Las pequeñas cosas que viven en la nariz de un ternero podrían ser clave para combatir la enfermedad respiratoria bovina, la enfermedad más costosa que afecta a la industria de la carne.

Jiangchao Zhao, profesor asociado de ciencia animal en la Estación Experimental Agrícola de Arkansas y en la Facultad de Ciencias Agrícolas, Alimentarias y de la Vida Dale Bumpers, utiliza la secuenciación de próxima generación para identificar los microorganismos que pueblan las cavidades nasales bovinas, conocido como el microbioma respiratorio. Ha correlacionado esos resultados con la presencia o ausencia de enfermedad respiratoria bovina, también conocida como BRD, en terneros para descubrir qué microbiota beneficia la salud del animal y cuál la perjudica.

La Estación Experimental Agrícola es el brazo de investigación de la División de Agricultura del Sistema de la Universidad de Arkansas.

Enfermedad costosa

Zhao dijo que BRD le cuesta a la industria de la carne de res hasta $ 2 mil millones por año, incluida la muerte de animales, la reducción en la eficiencia de los alimentos y otros efectos nocivos, así como los costos de prevención y tratamiento. Solo los corrales de engorde de EE. UU. ven hasta $ 900 millones en pérdidas anuales de BRD, según un artículo, "Efectos económicos de la enfermedad respiratoria bovina", publicado en el Journal of Animal Science .

Los corrales de engorde, especialmente para los terneros que van directamente allí después del destete, presentan el mayor riesgo para los animales de adquirir BRD, dijo Zhao. Más del 90 % de los corrales de engorde grandes en los EE. UU. reportaron BRD como la enfermedad más frecuente, según un informe del Sistema Nacional de Monitoreo de Salud Animal del USDA en Fort Collins, Colorado.

"Los terneros están sujetos a un estrés significativo, desde el destete hasta el envío al corral de engorde", dijo Zhao. "La mezcla con otros animales aumenta el riesgo. El primer mes en el corral de engorde es el período de mayor vulnerabilidad a la enfermedad".

Los terneros en segundo plano, aquellos que continúan pastando en una operación de ganado después del destete, son menos susceptibles a BRD, dijo Zhao, pero no inmunes. Los animales todavía están bajo estrés durante el transporte desde la granja de vacas y terneros a la granja de fondo, lo que reduce su respuesta inmunológica cuando se exponen a la enfermedad.

Zhao dijo que el segundo plano presenta menos estrés y menos exposición a BRD que ir directamente a un corral de engorde. "Es una buena práctica. Los terneros desarrollan sistemas inmunológicos más saludables y son más grandes y fuertes cuando finalmente van al corral de engorde".

Sin embargo, más de la mitad de los terneros estadounidenses van directamente a los corrales de engorde después del destete, dijo.

Correlación del microbioma

Los microbiomas son colonias de bacterias, buenas, malas o indiferentes, que ocupan cavidades en los cuerpos de los animales. Zhao y su equipo de investigación investigan esta microbiota en animales agrícolas para determinar cómo las poblaciones afectan la salud de los animales.

En este estudio, Zhao está identificando especies de microbiota que se correlacionan con la aparición de enfermedades respiratorias bovinas en cada animal.

La investigación de Zhao se lleva a cabo en 30 terneros en cada una de las tres ubicaciones de investigación de la División de Agricultura:el Centro de Investigación y Extensión Agrícola Milo J. Shult en Fayetteville, el Centro de Investigación y Extensión del Suroeste en Hope y la Estación de Investigación Ganadera y Forestal cerca de Batesville.

Zhao está colaborando en esta investigación con los colegas de ciencia animal Beth Kegley y Jeremy Powell, el estadístico de la División de Agricultura Jung Lee y los científicos de animales John Richeson de la Universidad West Texas A&M y Sarah Capik de la Universidad Texas A&M.

"Estamos trabajando para comprender los mecanismos causales de la enfermedad", dijo Zhao.

BRD es casi siempre una coinfección, dijo. Un ternero contrae un virus, similar a los humanos que contraen un resfriado o una gripe, y luego una bacteria patógena se aprovecha del sistema inmunitario comprometido del animal.

"Cuando sabes qué causa la enfermedad", dijo Zhao, "entonces tienes un objetivo para la intervención".

Usando la secuenciación de próxima generación, Zhao ha estado observando qué genes se transcriben durante una infección por BRD, incluidos genes tanto en el patógeno como en el sistema inmunitario del animal.

"Rastrear la interacción entre el patógeno y el huésped es muy complicado, funciona con grandes datos", dijo Zhao.

Este estudio se combina con la culturómica, dijo Zhao, para aislar los insectos buenos y malos del sistema respiratorio bovino. Las muestras de microbioma de los hisopos se distribuyen en placas de Petri con diferentes medios de crecimiento y gases para simular el entorno del sistema respiratorio, un proceso conocido como "enchapado". Luego, las colonias bacterianas en las placas se analizan para su identificación y caracterización.

El equipo de laboratorio de Zhao ha identificado varios probióticos potenciales basados ​​en análisis de big data. Samantha Howe, Ph.D. estudiante en Bumpers College, pudo cultivar algunas de las bacterias. "Ella está trabajando para verificar los efectos beneficiosos de estos insectos para ver si pueden matar o inhibir el crecimiento de patógenos", dijo Zhao.

En una investigación de seguimiento, Zhao alimentará a los terneros con esas bacterias "buenas" para ver si pueden detener o revertir una infección de BRD.

Esta investigación podría conducir al desarrollo de productos probióticos que utilicen las bacterias buenas como una intervención para curar o prevenir la BRD, dijo Zhao. Dichos productos pueden ser más seguros y efectivos que los antibióticos, a los cuales las bacterias pueden desarrollar resistencia.

Avances en detección

En investigaciones relacionadas, Zhao ha desarrollado un método más sencillo para detectar BRD o los patógenos que pueden conducir a la enfermedad.

El método estándar para detectar BRD en ganado enfermo o vulnerable es tomar una muestra de la cavidad nasofaríngea con un hisopo nasal rinostático. Zhao dijo que la cavidad nasofaríngea bovina, la ubicación del microbioma respiratorio, es muy profunda y alcanza toda la longitud de la cabeza del animal hasta la parte superior del esófago. Tomar una muestra con un hisopo es un procedimiento difícil y al ganado tampoco le gusta mucho.

Zhao investigó el uso de hisopos más cortos para tomar muestras del frente del conducto nasal de los terneros, el área inmediatamente dentro de la nariz. Pudo demostrar que este método más sencillo es tan preciso como el método estándar y causa muchas menos molestias al animal. Está desarrollando un kit de prueba que los productores de carne de res pueden usar en el campo para recolectar muestras que pueden enviarse a un laboratorio para su análisis.

En una segunda fase de la investigación, quiere desarrollar un kit de autodiagnóstico que use un sistema similar a los kits de prueba caseros ahora familiares para COVID-19. Después del muestreo, el hisopo se unta en un papel de prueba preparado que indicará si el animal es BRD positivo o negativo.

Tal prueba se puede usar para determinar si un ternero tiene una concentración más alta de bacterias "malas" que pueden conducir a la infección por BRD o de bacterias "buenas" que ayudan a prevenirla.

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