Probiotic additives (Lacticaseibacillus rhamnosus RC007 and Lactiplantibacillus plantarum RC009) modulates gut microbiota and systemic biochemical markers associated with improved growth performance in post weaning pigs under field conditions

Resumen Técnico: Aditivos Probióticos en Cerdos en Postdestete

Planteamiento del Problema
La fase de postdestete en la producción intensiva de cerdos (típicamente de 21 a 28 días de edad) representa un período crítico caracterizado por estrés fisiológico, inmunológico y nutricional. Los lechones enfrentan transiciones abruptas de una dieta líquida basada en leche a un alimento sólido, la separación de la cerda y la mezcla con otras camadas. Estos estresores suelen provocar inflamación intestinal, aumento de la permeabilidad de la mucosa, reducción de la ingesta de alimento, deterioro del crecimiento y diarrea. Históricamente, se han utilizado antibióticos no terapéuticos para mitigar estos problemas y mejorar la ganancia diaria de peso (GDP); sin embargo, su uso indiscriminado ha impulsado la aparición de bacterias multirresistentes, lo que hace necesarios otros componentes alternativos eficaces. Si bien los probióticos han surgido como una solución potencial, su eficacia suele depender de la cepa, y las mejoras en el rendimiento productivo no se observan de manera consistente en todos los estudios. Además, los mecanismos específicos mediante los cuales los probóticos influyen en los marcadores bioquímicos sistémicos y la composición de la microbiota intestinal en condiciones de campo siguen sin explorarse profundamente.

Metodología
El estudio se llevó a cabo como un ensayo de campo en una granja porcina comercial de tres sitios en Córdoba, Argentina, involucrando a 1.187 cerdos en el grupo control (CG) y aproximadamente 1.100 cerdos en cada grupo de tratamiento con probióticos. El ensayo abarcó todo el período de postdestete (desde los 21 hasta los 70 días de edad).

• Diseño Experimental: Se establecieron tres grupos de tratamiento:

  • CG: Dieta estándar.
  • LP9: Dieta estándar + Lactiplantibacillus plantarum RC009 ($1 \times 10^{12}$ UFC/kg de alimento).
  • LR7: Dieta estándar + Lacticaseibacillus rhamnosus RC007 ($1 \times 10^{12}$ UFC/kg de alimento).
  • Nota: Todos los grupos recibieron tratamientos antibióticos de rutina (florfenicol y doxiciclina) en el agua de bebida durante intervalos específicos, permitiendo la evaluación de los efectos de los probióticos en el contexto de la administración de antibióticos.

• Recolección de Datos:

  • Parámetros Productivos: Se registraron pesos individuales en los días 0, 10, 24 y 48 para una subpoblación de 60 cerdos por tratamiento. Los pesos grupales y la mortalidad se monitorearon para todas las poblaciones de los galpones. Se calcularon la Ganancia Diaria de Peso (GDP) y la Conversión Alimenticia (CA).
  • Análisis Bioquímico: Se recolectaron muestras de sangre en los días 24 y 48 para medir proteína total, albúmina, globulinas (vía electroforesis), colesterol, alanina aminotransferasa (ALT), aspartato aminotransferasa (AST) y malondialdehído (MDA) como marcador de estrés oxidativo.
  • Análisis de la Microbiota: Se recolectaron muestras fecales de 16 animales por tratamiento en el día 20 (pre-antibiótico) y el día 48. Las muestras se sometieron a secuenciación del gen 16S rRNA (NGS). El análisis bioinformático incluyó perfil taxonómico (Kraken2/Bracken), análisis de diversidad (índices de Shannon/Simpson, PCoA) y predicción funcional (PICRUSt2) para inferir vías metabólicas.

• Análisis Estadístico: Los datos se analizaron mediante Modelos Lineales Mixtos Generalizados (GLMM) y ANOVA, utilizando la identificación del animal como efecto aleatorio y el grupo/tiempo como efectos fijos.

Resultados Clave

• Desempeño de Crecimiento:

  • Grupo LR7: Los cerdos que recibieron L. rhamnosus RC007 demostraron pesos corporales significativamente mayores durante todo el estudio en comparación con el grupo control ($p < 0.05$). Al final del ensayo, el efecto estimado de la ganancia de peso fue de +2.19 kg (±0.45) en comparación con el CG. Este grupo también mostró una GDP Total significativamente mayor (0.53 ± 0.06 kg vs. 0.48 ± 0.07 kg) y una mejora marginal en la CA (1.32 vs. 1.45).
  • Grupo LP9: Los cerdos que recibieron L. plantarum RC009 mostraron una respuesta tardía. Inicialmente tuvieron pesos menores en el día 10 en comparación con el CG, pero se recuperaron mostrando pesos finales significativamente mayores (+1.01 kg ± 0.44) para el día 48. Su incremento de GDP total no fue estadísticamente significativo en comparación con el CG.
  • Mortalidad: Ambos grupos de probióticos exhibieron tasas de mortalidad ligeramente menores (0.63% para LR7, 0.68% para LP9) en comparación con el grupo control (0.93%).

• Marcadores Bioquímicos:

  • Estrés Oxidativo: Los niveles de MDA plasmático fueron significativamente menores en ambos grupos de probióticos en el primer muestreo (día 24), aunque esta diferencia no fue estadísticamente significativa en el día 48.
  • Función Hepática y Lípidos: Un modelo lineal mixto generalizado identificó que el colesterol en sangre y los niveles de ALT se asociaron significativamente de forma negativa con la GDP. Específicamente, el grupo LP9 mostró una clara disminución tanto en el colesterol como en la ALT a lo largo del tiempo, mientras que el grupo LR7 mostró un aumento en el colesterol.
  • Proteínas: El consumo de probióticos alteró los perfiles de proteínas séricas, observándose variaciones específicas en las fracciones de $\alpha$-globulina en el grupo LP9 y en las $\beta$-globulinas en el grupo LR7.

• Composición de la Microbiota Intestinal:

  • Diversidad: No se encontraron diferencias significativas en la alfa diversidad entre los grupos, aunque los grupos de probióticos mostraron una menor dispersión en los índices de diversidad. El análisis de beta diversidad (PCoA) reveló que el grupo LR7 se agrupó de forma distinta al grupo control, particularmente en el día 48, mientras que el grupo LP9 se mantuvo similar al control.
  • Taxonomía: Los filos predominantes fueron Firmicutes y Bacteroidota. El grupo LR7 se caracterizó por un aumento de Prevotella_7 y Streptococcaceae (anaerobios facultativos). El grupo LP9 mostró un aumento de Lachnospiraceae (incluyendo el grupo Lachnospiraceae NK4A136) y el grupo Prevotellaceae NK3B31.
  • Predicción Funcional: El análisis PICRUSt2 indicó que el grupo control tenía una mayor abundancia predicha de vías metabólicas relacionadas con la biosíntesis de aminoácidos (ej. lisina, metionina, valina, leucina) en comparación con los grupos de probióticos. Esto sugiere que el consumo de probióticos puede alterar el potencial genético de la microbiota respecto al metabolismo de aminoácidos.

Significancia y Afirmaciones
Los autores afirman que el estudio evidencia la capacidad de L. rhamnosus RC007 y L. plantarum RC009 para mejorar el crecimiento de los cerdos durante el período de postdestete bajo condiciones de campo. La mejora en el desempeño de crecimiento, particularmente con la cepa LR7, se asocia con:

1. Modificación de la Microbiota Fecal: Específicamente, el enriquecimiento de taxones beneficiosos como los grupos Lachnospiraceae y Prevotella, los cuales están vinculados a la actividad antiinflamatoria y la producción de ácidos grasos de cadena corta.
2. Cambios Bioquímicos Sistémicos: Alteraciones en los marcadores de estrés oxidativo (MDA) y en la función hepática (ALT, colesterol).
3. Potencial Metabólico: Cambios en el potencial genético predicho del microbioma intestinal respecto a las vías metabólicas, lo que sugiere un cambio en la forma en que la comunidad microbiana procesa los nutrientes.

El artículo concluye con cautela, señalando que si bien el estudio demuestra una correlación entre el consumo de probióticos, la modificación de la microbiota y la mejora del crecimiento, se requiere más investigación para confirmar si estos cambios en el potencial genético impactan directamente en los metabolitos disponibles para el animal y para elucidar completamente los mecanismos que impulsan las diferencias observadas en el desempeño. El estudio destaca la naturaleza dependiente de la cepa de la eficacia de los probióticos, señalando que la cepa L. rhamnosus RC07 proporcionó beneficios de crecimiento más consistentes que L. plantarum RC009 en este entorno de campo específico.