El microbioma intestinal desempeña un papel crucial en la salud y el bienestar de los animales, incluidos los peces. Las intervenciones dietéticas dirigidas al microbioma (MDF, por sus siglas en inglés) han ido ganando atención como una estrategia para mejorar los sistemas de producción animal mediante la promoción de microbios intestinales beneficiosos.
Los científicos de la Norwegian University of Life Sciences, de la University of Copenhagen, de la Swedish University of Agricultural Sciences, Cargill Food Solutions, Cargill Aqua Nutrition, SINTEF y de la Queensland University of Technology (QUT) investigaron los efectos de las intervenciones dietéticas dirigidas al microbioma (MDF) en la composición y las funcionalidades del microbioma intestinal del salmón del Atlántico (Salmo salar).
Candidatos prometedores: α- y β-mananos
Investigaciones anteriores han mostrado resultados positivos con carbohidratos específicos como los α-manooligosacáridos (α-MOS) en los piensos para salmón. Estos carbohidratos, derivados de las paredes celulares de la levadura, pueden beneficiar potencialmente al salmón al promover el crecimiento de bacterias productoras de ácido láctico como Carnobacterium. Además, los β-mananos, glicanos de origen vegetal que se encuentran en las dietas humanas y del ganado, son otra clase prometedora de MDF. Dependiendo de la fuente, los β-mananos se pueden clasificar en subtipos con distintas funcionalidades.
Desbloqueo del microbioma intestinal del salmón
Sin embargo, un desafío importante en el diseño de MDF efectivos para el salmón es la falta de información completa sobre el microbioma intestinal del salmón. Si bien los estudios preliminares han identificado géneros bacterianos específicos como Carnobacterium, Roseburia y Faecalibacterium, la comprensión detallada de sus capacidades enzimáticas y vías metabólicas ha sido limitada.
Esta investigación aborda esta brecha utilizando un recurso desarrollado recientemente llamado Atlas del Genoma Microbiano del Salmón (SMGA). El SMGA es una colección integral de información genética de cepas bacterianas cultivadas aisladas del intestino del salmón. Este recurso permite a los científicos explorar el potencial funcional del microbioma intestinal del salmón e identificar bacterias con capacidades enzimáticas específicas a las que se pueden atacar con MDF.
El estudio
Los investigadores utilizaron una combinación de datos metataxonómicos y conocimientos previos sobre α-manooligosacáridos (MOS) y MDF derivados de β-manano para estudiar los efectos de dos α-mananos y un β-galactoglucomanano acetilado en el microbioma intestinal del salmón del Atlántico. Los MDF se agregaron a la dieta en una dosis del 0,2%, y los investigadores analizaron los efectos tanto en la expresión génica del huésped como en la estructura y función del microbioma intestinal.
Efectos de las intervenciones dietéticas dirigidas al microbioma
Los resultados mostraron que los MDF tuvieron efectos insignificantes tanto en la expresión génica del huésped como en la estructura y función del microbioma intestinal en las condiciones estudiadas. Sin embargo, un ensayo posterior que utilizó una mayor inclusión dietética de β-manano (4%) cambió significativamente la composición del microbioma intestinal. A pesar de este cambio, no hubo efectos biológicamente relevantes en el metabolismo y la fisiología del salmón.
Los investigadores también identificaron una única población de Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia (BCP) que demostró cambios de abundancia consistentes y significativos en ambos ensayos de alimentación. Sin embargo, no hubo evidencia de capacidades de utilización de β-manano o cambios en las transcripciones de genes para producir metabolitos beneficiosos para el huésped.
A la luz de estos hallazgos, los investigadores revisaron sus datos ómicos para predecir y describir las bacterias de ácido láctico endógenas no informadas previamente y potencialmente beneficiosas que deberían ser el objetivo de las futuras estrategias de MDF para el salmón. Estos hallazgos resaltan la importancia de una mayor investigación sobre el desarrollo de MDF más efectivos para mejorar la salud y el bienestar del salmón del Atlántico.
Principales hallazgos
Impacto mínimo en el microbioma intestinal y la expresión genética del huésped:
- La suplementación dietética de dosis baja (0,2 %) con los MDF probados tuvo efectos insignificantes tanto en la estructura como en la función del microbioma intestinal del salmón.
- Además, no se observaron cambios significativos en los patrones de expresión genética del huésped.
Efectos limitados de la suplementación con dosis más altas:
- Aumentar la inclusión de β-manano en la dieta al 4% provocó un cambio en la composición del microbioma intestinal.
- Sin embargo, estos cambios no se tradujeron en ningún efecto biológicamente relevante en el metabolismo o la fisiología del salmón.
Un solo grupo bacteriano responde:
- La única respuesta consistente a la suplementación con fibra en dosis bajas y altas se observó en un grupo bacteriano específico perteneciente al género Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia (BCP).
- A pesar de estos cambios, no hubo evidencia de que estas bacterias estuvieran utilizando el β-manano o produciendo metabolitos beneficiosos para el huésped.
Conclusión
Las intervenciones dietéticas dirigidas al microbioma son muy prometedoras para mejorar los sistemas de producción animal, pero se necesita más investigación para comprender sus efectos en los microbiomas intestinales de los peces. Este estudio destaca la importancia de realizar más investigaciones sobre el desarrollo de MDF más eficaces para mejorar la salud y el bienestar del salmón del Atlántico.
Al centrarse en bacterias de ácido láctico endógenas potencialmente beneficiosas y no reportadas previamente, las futuras estrategias de MDF pueden ser más efectivas para promover los microbios intestinales beneficiosos y mejorar la salud del salmón.
El estudio fue financiado por Research Council of Norway, Swedish Research Council Formas y Horizonte 2020 de la Unión Europea.
Contacto
Sabina Leanti La Rosa
Faculty of Chemistry, Biotechnology and Food Science, Norwegian University of Life Sciences, Ås, Norway
Faculty of Biosciences, Norwegian University of Life Sciences, Ås, Norway
Email: sabina.leantilarosa@nmbu.no
Referencia (acceso abierto)
Gupta, S., Kodama, M., Hoetzinger, M., Clausen, C. G., Pless, L., Verissimo, A. R., Stengel, B., Calabuig, V., Kvingedal, R., Skugor, S., Westereng, B., Harvey, T. N., Nordborg, A., Bertilsson, S., Limborg, M. T., Mørkøre, T., Sandve, S. R., Pope, P. B., Hvidsten, T. R., . . . La Rosa, S. L. (2024). The need for high-resolution gut microbiome characterization to design efficient strategies for sustainable aquaculture production. Communications Biology, 7(1), 1-10. https://doi.org/10.1038/s42003-024-07087-4
