Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Ingrid Elizabeth Rojas Instructora Investigadora Centro de Biotecnología Agropecuaria SENA. Bacterióloga. Licenciada en Ciencias Naturales y Educación Ambiental Álvaro Hugo Jaramillo Instructor Investigador Centro de Biotecnología Agropecuaria SENA. Zootecnista y Msc Ciencias Agrarias con Énfasis en Producción Animal Tropical Abstract: In recent years, it has been determined that the type, number of intesti- nal bacterial populations and their interaction can significantly influence the intestinal health of productive ani- mals and consequently their produc- tion. The microbial composition of the excreta and feces of the animals in production, which depends on diffe- rent factors, involves existing popula- tions mainly in the cecum and colon. Identifying these types of populations in excreta is important because their significant number produced in lives- tock production systems annually and their possible effects as pollutants. With multiple molecular techniques, it has been possible to identify and characterize some of these intestinal bacterial populations in the different portions of the digestive system and their role in metabolism, but very little Artículo de Revisión Identificación de algunas poblaciones bacterianas en heces de animales de granja Identification of some bacterial populations in farm animal feces Resumen: Se ha determinado en los últimos años que el tipo, número de poblaciones bacterianas intestinales y su interacción pue- den influir notoriamente en la salud intestinal de los animales productivos y por consiguiente en su producción. La composición microbia- na de las excretas y heces de los ani- males en producción obedecen a las poblaciones existentes principalmente en ciego y colon las cuales dependen de muchos otros factores. Identificar este tipo de poblaciones en las ex- cretas es importante por las tonela- das que se producen en los sistemas productivos ganaderos anualmente y sus posibles efectos como contami- nantes. Con las diferentes técnicas moleculares se han podido identificar y caracterizar algunas de estas pobla- ciones en las diferentes porciones del sistema digestivo y su papel en el me- tabolismo, pero muy poco sobre las 50 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 is known about the microbial popula- tions existing in the final feces. Therefore, this paper reviews some re- search studies that identified and cha- racterized some bacteria populations in the excreta of pigs, poultry, cattle and rabbits. It was found that the va- riability of these populations depends on many factors such as: type of ac- commodation, food according to their productive phase, management, spe- cies, sex and genetics, among others. Additionally, it was possible to deter- mine that food is the most important factor that affects the population and type of bacteria. Some populations existing in the excreta may be similar in some species but they can change completely due to the factors mentio- ned above. In the case of bovine and rabbit excreta, the groups of bacteria Firmicutes, Bacteroides and Tene- ricutes were prevailing. The groups Bacteroides and Proteobacteria were detected in pigs and the groups Firmi- cutes, Bacteroides and Proteobacteria were found in broilers. In general, it is shown that there may be, according to management, a large proportion of pathogenic bacteria in the fresh ex- creta of these animals, which must be inactivated or adequately transformed so that they are not a source of conta- mination and other types that could be isolated and used commercially either as additives or other commercial uses. Key words: bacteria, faeces, farm animals, micro- biota poblaciones microbianas existentes en las heces finales. Por lo tanto, en esta revisión se mues- tran algunos trabajos de investigación donde se identifican y caracterizan algunas poblaciones de bacterias en las excretas de cerdos, aves, bovinos y conejos en las que se encontró que la variabilidad de estas poblaciones va a depender de muchos factores entre los que están: Tipo de aloja- miento, alimento de acuerdo a su fase productiva, manejo, especie, sexo y genética entre otras. Dentro de este grupo se determinó que el factor más importante que incide en la población y tipo de bacterias es el alimento. Se encontró que algunas de estas pobla- ciones existentes en las excretas pue- den ser similares en algunas de estas especies, pero pueden cambiar com- pletamente por los factores comenta- dos anteriormente. En el caso de las excretas de los bovinos y conejos se encontró predominancia en los grupos de bacterias Firmicutes, Bacteroides y Tenericutes. En los cerdos los grupos Bacteroides, y Proteobacteria y en los pollos de engorde Firmicutes, Bacte- roides, y Proteobacteria. En general se muestra que puede existir de acuerdo al manejo, una proporción grande de bacterias patógenas presentes en las excretas frescas de éstos animales, que deben ser inactivadas o transfor- madas adecuadamente para que no sean un foco de contaminación y otros tipos que podrían ser aislados y utili- zados comercialmente ya sea como aditivos u otros usos a nivel comercial. Palabras clave: Animales de produc- ción, Bacterias, excretas, microbiota 51 Centro de Biotecnología Agropecuaria Introducción En el proceso digestivo la mayor parte de nutrientes se absorben en el intestino delgado, los que no se pueden absorber, siguen al ciego y posteriormente al colon donde se forma la materia fecal, excretas o heces. Durante este proceso interactúan diferentes poblaciones de bacterias espe- cialmente en el ciego y el colon para finalmente salir en las excre- tas. Las heces en el caso de las especies productivas o animales de granja que se encuentran alo- jadas en galpones son trasforma- das principalmente por compos- tación para ser utilizadas como fertilizante. Las excretas de estas diferentes especies tienen un alto contenido de Nitrógeno, Fósforo y Potasio y otros micro-minerales para ser utilizados como abono en diferentes cultivos. Se encuen- tran muchos trabajos de investi- gación donde determinan la com- posición química de las excretas producidas y trasformadas como compostaje en la fertilización or- gánica (Romero et al., 2000; Cer- vantes et al., 2007), pero hay muy pocos donde se identifiquen las poblaciones de bacterias. Se estima que el tracto gastroin- testinal de los mamíferos esta colonizado, por lo menos, por 10¹⁴ bacterias, lo que represen- ta unas 2,7 veces más bacterias que el número total de células del cuerpo humano. Se sabe que en el intestino del cerdo se encuen- tran alrededor de 100 billones de bacterias (1000 especies) (Kim y Isaacson, 2015). Una comuni- dad microbiana intestinal nor- mal tiene beneficios y costos para el huésped (Gaskins et al., 2002; Dibner JJ, 2005). Los prin- cipales beneficios que brinda el microbiota (población de bacte- rias) comensal son la exclusión competitiva de los patógenos o microbios no autóctonos (Dib- ner JJ, 2005), la estimulación y programación inmunitarias, y las contribuciones a la nutrición del huésped. Por otro lado, el micro- bioma gastrointestinal también puede ser una fuente de pató- genos bacterianos como Salmo- nella y Campylobacter, que puede diseminarse a los humanos o actuar como un grupo de resis- tencia y transmisión a los an- tibióticos y, por lo tanto, puede representar una grave amenaza para la salud pública (Kumar, et al., 2018; Mancabelli, et al., 2015; Zhou, et al., 2012). Cada uno de los segmentos que componen el tracto digestivo tienen un cre- cimiento y tipo de poblaciones diferentes de bacterias siendo mayor en el caso del ciego y co- lon en comparación al intestino delgado. El tracto intestinal alberga una gran cantidad de microorganis- 52 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 mos que conforman la micro- biota intestinaly que viven en una relación de simbiosis o mu- tualismo, existiendo bacterias comensales y beneficiosas en el intestino, además de bacte- rias patógenas. La mayoría de las bacterias comensales y bene- ficiosas pertenecen a los filos Fir- micutes y Bacteroidetes. Las bac- terias patógenas que se suelen encontrar son Proteobacterias. Lo que se está utilizando en la actua- lidad son las OTU (Operational Taxonomic Unit). Estas OTU se refieren básicamente al género bacteriano. Se ha conseguido al- canzar una buena calidad en los métodos de diagnóstico, de tal forma que ya podemos discernir entre géneros. Una vez identifi- cado el género, es cierto que de- terminar la especie es cualitati- vamente muy difícil, aunque no imposible. No obstante, se puede obtener información taxonómi- ca (de forma ascendente) has- ta llegar al reino, obteniendo así una información más global. Por ejemplo, en el caso de un cerdo sano, se sabe que los filos más prevalentes son Firmicutes y Bac- teroidetes. Estos dos filos supo- nen más del 90% de la población. Los géneros más prevalentes de Firmicutes son los Clostri- diales (la mayoría son bacterias comensales que no causan patogenicidad, como Clostridium butyricum) y los Bacilli. En el caso de Bacteroidetes son Bacteroi- des y Prevotella. Existen otros filos de especial importancia como Proteobacteria, la cual incluye a todas las enterobacterias (E. coli, Salmonella…), Actinobacteria, Spi- rochaetes y Verrucomicrobia. (Pé- rez, 2020). La información sobre la bioma- sa microbiana en las heces fres- cas es rara debido a limitacio- nes metodológicas (Jost., et al., 2012). En el caso de los rumiantes se debe considerar que el rumen y el intestino contienen no solo numerosas bacterias saprotrófi- cas, sino también arqueas y hon- gos (Van Vliet, et al., 2007, Fros- tegård, et al., 1997, Gattinger, et al., 2007), que se transfieren al suelo directamente después de la defecación (Wachendorf, et al., 2011, Jost, et al., 2013) o como estiércol de corral (Yamamoto, et al., 2011, Neher, et al., 2013). Los hongos en particular, a menudo se descuidan como componen- te del microbioma intestinal (Van Vliet, et al., 2007, Thomas, et al., 2017), aunque pueden contribuir un 30% o más a la biomasa mi- crobiana fecal (Jost, et al., 2013). Se pueden esperar modificacio- nes en la composición bacteriana que pueden ser debidas a varios factores como: Protocolo de ex- tracción de ácido nucleico, ceba- dores, enfoque de secuenciación, factores ambientales, tratamien- 53 Centro de Biotecnología Agropecuaria to / composición dietética, raza y condiciones geográficas. Ade- más de los tipos de muestra, se necesita un tamaño adecua- do para realizar el estudio. Una mayor variación individual en los tipos de muestra (muestras de cultivos) da como resultado un mayor tamaño de muestra en comparación con las cecales para encontrar las diferencias po- tenciales (Lagkouvardos I., et al., 2017). Por lo tanto, en esta revi- sión de literatura se muestran al- gunos trabajos de investigación donde se identifican y caracteri- zan en general algunas poblacio- nes de bacterias encontradas en las excretas de porcinos, aves, conejos, bovinos, principales fac- tores que afectan éstas poblacio- nes incluyendo los métodos de identificación y su importancia a nivel productivo y sanitario de forma muy resumida por las in- numerables investigaciones rea- lizadas. Porcinos: En el caso de los porci- nos, como animal monogastrico, las excretas, como combinación de materia fecal y orina, se distri- buyen en proporciones aproxima- das de 60 % heces sólidas y 40 % orina (Hamilton D., et al., 2014). La composición química y micro- biológica de las excretas, puede variar de acuerdo al tipo de dieta y su valor nutricional, especial- mente en cuanto a sus niveles de fibra. Cuando se utilizan dietas concentradas con alta digestibi- lidad se espera una baja excre- ción de las heces, sin embargo, cuando el alimento es de baja digestibilidad existe mayor pérdi- da a través de las heces Savón, (2005). La mayoría de las bac- terias cultivables en el colon de cerdo son estreptococos anaero- bios estrictos, grampositivos, lac- tobacilos, eubacterias, clostridios y peptostreptococos (Moore W E C, 1987, Russell E G. et al., 1979). Los organismos gramnegativos comprenden aproximadamente el 10% del total de bacterias cul- tivables. La mayoría de los aisla- mientos pertenecen a los grupos Bacteroides y Prevotella (Russell, 1979). En un estudio realizado en cer- dos se utilizó Levadura de ácido láctico probiótico “MKZ” (P1) a base de bacterias propiónicas y de ácido láctico, prebiótico vete- rinario “Baliz-V” (P2) que contiene ácidos comenicos y otros ácidos orgánicos y efecto simbiótico P1 + P2 en la microbiocenosis del in- testino grueso y la productividad de cerdos jóvenes que se criaron para cerdo orgánico. El examen microbiológico de las excretas de los cerdos (a la edad de 30, 60, 180 días) se realizó mediante un método de dilución en solución salina estéril e inoculación en me- dio nutricional. En este estudio se 54 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 encontró que el número de lacto- y bifidobacterias en los animales de 60 días fueron en orden y mag- nitud mayor en comparación con los animales de un mes y 180 días de edad (2 órdenes mayor). Con la introducción de P1, P2 y P1 + P2 en la dieta, hay un cambio sig- nificativo en los indicadores de microbiota intestinal en la direc- ción del aumento útil de la flora normal, el efecto es más notable en el cuarto grupo. El contenido de lactobacilos en el intestino de los lechones de 30 días de edad fue de 8.5, de 60 días de edad– 8.8, y de 180 días de edad–9.0, que fue significativamente mayor en comparación con el control (p menor que 0.001). El contenido de bifidobacterias (en log UFC / g) en el intestino de los lechones de 30 días fue de 9.0, de 60 días de edad–9.7, y de 180 días–9.8, que también fue significativamente mayor en comparación con el control (p menor que 0.001). El uso de P1, P2 y P1 + P2 aumen- tó la ganancia diaria promedio de peso vivo durante todo el pe- ríodo de crecimiento. Este índice de control fue de 723.7 g, y en los grupos experimentales 2º a 4º fue significativamente mayor, en 60,9; 69,3 y 77,1 g respectiva- mente. (Zabashta, et al., 2017). Cotta, et al., (2003), evaluaron el aislamiento, caracterización y comparación de bacterias de heces porcinas y pozos de alma- cenamiento de estiércol. Estos autores comentan que el alma- cenamiento de estiércol porcino está asociado con la producción microbiológica de una variedad de productos químicos olorosos que incluyen amoníaco, ácidos y alcoholes orgánicos y sulfuros. Estos investigadores aislaron ce- pas representativas de microor- ganismos de las heces y el estiér- col almacenado, e identificaron y caracterizaron fisiológicamen- te. Para las muestras de purines de estiércol porcino, los recuen- tos totales de colonias de anae- robios fueron mayores cuando se utilizó un medio no selectivo que simulara el hábitat que contenía purines de purines clarificados, mientras que los recuentos más altos de anaerobios fecales se obtuvieron en un medio que con- tenía fluido ruminal. También se sembraron muestras de heces y de suspensión en el medio apro- piado que contenía los antibió- ticos tetraciclina, eritromicina y tilosina y se determinaron los re- cuentos proporcionales de orga- nismos capaces de crecer en pre- sencia de estos antibióticos. Los aislados seleccionados al azar de las diluciones más altas se iden- tificaron mediante análisis de secuencia de rDNA de 16 s y se determinaron las características fisiológicas seleccionadas. Los resultados de estos exámenes 55 Centro de Biotecnología Agropecuaria indican que los microorganismos cultivables predominantes en estos ambientes son bacterias Gram positivasG + C de bajo por- centaje molar (Firmicutes), anae- robias obligadas, que son miem- bros de los grupos filogenéticos Clostridial, Eubacterial y Lactoba- cillus / Streptococcus. También se obtuvieron aislamientos similares a los grupos de Sporo- musa y Flexibacter / Cytophaga / Bacteroides (CFB o Bacteroide- tes). Aunque en general similares, las muestras de heces y purines diferían en la composición bacte- riana. El examen de algunas ca- racterísticas fisiológicas y de cre- cimiento de los aislados fecales y en suspensión mostró que estos eran principalmente fermentado- res de carbohidratos, aunque al- gunos podían fermentar lactato y aminoácidos. Los resultados pre- sentados aquí se comparan con los obtenidos de bibliotecas de clones preparadas a partir de las mismas muestras ambientales. Lisanne et al., (2018), evaluaron la relación entre la composición mi- crobiana fecal y la EF (Eficiencia alimenticia) en cerdos individua- les en crecimiento y finalización. Además, estudiaron los efectos de la composición de la dieta y el sexo en el microbioma fecal. Los cerdos con diferentes dietas y los machos frente a las hembras tenían un microbioma fecal muy distinto, necesitando solo 2 OTU para la dieta (P = 0.020) y 18 OTU para el sexo (P = 0.040) para separar los grupos. Las 2 OTU más importantes para la dieta y la OTU más importante para el sexo se clasificaron taxonómicamente como la misma bacteria. En conclusión, los resultados mos- traron una relación dependiente de la dieta y del sexo entre la EF y la composición microbiana fecal en el peso de sacrificio en cerdos de engorde y finalización. Joung-Soo, et al., (2018), evalua- ron el efecto de varias temperatu- ras y tiempo de almacenamiento en las comunidades bacterianas de excretas de porcinos, los re- sultados indicaron que la riqueza de la comunidad bacteriana en el estiércol se redujo a medida que aumentaba la temperatura y el tiempo de almacenamiento. Fir- micutes fue el filo dominante en todas las muestras examinadas, con un rango del 89,3% al 98,8% del total de lecturas, seguido de Actinobacteria, que representó del 0,6% al 7,9%. Soo-Je Park, et al., (2014), eva- luaron heces tomadas directa- mente del recto de cerdos. Se utilizó pirosecuenciación basa- da en el gen 16S rRNA de alto rendimiento para identificar los posibles microorganismos cen- trales en el intestino de los grupos 56 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 porcinos que difieren en la cali- dad de la carne y los grados de peso. Dos poblaciones bacteria- nas ( Bacteroidetes y Firmicutes) dominaron y fueron compartidas entre los dos grupos. Se encon- traron diferencias significativas entre los grupos a nivel de gé- nero. Los géneros Lactobaci- llus y Oscillibacter se encontraron en proporciones ligeramente superiores. Las mayores di- ferencias se relacionaron con los géneros Clostridium, Os- cillibacter y Roseburia como microorganismos centrales. En conclusión, determinaron que la presencia de bacterias centrales en el intestino de los cerdos se asocia con la calidad de la carne con una reducción de la grasa corporal en los cerdos. Jungman Kim, et al., (2015), realizaron un estudio para pro- porcionar conocimiento sobre la microbiota fecal porcina me- diante el análisis de secuencias del gen ARNr 16S bacteriano. Los resultados mostraron que la composición bacteriana fecal porcina variaba en cada etapa de crecimiento. Bacteroidetes dis- minuyó a medida que los cerdos aumentaron de peso y los géne- ros no clasificados aumentaron significativamente en las etapas posteriores de crecimiento. El análisis de distribución de la uni- dad taxonómica operativa (OTU) mostró que la diferencia de la comunidad bacteriana fue más significativa entre los producto- res y los que terminaron, mien- tras que el análisis de las OTU compartidas indicó una mayor proporción de especies comunes entre los productores y los que terminaron. Aunque aún no se han identificado las funciones de estas bacterias, comprender las diferencias en la microbiota fecal entre cada etapa de crecimiento, proporcionará información adi- cional para estudios adicionales relacionados con la microbiota intestinal porcina. Cools, et al., (2001). determinaron la supervivencia en suelo de E. coli y Enterococcus spp. derivado de purines de cerdo en tres suelos de diferente textura y a tres temperaturas de incubación diferentes. Ambas especies sobrevivieron notablemente mejor a 5°C que a 25°C. Poblaciones de Enterococcus spp. permanecieron constantes a 5°C en todas las texturas del suelo, mientras que el número de E. coli disminuyó gradualmente y alcanzó el límite de detección el día 68. A 25°C, ambas especies disminuyeron rápidamente y alcanzaron el límite de detección el día 54. Se confirmó el riesgo de una mayor dispersión de la resistencia a los antibióticos a 57 Centro de Biotecnología Agropecuaria través de la supervivencia de las especies. Pollos de engorde: Los com- partimentos gastrointestinales de los pollos están densamente poblados con comunidades mi- crobianas complejas (bacterias, hongos, arqueas, protozoos y virus) que están dominadas por bacterias (Wei S. et al., 2013). Las interacciones entre el huésped y el microbioma bacteriano del po- llo han sido ampliamente estu- diadas y revisadas por muchos grupos de investigación (Kumar S., et al., 2018. Hegde NV., et al., 2016) y ahora se considera que juegan un papel importante en la nutrición, fisiología y desarrollo intestinal de las aves (Kau Al., et al. 2011, Gerritsen J, et al., 2011). Se debe tener en cuenta que hay diferentes tipos de excretas en las aves comerciales, la cama de pollos es un material proveniente de la cría de aves en piso e incluye el material utilizado como cama, excretas de aves y residuos de alimento y plumas, mientras que la gallinaza es el material prove- niente de la cría de aves en jaulas y está constituida por excretas de aves y residuos de alimento y plu- mas (Álvarez, et al., 2005). Es im- portante señalar que las excretas de las aves (gallinaza y pollinaza) se han utilizado no solo como fertilizante sino como suplemen- to en la alimentación de rumian- tes debido a su alto contenido de Nitrógeno y de otros minera- les, además del bajo costo, sin embargo, actualmente ha sido prohibida en muchos países por la posibilidad de trasmisión de enfermedades por las bacterias patógenas y otros compuestos que la componen (Boer, 1981). Varios organismos patógenos, como Salmonella typhimurium, Escherichia coli o Clostridium bo- tulinum, pueden estar presentes en la gallinaza y pollinaza (Jay., et al., 2005). En una investigación realizada por Nasrin, et al., 2007, determi- naron que las poblaciones en las excretas de aves comerciales y las bacterias aerobias aisladas de las heces de aves de corral fueron E. coli, Pasteurella spp, Ba- cillus spp. y estafilococos aureus. Más del 50% de las muestras fe- cales fueron positivas para E. coli y Pasteurella spp. y algunas de estas fueron patógenas. La presencia de estas bacterias es alarmante para la industria aví- cola, ya que la bacteria puede ser capaz de producir enfermedades 58 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 especialmente cuando las aves son inmunológicamente suprimi- das debido a condiciones de es- trés severo. Ewers et al., (2003) y Songserm (2003) aislaron E. coli y Pasteurella spp. y consideraron la mayoría de estos organismos como flora normal, sin embargo, algunos fueron patógenos prima- rios también. Mohamed, et al., (2014), encon- traron una mayor población de bacterias en hisopos cloacales de pollos (9.98±0.01 log10 cfu/g), Escherichia coli (8.33%) y Sal- monella ( 8 . 3 3 % ) , n o s e e n c o n t r a r o n Staphylococ- cus aureus and Staphylococcus albus, en comparación a otras muestrasde excretas en las plumas, cama de pollos y otras áreas para determinar la posible contaminación de pollos antes del sacrificio. En este estudio, las TVC (Conteo promedio viable de bacterias) de cama y cloaca fue- ron más altas que las reportadas por Nasrin et al., (2007) y esto podría deberse a las diferencias de los protocolos de desinfec- ción practicados. En los hisopos cloacales, la TVC media fue de 9.98 ± 0.01 log10 ufc / g, mien- tras que Berndtson et al., (1996) y Mead et al., (1994) registraron que los niveles de colonización en los intestinos, especialmente ciego y cloaca, oscilaban entre 10 y 10 ufc / g. En este estudio, el resultado de TVC de las plumas fue de 9.85 ± 0.15 log¹ ufc / g, que es más alto que el informado por Morar et al., (2008). Mohammadi. et al., 2016, eva- luaron el efecto de Enterococcus faecium en la dieta de pollos so- bre el crecimiento, rendimiento, características de la carcasa y microbiota fecal, y en este último encontraron que las concentra- ciones crecientes (0 a 0.5%) de la dieta Enterococcus faecium dis- minuyó (P = 0.008) el recuento de Salmonella fecal linealmente. Su- plementando dietas con 0 a 0.5% de probióticos que contienen En- terococcus faecium resultó en una disminución lineal (P = 0.008) en los recuentos fecales de Salmo- nella. La inclusión del probiótico no tuvo una influencia marcada en recuentos fecales de E. coli o Lactobacillus. Pajarillo y col. (2015), informó que la suplemen- tación de Enterococcus faecium NCIMB 11181 a una dieta porci- na aumento significativamente los recuentos de lactobacilos fe- cales y reducción el conteo de E. coli (Tabla 1). 59 Centro de Biotecnología Agropecuaria Tabla 1. Efecto de la suplementación dietética de probióticos que contienen Enterococcus faecium sobre la microbiota fecal en pollos de engorde Conteo Bacterias (log10 cfu/g) Probiotico (%) P-val 0 0,25 0,5 Lactobacillus 7,65 7,78 7,8 0,22 E. coli 6,56 6,43 6,46 0,25 Salmonella 2,72 2,59 2,57 0,01 Fuente: Mohammadi. et al., 2016. En otro estudio Díaz, et al., 2019, evaluaron cualquier correlación entre el microbioma fecal, una aproximación del microbioma intestinal, y la eficiencia de la ali- mentación o el aumento de peso en pollos con pedigrí (Dos líneas genéticas A y B). Debido a que la reproducción selectiva se realiza a nivel de pedigrí, el objetivo fue determinar si los perfiles de mi- crobioma podrían usarse para predecir la conversión alimenticia o el aumento de peso para me- jorar la reproducción selectiva. Con respecto a la maduración, encontraron que el microbio- ma fecal es dinámico en la vida temprana, pero se estabiliza des- pués de las 3 semanas de edad, independientemente del linaje. En los clasificadores de conver- sión alimenticia, solo dos OTU, la familia Clostridiales y el género Lactobacillus, de las principales OTU predictivas fueron comunes en los modelos de la Línea A y la Línea B. Los resultados indicaron que el perfil de microbioma fecal se puede usar para predecir la conversión alimenticia, pero no el aumento de peso en estas líneas de pedigrí. Kyoung Oh., et al. (2017), evalua- ron los cambios microbianos re- sultantes de la suplementación de alimento con Bacillus subtilis CSL2 en pollos de engorde de- safiados y no desafiados con Salmonella Gallinarum. Para ana- lizar la composición de la comu- nidad bacteriana y funcionalidad, se llevó a cabo 454 GS-FLX piro- secuenciación de los amplicones del gen de ARNr 16S. Un total de 718,204 secuencias de pollos de engorde se registraron y analiza- ron. A nivel phylum, Firmicutes, Bacteroidetes, y Proteobacteria fueron los taxones bacterianos predominantes. En los pollos con 60 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 Salmonella-infectadas (SC), Bac- teroides fueron más altamente abundante en comparación con el control (NC) y pollos Bacillus tratados (BT). A nivel de género, en los grupos NC y BT, los lac- tobacillus Turicibacter estaban presentes en gran abundancia. Enterobacteriaceae, y Bacteroides aumentaron en pollos de engorde con (SC). A nivel de género, se de- tectaron un total de 124 géneros bacterianos en todas las mues- tras de pollos de engorde, que es comparable a otros aviarios (Wai- te., et al., 2015). Lactobacillus, Clostridiaceae sin clasificar, Turi- cibacter, Bacteroides y Enterobac- teriaceae sin clasificar fueron los principales géneros bacterianos en las heces de pollo de engorde. En otro trabajo de investigación realizado por Qiangchuan, et al., (2016), evaluaron el genoma de la materia fecal de dos líneas de pollos de engorde para línea magra (LL) y grasa (FL), y encon- traron diferencias estructurales significativas tanto en los meta- genomas filogénicos como fun- cionales entre las dos líneas de pollo. A nivel de phylum, el grupo FL tenía significativamente me- nos Bacteroidetes. Se sabe que los bacteroidetes están asociados con la acumulación de grasa en los pollos (Torok, et al., 2011) y menos de estas bacterias están presentes en individuos huma- nos obesos (Ley, et al., 2006; De Filippo, et al., 2010). A nivel de género, se identificaron catorce géneros (incluidos Subdoligranu- lum, Butyricicoccus, Eubacterium, Bacteroides, Blautia) y un género potencialmente patógeno (Ente- rococcus). El análisis de redun- dancia identificó 190 unidades taxonómicas operativas (OTU) re- ceptiva clave, que explicaron las diferencias estructurales entre el metagenoma filogénico de los dos grupos. El diseño experimental permitió llegar a una conclusión concreta sobre si la microbiota que reside en el intestino del pollo FL o LL contribuyó de manera significativa o al menos parcial a la obesidad o, alternativamente, el metabolismo modificado impulsado por la selección de los rasgos de gordura del huésped resultó en una modulación del tracto intestinal y, por lo tanto, el cambio de composición de la microbiota para adaptarse a la obesidad del huésped. Este estu- dio ha proporcionado una visión más profunda de la posible con- tribución de la microbiota intes- tinal en la modulación de la obe- sidad. Videnska, et al., (2014), en este estudio se interesaron por de- terminar la prevalencia de genes seleccionados de resistencia a antibióticos y la composición de la microbiota en las heces de ga- 61 Centro de Biotecnología Agropecuaria llinas ponedoras y pollos de en- gorde procedentes de 4 países de Europa Central determinados por PCR en tiempo real y pirose- cuenciación del gen 16S rRNA, respectivamente. El núcleo de la microbiota fecal de pollo estaba formado por 26 familias diferen- tes. De manera bastante inespe- rada, representantes de Desulfovi- brionaceae y Campylobacteraceae, ambas capaces de utilizar hi- drógeno en comunidades micro- bianas complejas, pertenecían a las familias de microbiota cen- tral. Comprender los roles de los miembros individuales de la población en el metabolismo total de la comunidad comple- ja puede permitir intervencio- nes que podrían resultar en el reemplazo de Campylobactera- ceae por Desulfovibrionaceae y una reducción de Campylobacter, colonización en pollos de engorde, canales y en conse- cuencia, productos cárnicos de aves de corral. Conejos: El conejo es un mono- gastrico herbívoro que realiza en su proceso de digestión la ceco- trofia en el cual producen dos ti- pos de heces, unas duras y otras blandas que vuelven a reingerir para mejorar su proceso diges- tivo, proceso en el cual pueden desarrollarse tipos de bacterias en su materia fecal diferentes a otros monogastricos no herbívo- ros como cerdos y aves. Estudios anteriores han demostrado las diferencias en nutrientes entre las heces duras y blandas (Blas, 1998, Sukemori, et al., 2003). Sin embargo, se sabe poco sobre la composición de la microbiota de las heces blandas y duras (Miche- lland, et al., 2007). Zeng, et al., 2015, realizaron una investigaciónpara caracterizar y comparar la microbiota en heces duras y blandas en conejos Rex, e identificar taxones bacterianos que están asociados con el cre- cimiento. Todos los conejos Rex fueron alimentados con forraje individualmente (sin probióticos y antibióticos) y criados a la mis- ma temperatura. Caracterizaron la microbiota de heces duras y blandas de conejos Rex con alto y bajo peso corporal mediante el uso de la plataforma Illumina MiSeq dirigida a la región V4 del ADNr 16S. Los conejos Rex de alto peso poseen una microbio- ta distintiva en las heces duras, pero no en las heces blandas, del grupo de bajo peso. Detectaron aumento de varios géneros como YS2 / Cyanobacteria y Bacteroida- les y la sobre presentación de gé- neros como Anaeroplasma spp. y Clostridiaceae en heces duras de alto peso. Entre los tipos fecales, varios taxones bacterianos como Ruminococcaceae y Akkerman- sia spp., fueron altos en heces 62 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 blandas. En las heces duras, 41 taxones bacterianos fueron sig- nificativamente más abundantes en conejos de alto peso (p. Ej., YS2, Bacteroidales, Lactococcus spp., Lactobacillus spp., Prevotella spp., Sutterella spp., Acinetobacter spp. P <0.05), mientras que solo 6 taxones fueron sobre-represen- tados en conejos de bajo peso (p. ej., Anaeroplasma spp., Clostridia- ceae, p <0.05). Este estudio pro- porciona una base para generar hipótesis con el objetivo de pro- bar los roles que juegan los dife- rentes taxones bacterianos en el crecimiento y la cecotrofia de los conejos Rex. Velasco, et al., 2018, caracteriza- ron las comunidades microbia- nas cecales y fecales del conejo de carne Caldes. Los animales involucrados en el estudio se di- vidieron en dos grupos de acuer- do con el nivel de ingesta de ali- mento que recibieron durante el período de engorde; ad libitum (n = 10) o restringido al 75% de la ingesta ad libitum (n = 11). Se tomaron muestras de ciego y las heces duras internas de anima- les sacrificados. La evaluación de las poblaciones bacterianas y arqueológicas se realizaron me- diante secuenciación Illumina de amplicones del gen 16S rRNA en una plataforma MiSeq. Se detec- taron un total de 596 unidades taxonómicas operativas (OTU) utilizando el software QIIME. La asignación taxonómica reveló que la diversidad microbiana es- taba dominada por phyla Firmicu- tes (76.42%), Tenericutes (7.83%) y Bacteroidetes (7.42%), (Tabla 2). El reino de Archaea se presentó en un porcentaje bajo (0.61%). No se detectaron diferencias significati- vas entre los orígenes de mues- treo en la diversidad microbiana o la riqueza evaluada mediante dos índices de diversidad alfa: Shannon y el número observado de OTU. Sin embargo, el análisis de varianza a nivel de género re- veló una mayor presencia de gé- neros Clostridium, Anaerofustis, Blautia, Akkermansia, rc4-4 y Bac- teroides en muestras cecales. Por el contrario, se descubrió que los géneros Oscillospira y Coprococ- cus estaban sobrerrepresenta- dos en las heces, lo que sugiere que las especies bacterianas de estos géneros actuarían como fermentadores al final del proce- so de digestión del alimento. En el nivel taxonómico más bajo, 83 y 97 OTU en heces y ciego, respectivamente, estaban repre- sentadas diferencialmente. La evaluación estadística multiva- riada reveló que el análisis discri- minante de mínimos cuadrados parciales dispersos (sPLS-DA) fue el mejor enfoque para este propósito. En la tabla 3 se mues- tra la composición microbiana a nivel de phylum en ciego y heces. 63 Centro de Biotecnología Agropecuaria Curiosamente, se encontró que la mayoría de las OTU más dis- criminatorias seleccionadas por sPLS-DA tenían una representa- ción diferencial entre los orígenes de muestreo en el análisis univa- riante. Este estudio proporciona evidencia de que la elección del área de muestreo intestinal es relevante debido a diferencias importantes en la abundancia re- lativa de algunos taxones que se han revelado entre la microbiota cecal y fecal de los conejos. Se debe elegir un área intestinal de muestreo apropiada en cada eva- luación de la microbiota. Tabla 2. Composición microbiana a nivel de phylum en ciego y heces de conejos. Phylum Composición relativa Composición relativa Difference PFDR media en el ciego (%) (SD) media en heces (%) (SD) Ciego-heces ± SE Actinobacteria 0.729 (0.097) 0.617 (0.119) 0.110 ± 0.023 0.000 Bacteroidetes 7.458 (1.243) 7.367 (1.263) 0.092 ± 0.090 0.473 Cyanobacteria 0.873 (0.440) 1.399 (0.670) -0.514 ± 0.072 0.000 Euryarchaeota 0.061 (0.096) 0.062 (0.095) -0.001 ± 0.011 0.928 Firmicutes 76.546 (1.733) 76.276 (1.809) 0.253 ± 0.170 0.215 Proteobacteria 1.613 (0.363) 1.634 (0.312) -0.016 ± 0.043 0.783 Tenericutes 7.484 (0.899) 8.172 (1.057) -0.681 ± 0.169 0.000 Verrucomicro- bia 1.810 (0.378) 1.651 (0.300) 0.158 ± 0.034 0.000 Unknown 3.427 (0.433) 2.822 (0.674) 0.599 ± 0.092 0.000 Fuente: Velasco, et al. 2018 Michelland, et al., (2009), reali- zaron una investigación cuyo objetivo fue estudiar la estabili- dad en el tiempo de la comuni- dad bacteriana en ciego y heces del conejo (índice de diversidad 64 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 y estructura) sin perturbación experimental y evaluar sus rela- ciones con parámetros ambien- tales. Se tomaron muestras de las heces blandas y duras de 14 conejos durante 5 semanas, mientras que el contenido cecal se muestreó en la 3ª semana (mediante cirugía) y la 5ª semana (en el momento del sacrificio). Los datos mostraron que las co- munidades bacterianas de heces blandas y duras apenas se dife- renciaban de las del ciego. Sin alteraciones, las comunidades bacterianas de heces se mantu- vieron estables en el tiempo. Sin embargo, las comunidades bac- terianas del ciego y heces se vie- ron afectadas por la cirugía. El contenido cecal fue un ambiente ácido (pH = 6.03 ± 0.33) y anae- róbico. Solo el potencial redox se correlacionó con el índice de diversidad de la comunidad bacteriana del ciego (R2 = 0,35; p < 0.05) y ningún parámetro am- biental se correlacionó con su es- tructura. Ganado Bovino: Debido a la enor- me influencia que la comunidad bacteriana fecal del ganado tie- ne en la industria de la carne y los lácteos, la economía y la sa- lud pública, se ha realizado una gran cantidad de investigación para caracterizar los efectos de la edad animal, el estado de la enfermedad, las prácticas de alimentación y los antibióticos sobre los microrganismos feca- les del ganado. Muchos de los estudios más completos utilizan metodologías basadas en el ADN, como la secuenciación del gen 16S rRNA de longitud completa (Durso, 2010; McGarvey, et al., 2010) y la hibridación competiti- va (Galbraith, et al., 2004; Shanks, et al., 2006), para caracterizar las comunidades bacterianas. La pi- rosecuenciación de próxima ge- neración permite el procesamien- to rentable de cientos de miles de lecturas de secuencia en una sola ejecución, lo que permite la caracterización de miembros de la comunidad que sean escasos y raros. La capacidad de producir perfiles detallados basados en la secuenciación de próxima gene- ración de amplicones de PCR de comunidades microbianas com- plejas en sistemas de distribu- ción de agua potable (Hong., et al., 2010), sistemas de tratamien- to de aguas residuales (McLellan, et al., 2010; Sanapareddy N., et al., 2009), biosólidos de aguas residuales (Bibby, et al., 2010) y suelos (Lauber, et al., 2009) ha resaltado los beneficios de este enfoque. En general, la composición de la comunidad bacteriana fecal esta correlacionada significativamen- te con las concentraciones de al- midón fecal, lo que refleja en gran 65 Centro de Biotecnología Agropecuaria medida los cambios en las po- blaciones de Bacteroides, Proteo- bacterias y Firmicutes. Además, el análisis dela red ha demostrado que las secuencias anotadas se agrupan según la práctica de ma- nejo y la concentración de almi- dón fecal, lo que sugiere que las estructuras de las comunidades bacterianas fecales bovinas pue- den ser dramáticamente disími- les en diferentes operaciones de alimentación animal, incluso a nivel taxonómico familiar y de phylum (Orin C., et al., 2011). En este trabajo de investigación se determinó la secuenciación pro- funda de 30 muestras fecales individuales recolectadas de seis poblaciones diferentes de ganado que proporciona una vista deta- llada del microbioma fecal del ga- nado para las muestras analiza- das. Detectaron miembros de 10 filamentos de bacterias (recuento de OTU,> 100) en función de las asignaciones de OTU mediante preclustering de enlace único. La mayoría de las pirotags pertenecen a Firmicutes (55.2% de 633,877 pyrotags bacterianos V6 de alta calidad), Bacteroidetes (2 5.4%), Tenericutes (2.9%) Proteo- bacterias (2.5%). Anteriormente se demostró que éstas consti- tuyen la mayoría de los filotipos asociados al intestino en una variedad de especies de mamí- feros diferentes (Brulc, 2009; Dowd S. E., et al., 2008; Durso L. M., et al., 2010; Ley, et al., 2008), lo que sugiere que Firmi- cutes y Bacteroidetes (79.6% de todos los pyrotags bacterianos V6 de alta calidad) en particular juegan un papel crítico en la ecología microbiana del intestino de los mamíferos, incluido el intestino bovino. Otros phylium representados fueron actino- bacterias (0,73%), espiroquetas (0,54%), verrucomicrobia (0,19%), cianobacterias (0,15%), fibrobac- teres (0,02%) y lentisphaerae. (0,02%). A pesar de que todos los filotipos bacterianos contienen un rango diverso de taxones, el potencial metabólico de algunos filotipos probablemente permite que algunos dominen en las he- ces bovinas, mientras que otros permanecen menos abundantes. La microbiota entérica del ga- nado afecta la salud animal y la seguridad alimentaria y se usa como un indicador de la contami- nación fecal, que puede afectar los tipos y las concentraciones de organismos indicadores en las aguas superficiales recrea- tivas. La presencia de bacterias patógenas como Escherichia coli O157: H7 en el tracto gastroin- testinal bovino se ha relacionado con brotes de enfermedades de- bido al consumo de carne conta- minada, leche y agua potable (Ar- mstrong G., et al., 1996). El buey de engorda promedio produce 66 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 1.62 kg de heces (materia seca) por día (Archibeque, et al., 2006), resultando en más de 18 millo- nes de toneladas métricas de he- ces (materia seca) por año solo en los Estados Unidos. Cuando los desechos fecales bovinos se trasladan de las operaciones de engorda para la aplicación en la tierra como fertilizante o se des- cargan accidentalmente al me- dio ambiente debido a tormen- tas severas, eventos peligrosos o el fracaso de las prácticas de manejo de desechos en el sitio, miembros patógenos de esta comunidad microbiana, como E. coli O157: H7, Campylobacter je- juni, Salmonella spp., Leptospira interrogans y Cryptosporidium parvum (Benenson, 1995; Covert, 1999; Okhuysen, 1999), pueden representar un grave riesgo para la salud pública. Vliet, et al., (2007), realizaron un estudio para determinar la com- posición química y microbiota de la materia fecal de vacas no lactantes con diferentes dietas, para mejorar la eficiencia en el uso de nutrientes y disminuir las emisiones de N al medio ambien- te. En este experimento, 16 vacas fueron alimentadas con 8 dietas, que difieren en proteína cruda, fibra de detergente neutra, almi- dón y contenido de energía neta. La concentración de biomasa bacteriana fecal fue mayor en las dietas altas en proteínas y ener- gía. La fracción de N inorgánico en las heces no fue significativa- mente diferente entre las mues- tras de heces. La biomasa micro- biana en las heces varió de 1,200 a 8,000 μg de C / g de materia seca (promedio: 3,700 μg de C / g de materia seca). La diversidad bacteriana fue similar para todos los materiales fecales, pero los diferentes niveles de proteína en los regímenes de alimentación in- dujeron cambios en la estructura de la comunidad presente en las diferentes heces. El número de bacterias encontradas en las he- ces [en promedio 39 × 10⁹ células (g de DM) ≈ 6 × 10⁹ células / ml)) fue comparable al número encon- trado por recuentos directos para estiércol líquido (1 × 10¹° células / ml por Leung y Topp (2001), pero inferior al número encontrado por Cotta et al., (2003), quienes regis- traron 2 × 10¹¹ bacterias / g en heces porcinas frescas. La canti- dad de C microbiano en las heces se determina mediante síntesis microbiana en el rumen y el in- testino grueso; las simulaciones indicaron que la mayor parte del C microbiano en las heces es de origen ruminal (biomasa micro- biana ruminal no digerida). Con base en estas observaciones, se concluyó que la composición de la dieta afectaba la composición química fecal y la biomasa mi- crobiana. Estos cambios pueden 67 Centro de Biotecnología Agropecuaria afectar el uso de nutrientes y la eficiencia de la producción de es- tiércol (Vliet, et al., 2007). Lester et al., (2007), realizaron un estudio de campo para de- terminar la supervivencia com- parativa de indicadores bacte- rianos y patógenos en heces bovinas en pasturas durante cuatro estaciones. Los indicado- res seleccionados fueron E. coli, estreptococos fecales y entero- cocos. Los estreptococos feca- les se incluyeron además de los enterococos porque una encues- ta anterior mostró que Strepto- coccus bovis (una especie que no es Enterococcus) comprendía más de la mitad de los estrep- tococos fecales en heces lo- cales de ganado (Sinton, et al., 1994). Los patógenos seleccio- nados fueron Salmonella enteri- ca y Campylobacter jejuni. Nueva Zelanda ha reportado incidencias anuales de salmonelosis y cam- pilobacteriosis de 39 y 432 por 100,000, respectivamente (Anon- ymous, 2006), y esta última tasa es muy alta en comparación con las tasas de otros países desarro- llados. Tanto a nivel internacional como en Nueva Zelanda, el ga- nado es ampliamente considera- do como reservorio importante para los genotipos de Salmone- lla y Campylobacter patógenos para los humanos (Devane, et al., 2005; Jones, K. 2001, Lightfoot, D. 2004). La supervivencia de las bacterias entéricas se midió en heces bovinas en el pasto. En cada temporada, se prepararon 11 porciones de una mezcla de heces frescas de ganado lechero y se tomaron muestras durante un máximo de 150 días. En las primeras 1 a 3 semanas, hubo aumentos (hasta 1,5 órdenes de magnitud) en los recuentos de enterococos (en cuatro esta- ciones), E. coli (tres estaciones), estreptococos fecales (tres estaciones) y S. entérica (dos temporadas), pero no hubo un aumento en los recuentos de C. jejuni. Posteriormente, los recuentos disminuyeron, dando una clasificación promedio de los tiempos necesarios para la inactivación del 90% de C. jejuni (6.2 días desde la deposición) <estreptococos fecales (35 días) < S. enterica (38 días) < E. coli (48 días) <entero- cocos (56 días). La temperatura de la muestra probablemente in- fluyó en el crecimiento bacteria- no, pero el patrón de aumentos y disminuciones se determinó prin- cipalmente por desecación; el crecimiento ocurrió cuando el contenido de agua fue mayor al 80%, pero a un contenido de agua del 70 al 75% disminuyeron los recuentos. El crecimiento de E. coli y enterococos parece ser el resultado de la rehidratación de la muestra. De 20 pérdidas 68 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 mensuales de lixiviación de E. coli, 16 fueron <10% de los re- cuentos totales en la muestra, y 12 fueron <1%. Se detecta- ron pérdidas de drenaje de C. je- juni (generalmente<1%) durante solo 1 a 2 meses. Aunque los enterococos exhibieron la mejor tasa de supervivencia, los recuentos finales más altos sugirieron que E. coli es el indicador más práctico de la contaminación fecal bovina. Lohendy, et al., 2018, realizaron un estudio para evaluar la asocia- ción entre los cambios en las co- munidades bacterianas y el inicio de la eliminación de Salmonella en el ganado que se aproxima al parto. En un estudio de cohor- te prospectivo, se recolectaron muestras fecales de 98 vacas lecheras procedentes de cuatro granjas diferentes en cuatro pun- tos de tiempo en relación con el parto (-3 semanas, -1 semana, +1 semana, +3 semanas). Todas las 392 muestras fueron cultivadas para Salmonella. Los análisis de la composición microbiana, la di- versidad y la estructura se reali- zaron de acuerdo con los puntos de tiempo, la granja y el estado de inicio de Salmonella. Los mi- crobiomas fecales individuales de las vacas, predominantes por Bacteroidetes, Firmicutes, Spiro- chaetes y Proteobacteria phyla, cambiaron significativamen- te antes y después del parto. Las comunidades bacterianas fe- cales en general evaluadas desde las -3 a +3 semanas en relación con el parto fueron dominados por el filo Bacteroidetes (48.2%), seguido por Firmicutes (42.4%), bacterias no clasificadas (4.3%) y Spirochaetes (2.4%). Estos cua- tro filos representaron el 96.7% de la población bacteriana de las heces. Se observaron varia- ciones abundantes en bacterias menos dominantes, incluidas Proteobacterias, Verrumicrobia, Eu- ryarchaeota y bacterias que no se clasificaron en un filo específico (bacterias no clasificadas) en to- das las muestras. Dentro de los taxones a nivel de clase, el más grande se observó para Clostridia (47.5%) y Bacteroidia (32.4%), de los phylium Firmicutes y Bacteroi- detes, respectivamente. En los ta- xones a nivel de familia, las Bac- teroidaceae predominaban sobre otras bacterias (21.5%), seguidas por Ruminococcaceae (16.7%), Clostridiaceae (11.88%) y Prevo- tellaceae (4.75%). Aunque hubo diferencias significativas en al- gunos taxones bacterianos entre las muestras positivas y negati- vas de Salmonella, los resultados no identificaron diferencias en la diversidad o estructura microbia- na fecal de las vacas con y sin el inicio de Salmonella. Otros investigadores como Ha- gey, et al., (2019), realizaron otro 69 Centro de Biotecnología Agropecuaria estudio para determinar las po- blaciones microbianas fecales de ganado lechero en California. Para el estudio, se inscribieron 10 granjas lecheras en el norte y centro de California que repre- sentan una variedad de sistemas de alimentación y manejo. Las granjas representaban tres tipos de instalaciones típicas, incluidos cinco sistemas de gestión libre, dos de lote seco y tres de gestión basada en pasturas. Este estudio encontró que el tipo de instalacio- nes, granja individual, y los com- ponentes de la dieta afectaron significativamente la diversidad alfa de la microbiota fecal. Mien- tras que solo una Unidad de Ta- xonomía Operacional (OTU) era común entre todos los individuos de la muestra, 15 familias bacte- rianas y 27 géneros se repartieron entre el 95% de las muestras. La relación de las familias Coriobac- teriaceae a Bifidobacteriaceae fue significativamente diferente entre los tipos de alojamiento y las granjas con animales alimentados con pastura que tienen una mayor abundancia relativa de Coriobacteriaceae. La mayoría de las muestras fueron positivas para al menos una OTU asignada a Enterobacteriaceae y el 31% de las muestras contenían OTU asignadas a Campylobacter. Dowd, et al., (2008), evaluaron la diversidad bacteriana en las he- ces de ganado mediante el uso de pirosecuenciación de amplicón FLX codificado por etiquetas bac- terianas de ADNr 16S (bTEFAP). Este método es capaz de realizar análisis de diversidad de pobla- ciones gastrointestinales. bTE- FAP es relativamente económico en términos de tiempo y mano de obra, debido a la implemen- tación de un método novedoso de cebado de etiquetas y una tubería bioinformática eficien- te. Se evaluaron el microbioma de las heces de 20 vacas leche- ras comerciales en lactancia. Las bacterias ubicuas detectadas en las heces del ganado incluye- ron Clostridium, Bacteroides, Por- pyhyromonas, Ruminococcus, Alis- tipes, Lachnospiraceae, Prevotella, Lachnospira, Enterococcus, Osci- llospira, Cytophage, Anaerotrun- cus y Acidaminococcus spp. Se detectaron bacterias patógenas transmitidas por los alimentos en varios de los bovinos, se encontró un total de 4 vacas positivas para Salmonella spp (tentativa en- terica) y 6 vacas fueron positi- vas para Campylobacter spp. (la- nienas provisionales). A medida que estos métodos continúen madurando, se entenderá mejor la ecología de las principales poblaciones de bacterias del tracto intestinal inferior. Esto a su vez, permitirá comprender mejor las formas en que el microbioma intestinal contribuye a la salud, 70 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 la productividad y el bienestar de los animales. Conclusiones De acuerdo a los resultados obte- nidos, las diferentes poblaciones de bacterias encontradas en las excretas de estas especies van a variar principalmente por la dieta, tipo de alojamiento, edad, producción, sexo de los animales y manejo. En el caso de las aves especialmente en los pollos y cerdos la composición y tipo de bacterias difieren en cuanto a su tipo y población, en comparación con las vacas y conejos en los que su principal alimento es fo- rraje el cual realiza un proceso de fermentación bastante complejo por acción de diferentes tipos de bacterias en el rumen en el caso de los bovinos, y en el ciego de los conejos los cuales tienen un efecto en la composición final de la microbiota de las excretas. Sin embargo, tanto en los monogas- tricos como en los rumiantes se han encontrado bacterias pató- genas como el E. Coli y en algunas ocasiones salmonella, las cuales pueden disminuir con la inclusión de probioticos en la dieta de mo- nogastricos y aumentar la pobla- ción de bacterias benéficas como los lactobacillus. En el caso de las excretas de los bovinos y conejos se encontraron predominancia en los grupos de bacterias Firmi- cutes, Bacteroides y Tenericutes. En los cerdos los grupos Bacte- roides, y Proteobacteria y en los pollos de engorde Firmicutes, Bacteroides, y Proteobacteria. La identificación y caracterización más precisa de la microbiota de las excretas dependerá tam- bién del método de recolección, tiempo de almacenamiento y proceso para la identificación, ca- racterización y población, entre las que se recomiendan las prue- bas moleculares. También se determinó que las poblaciones de bacterias pató- genas en las excretas pueden ser un factor contaminante en sue- lo y aguas subterráneas cuando no se manejan adecuadamente. Además, a partir del conocimien- to de las poblaciones bacterianas en las heces se puede determinar la salud intestinal del animal y al- gunos procesos metabólicos que pueden interactuar en el mismo que hasta ahora se están descu- briendo. Por lo tanto, es necesario realizar más trabajos de investi- gación que identifiquen y carac- tericen las poblaciones de bacte- rias en los animales de granja o producción con el fin de determi- nar la eficiencia de la utilización del alimento, contaminación am- biental a partir de las bacterias patógenas u otras benéficas que se puedan aislar de las excretas y del intestino para la producción de aditivos que mejoren la salud de los animales y el hombre. 71 Centro de Biotecnología Agropecuaria Referencias bibliográficas Álvarez, Leyla Ríos, Josefina de Combellas y Ramón Álva- rez Z. (2005). Uso de excre- tas de aves en la alimenta- ción de ovinos. Zootecnia Trop. v.23 n.2 Maracay. Anonymous. 2006. New Zealand PublicHealth surveillance report, September (2006). Institute of Environmental Science & Research Ltd., Wel- lington, New Zealand. Archibeque S. L., Miller D. N., Freetly H. C., Ferrell C. L. (2006). Feeding high-mois- ture corn instead of dry-rolled corn reduces odorous com- pound production in manure of finishing beef cattle with decreasing performance. J. Anim. Sci. 84:1767–1777 Benenson A. S. (1995). Control of communicable diseases manual, 16th ed. American Public Health Association, Washington, DC. Berndtson, E., Danielsson-Tham, M. L. and Engvall, A. (1996). Campylobacter incidence on a chicken farm and the spread of Campylobacter during the slaughter process. International Journal of Food Microbiology, 32: 35-47. Bibby K., Viau E., Peccia J. (2010). Py- rosequencing of the 16S rRNA gene to reveal bacterial patho- gen diversity in biosolids. Wa- ter Res. 44:4252–4260 Blas, C. D. & Wiseman, J. (1998). The nutrition of the rabbit, (CABI Publishing). Boer, A.J.D., (1981). Socioeconomic aspects of dairying in devel- oping countries. J. Dairy Sci., 64: 2453-2462. DOI: 10.3168/ jds. S0022-0302(81)82870-6. Brulc J. M., et al. (2009). Gene-cen- tric metagenomics of the fi- ber-adherent bovine rumen microbiome reveals forage specific glycoside hydro- lases. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106:1948–1953. Cervantes, F., Saldívar, C. J., Yescas, J. F. (2007). Estrategias para el aprovechamiento de dese- chos porcinos en la agricultu- ra. Revista Latinoamericana de Recursos Naturales. 3: 3-12. Cervantes, F. Yescas, L. J. F. (2004). Estrategias para el apro- vechamiento de desechos porcinos y su aplicación en la agricultura. Memorias del XXV Aniversario del progra- ma en Ganadería, Colegio de Postgraduados. pp. 40-52. Cools, R Merckx ,K Vlassak,J Ver- haegen.(2001). Survival of E. coli and Enterococcus spp. derived from pig slurry in soils of different texture. Applied Soil Ecology. Volume 17, Issue 1, Pages 53-62 Cotta M.A. Whitehead T.R. Zelt- wanger R.L. (2003). Isola- tion, characterization and comparison of bacteria from swine faeces and manure storage pits. Environ. Microbi- ol. 5: 737-745 Covert T. C. (1999). Salmonella, p. 107–110 In Waterborne 72 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 pathogens: manual of water supply practices, M48. Amer- ican Water Works Associa- tion, Denver, CO De Filippo, C. et al. (2010). Impact of diet in shaping gut micro- biota revealed by a compar- ative study in children from Europe and rural Africa. Proc. Natl. Acad. Sci. 107, 14691– 14696. Devane, M., C. Nicol, A. Ball, J. D. Klena, P. Scholes, J. A. Hud- son, M. G. Baker, B. J. Gilpin, N. Garrett, and M. G. Sav- ill. (2005). The occurrence of Campylobacter subtypes in environmental reservoirs and potential transmission routes. J. Appl. Microbi- ol. 98:980-990. Díaz-Sánchez, Allison R. Perrotta, Isaac Rockafellow, Eric J. Alm, Ron Okimoto, Rachel Hawken. (2019). Using fecal microbiota as biomarkers for predictions of performance in the selective breeding pro- cess of pedigree broiler breed- ers. https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0216080. Dowd S. E., et al. (2008). Evaluation of the bacterial diversity in the feces of cattle using 16S rDNA bacterial tag-encoded FLX amplicon pyrosequenc- ing (bTEFAP). BMC Microbi- ol. 8:125. Durso L. M., et al. (2010). Ani- mal-to-animal variation in fe- cal microbial diversity among beef cattle. Appl. Environ. Mi- crobiol. 76:4858–4862 Ewers, C.; Janssen, T. and Wieler, L.H. (2003). Avian pathogenic Escherichia coli (APEC). Berl. Munch Tierarztl Wochenschr., 116(9-10): 381-395. Galbraith E. A., Antonopoulus D. A., White B. A. (2004). Suppres- sive subtractive hybridiza- tion as a tool for identifying genetic diversity in an envi- ronmental metagenome: the rumen as a model. Environ. Microbiol. 6:928–937 Gaskins HR, Collier CT, Anderson DB. (2002). Antibiotics as growth promotants: Mode of action. Anim Biotech- nol. 13:29–42. 10.1081/ ABIO-120005768 Gerritsen J, Smidt H, Rijkers GT, de Vos WM. (2011). Microbiota intestinal en la salud y las enfermedades humanas: el impacto de los probióti- cos. Genes Nutrit. 6: 209– 40. 10.1007 / s12263-011- 0229-7. Hagey JV, Bhatnagar S, Heguy JM, Karle BM, Price PL, Mey- er D, Maga EA. (2019). Fecal Microbial Communities in a Large Representative Cohort of California Dairy Cows. Hamilton D.; Luce, W. y A. Heald. (2014). Production and char- acteristics of swine manure. Oklahoma State University, Division of Agricultural Sci- ences and Natural Resourc- es. Extensión Facts F-1735. Hegde NV, Kariyawasam S, DebRoy C. (2016). Comparación de genes resistentes a los an- 73 Centro de Biotecnología Agropecuaria timicrobianos en el micro- bioma intestinal de pollo cultivado con dieta orgá- nica y convencional. Veter Anim Sci. 1: 9-16. 10.1016 / j.vas.2016.07.001 Hong P., et al. (2010). Pyrosequenc- ing analysis of bacterial bio- film communities in water meters of a drinking water distribution system. Appl. Environ. Microbiol. 76:5631– 5635 Jay Daniel and K.C. Olson. (2005). Feeding Poultry Litter to Beef Cat- tle. Department of Animal Sci- ences. Jones, K. (2001). Campylobacters in water, sewage, and the en- vironment. J. Appl. Microbi- ol. 90:68S-79S. Jost DI, Indorf C, Joergensen RG, Sundrum A (2011) Determi- nation of microbial biomass and fungal and bacterial dis- tribution in cattle faeces. Soil Biol Biochem 43: 1237–1244 Jost DI, Joergensen RG, Sundrum A (2013) Effect of cattle faeces with different microbial bio- mass content on soil proper- ties, gaseous emissions and plant growth. Biol Fertil Soils 49: 61–70 Joung-Soo Lim , Seung Hak Yang , Bong-Soo Kim , y Eun Young Lee. (2018) Compar- ison of Microbial Commu- nities in Swine Manure at Various Temperatures and storage times. Asian-Austral- as J Anim Sci doi: 10.5713 / ajas.17.0704. Jungman Kim, Son G. Nguyen, Rob- in B. Guevarra, Iljoo Lee. (2015). Analysis of swine fecal microbiota at various growth stages. Archives of Mi- crobiology volume 197, pag- es753–759. Kau AL, Ahern PP, Griffin NW, Goodman AL, Gordon JI. (2011). Nutrición humana, el microbioma intestinal y el sistema inmune. Nature 474: 327–36. 10.1038 / natu- re10213. Kim HB, Isaacson RE. (2015). The pig gut microbial diversity: understanding the pig gut microbial ecology through the next generation high throughput sequencing. Vet Microbiol. 2015; 177:242–51. Kumar S, Chen C, Indugu N, Werlang GO, Singh M, Kim WK, et al. (2018). Effect of antibiotic withdrawal in feed on chick- en gut microbial dynamics, immunity, growth perfor- mance and prevalence of foodborne pathogens. PloS ONE 13: e0192450. 10.1371/ journal.pone. Kumar S, Chen C, Indugu N, Werlang GO, Singh M, Kim WK. (2018). Efecto de la absti- nencia de antibióticos en el alimento sobre la dinámica microbiana del intestino de pollo, inmunidad, rendimien- to de crecimiento y prevalen- cia de patógenos transmiti- dos por alimentos. PloS ONE 13: e0192450. 10.1371 / jour- nal.pone.0192450. 74 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 Lagkouvardos I, Overmann J, Clavel T. (2017). Los micro- bios cultivados represen- tan una fracción sustancial de la microbiota intestinal humana y de ratón. Gut Mi- crob. 8: 493–503. 10.1080 / 19490976.2017.1320468 Lauber C. L., Hamady M., Knight R., Fierer N. (2009). Pyrose- quencing-based assessment of soil pH as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale. Appl. Environ. Microbi- ol. 75:5111–5120 Leser, T.D., Amenuvor, J.Z., Jensen, T.K., Lindecrona, R.H., Boye, M., and Moller, K. (2002) Cul- ture-independent analysis of gut bacteria: the pig gastro- intestinal tract microbiota revisited. Appl Environ Micro- biol 68: 673–690. Lester W. Sinton, Robin R. Braithwaite, Carollyn H. Hall,and Margaret L. Macken- zie. (2007). Survival of Indica- tor and Pathogenic Bacteria in Bovine Feces on Pasture. Appl Environ Microbiol. Leung K. Topp E. (2001). Bacteri- al community dynamics in liquid swine manure during storage: Molecular anal- ysis using DGGE/PCR of 16S rDNA. FEMS Microbiol. Ecol. 38: 169-177. Ley R. E., et al. (2008). Evolution of mammals and their gut mi- crobes. Science 320:1647– 1651 Ley, R. E., Turnbaugh, P. J., Klein, S. & Gordon, J. I. (2006). Micro- bial ecology: human gut mi- crobes associated with obe- sity. Nature 444, 1022–1023. Lightfoot, D. (2004). Salmonella and other enteric organisms, p. 228-241. In J. A. Cotruvo, A. Dulfour, G. Rees, J. Bartram, R. Carr, D. O. Cliver, G. F. Craun, R. Fayer, and V. P. J. Gannon (ed.), Waterborne zoonoses: identification, causes and control. World Health Organi- zation. IWA Publishing, Lon- don, United Kingdom. Lisanne M G Verschuren, Mario P L Calus, Alfons J M Jans- man, Rob Bergsma, Egbert F Knol, Hélène Gilbert, and Oliv- ier Zemb (2018).Fecal micro- bial composition associated with variation in feed efficien- cy in pigs depends on diet and sex. Lohendy Muñoz-Vargas, Stephen O. Opiyo, Rose Digianantonio, Michele L. Williams, Asela Wijeratne, Gregory Habing. (2018). Fecal microbiome of periparturient dairy cattle and associations with the on- set of Salmonella shedding Mancabelli L, Ferrario C, Milani C, Mangifesta M, Turroni F, Duranti S, et al. (2016). In- sights into the biodiversi- ty of the gut microbiota of broiler chickens. Environ Microbiol. 18:4727–4738. 10.1111/1462-2920.13363. McGarvey J. A., Hamilton S. W., DePeters D. J., Mitlehner F. M. 75 Centro de Biotecnología Agropecuaria (2010). Effect of dietary mo- nensin on the bacterial popu- lation structure of dairy cattle colonic contents. Appl. Mi- crobiol. Biotechnol. 85:1947– 1952 McLellan S. L., Huse S. M., Muel- ler-Spitz S. R., Andreishcheva E. N., Sogin M. L. (2010). Di- versity and population struc- ture of sewage-derived mi- croorganisms in wastewater treatment plant influent. En- viron. Microbiol. 12:378–392 Mead, G. C., Hudson, W. R., and Hin- ton, M. H. (1994). Use of a marker organism in poultry processing to identify sites of cross-contamination and evaluate possible control measures. Br. Poult. Sci., 35: 345–354 Michelland, R. J. et al. (2010). Molec- ular analysis of the bacterial community in digestive tract of rabbit. Anaerobe 16, 61–5. Michelland, R. Sylvie Combes, Valé- rie Monteils. (2009). Molec- ular analysis of the bacte- rial community in digestive tract of rabbit. Pubmed. DOI: 10.1016/j.anaer- obe.2009.05.002 Mohammadi Gheisar, A. Hossein- doust, I.H. Kim. (2016). Ef- fects of dietary Enterococcus faecium on growth perfor- mance, carcass characteris- tics, faecal microbiota, and blood profile in broilers. Vet- erinarni Medicina, 61, (1): 28–34. Mohamed, Y. A. Shuaib, Siham E. Suliman and M. A. Abdalla. (2014). Common Pathogenic Bacteria Isolated from Broiler Chicken Farms in Khartoum State. Journal of Agricultural and Veterinary Sciences. Moore W E C, Moore L V H, Cato E P, Wilkins T D, Kornegay E T. (1987). Effect of high-fiber and high-oil diets on the fecal flora of swine. Appl Environ Microbiol. 53:1638–164427. Morar, A., Milovan, G. H., Sala, C., and Stănchescu, I. (2008). Estab- lishing the Bacterial Control Points in Poultry Slaugh- terhouse. Lucrări Ştiinłifice Medicină Veterinară, 16: 704 – 708. Nasrin, M.S., Islam, M.J., Nazir, K.H., Choudhury, K.A., Rahman, M.T. (2007). Identification of bacteria and determination of their load in adult layer and its environment. J. Ban- gl. Soc. Agric. Sci. Technol., 4(1&2): 69-72. Neher DA, Weicht TR, Bates ST, Leff JW, Fierer N (2013) Chang- es in bacterial and fungal communities across com- post recipes, preparation methods, and composting times. PLoS ONE 8: e79512 pmid:24278144 Okhuysen P. C., Chappell J. H., Crabb J. H., Sterling C. R., DuPont H. L. (1999). Virulence of three distinct Cryptospo- ridium parvum isolates for healthy adults. J. Infect. Dis. 180:1275–1278 76 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 Pajarillo EAB, Chae JP, Balolong MP, Kim HB, Park CS, Kang DK (2015): Effects of probi- otic Enterococcus faecium NCIMB 11181 administration on swine fecal microbiota di- versity and composition us- ing barcoded pyrosequenc- ing. Animal Feed Science and Technology 201, 80–88. Pérez, L. (2020). Microbiota intesti- nal. Características e interac- ción con la vacunación. Nu- trinews América Latina. Qiangchuan Hou, Lai-Yu Kwok, Yi Zheng, Lifeng Wang, Zhuang Guo. (2016). Differential fe- cal microbiota are retained in broiler chicken lines diver- gently selected for fatness traits. Journal ListScientific Reports. PMC5120256. Russell E G. (1979). Types and dis- tribution of anaerobic bac- teria in the large intestine of pigs. Appl Environ Microbiol. 37:187–193 Sanapareddy N., et al. (2009). Mo- lecular diversity of a North Carolina wastewater treat- ment plant as revealed by py- rosequencing. Appl. Environ. Microbiol. 75:1688–1696 Savón, L. (2005). Alimentos fibrosos tropicales y su efecto en la fisiología digestiva de espe- cies monogástricas. Revista Cubana de Ciencia Agrícola. 39: 475-487. Shanks O. C., Santo Domingo J. W., Lamendella R., Kelty C. A., Graham J. E. (2006). Com- petitive metagenomic DNA hybridization identifies host-specific microbial ge- netic markers in cow fecal samples. Appl. Environ. Mi- crobiol. 72:4054–4060 Sinton, L. W., and A. M. Donni- son. (1994). Characterisation of faecal streptococci from some New Zealand effluents and receiving waters. N. Z. J. Mar. Freshw. Res. 28:145- 158. Songserm, T., Viriyarampa, A.S., Sae- Heng, N., Chamsingh, W., Bootdee, O. and Pathanaso- phon, P. (2003). Pasteurella multocida-associated sinus- itis in khaki Campbell ducks (Anas platyrhynchos). Avian Dis. Soo-Je Park,Jinu Kim, Jong- Soo Lee, Sung-Keun Rhee, Hongik Kim. (2014). Cha- racterization of the fe- cal microbiome in di- fferent swine groups by high-throughput sequen- cing. Elsevier. ScienceDi- rect. Volumen 28 , páginas 157-162 Sukemori, S., Ikeda, S., Kurihara, Y. & Ito, S. (2003). Amino acid, mineral and vitamin levels in hydrous faeces obtained from coprophagy-prevented rats. J Anim Physiol an N 87, 213–220. Thomas M, Webb M, Ghimire S, Blair A, Olson K, Fenske GJ, Fond- er AT, Christopher-Hennings J, Brake D, Scaria J (2017) Metagenomic characteriza- tion of the effect of feed addi- 77 Centro de Biotecnología Agropecuaria tives on the gut microbiome and antibiotic resistome of feedlot cattle. Sci Reports 7: 12257 Torok, V. A., Allison, G. E., Percy, N. J., Ophel-Keller, K. & Hughes, R. J. (2011) Influence of Antimicrobial Feed Addi- tives on Broiler Commensal Posthatch Gut Microbiota Development and Perfor- mance. Appl. Environ. Micro- biol. 77, 3380–3390. Vliet PCJ, Reijs JW, Bloem J, Di- jkstra J, de Goede RGM (2007) Effects of cow diet on the microbial communi- ty and organic matter and nitrogen content of feces. J Dairy Sci 90: 5146–5158 pmid:17954755 Vance ED, Brookes PC, Jenkinson DS (1987) An extraction method for measuring soil microbial biomass C. Soil Biol Biochem 19: 703–707 Videnska, Md. Masudur Rahman, Marcela Faldynova, Vladi- mir Babak. (2014). Charac- terization of egg laying hen and broiler fecal microbiota in poultry farms in Croatia, Czech Republic, Hungary and Slovenia. PLOS ONE. https:// doi.org/10.1371/journal. pone.0110076. Vliet P., Reijs J., Bloem J., Dikstra J. (2007). Effects of Cow Diet on the Microbial Com- munity and Organic Matter and Nitrogen Content of Feces. Journal of Dairy Sci- ence 90(11):5146-58. Wachendorf C, Joergensen RG (2011) Mid-term tracing of N derived from urine and dung in soil microbial biomass. Biol Fertil Soils 47: 147–155 Waite DW, Taylor MW.(2015). Ex- ploring the avian gut microbi- ota: current trends and future directions. Front Microbi- ol.6:673 Wei S, Morrison M, Yu Z. (2013). Cen- so bacteriano del microbio- ma intestinal avícola. Poult Sci Sympos. (2013) 92: 671– 83. 10.3382 / ps.2012-02822. Xiao L., Estellé J., Kiilerich P., Ra- mayo-Caldas Y., Xia Z., Feng Q., Liang S., Pedersen A. Ø., Kjeldsen N. J., and Liu C. (2016). A reference gene catalogue of the pig gut mi- crobiome. Nat. Microbiol. 1: 16161. doi:10.1038/nmicro- biol.2016.161. Yamamoto N, Asano R, Yoshii H, Otawa K, Nakai Y (2011) Ar- chaeal community dynam- ics and detection of ammo- nia-oxidizing archaea during composting of cattle manure using culture-independent DNA analysis. Appl Microbiol Biotechnol 90: 1501–1510 pmid:21336928 Zabashta, N.N., Kuban. (2017). Probiotics, prebiotics and synbiotics in pig diet to pro- duce organic pork. Agris. State Agrarian Univ., Krasnodar (Russian Fed- eration) Golovko, E.I., North-Caucasian Research and Development Inst. of 78 Revista Siembra CBA • Número 2 • Diciembre de 2020 • ISSN: 2619-4422 Livestock Breeding, Kras- nodar (Russian Federa- tion) Koshchaev, A.G., Kuban State Agrarian Univ., Krasno- dar (Russian Federation). Zeng, Shushu Han, Ping Wang, Bin Wen, Wensu Jian, Wei Guo, Zhiju Yu. (2015). The bacte- rial communities associated with fecal types and body weight of rex rabbits. Scien- tific Reports volume 5, Arti- cle number: 934.2 Zhou W, Wang Y, Lin J. (2012). Func- tional cloning and characteri- zation of antibiotic resistance genes from the chicken gut microbiome. Appl Environ Microbiol. 78:3028–32. 10.1128/AEM.06920-11.
Compartir