La importancia de la nutrición materna en el desarrollo de los lechones

En porcino, al igual que en otras especies animales, el sistema digestivo está colonizado por una serie de microorganismos, que conforman la microbiota intestinal. Estos microorganismos, a través de una serie de relaciones simbióticas, son capaces de realizar diversas funciones biológicas en el animal (Frese et al., 2015). Así, debido a su importancia para la homeostasis del individuo, la microbiota ha llegado a considerarse un órgano perdido (O'Hara & Shanahan, 2006).

La microbiota tiene funciones relacionadas con la digestión y absorción de nutrientes (Holscher, 2017; Lamendella et al., 2011), la síntesis de vitaminas (Zhang et al., 2015) o la prevención de inflamaciones e infecciones mediante la síntesis de ácidos grasos de cadena corta (Ratajczak et al., 2019). Gracias al desarrollo de diferentes técnicas que han permitido tanto la secuenciación del gen 16S rRNA como la del metagenoma completo, la microbiota está siendo cada vez más estudiada (Kuczynski et al., 2012; Xiao et al., 2016).

En concreto, en porcino el estudio de la microbiota tiene una especial relevancia, debido a que su carne es una de las más consumidas en el mundo (OECD 2021). Por tanto, el estudio de la microbiota porcina se ha incrementado en los últimos años, lo que ha permitido ver los efectos de la edad (Lim et al., 2019), la genética (Crespo-Piazuelo et al., 2019), el sexo (Yao et al., 2019) o la nutrición (Lauridsen 2020) de estos animales sobre los microorganismos. En la composición  de la microbiota también juega un papel fundamental la primocolonización, es decir, las primeras bacterias que se hospedan en el individuo y que se transfieren de la madre a las crías por el paso por el canal vaginal durante el parto, la saliva, la leche o el contacto con las heces (Chen et al., 2018). Por tanto, la composición de la microbiota materna puede influir en la de la descendencia.

La composición de la microbiota materna puede influir en la de la descendencia

Por otro lado, diversas investigaciones apuntan a la importancia de la nutrición materna en el desarrollo de los lechones, pudiendo ser clave para evitar los casos de restricción de crecimiento intrauterino (IUGR). En concreto, los ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) favorecen el desarrollo fetal, actuando como señales metabólicas y estructurales (Jones et al., 2014). Dentro de los PUFA, los ácidos grasos omega 3 tienen un papel fundamental en el correcto desarrollo de la progenie en distintas especies (Haggarty 2010), lo que ha hecho aumentar exponencialmente la popularidad de suplementaciones con omega 3 durante la gestación. De hecho, los PUFA deben ser administrados con un antioxidante. Debido a sus propiedades, no solo antioxidantes, si no también antiinflamatorias, antitrombóticas y antiaterogénicas, el hidroxitirosol puede ser una buena elección. La combinación de hidroxitirosol y ácidos grasos omega 3 administrados en forma de aceite de linaza ya ha sido estudiada, tanto en estadios prenatales (Heras-Molina et al., 2021, 2022) y postnatales (Heras-Molina et al., 2020) en porcino Ibérico. Dichos estudios apuntan a resultados beneficiosos en el crecimiento postnatal de los individuos pese a un menor peso intrauterino y al nacimiento, así como efectos positivos en el perfil metabólico.

Sin embargo, no hay datos que indiquen los posibles efectos de esta dieta materna en la composición de la microbiota de la camada. Por tanto, el objetivo de este estudio fue el analizar el efecto de la suplementación materna con hidroxitirosol y aceite de linaza en la composición del microbioma de la camada a lo largo del tiempo y su posible relación con las diferencias fenotípicas.

Para esta investigación se usaron un total 72 lechones provenientes de 11 cerdas ibéricas puras, que fueron inseminadas con semen de verraco Ibérico puro en las instalaciones de la Granja Experimental del INIA-CSIC. En el día 35 de gestación se llevó a cabo el pesaje de las cerdas y se dividieron en dos grupos con similares características de peso y adiposidad. Uno de ellos (grupo control; C) fue alimentado con una dieta de gestación estándar. El otro (grupo tratado; T) fue alimentado con una dieta con un 4% de aceite de linaza y suplementada con 1,5 mg/kg de hidroxitirosol, siendo ambas dietas isocalóricas e isoproteicas. En este mismo día 35 de gestación, las cerdas de ambos grupos fueron sometidas a una restricción del 50% de sus necesidades (NRC, 2012), puesto que este tratamiento en porcino ibérico es capaz de producir una mayor proporción de individuos con IUGR (Gonzalez-Bulnes et al., 2012). Los lechones de los grupos C y T fueron criados en condiciones similares en la Granja Experimental del INIA-CSIC, cogiéndose muestras de heces del recto de 35 individuos con 60 días de vida (18 del grupo C y 17 del grupo T) y de un total de 37 lechones a los 180 días de vida (17 del grupo C y 20 del grupo T).

El ADN de las 72 muestras fecales se extrajo mediante el kit QIAamp Powerfecal (QIAGEN, Hilda, Alemania), y se secuenció mediante el protocolo de Illumina MiSeq (Illumina, San Diego, EE. UU.) en las instalaciones de la Fundació per al Fomento de la Investigació Sanitària i Biomèdica (FISABIO, Valencia, España) centrada en el amplicón V3-V4 del gen 16SrRNA. El análisis bioinformático fue realizado mediante el programa Quantitative Insights Into Microbial Ecology 2 (QIIME2) 2019.10.0. (Bolyen et al., 2019). Se usó DADA2 (Callahan et al., 2016) para limpiar las muestras, y su taxonomía fue estudiada con SILVA (Quast et al., 2013) tras ser alineadas y añadirse su filogenia. Las diversidades alfa y beta fueron analizadas con el paquete phyloseq de R (McMurdie & Holmes, 2013), mientras que el análisis de abundancia diferencial se realizó mediante el paquete metagenomeseq (Paulson, Stine, Bravo, & Pop, 2013).

El análisis de la microbiota mostró que los phyla más abundantes en ambos grupos fueron Firmicutes y Bacteriodetes, mientras que a nivel de género, cabe destacar Treponema 2, Rikenellaceae RC9 y Lactobacillus, en consonancia con estudios anteriores de la microbiota del porcino Ibérico (Crespo-Piazuelo et al., 2019; López-García et al., 2021).

A la hora de estudiar la microbiota, es importante tener en cuenta la diversidad, que se divide a su vez en diversidad alfa y en diversidad beta. La diversidad alfa se refiere a la cantidad de especies diferentes que podemos encontrar dentro de una muestra. Niveles altos de diversidad alfa se relacionan con mejores estados de salud (Gong et al., 2016). Para su estudio, se deben tener en cuenta dos aspectos: la riqueza, es decir, el número de especies diferentes que tiene la muestra, y la homogeneidad, la distribución de las abundancias en los distintos grupos (Willis, 2019).

En esta investigación, la riqueza se ha estudiado mediante la diversidad observada, mientras que para ver la riqueza corregida por la homogeneidad, se ha utilizado el índice de Shannon (figura 1). La suplementación materna con hidroxitirosol y aceite de linaza no tuvo efectos sobre la diversidad alfa a ninguna edad. De hecho, únicamente se encontraron diferencias significativas entre los individuos a los 60 y los 180 días de edad en la diversidad observada (p < 0,05), pero no se observó ninguna diferencia significativa entre edades en el índice de Shannon. Otros artículos también han encontrado incrementos significativos en la α diversidad debidas a la edad (Lim et al., 2019; Niu et al., 2015). Sin embargo, en dichos estudios también hubo diferencias en aquellos índices que medían la homogeneidad. Por ello, para comprender los resultados obtenidos en nuestros estudio, son necesarias más investigaciones con un mayor número de animales.

Figura 1. Índices de diversidad α en lechones en función de la edad y del tratamiento materno. Observed: Diversidad observada; C60: lechones nacidos de madres controles de 60 días de edad; C180: lechones nacidos de madres controles de 180 días de edad; T60: lechones nacidos de madres suplementadas con aceite de linaza e hidroxitirosol de 60 días de edad; T180: lechones nacidos de madres suplementadas con aceite de linaza e hidroxitirosol de 180 días de edad.

Por otro lado, la diversidad beta refleja las diferencias que hay en la composición microbiana entre muestras. En este caso, la diversidad beta fue analizada mediante los índices de Jaccard (referido a la abundancia) y de Bray-Curtis (referido a la presencia/ausencia). Al igual que en el caso de la α diversidad, el efecto de la edad fue el más relevante, con un efecto significativo (p < 0,001) de la misma en ambos índices (figura 2). De nuevo, el tratamiento materno no tuvo ninguna influencia en los resultados obtenidos. Para el análisis de abundancia diferencial, debido al gran efecto de la edad sobre los resultados, se analizaron por separado los animales de 60 y de 180 días. Este se realizó tanto a nivel de especie como de género (figura 3 y 4).

Figura 2. Índices de diversidad β en porcino ibérico en función de la edad y el tratamiento materno. C60: lechones nacidos de madres controles de 60 días de edad; C180: lechones nacidos de madres controles de 180 días de edad; T60: lechones nacidos de madres suplementadas con aceite de linaza e hidroxitirosol de 60 días de edad; T180: lechones nacidos de madres suplementadas con aceite de linaza e hidroxitirosol de 180 días de edad.

A los 60 días de edad, entre las especies con mayor abundancia en los lechones nacidos de madres suplementadas con aceite de linaza e hidroxitirosol comparado con los nacidos de madres controles cabe destacar Prevotella spp. RS2 y Lactobacillus pontis, y géneros como Erysipelotrichaceae UCG-009, Candidatus Stoquefichus, Akkermansia y Tyzzerella 4 (figura 3). Las bacterias pertenecientes al género Prevotella en porcino se han relacionado positivamente con la ingesta y la conversión de alimento y la ganancia de peso (Mach et al., 2015; Ramayo-Caldas et al., 2016; Yang et al., 2018), aunque en este caso, los lechones C y T tuvieron pesos similares a esta edad (Heras-Molina et al., 2020). En concreto Prevotella sp. RS2 se ha relacionado con un mayor contenido en grasa subcutánea, en consonancia con el mayor contenido graso de los lechones de madres suplementadas (Heras-Molina et al., 2020). Cabe destacar también la importancia del género Akkermansia. Este fue más abundante en los lechones T, y se ha relacionado con estados antiinflamatorios, lo que coincide con el mejor estatus metabólico de estos lechones (Fernandes Rodrigues et al., 2022; Heras-Molina et al., 2020). Por otro lado, a esta edad el grupo C mostró sobreabundancia del género Pasteurella, con varias especies patógenas en porcino (Huang et al., 2022), aunque también se ha relacionado positivamente con la deposición de grasa visceral, algo que no fue medido en estos animales (Wang et al., 2022).

Figura 3. Especies (A) y géneros (B) con mayor abundancia diferencial en muestras de microbiota fecal entre lechones de madres suplementadas con aceite de linaza e hidroxitirosol (verde) o controles (azul) a los 60 días de edad.

A los 210 días de edad, los lechones T mostraron mayor abundancia de especies pertenecientes al género Selenomonas, que en vacuno se ha relacionado con la digestión de la fibra (Yin et al., 2021). Los lechones C mostraron mayor abundancia de Brachyspira innocens y de especies pertenecientes a los géneros Cloacibacillus, así como del género Cerasicoccus (figura 4). Mientras que bacterias pertenecientes al género Brachyspira se relacionan con inflamación y diarrea (Carranza et al., 2021), Cerasicoccus está relacionado con la composición en ácidos grados del tejido adiposo, en concreto con mayores niveles de ácido oleico y menores de ácido palmítico (Sebastiá et al., 2022), aunque en estos animales no se vieron diferencias significativas en estos ácidos grasos (Heras-Molina et al., 2020). Por tanto, la suplementación materna afectó a la composición del microbioma fecal de la progenie, con posibles efectos beneficiosos sobre especies relacionadas con el crecimiento y la digestibilidad de los nutrientes.

Figura 4. Especies con mayor abundancia diferencial en muestras de microbiota fecal entre lechones de madres suplementadas con aceite de linaza e hidroxitirosol (verde) o controles (azul) a los 210 días de edad.