Approaches to study the pig nasal microbiota in the context of the host

Resum

La microbiota animal és la comunitat ecològica de microorganismes que viuen en múltiples llocs del cos. En particular, la microbiota nasal té un paper important en la salut de l'hoste, ja que constitueix una barrera en front els patògens respiratoris. Les interaccions entre els bacteris comensals de la cavitat nasal dels garrins i amb l'epiteli nasal són determinants per a l'exclusió dels patògens. Tanmateix, no hi ha cap metodologia disponible per estudiar aquestes interaccions de manera sistemàtica. La present tesi proporciona noves eines per explorar la microbiota nasal del porc en el context del seu hoste. Inicialment, es va estudiar si l'efecte d'un tractament intensiu amb antibiòtics a les truges podia evitar la transferència de la microbiota nasal als seus garrins, ja que estudis previs han demostrat que les truges són la principal font de microbiota pels garrins. El tractament de les truges amb ceftiofur sol o en combinació amb tulatromicina va reduir la càrrega bacteriana a la cavitat nasal de les truges i dels garrins, causant una disbiosi en la microbiota nasal dels garrins la qual presentava taxons inusuals. No obstant això, la transmissió de la microbiota no es va evitar completament, fet que limita l'ús d'aquest model per a estudis de microbiota. Per això, calen estratègies addicionals per desenvolupar garrins germ-free, assegurant alhora que les condicions siguin fàcils d'implementar. A continuació, ens vam proposar establir models in vitro per estudiar la xarxa de la microbiota nasal dels garrins. Per això, es va desenvolupar el consorci nasal porcí PNC8 (Porcine Nasal Consortium), una comunitat sintètica dissenyada racionalment amb 8 soques que representen els gèneres més prevalents i/o abundants de la microbiota nasal de garrins sans. Vam observar que els membres de PNC8 diferien en la seva capacitat per créixer en 23 condicions in vitro diferents, cosa que suggereix que tenen funcions metabòliques diferents. A més, vam confirmar l'existència d'interaccions, com la cooperació entre Rothia nasimurium i Staphylococcus aureus amb Glaesserella parasuis (tant soques virulentes com no virulentes). En conclusió, el PNC8 és una eina valuosa per examinar la xarxa d'interaccions en la microbiota nasal dels garrins sota condicions in vitro definides, així com per entendre el seu paper en l'exclusió de patògens respiratoris. Per tal d'explorar la interacció entre la microbiota nasal i l'hoste en un sistema in vitro controlat, vam desenvolupar per primera vegada organoides nasals porcins (Porcine Nasal Organoids, PNOs), els quals van mostrar una estructura i tipus cel·lulars similars als de la mucosa nasal del porc. Vam confirmar que alguns membres de PNC8 (Moraxella pluranimalium, R. nasimurium i G. parasuis), així com una soca virulenta de G. parasuis, s'adherien i colonitzaven els PNOs, encara que a diferents nivells. També vam examinar les interaccions microbi-microbi i microbi-hoste en aquest sistema co-cultivant R. nasimurium amb els altres 3 bacteris. A més, els PNOs van reaccionar a la presència de bacteris secretant diferents citocines. M. pluranimalium i G. parasuis van estimular la producció de citocines proinflamatòries, mentre que R. nasimurium va induir la secreció d'INFγ, reduint així l'efecte proinflamatori causat pels altres bacteris. Concloem que els PNOs reprodueixen la mucosa nasal i poden ser útils per estudiar les interaccions hoste-microbi en un sistema semblant al in vivo, contribuint als principis de les 3Rs. En resum, aquesta tesi proporciona noves eines per explorar la microbiota nasal sota condicions controlades que imiten l'ambient in vivo del nas del garrí. Aquest treball contribuirà a entendre el paper de la microbiota en l'exclusió de patògens.

Data del Ajut	4 de jul. 2025
Idioma original	Anglès
Supervisor	Ana Maria Florencia Correa Fiz (Director/a), Virginia Aragón Fernández (Director/a) & Rosa Marina Sibila Vidal (Director/a)