INVESTIGACIÓN DEL IMPACTO DE LA ACIDOSI RUMINAL SUBAGUDA INDUCIDA POR PIENSOS EN TERNEROS JÓVENES
Investigación del impacto de la acidosis ruminal subaguda inducida por piensos en el transcriptoma epimural y el metatranscriptoma del rumen en terneros jóvenes a las 8 y 17 semanas de edad
Wenli Li1* Anna Larsen2,3 Priscila Fregulia1,2
- 1Centro de Investigación de Forrajes Lácteos de EE. UU., Servicio de Investigación Agrícola del USDA, Madison, WI, Estados Unidos
- 2Instituto Oak Ridge para la Ciencia y la Educación, Oak Ridge, Tennessee, Estados Unidos
- 3Departamento de Ciencias Animales y Lácteas, Universidad de Wisconsin-Madison, Madison, WI, Estados Unidos
Introducción:
Con el objetivo de maximizar la ingesta de una dieta alta en fermentación necesaria para satisfacer las necesidades energéticas durante el período de destete, los terneros corren el riesgo de sufrir acidosis ruminal. Utilizando los terneros del modelo previamente establecido de acidosis ruminal inducida por alimento en terneros jóvenes, nuestro objetivo fue investigar los cambios en el transcriptoma epimural del rumen y su metatranscriptoma microbiano al destete (8 semanas) y después del destete (17 semanas) en terneros Holstein canulados (que ocurrieron por primera vez a las 3 semanas de edad) con acidosis ruminal subaguda inducida por el alimento.
Métodos: Ocho terneros fueron asignados al azar a una dieta inductora de acidosis (Tratado, n = 4 ; peletizado, 42.7% de almidón, 15.1% de fibra detergente neutra [FDN] y 57.8% de carbohidratos sin fibra), mientras que el iniciador texturizado fue alimentado como control (Control, n = 4; 35.3% de almidón, 25.3% de FDN y 48.1% de carbohidratos sin fibra) a partir de 1 semana hasta 17 semanas. Los terneros alimentados con una dieta inductora de acidosis mostraron un peso corporal significativamente menor (p < 0,01) en el transcurso del experimento, además de un pH ruminal más bajo (p < 0,01) en comparación con el grupo control. Se recolectaron tejidos epiteliales del rumen (ER) a las 8 semanas (mediante biopsia) y a las 17 semanas (mediante eutanasia) y se realizó un seguimiento para el análisis de secuenciación del ARN del transcriptoma completo. El análisis de genes expresados diferencialmente (DEGs) se realizó mediante gemelos2 (cambio de pliegue ≥2 y p < 0,05) entre los grupos tratado y control a las 8 semanas de edad, y entre las 8 y las 17 semanas para el grupo tratado.
Resultados: A las 8 semanas de edad, los DEG entre los grupos de tratamiento mostraron un enriquecimiento de genes relacionados con la respuesta al lipopolisacárido (LPS) (p < 0,005). El impacto de la acidosis prolongada inducida por la alimentación se reflejó en la disminución de la expresión (p < 0,005) en los genes implicados en las vías relacionadas con la proliferación celular en el ER a las 17 semanas de edad en el grupo tratado. Se identificaron conjuntos únicos de taxones microbianos discriminantes entre los terneros de 8 y 17 semanas en el grupo tratado y los grupos de tratamiento a las 8 semanas, lo que indica que los cambios activos en la comunidad microbiana en el RE son una parte integral del desarrollo y la progresión de la acidosis ruminal.
Resúmenes
• La dieta alta fermentable en terneros jóvenes durante el período de destete induce acidosis ruminal.
• La acidosis ruminal prolongada inducida por el alimento afecta la expresión del transcriptoma en el epitelio ruminal.
• Los cambios en la comunidad microbiana en el epitelio ruminal son una parte integral del desarrollo y progresión de la acidosis ruminal.
• La respuesta al lipopolisacárido fue una respuesta importante en el epitelio ruminal a las 8 semanas de edad.
Introducción
En los rumiantes neonatos, el rumen está incompletamente desarrollado. A medida que el ternero consume más alimento de inicio, el pH ruminal disminuye, mientras que los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), producidos por la fermentación ruminal, aumentan gradualmente. La administración intrarruminal de AGCC, como acetato, propionato y butirato, puede estimular el crecimiento de RE y masa ruminal en rumiantes jóvenes (1-3). Por lo tanto, se cree que la presencia y absorción de AGCC en el rumen son los estímulos químicos necesarios para la proliferación de las papilas funcionales del rumen. Sin embargo, se ha demostrado que las dietas altamente procesadas y ricas en almidón inducen acidosis en rumiantes (4, 5). Los terneros alimentados con una dieta alta en concentración mostraron una producción excesiva de AGCC y ácido láctico debido a la rápida descomposición microbiana de los carbohidratos, lo que conduce a una disminución significativa del pH del rumen (6). Una reducción general en el pH ruminal (7, 8) causada por la ingestión de dietas ricas en carbohidratos rápidamente fermentables con una cantidad insuficiente de fibra requerida para una amortiguación ruminal eficiente puede conducir a la acidosis ruminal subaguda (SARA), un trastorno metabólico común en el ganado lechero. El SARA es un trastorno bien reconocido y económicamente importante en el ganado lechero. En el ganado adulto, la reducción de la producción de leche, el sacrificio prematuro y el aumento de la mortalidad son algunas de las consecuencias directas de las disfunciones digestivas y metabólicas inducidas por SARA. Sin embargo, no se comprende bien el impacto a largo plazo del consumo de una dieta altamente fermentable desde el nacimiento hasta más allá del período de destete. El SARA se caracteriza en general por un pH ruminal bajo entre 5,2 y 6 durante períodos prolongados (9, 10). Sin embargo, los estudios han demostrado que existe una variación en la susceptibilidad de los animales a la acidosis inducida por el alimento y la gravedad de la depresión del pH requerida para causar síntomas de SARA varía entre las vacas (11-13). Los biomarcadores basados en la expresión génica se han investigado como biomarcadores predictivos para la detección de enfermedades (14-16). Estos biomarcadores tienen un alto potencial como alternativa o para ser utilizados junto con la medición del pH ruminal para el diagnóstico precoz o la prevención de la acidosis.
Hemos establecido un modelo de acidosis inducida por alimento en terneros jóvenes, donde se ofreció a los terneros una dieta altamente procesada y fermentable al nacer hasta las 16 semanas de edad para obtener una acidosis prolongada (17, 18). Con este modelo, observamos diferencias significativas en los valores medios de pH ruminal entre los grupos tratado y control. Lo más importante es que se observó un mayor grado de degradación tisular en los terneros acidóticos (p < 0,01) (18). Los principales objetivos de este trabajo son (1) investigar los cambios en el transcriptoma de RE y la comunidad microbiana asociada al destete (8 semanas de edad) entre los grupos de tratamiento; y (2) investigar la respuesta de la ER del huésped a la acidosis prolongada inducida por la alimentación, a través del análisis transcriptómico comparativo en la ER entre los dos puntos temporales, 8 y 17 semanas de edad, en el grupo tratado. Nuestra hipótesis es que la acidosis inducida por el alimento se acompaña de cambios significativos en la expresión génica en el epitelio ruminal de los terneros. Además, planteamos la hipótesis de que un cambio significativo en la microbiota asociada al epitelio ruminal, la microbiota epimural, es una parte integral de la respuesta del huésped a la acidosis inducida por el alimento, y que esta respuesta difiere en los períodos de destete y posdestete.
Materiales y métodos
Todos los protocolos para animales (A005848) fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Wisconsin-Madison. Todos los procedimientos relacionados con el cuidado y uso de los animales en este estudio se implementaron de acuerdo con las pautas y regulaciones del Centro de Investigación de Forrajes Lecheros de EE. UU. Todos los terneros de toro Holstein incluidos en este estudio pertenecían al mismo estudio publicado anteriormente (17-20).
ARTICULO COMPLETO……INVESTIGACION DEL IMPACTO DE LA ACIDOSIS RUMINAL SUBAGUDA INDUCIDA POR PIENSOS EN TERNEROS JOVENES
