Microbiota del tracto urogenital de cerdas: bases para el diseño de suplementos veterinarios con microorganismos autóctonos para la prevención de infecciones posparto

Abstract

Los sistemas pecuarios de cría intensiva generan condiciones que alteran el equilibrio de las microbiotas nativas y predisponen al desarrollo de infecciones; cuando ocurren en el tracto urogenital (TUG) de cerdas en posparto, comprometen la fertilidad futura de la madre y la performance de la camada reciente. Estos desequilibrios no fueron descriptos aún en las categorías de hembras sanas que encontramos en un sistema tipo de producción porcina. Tampoco se conocen las características de E. coli con potencial patogénico en este tracto.El objetivo de este trabajo de tesis fue caracterizar las poblaciones nativas del TUG porcino, con atención a potenciales E. coli patógenos y bacterias lácticas benéficas (BL), a fin de reconocer perfiles de riesgo sanitario y proponer microorganismos nativos como reconstituyentes que disminuyan el riesgo de infecciones posparto.En este trabajo se estudió la composición de la microbiota vaginal y uretral de cerdas con trastornos reproductivos (E), cachorras (CV) y cerdas preñadas, por servicio natural (SN) y por inseminación artificial (IA); las diferencias encontradas (por cultivos y/o PCR-DGGE) se asocian al perfil clínico y al protocolo de manejo reproductivo. Por primera vez, se describen E. coli nativas en uretra de cachorras y cerdas preñadas sanas; siendo más prevalentes que en vagina. Ambas poblaciones mostraron elevada similaridad genética, superior al 80% (ERIC-PCR, BOX-PCR). Sin embargo, la conformación filogenética incluyó los grupos A, B1 y D pero no B2, encontrándose B1 exclusivamente en uretra. Se caracterizaron 50 aislados de E. coli del TUG en cuanto a resistencia a antimicrobianos y potencial patogénico (genes y expresión de factores asociados a virulencia). La mayor resistencia fue a tetraciclina y ampicilina, el 20% mostró resistencia al menos a tres clases de antibióticos. La evaluación de expresión de características relacionadas a patogenicidad y de presencia de 14 genes asociados a E. coli patógenos extraintestinales mostró que existe correspondencia con perfil clínico y manejo reproductivo. Se destaca E. coli LEMSA 7736, de uretra de cerda del grupo E, que resultó positiva para el receptor del sideróforo yersiniabactina (fyuA), fimbria P (papAH), hemolisina (hlyA), protectina (traT), factor asociado a biofilm (agn 43), pili tipo I (fimH) y subunidad A de fimbria curli (csgA), la que expresó en un medio diferencial. Del estudio de las BL, como poblaciones potencialmente benéficas del TUG, se observó que su contribución a la microbiota dependió de la situación reproductiva de la hembra. Cocos prevalecieron sobre bacilos y las BL de cada nicho (uretra-vagina) presentaron elevada similaridad genética (perfiles RAPD). La mayor actividad antimicrobiana frente a patógenos del TUG porcino se detectó en los cocos lácticos, el 33% se debió a una probable sustancia peptídica (sensible a tripsina) con actividad frente a patógenos Gram (+) y Gram (-) como E. coli LEMSA 7736.Los resultados de este trabajo sientan bases para establecer criterios de monitoreo del estado sanitario del TUG en cerdas y su mejoramiento a través de la reconstitución de las microbiotas nativas con BL autóctonas potencialmente benéficas. Asimismo proponer protocolos de manejo para mejorar la performance de las madres y sus camadas.

Intensive livestock production systems conditions frequently compromised native microbiotas homeostasis and predispose infections. When these infections occur in the urogenital tract (UGT) of postpartum sows, they compromise the future fertility of the mother as well as the performance of the litter. These imbalances have not been previously described in female categories typically found in porcine farms. The virulence profile pf E. coli with pathogenic potential in UGT of sows are also unknown. The objective of this thesis was to characterize the native populations of the porcine UGT, focusing on potentially pathogenic E. coli to identify sanitary risk profiles and beneficial lactic bacteria (LB), to propose native microorganism like restoratives to minimize postpartum infections. In this work we studied the vaginal and urethral microbiota composition of sows with reproductive problems (E), gilts (G) and pregnant sows by natural mating (NM) or artificial insemination (AI). The differences found (by culture and/or PCR-DGGE) depended on the clinical profile and reproductive management of the animals. This thesis describes, for the first time, the isolation of native E. coli from urethra of gilts and healthy pregnant sows and they were more prevalent than in the vagina. Both populations showed a high genetic similarity, of more than 80% (ERIC-PCR, BOXPCR). However, the phylogenetic conformation involved A, B1 and D groups but not B2. It is interesting to point out that B1 was found exclusively in urethra. Fifty E. coli isolates from the UGT were characterized in terms of antimicrobial resistance and pathogenic potential (genes and expression of virulence related factors). The highest resistance was to tetracycline and ampicillin and 20% of the isolates showed resistance to at least three classes of antibiotics. The expression of characteristics related to pathogenicity and the presence of 14 genes associated with extraintestinal patogenic E. coli showed correspondence with the clinical profile and reproductive management. E. coli LEMSA 7736, isolated from urethra of a sow fom group E was positive for the siderophore receptor yersiniabactin (fyuA), fimbria P (papAH), hemolysin (hlyA), protectin (traT), biofilm related factor (agn 43), type 1 fimbriae (fimH) and subunit A from curli fimbriae (csgA),which was expressed in a differential medium. The study of LB as a potentially beneficial population from UGT showed that its contribution to the microbiota depended on the female reproductive status. Cocci prevailed over rods and the LB from both niches (urethra-vagina) showed high genetic similarity (RAPD profiles). The highest antimicrobial activity against swine UGT pathogens was detected in lactic cocci, 33% was due to a probable peptide substance (sensitive to trypsin) with activity against Gram (+) and Gram (-) pathogens such us E.coli LEMSA 7736. The results from this work laid the foundation for establishing criteria for monitoring the health status of UGT in sows and its improvement through the reconstitution of their native microbiota with potentially beneficial autochthonous LB. In the same way, suggest management protocols to improve the performance of mothers and their litters.