Composición microbiana del calostro y su contribución al establecimiento de la microbiota intestinal en terneros
Leire Urrutia-Angulo1, Medelin Ocejo1, Timur Yergaliyev2, Beatriz Oporto1, Gorka Aduriz1, Amélia Camarinha-Silva2, Ana Hurtado1
(1)-NEIKER- Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario, Departamento de Sanidad Animal, Basque Research & Technology Alliance (BRTA), 48160 Derio, Bizkaia, España (2)-Department of Livestock Microbial Ecology, Institute of animal Science, University of Hohenheim, Stuttgart, Alemania
El calostro, la primera secreción láctea tras el parto, es esencial para la nutrición y protección inmunológica del ternero, inmunodeficiente al nacimiento. El calostro es una de las fuentes iniciales de microorganismos que contribuyen al establecimiento de la microbiota intestinal del ternero, la cual puede verse influenciada por factores como el entorno de la granja, los tratamientos antibióticos o las prácticas de manejo. La microbiota intestinal desempeña un papel clave en la maduración del sistema inmunológico del ternero, entrenándolo para tolerar bacterias beneficiosas, defenderse de patógenos y adaptarse a los cambios digestivos asociados al destete. En este estudio se investigó la microbiota del calostro de las vacas y la evolución de la microbiota intestinal de sus terneras durante sus primeros meses de vida, evaluando además el impacto de los tratamientos con antibióticos, tanto en la terapia de secado en vacas como en el tratamiento de infecciones en terneras. Para ello, se empleó la tecnología de secuenciación de basfragmentos largos de Oxford Nanopore (ONT), que permitió analizar el gen 16S ARNr completo.
El estudio se llevó a cabo en una explotación lechera de vacas Holstein-Friesian. Se recogieron muestras de calostro tras el parto de 42 vacas (16 tratadas antibiótico al secado -DCT y 26 no tratadas) y heces rectales de sus 43 respectivas terneras (un parto gemelar) en los días 1 (d1), 16 (d16) y 57 (d57) de edad. Se extrajo el ADN de las muestras de calostro y heces y se prepararon las librerías que se secuenciaron siguiendo el protocolo 16S Barcoding (SQK-16S024) en un equipo MinION Mk1C (ONT). El basecalling de alta precisión se realizó con Guppy, eliminando los adaptadores ONT. La calidad de las secuencias fue evaluada con FastQC, y la asignación taxonómica se realizó con NanoCLUST, tomando como referencia la base de datos 16S ARNr del NCBI. Los análisis posteriores se realizaron en R con diversos paquetes (phyloseq, vegan, MicrobiomeStat, ANCOMBC, microbiomeutilities, etc.).
Con una mediana de 53.317 lecturas/muestra, la secuenciación permitió capturar la biodiversidad microbiana de las muestras e identificar 544 especies bacterianas pertenecientes a 297 géneros. En general, la diversidad alfa, que estima el número de especies presentes (riqueza) y el grado de homogeneidad (distribución de la abundancia de especies), varió significativamente entre los diferentes tipos de muestra, observándose a d1 la diversidad alfa más baja. La diversidad beta, que compara la composición microbiana entre muestras, mostró perfiles microbianos significativamente distintos entre los tipos de muestra (PERMANOVA, F = 38,391, p = 0,001), con las heces de d16 mostrando un perfil intermedio entre d1 y d57.
Pseudomonadota, Bacillota y Bacteroidota estuvieron entre los cinco filos más abundantes en todos los tipos de muestra, pero a nivel de género se observó una mayor diversidad tanto entre tipos de muestra como entre individuos. Aunque los patrones individuales variaron, las muestras de calostro estaban compuestas principalmente por los géneros Paraclostridium, Romboutsia, Sporobacter y Staphylococcus, mientras que en las heces del d1 predominaron Streptococcus, Escherichia, Shigella, Butyricicoccus y Clostridium. Conforme los terneros crecieron y su microbiota intestinal se diversificó, estos géneros disminuyeron mientras que Blautia, Faecalibacterium y Succinivibrio se hicieron más predominantes en d16 y d57. Casi la mitad de todas las especies identificadas (45,0%) se detectaron en un único tipo de muestra, y solo 23 especies, principalmente de los géneros Clostridium, Acetivibrio, Escherichia y Shigella, fueron comunes a los cuatro tipos de muestra. Cabe destacar que el 56,2% de las especies identificadas a d1 también se detectaron en el calostro, lo que indica que este es una fuente clave para la colonización inicial del intestino. Además, el 37,4% de las especies del calostro también se encontraron en el d57. Esto reflejaría la persistencia en el tiempo de ciertos microorganismos transmitidos del calostro al intestino. La administración de antibióticos (DCT y tratamiento en terneros) no produjo diferencias en la diversidad alfa ni beta, ni afectó significativamente a la abundancia relativa de los géneros predominantes, posiblemente debido al largo intervalo tratamiento-muestreo, lo que sugeriría el posible restablecimiento de la microbiota previa al tratamiento.
Estos hallazgos demuestran que el calostro es crucial en el establecimiento de la microbiota intestinal durante las primeras semanas de vida, período caracterizado por una alta variabilidad interindividual en la composición de la microbiota intestinal y gran susceptibilidad a infecciones gastrointestinales. Con la edad, la microbiota intestinal se vuelve más rica y diversa, mientras que la variabilidad entre individuos disminuye, resultando en una mayor uniformidad entre animales. Aunque no se han observado diferencias significativas en la composición microbiana de animales tratados con antibióticos y no tratados, no puede descartarse su impacto negativo en la aparición y propagación de genes de resistencia antimicrobiana.
Este estudio ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (PID2019-106038RR-100: MICIU/AEI/10.13039/501100011033 y PRE2020-096275: MICIU/AEI/10.13039/501100011033 FSE invierte en tu futuro) y el Departamento de Alimentación, Desarrollo Rural, Agricultura y Pesca del Gobierno Vasco.
