Microbioma no trato gastrointestinal de bovino da raça Nelore

Abstract

O avanço no desenvolvimento de tecnologias moleculares tem sustentado o surgimento de novas linhas de pesquisas, dentre as quais o estudo de microbiomas associados ao trato gastrointestinal (TGI) de animais. Este trabalho representa o primeiro estudo da microbiota associada ao TGI de um bovino da raça Nelore (Bos indicus), a qual representa até 70 % do rebanho no Brasil. No presente trabalho foi desenvolvida e testada uma estratégia de amostragem do TGI que possibilitou a identificação da existência de variações nas comunidades microbianas das regiões anatômicas ao longo do mesmo, as quais podem ser detectadas até entre segmentos adjacentes, como nas amostras do intestino delgado e intestino grosso. Tais diferenças residem na estrutura e densidade das comunidades microbianas presentes no lúmen e naquelas associadas à mucosa do epitélio do trato gastrointestinal. Utilizando-se de metodologias moleculares como PCR-DGGE, sequenciamento e RT-PCR para a caracterização das populações de Archaea, Bacteria e Fungi, em amostras do lúmen e da mucosa das nove regiões anatômicas dos quatro segmentos, demonstrou-se que a segregação das populações entre as amostras ocorre para todos os grupos microbianos. Os dados do sequenciamento em grande escala do rRNA 16S bacteriano propiciaram a caracterização das comunidades bacterianas do lúmen e a demonstração da dominância de sequências relacionadas aos filos Firmicutes e Bacteroidetes em todas as amostras, constatando-se grande variação em nível de família dentro desses filos. Ao mesmo tempo, com o pirossequenciamento comprovou-se que as predições sobre microbiotas de outras regiões anatômicas dos segmentos do TGI não devem ser realizadas somente com base em dados oriundos das amostras de rúmen ou de fezes, elas induzem a erros . Esses resultados são da maior relevância quando se considera que a diversidade microbiana, sua funcionalidade e as interações estão diretamente associadas à saúde do animal e não têm sido investigadas nos estudos de microbiologia do TGI em bovinos. Os resultados obtidos neste trabalho representam a primeira caracterização do microbioma associado ao TGI de bovino. Com base nos trabalhos que se seguiram aos da caracterização de microbiomas em humanos, antecipa-se a relevância dos dados para os estudos da nutrição e dos distintos sistemas de manejo, considerando as interações genoma-microbioma do TGI em distintos sistemas de manejo do rebanho de Nelore com o objetivo de se obter maior produtividade do animal e a necessidade de reduzir a pressão por incorporação de novas áreas para a produção animal no Brasil.

The development of new molecular technologies has supported new researches on microbiome of the gastrointestinal tract (GIT) in animals. This work is the first study of associated-microbiota in the GIT of a Brazilian Nelore steer (Bos indicus), which represents over 70 % of the bovine herds in Brazil. A new sampling strategy was developed and allowed the identification of differences in microbial communities along anatomic regions of the GIT, which can be detected even among adjacent segments, as in samples from small and large intestines, and these differences reside in density and structure of communities in the lumen and those mucosa-associated. The characterization of luminal and mucosa-associated microbial populations by PCR-DGGE, sequencing, and RT-PCR demonstrated a segregation of bacterial, archaeal, and fungal populations among sample locations. Pyrosequencing of the bacterial 16S rRNA in the lumen showed the dominance of sequences related to the phyla Firmicutes and Bacteroidetes in all samples, but a remarkable variation at the family level. Pyrosequencing also suggested that ruminal and fecal microbial communities are not effective proxies for documenting the microbiota found in other sections of the GIT. These results are relevant considering that the microbial diversity and its functionality are involved in host health, but they have not been assessed in microbiological studies of the GIT in bovines. Based in human microbiome studies it is possible to anticipate the relevance of data here presented to studies of animal nutrition, by associating microbiome data with management systems in order to increase animal yield and concomitantly to reduce the pressure for incorporation of new areas for beef production systems in Brazil.