Correlación entre microbioma ruminal de vacas frescas con variables productivas e indicadores de respuesta inflamatoria

El estudio de las relaciones entre las abundancias relativas (RA) de los principales taxones del microbioma ruminal y las variables productivas permite una mejor explicación del comportamiento de las respuestas en el animal. La composición microbiana puede ser el resultado de factores dietarios, del propio individuo o de ambos. El objetivo de este estudio fue analizar posibles asociaciones de los Phylum dominantes del rumen de vacas frescas con las variables productivas y los niveles sanguíneos de dos proteínas de fase aguda, ceruloplasmina y haptoglobina.

Se utilizaron 19 vacas lecheras consumiendo una dieta TMR 50:50 MS de silaje de planta entera de maíz y pellet a base de grano de maíz (MZ; maíz 45%, expeler de soja 33,8%, cascarilla de soja 16,9%, urea 1,5%, carbonato de Ca 1,1%, sulfato de Mg 0,5%, sal 1%, núcleo vit-min 0,2%) o cascarilla de soja (CS; maíz 20,3%, expeler de soja 30,4%, cascarilla de soja 45%, urea 1,4%, carbonato de Ca 1,1%, sulfato de Mg 0,6%, sal 1%, núcleo vit.-min. 0,2%). Las dietas fueron isoproteicas (16% PB), y ajustadas para alcanzar un porcentaje de almidón de 28 y 22% para MZ y CS, respectivamente (Juliano et al., 2020). Se extrajo contenido ruminal de cada animal por técnica del tubo oro-ruminal adaptada para muestreos de microbioma (Miccoli et al., 2020) entre el día 4 al 11 postparto (medición del pH con Hanna HI98128 pHep® 5 Waterproof), el cual se trasvasó a tubos de espécimen de 50 ml para almacenaje a -80°C. Se extrajo ADN genómico siguiendo el protocolo de extracción y purificación del kit ADN PuriPrep-SUELO (Inbio Highway Biología Molecular, Argentina). La concentración de ADN se cuantificó por lectura en Nanodrop 1000 spectrophotometer. La calidad del ADN fue evaluada mediante electroforesis a 120V durante 50 min, con una corrida de 120 ng de muestra en un gel de agarosa al 2%. Se seleccionaron 15 de las 19 muestras por concentración e integridad del ADN (CS=8 y MZ=7) y fueron secuenciadas en Novogene (Novogene Corporation Inc., China), previa amplificación por PCR de la región V4 del 16S rRNA del ADN de bacterias y archaeas para generar las librerías de amplicones y luego la secuenciación. La plataforma utilizada fue NovaSeq PE250. Los resultados fueron analizados con los programas DADA2 y Phyloseq del paquete estadístico R, que permite analizar a nivel de ASV (100% Identity). Luego de este análisis, se calcularon las RA a nivel Phylum. De las variables productivas reportadas previamente (Juliano et al., 2020), se tomaron los datos entre los días 4 al 10 posparto. Brevemente, el consumo de materia seca (CMS) se cuantificó diariamente por diferencia entre oferta y remanente, la produccion lechera (PL) se cuantificó diariamente con lactómetros y la composición química de la leche con equipo MilkoScan. Para las concentraciones de ceruloplasmina y haptoglobina en sangre (día 4 y 7 posparto, luego del ordene AM) se utilizaron kits turbidímetros (Ceruloplasmin turbitest AA; Haptoglobin turbitest AA Wiener Lab., Rosario, Argentina). Se realizó un análisis de correlación entre estas variables y las RA de los Phylum dominantes, utilizando el programa Infostat.

Se obtuvo una correlación positiva entre la RA de Bacteroidetes y el CMS 4-10 d posparto (P< 0,05; r= 0,30), y una tendencia con la PL (P=0,08; r=0,46). Otras correlaciones que resultaron significativas fueron la RA de Proteobacteria (ligadas al metabolismo del almidón) con la PL (p=0,041, r= - 0,53). El Phylum Euryarchaeota del reino Archaea, metanogénicas, se correlacionó negativamente con la concentración de lactosa (P=0,001; r= -0,76) y tendió a correlacionar positivamente con la grasa (P=0,068; r= 0,48). Poulsen et al. (2013) indicaron que dietas con mayor cantidad de precursores de la lactosa podrían disminuir la producción ruminal de metano, aunque algunos taxas dentro de Archaeas, con vías metabólicas que reducen la producción de metano, no están directamente ligados a estos precursores. No se detectaron correlaciones con la concentración de haptoglobina, pero si se observó una tendencia a la disminución de la concentración plasmática de ceruloplasmina a mayor RA del Phylum Euryarchaeota (P=0,088; r= -0,47) y, a su vez, hubo una correlación negativa entre la concentración de ceruloplasmina y el CMS entre los 4-10 días posparto (P=0,043; r= -0,55). Cabría preguntarse si el microbioma ruminal podría también estar ligado a la respuesta inflamatoria como ocurre con algunos taxones del microbioma intestinal, ligados a respuesta inmune (O´Hara et al., 2020).

Los resultados de este estudio indican que las variables productivas y de composición química de la leche estarían asociadas a las abundancias de ciertos Phylum dominantes a nivel ruminal. La correlación negativa entre CMS y los niveles de ceruloplasmina en sangre, y a su vez, una tendencia a una disminución de ceruloplasmina como de una mayor RA del Phylum Euryarchaeota abren el interrogante sobre el significado biológico de esta asociación y si existe la posibilidad de que el microbioma del rumen pueda estar o no asociado a la respuesta inflamatoria. Estos interrogantes deben ser sujeto de estudio en próximos ensayos.