Avaliação do microbioma do trato respiratório de suínos : um estudo longitudinal

Abstract

Ao nascimento, os leitões são apresentados a diversos microrganismos, muitos dos quais formarão a microbiota que o acompanhará por toda vida. Nos leitões, a mucosa nasal é um sítio importante colonizado por uma grande variedade de bactérias e vírus. Em particular, a cavidade nasal é uma importante porta de entrada para patógenos causadores de infecções respiratórias, um problema altamente significativo na produção de suínos. Portanto, o objetivo do presente estudo é examinar a composição do microbioma da cavidade nasal de leitões saudáveis após desmame e compará-los com leitões afetados por doença respiratória. Suabes nasais e laringeais foram coletados de 30 leitões saudáveis e 30 leitões afetados por doença respiratória, todos com 4-5 semanas de idade. Os leitões foram mantidos em um único rebanho, formado por animais adquiridos de cinco origens diferentes. Para a análise do viroma nasal, o RNA e DNA total foram extraídos das amostras de suabes nasais e suabes laringeais e amplificados randomicamente, utilizando o Kit REPLI-g WTA Single Cell e phi29 DNA Polymerase, respectivamente. Para o bacterioma, a região V4 hipervariável do gene 16S rRNA foi amplificada através de PCR utilizando primers específicos. O sequenciamento foi realizado em um Miseq Illumina TM Desktop Sequencer. Em relação ao viroma, o genoma de membros de 8 famílias distintas de vírus de mamíferos foram identificados nas amostras nasais e laringeais dos leitões que apresentavam sinais clínicos, os quais foram, em ordem de abundância, Herpesviridae, Astroviridae, Caliciviridae, Reoviridae, Circoviridae, Picobirnaviridae, Parvoviridae e Coronaviridae. Nos leitões saudáveis, apenas 4 famílias foram identificadas: Herpesviridae, Circoviridae, Parvoviridae e Picobirnaviridae. A microbiota bacteriana nasal de leitões saudáveis e afetados por doenças respiratórias mostrou diferenças distintas nos componentes. Nos leitões saudáveis houve predomínio do filo Firmicutes, ao contrário dos leitões doentes, que o filo mais abundante foi Proteobacteria. Em conclusão, o microbioma nasal e laringeal de leitões afetados por doença respiratória demonstrou uma alta diversidade viral e diferenças na composição da microbiota. Esses achados ampliam o caracterização da microbiota suína, sendo de grande importância para o compreendimento da suscetibilidade à doenças, principalmente em leitões vulneráveis.

At birth, piglets are presented to an abundance of microorganisms, many of which will become part of its microbiota throughout life. The nasal mucosa is an important site of microbial colonization of the host and, as such, is expected to harbor a variety of bacteria and viruses. In particular, the nasal cavity a major portal of entry for agents that cause respiratory infections, a highly significant problem in swine production. The aim of the present study was to examine the composition of microbiome of the nasal cavity and larynx of healthy piglets at post-weaning, and to compare such findings with those of piglets affected by respiratory disease. Nasal swabs were collected from 30 healthy piglets as well as the same number of piglets affected by respiratory disease, all 4-5 weeks of age. The piglets were kept in a single herd, formed by animals acquired from five different origins. For analysis of the nasal virome, the total RNA and DNA was extracted from nasal swabs samples and laryngotracheal mucus and were randomly amplified with REPLI-g WTA Single Cell Kit and phi29 DNA Polymerase kit, respectively. For the bacteriome, the hypervariable V4 region of the 16S rRNA gene was amplified by PCR using specific primers. Sequencing was performed in a Miseq Illumina TM Desktop Sequencer. Regarding the virome, genome of members of 8 distinct families of mammalian viruses were identified in the nasal and laryngotracheal mucus samples of disease-affected piglets were, in order of abundance of nucleic acid sequence, Herpesviridae, Astroviridae, Caliciviridae, Reoviridae, Circoviridae, Picobirnaviridae, Parvoviridae and Coronaviridae. In the healthy piglets only four families were identified were Herpesviridae, Circoviridae, Parvoviridae and Picobirnaviridae. The nasal microbiota of healthy and respiratory disease-affected piglets showed distinct differences in components. In the healthy piglets, there was a predominance of the Firmicutes phylum, unlike the diseased piglets, that the most abundant phylum was Proteobacteria. In conclusion, the nasal and laryngotracheal microbioma of piglets affected by respiratory disease showed a high viral diversity and differences in the composition of the microbiota. These findings expand the characterization of the porcine nasal microbiota, which is important for understanding susceptibility to disease.