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

Resumen

La microbiota animal es la comunidad ecológica de microorganismos que viven en múltiples partes del cuerpo. En particular, la microbiota nasal desempeña un papel importante en la salud del huésped, ya que constituye una barrera contra los patógenos respiratorios. A pesar de que las interacciones entre las bacterias comensales de la cavidad nasal de los lechones y el epitelio nasal son determinantes para la exclusión de patógenos, no existe ninguna metodología para estudiar estas interacciones de una forma sistemática. La presente tesis proporciona nuevas herramientas para explorar la microbiota nasal del cerdo en el contexto del huésped. Inicialmente, se estudió si el efecto de un tratamiento intensivo de antibióticos en cerdas podía evitar la transferencia de microbiota nasal a sus lechones, dado que en previos estudios se ha visto que las cerdas son la principal fuente de microbiota para los lechones. Se observó que un tratamiento con ceftiofur solo o en combinación con tulatromicina reducía la carga bacteriana en la cavidad nasal de cerdas y lechones, causando disbiosis en la microbiota nasal de los lechones, que mostraba taxones inusuales. Sin embargo, la transmisión de la microbiota no se evitó por completo, lo que limita el uso de este modelo para estudios de microbiota. Por ello, se necesitan estrategias adicionales para desarrollar lechones germ-free, asegurando a la vez que las condiciones sean fáciles de implementar. A continuación, nos propusimos establecer modelos in vitro para estudiar la red de interacciones de la microbiota nasal de los lechones. Para ello, se desarrolló el consorcio nasal porcino PNC8 (Porcine Nasal Consortium), una comunidad sintética diseñada racionalmente con 8 cepas que representan los géneros más prevalentes y/o abundantes de la microbiota nasal de lechones sanos. Se observó que los miembros del PNC8 variaban en su capacidad de crecer en 23 condiciones in vitro distintas, sugiriendo que poseen funciones metabólicas diferentes. Además, confirmamos la existencia de interacciones, como la cooperación entre Rothia nasimurium y Staphylococcus aureus con Glaesserella parasuis (tanto cepas virulentas como no virulentas). En conclusión, el PNC8 es una herramienta valiosa para examinar la red de interacciones en la microbiota nasal de los lechones bajo condiciones in vitro definidas, así como para entender su papel en la exclusión de patógenos respiratorios. Para explorar la interacción entre la microbiota nasal y el huésped en un sistema in vitro controlado, se desarrollaron por primera vez organoides nasales porcinos (Porcine Nasal Organoids, PNOs), que mostraron una estructura y tipos celulares similares a los encontrados en la mucosa nasal del cerdo. Confirmamos que algunos miembros de PNC8 (Moraxella pluranimalium, R. nasimurium y G. parasuis), así como una cepa virulenta de G. parasuis, se adherían y colonizaban los PNOs, aunque en distinto grado. También examinamos las interacciones microbio-microbio y microbio-huésped en este sistema, co-cultivando R. nasimurium con las otras 3 cepas. Además, los PNOs reaccionaron a la presencia de bacterias secretando diferentes citocinas. M. pluranimalium y G. parasuis estimularon la producción de citocinas proinflamatorias, mientras que R. nasimurium indujo la secreción de INFγ, reduciendo así el efecto proinflamatorio causado por las otras bacterias. Concluimos que los PNOs representan la mucosa nasal y pueden ser útiles para estudiar interacciones huésped-microbio en un sistema similar al in vivo, contribuyendo a los principios de las 3Rs. En resumen, esta tesis proporciona nuevas herramientas para explorar la microbiota nasal bajo condiciones controladas que imitan el ambiente in vivo de la nariz del lechón. Este trabajo contribuirá a comprender el papel de la microbiota en la exclusión de patógenos.

Fecha de lectura	4 jul 2025
Idioma original	Inglés
Supervisor	Ana Maria Florencia Correa Fiz (Director/a), Virginia Aragón Fernández (Director/a) & Rosa Marina Sibila Vidal (Director/a)