos negativos del destete sobre la integridad intestinal.

Aminoácidos funcionales: Los más utilizados son la glutamina (Gln), el glutamato, la alanina (Aln), la arginina (Arg) y asociaciones de Aln-Gln y Arg-Gln. La suplementación mejora el rendimiento, eficiencia alimentar al destete, previene la atrofia de la barrera gastrointestinal aumentando las vellosidades intestinales16.

Fitoquímicos: Extractos de orégano, tomillo, jengibre canela, ajo, entre otros, actúan mejorando la integridad intestinal y el sistema inmunológico. Ácidos orgánicos: Permiten reducir la colonización de patógenos en el intestino, aumenta la proliferación celular y la altura de las vellosidades. Entre los ácidos orgánicos más utilizados está el ácido fumárico y el ácido benzoico17.

Probióticos y prebióticos: Permiten manipular las comunidades microbianas intestinales, estimulan el sistema inmunológico18.

9

El conocimiento de la dinámica intestinal permite que algunos desafíos enfrentados por los lechones principalmente en el destete sean minimizados utilizando estrategias que visen la integridad intestinal y proporcione un desarrollo adecuado durante esta fase.

10

BIBLIOGRAFÍA 1. Abeles, S.R. and Pride, D.T. 2014. Molecular bases and role of viruses in the human microbiome. J. Mol. Biol. 426(23), 3892–3906. doi: 10.1016/j. jmb.2014.07.002.

2. Hallen-Adams, H.E. and Suhr, M.J. 2017. Fungi in the healthy human gastrointestinal tract. Virulence, 8 (3), 352–358. doi: 10.1080/21505594.2016.1247140 3. Han G.G., Lee J-Y, Jin G-D., Park J., Choi Y.H., Chae B.J., Kim E.B., and Choi Y-J. 2016. Evaluating the association between body weight and the intestinal microbiota of weaned piglets via 16S rRNA sequencing. Appl Microbiol Biotechnol, 101(14), 5903-5911. doi: 10.1007/s00253-017-8304-7.

4. Nowload, T.L., Plush, K.J., Barton, M., and Kirkwood, R.N. 2019.

Development and function of the intestinal microbiome and potential implications for pig production. Animals, 9 (3), 76. doi: 10.3390/ ani9030076.

5. Morissette, B., Talbot, G., Beaulieu, C., and Lessard, M. 2018. Growth performance of piglets during the first two weeks of lactation affects the development of the intestinal microbiota. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr.

102(2), 525–532. doi: 10.1111/jpn.12784.

6. Gresse, R., Durand, F.C., Blanquet-Diot, S., and Forano, E. 2019.

Microbiota composition and funsctional profiling throughout the gastrointestinal tract of comercial weaning piglets. Microorganismos, 7(9), 343. doi: 10.3390/microorganismos7090343.

7. Pajarillo, E.A.B., Chae, J.P., Balolong, M.P., Bum Kim, H., and Kang, D.K. 2014. Assessment of fecal bacterial diversity among healthy piglets during the weaning transition. J Gen Appl Microbiol, 60(4), 140-146. doi: 10.2323/jgam.60.140.

8. Frese, S.A., Parker, K., Calvert, C.C., and Mills, D.A. 2015. Diet shapes the gut microbiome of pigs during nursing and weaning. Microbiome 3, 28. Doi: 10.1186/s40168-015-0091-8.

9. Thaiss, C.A., Zmora, N., Levy, M., and Elinav, E. 2016. The microbiome and innate immunity. Nature 535, 65-74. doi: 10.1038/nature18847.

11

10. Sonnenberg, G.F. and Artis, D. 2019. Novel connections and precision approaches. Nat Rev Immunol, 19, 75-76. doi: 10.1038/s41577-018-0114-3.

11. Burgueño, J.F., and Abreu, M.T. 2020. Epithelial toll-like receptors and their role in gut homeostasis and disease. Nat Rev Gastroelerol Hepatol, 17(5), 263-278. doi: 10.1038/s41575-019-0261-4.

12. Knoop, K.A., and Newberry, R.D. 2018. Goblet cells: multifaceted players in immunity at mucosal surfaces. Mucosal Immunol, 11,1551-1557. doi: 10.1038/ s41385-018-0039-y.

13. Yu, H., He, Y., Zhang, X., Peng, Z., Yang, Y., Zhu, R., Bai, J., Tian, Y., Li, X., Chen, W., Dianchun, F., and Wang, R. 2011. The rat IgGFc gammaBP and Muc2 C-terminal domains and TFF3 in two intestinal mucus layers bind together by covalent interaction. PloS one 6(5), e20334. doi: 10.1371/journal. pone.0020334 14. Sang, Y. and Blecha, F. 2009. Porcine host defense peptides: expanding repertoire and functions. Dev Comp Immunol, 33(3), 334-343. doi: 10.1016/j. dci.2008.05.006.

15. Xiong, X., Tan, B., Song, M., Ji, P., Kim, K., Yin, Y., and Liu, Y. 2019.

Nutritional intervention for the intestinal development and health of weaned pigs. Front. Vet. Sci. 6, 46. doi: 10.3389/fvets.2019.00046.

16. Wang, H., Zhang, C., Wu, G., Sun, Y., Wang, B., He, B., Dai, Z., and Wu, Z. 2015. Glutamine enhances tight junction protein expression and modulates corticotropin-releasing factor signaling in the jejunum of weanling piglets. J. Nutr. 145(1), 25-31. doi: 10.3945/jn.114.202515.

17. Modina, S.C., Polito, U., Rossi, R., Corino, C., and Giancamillo, A. D. 2019.

Nutritional regulation of gut barrier integrity in weaning piglets. Animals, 9(12), 1045. doi: 10.3390/ani9121045.

18. Guevarra, R.B., Lee, J.H., Lee, S.H., Seok, M-J., Kang, B.N., Johnson, T.J., Isaacson, R.E. and Kim, H.B. 2019. Piglet gut microbial shifts early in life: causes and effects. J Anim Sci Biotechnol, 10,1. doi: 10.1186/s40104-0180308-3.

12