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Desarrollo de probióticos para promover la salud y el rendimiento porcino
29 December 2022Científicos especializados en animales son pioneros en nuevos métodos para cultivar microbiomas intestinales de porcinos. Los científicos de la Estación Experimental Agrícola de Arkansas han desarrollado métodos de cultivo bacteriano para aislar diferentes bacterias de los cerdos. Estos métodos podrían usarse para cultivar bacterias beneficiosas en intestino o tripas de porcinos, microbiomas que pueden servir como probióticos para proteger o mejorar la salud de los cerdos.
Jiangchao Zhao, profesor asociado de ciencia animal, realiza investigaciones para caracterizar las colonias de bacterias en los microbiomas intestinales porcinos e identificar aquellas que son beneficiosas para la salud y el rendimiento. (Foto de la División de Agricultura del Sistema de la UA por Fred Miller)
Por: Universidad de Arkansas
Guiados por estos métodos, los investigadores aislaron tres cepas bacterianas que se positivamente correlativas con el rendimiento del crecimiento porcino, dijo Jiangchao Zhao, profesor asociado de ciencia animal de la Estación Experimental Agrícola, el brazo de investigación de la División de Agricultura del Sistema de la Universidad de Arkansas. Estas cepas se desarrollaron en probióticos.
“Los probióticos mejoran la salud y el rendimiento de los cerdos, benefician a los animales y la agricultura, y ayudan a alimentar al mundo”, expresó Zhao, reporta The Pig Site.
Los métodos de cultivo bacteriano se publicaron en un artículo científico, " Comprehensive Cultivation of the Swine Gut Microbiome Reveals High Bacterial Diversity and Guides Bacterial Isolation in Pigs (El Cultivo Integral del Microbioma Intestinal Porcino Revela una Alta Diversidad Bacteriana y Guía el Aislamiento Bacteriano en Cerdos", que se publicó en julio en mSystems, una revista de la American Society for Microbiology. El documento se puede leer o descargar aquí.
Los probióticos pueden reducir la dependencia de los antibióticos para proteger la salud de los animales, sostuvo Zhao.
“El notable progreso en el microbioma intestinal porcino y el análisis de grandes datos han revelado muchos probióticos potenciales que se correlacionan positivamente con el rendimiento del crecimiento”, dijo. “Sin embargo, no podemos llamarlos probióticos hasta que podamos cultivarlos y probar sus efectos beneficiosos.
“Hemos desarrollado una hoja de ruta para cultivar una gran variedad de bacterias, incluidos estos potenciales probióticos de cerdos”, explicó Zhao. “Este es el primer paso para desarrollar nuevos probióticos de última generación que mejoren la salud y el rendimiento de los cerdos”.
Kent Nutrition Group, Inc., miembro de la familia de negocios de Kent Corporation, llevará los probióticos al mercado bajo un acuerdo de licencia exclusivo.
“Este descubrimiento de la universidad y el equipo del Dr. Zhao es un avance innovador en la nutrición animal”, informó Mike Gauss, presidente de Kent Nutrition Group, con sede en Muscatine, Iowa. “Hoy más que nunca, los productores de carne de cerdo de todo el mundo necesitan soluciones nutricionales alternativas para mejorar la eficiencia, rentabilidad y sostenibilidad. Kent Nutrition Group está extremadamente orgulloso y ansioso por remangarse la camisa y hacer que este avance probiótico porcino esté disponible comercialmente en todo el mundo”.
Arkansas ocupa el puesto 24 en la nación en producción de cerdos, lo cual contribuyó con casi $ 52 millones a la economía agrícola del estado en 2019, según el " Arkansas Agricultural Profile” (Perfil Agrícola de Arkansas), los 2020 Pocket Facts publicados por la División de Agricultura. Se puede encontrar en línea: https://bit.ly/AAES-2020PocketFacts
Para llegar hasta aquí
El desarrollo de un probiótico útil para los cerdos comienza con la identificación de las poblaciones de bacterias que viven en el tracto intestinal de un cerdo, llamadas microbioma intestinal, dijo Zhao. Los estudios del microbioma intestinal porcino han sido el foco de muchos proyectos de investigación porque los cerdos sirven como excelentes modelos biomédicos para las enfermedades humanas y porque son una fuente importante de proteína dietética. Pero no se había realizado un estudio exhaustivo e inclusivo del entorno microbiano en el intestino porcino.
Xiaofan Wang, investigador asociado postdoctoral en el laboratorio de Zhao, comenzó una investigación exhaustiva del microbioma de la tripa del porcino con el objetivo de mejorar la salud de los cerdos. El equipo de investigación de Zhao recolectó muestras fecales de cerdos en el Swine Research and Teaching Center (Centro de Investigación y Enseñanza Porcina) de la estación experimental y las sometió a secuenciación de ADN de última generación. También conocido como secuenciación de alto rendimiento, este es un método científico que permite a los investigadores secuenciar rápidamente el ADN de cantidades masivas de muestras de organismos.
Su investigación dio como resultado una descripción muy detallada del entorno bacteriano de las tripas porcinas y descubrieron que hay muchas más bacterias de las que se sabían anteriormente. “Identificamos bacterias no detectadas previamente”, relató Zhao.
También identificaron muchas especies de bacterias fundamentales que son esenciales para la salud de los cerdos desde el nacimiento y durante toda la vida de los animales.
“Algunas de estas probablemente se transmiten de la marrana a los cerdos”, dijo Zhao. "Algunas provienen del medio ambiente y otras probablemente de la dieta". Sostuvo que la investigación estaba en curso para descubrir las fuentes de cientos de estas bacterias.
“El microbioma intestinal porcino es muy complicado”, dijo Zhao. "Hay innumerables interacciones de bacterias con el animal huésped, entre sí y con su entorno".
El siguiente paso fue averiguar qué bacterias proporcionaban beneficios para la salud y cuáles potencialmente causan enfermedades. Las especies individuales de microbiota tuvieron que ser separadas y multiplicadas, luego retroalimentadas a los cerdos para ver cuáles tenían beneficios y cuáles podrían enfermarlos. Y no había una hoja de ruta para eso.
“Se sabía poco sobre cómo cultivar el microbiota intestinal porcina”, indicó Zhao. Su equipo de investigación tuvo que desarrollar nuevas metodologías para aislar bacterias individuales y cultivarlas.
“Cultivar bacterias fuera de un cerdo es difícil”, manifestó. “Tuvimos que reproducir el entorno del intestino porcino”.
Para lograr eso, los investigadores utilizaron 53 métodos de cultivo bacteriano utilizando diferentes combinaciones de medios de crecimiento y gases. Sus sujetos fueron tres cerdos de cuatro etapas de crecimiento diferentes. El trabajo resultó en técnicas de cultivo exitosas que les dieron resultados a veces sorprendentes.
“Hemos tomado mucho tiempo, dinero y esfuerzo haciendo esto por los cerdos”, dijo Zhao. “Somos uno de los pocos laboratorios que hace esto. Pudimos cultivar una cantidad significativa de bacterias del intestino porcino.
“Usando un cultivo extensivo, hemos encontrado aún más bacterias no detectadas previamente, incluso más allá de las nuevas especies nos encontramos usando la secuenciación de última generación”, dijo.
Su objetivo era correlacionar bacterias específicas con la eficiencia alimenticia, o qué tan bien los cerdos convierten la comida en músculo. “Queríamos identificar cuáles eran los buenos y cuáles los malos”, informó Zhao.
Próximos pasos
Su artículo publicado sobre el cultivo se ha convertido en una guía que puede ayudar a otros investigadores a realizar investigaciones sobre el cultivo del microbioma porcino.
Numerosas empresas, instituciones de investigación y organizaciones científicas han invitado a Zhao a hablar sobre esta investigación y sus resultados.
“La gente en este campo está muy emocionada de ver este estudio”, expresó Zhao. “Quieren esta hoja de ruta para no tener que recrear la investigación para sus propios estudios. Pueden cultivar especies bacterianas de su interés a partir de cerdos, para probar sus funciones utilizando nuestros métodos”.
Cuando el grupo de Zhao alimentó a los cerdos con las tres cepas de bacterias que aislaron con los nuevos métodos de cultivo, mejoró significativamente la salud de los cerdos y la eficiencia alimenticia, dijo Zhao.
Estas fueron cultivadas para expandir la cantidad de cada bacteria para desarrollar los tres probióticos, bacterias vivas que son beneficiosas para sus animales anfitriones. La División de Agricultura patentó el proceso de Zhao para elaborarlos.
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