Microbiota en infección viral y enfermedad en bovinos.

Introducción. La piel y las cavidades del cuerpo humano y animal están habitadas por una gran cantidad de microorganismos comensales, denominados colectivamente como la microbiota. Esta red de comunidades microbianas tiene impactos significativos en la salud del huésped y la inmunidad contra las enfermedades infecciosas. La microbiota ha llegado a la vanguardia de la investigación de la infección y la inmunidad, ya que cada vez hay más pruebas que sugieren que la microbiota desempeña un papel importante en el desarrollo del sistema inmunitario y la inmunidad del huésped. Este descubrimiento ha brindado muchas oportunidades de investigación sobre el papel de la microbiota en las enfermedades virales, en el que los virólogos pueden explorar cómo la microbiota suprime o mejora la infectividad de los virus, la susceptibilidad del huésped y cómo aprovechar esta información para terapias antivirales específicas. Este nuevo campo de investigación sobre la interacción microbiota-virus-huésped es posible gracias a los avances masivos en los enfoques de secuenciación de nucleótidos, el análisis metagenómico y el software analítico de bioinformática.

La mayoría de los datos disponibles sobre el microbioma describen la microbiota intestinal; sin embargo, la microbiota es pertinente no solo para las enfermedades virales entéricas, sino también para las enfermedades virales que afectan a todos los órganos y sistemas del cuerpo. Aunque la mayoría de la microbiota reside en el intestino, existen grandes poblaciones que también residen en la boca, el tracto urinario y la piel. La mayoría de los principios aprendidos del estudio del microbioma intestinal se aplican a los hábitats microbianos en todo el cuerpo. El estudio de las interacciones microbiota-virus-huésped en cada ubicación específica del cuerpo permite comprender la inmunidad localizada y la susceptibilidad a los virus invasores y cómo el factor de microbiota local entra en estos procesos.

Además de las bacterias, los avances en las técnicas de secuenciación han llevado a la expansión del conocimiento en el aspecto viral del microbioma, considerado el viroma. El viroma está compuesto por todos los virus procariotas y eucariotas que se encuentran en humanos y animales. El papel del viroma en la salud y la enfermedad es poco conocido en este momento. Los estudios sobre el papel del microbioma en las enfermedades virales se han centrado casi exclusivamente en bacterias en lugar de virus.

Microbiota ruminal en bovinos. Los microbios del rumen juegan un papel crítico en el desarrollo del sistema digestivo en becerros neonatos lactantes. También juegan papeles importantes en la adquisición nutricional, la digestión del alimento y en las funciones fisiológicas e inmunológicas del huésped. En general, se apoyan mutuamente para fermentar carbohidratos y proteínas estructurales y no estructurales de la planta. Junto con la aplicación a gran escala de secuencias altas y técnicas de metagenoma. La microbiota ruminal es muy compleja y la composición de la dieta puede afectar la diversidad de microorganismos ruminales. Hay aproximadamente 7000 especies bacterianas y 1500 especies de arqueas en el rumen. Los protozoos del rumen están presentes cuando los animales se alimentan con dietas altas en granos, y los hongos ruminales representan aproximadamente el 10% de la microbiota ruminal total en cualquier momento dado. Muchos estudios han encontrado diferencias de desarrollo microbiológico en el sistema digestivo de los becerros en relación con las variaciones en las prácticas de manejo, como el alojamiento, la alimentación y la administración de antimicrobianos durante el período neonatal.

Rotavirus bovino. La infección por virus cambia la microbiota de los animales infectados. El rotavirus bovino es el principal patógeno asociado con la diarrea neonatal de los becerros. Infecta a los becerros jóvenes por vía oral, se replica en el citoplasma de las células epiteliales intestinales y destruye las células intestinales maduras. La incidencia de diarrea por rotavirus se asocia con una disminución de la diversidad bacteriana en el intestino, que es un sello distintivo bien conocido de la DISBIOSIS en las primeras etapas de la vida en los becerros. Las Firmicutes y Bacteroidetes están elevadas en becerros sanos, mientras que las Proteobacterias son abundantes en las muestras de diarrea por rotavirus y se asocian con la disbiosis intestinal y la inflamación. También los becerros infectados, tienen un aumento significativo de los géneros Escherichia, Clostridium y Streptococcus. Sin embargo, Subdoligranulum, Blautia, Bacteroides y Coprococcus disminuyen. En particular, Lactobacillus disminuye significativamente en los becerros con diarrea por rotavirus. A nivel de especie, Lactobacillus como L. gasseri y L. amylovorus son relativamente abundantes en becerros sanos. En becerros infectados con rotavirus, se identifican dos especies de C. perfringens y E. coli asociadas con los becerros diarreicos. La infección por rotavirus cambia la estructura de la microbiota intestinal, lo que afectaría el diagnóstico y el manejo de seguimiento.

Virus de la leucemia bovina. El virus de la leucemia bovina (BLV) es un retrovirus que causa leucosis bovina enzoótica en el ganado. La infección por BLV es altamente prevalente en varios regiones geográficas. Una vez que el BLV infecta a una vaca, no se puede eliminar. Debido a que el sistema inmunológico del ganado huésped puede verse afectado durante la infección, la infección por el BLV resulta en la incapacidad del ganado para mantener una salud normal. En comparación con las vacas lecheras infectadas por el BLV. Las familias Lachnospiraceae y Veillonellaceae asociadas con la fermentación ruminal son más abundantes en la microbiota fecal de las vacas no infectadas. La infección por BLV se asocia con una menor diversidad de microbiota en las vacas infectadas. Mientras tanto, la capacidad de propagación del virus de las cepas de BLV se correlaciona negativamente con un taxón de Sanguibacteroides. Además de causar linfoproliferación y leucemia, la infección por BLV puede disminuir la eficiencia de producción de energía en las vacas infectadas a través de la modificación de la microbiota del rumen y el intestino posterior, lo que puede explicar los efectos negativos secundarios, como el aumento de la susceptibilidad a otras infecciones y la disminución de la producción de leche de por vida y la eficiencia reproductiva. 

Escherichia coli y la infección por rotavirus y coronavirus. Las cepas de Escherichia coli comprenden un grupo de bacterias con una gran diversidad genética que les permite colonizar diferentes nichos y adaptarse como un componente de la microbiota comensal intestinal de los animales y humanos, pero pueden ser patógenos oportunistas durante la infección por virus. E. coli se clasifica en ocho grupos filogenéticos diferentes (A, B1, B2, C, D, E, F y Clado1). Se llegan a observar cambios en las composiciones de E. coli comensal durante la infección intestinal por rotavirus y coronavirus en becerros con diarrea. En las E. coli aisladas de becerros diarreicos, se encuentran fimbrias F5 y F18. Las fimbrias son factores de virulencia que permiten la colonización de E. coli principalmente en el intestino delgado, evitando la eliminación de bacterias junto con las heces. F5 es uno de los factores más frecuentes en el patotipo enterotoxigénico de E. coli aislado de becerros con diarrea. En resumen, la infección por rotavirus y coronavirus cambia la homeostasis de la microbiota intestinal que implica la participación de E. coli en el progreso patológico. E. coli es la única especie que se correlaciona positivamente con la cantidad de neutrófilos, lo que puede explicar la inflamación durante la diarrea.

Viroma en bovinos. El viroma de los bovinos es importante en el ciclo de nutrientes y energía, el desarrollo de la inmunidad, y una fuente importante de genes a través de la conversión lisogénica. La secuenciación metagenómica de nueva generación (mNGS) se ha empleado para identificar nuevas enfermedades infecciosas de etiología poco comunes, así se han identificado especies de virus en rumiantes.

– Enteritis. Además de los patógenos virales comunes que causan diarrea, rotavirus y coronavirus, torovirus, norovirus, nebovirus, astrovirus, kobuvirus y enterovirus han sido detectados en heces de becerros con diarrea por mNGS.  Genomas virales del pestivirus A, el eritroparvovirus 1 de los ungulados, el bosavirus y los hipotéticos virus circulares de ADN monocatenarios, también se han identificado a partir de suero de becerros con enfermedad de las mucosas. La mayoría de los estudios han involucrado investigaciones epidemiológicas que buscan mostrar asociación con diarrea para cada virus solo o en combinación con patógenos potenciales. 

– Neumonías. En la enfermedad respiratoria bovina, se han identificado 16 virus, de los cuales el parvovirus bovino 2 fue el más prevalente (11.5%) seguido por el tetraparvovirus ungulado 1 (8.5%) y el virus sincitial respiratorio bovino (8.5%). También se han detectado virus no convencionales como el virus de la influenza D, el virus de la rinitis bovina A, el coronavirus bovino y el virus de la rinitis bovina B.

– Encefalitis. La encefalitis no supurativa es uno de los diagnósticos patológicos más frecuentes en bovinos con enfermedad neurológica. Seis virus candidatos: virus de parainfluenza 5, astrovirus bovino, poliomavirus bovino 2, herpesvirus bovino 2, herpesvirus bovino 6 y un nuevo betaretrovirus bovino han sido detectados en vacas con enfermedades neurológicas. Estos datos amplían el conocimiento sobre los patógenos asociados a la encefalitis en el ganado y señalan el valor de NGS en la resolución de escenarios de infecciones complejas en un entorno de enfermedad clínica.
Conclusión. Un mal estado de salud fomenta la propagación masiva de bacterias patógenas condicionales, lo que conduce a la infección bacteriana secundaria. Mientras tanto, la inmunosupresión causada por la infección por virus puede disminuir la eficiencia de producción de energía en las vacas mediante la modificación de la microbiota del rumen y el intestino. Al igual que los estudios de microbiomas bacterianos, la secuenciación de metagenomas abre una puerta para observar la estructura del viroma en las enfermedades de los rumiantes. La diarrea, las enfermedades respiratorias y la encefalitis son las principales amenazas para la salud de los rumiantes. Determinar la contribución de estos virus a la salud y las enfermedades en los rumiantes y otras especies animales es un desafío y aún queda mucha incertidumbre sobre su papel como patógenos primarios, agentes de coinfección o comensales.