Efecto de la restricción proteica en el transcriptoma durante la fase de crecimiento de cerdos ibéricos cruzados

Introducción

El cerdo ibérico posee algunas características que influyen positivamente en la calidad final de sus productos, otorgándoles un estatus especial dentro de las carnes porcinas. En primer lugar, las características fisiológicas propias de la raza implican una mayor deposición de grasa (Forero Vizcaíno & Andrés, 2008), lo cual se relaciona directamente con una mejora en las propiedades sensoriales de la carne. Por otro lado, la cría de cerdo ibérico se ha encuadrado tradicionalmente en un sistema extensivo con acabado a base de bellota y pasto (montanera), lo que influye en la deposición de grasa y en la composición de la misma al modificar el perfil de ácidos grasos (López-Bote, 1998).

Sin embargo, las características genéticas propias del cerdo ibérico también son responsables de su menor tasa de crecimiento y composición en magro en comparación con otras razas, diferencia que se ve acrecentada por los potentes programas de selección para mejora de estos caracteres a los que las principales razas comerciales han sido sometidas en estos últimos años.

Para aumentar la productividad sin perder excesiva calidad en los productos de ibérico, desde hace ya bastante tiempo se tiende a realizar cruces con otras razas comerciales más productivas, siendo el cruce con Duroc actualmente el único permitido por la Norma de Calidad para el Cerdo Ibérico y sus productos (R.D. 4/2014), siempre con la raza ibérica como base materna. Sin embargo, un problema para la correcta adaptación a la Norma de Calidad es el acabado en cebo de los cerdos con un mínimo de edad de sacrificio de 10 meses y un peso de canal de 115kg, puesto que este tipo de producciones pueden alcanzar el peso comercial en manejos intensivos incluso a los 8 meses. Mantener a los animales más tiempo podría suponer un engorde adicional no deseado por la industria y que representa un coste adicional no aprovechable para el ganadero. Por lo tanto, para adaptarse a la normativa vigente se requiere ralentizar el crecimiento de los animales cruzados con estos verracos Duroc procedentes de programas de selección genética.

Una posible solución a este problema pasa por realizar modificaciones en la dieta. Algunos autores han observado que reduciendo el contenido en proteína del pienso se consigue una reducción de su crecimiento (Lebret, 2008). Por otro lado, esta restricción proteica se ha relacionado con un incremento en la deposición de grasa, lo cual podría influir positivamente en la calidad de los productos (Teye et al., 2006; Wood et al., 2004).

Además de analizar cómo este cambio en la dieta tendría efectos en el crecimiento (González-Sánchez et al., 2016), su posible influencia en el rendimiento en canal y en la calidad final de la carne (López-García et al., 2017) sería interesante realizar estudios a nivel de la propia fisiología del animal, ya que ayudaría a la compresión de los procesos metabólicos sobre los que la reducción proteica pudiera tener efecto.

Los genes contienen la información necesaria para conformar los organismos y regular los procesos biológicos que los mantienen con vida. El ADN contenido en el conjunto de genes (genoma) es convertido (expresado) en ARN mediante el proceso de la transcripción, conociéndose como transcriptoma al conjunto de ARNs de los genes expresados. Sin embargo, no todo el ADN se convierte en ARN ya que el número de genes expresados depende del órgano o tejido o del momento de la vida del organismo en el que se produzca esta transcripción. El último paso consiste en la construcción de proteínas a partir de ARN en el proceso de traducción. Estas proteínas son parte constituyentes de los órganos que conforman los organismos y además se encargan de que estos órganos funcionen de manera correcta. Por lo tanto, estas proteínas y los procesos que regular serán los responsables de los diferentes caracteres que nos interesan en los cerdos ibéricos, como pueden ser el crecimiento, el espesor de tocino dorsal, el contenido en grasa intramuscular, la dureza de carne, etc.

El objetivo del presente trabajo consistió en analizar los efectos de la restricción proteica en el transcriptoma de hígado y músculo de cerdos cruzados Duroc x Ibérico en dos momentos de la etapa de crecimiento.

Materiales y Métodos

Para el estudio, se utilizaron un total de 20 cerdos (machos castrados) de cruce Duroc x Ibérico (Torbiscal), con un peso vivo inicial de 25kg, divididos aleatoriamente en dos lotes con dieta de recría diferencial: una dieta control (C) basada en trigo, cebada y soja (3.101 kcal/kg EM, 16,5% PB, 4,0% fibra y 0,83% Lys total) siguiendo las recomendaciones FEDNA para este tipo de dietas; y una dieta baja en proteína (BP) con la misma cantidad de energía respecto a la dieta control, pero con menores niveles de proteína total y lisina (3.095 kcal/kg EM, 11,5% PB, 3,8% fibra y 0,60% Lys total).

La parte experimental del proyecto se desarrolló en una granja de producción en intensivo situada en la provincia de Badajoz, con los animales divididos en corrales de similares características y dimensiones. Según el tipo de dieta correspondiente, se les proporcionó pienso y agua ad libitum durante todo el periodo de recría.

Se realizaron dos lotes de sacrificio respecto al peso vivo, uno a los 45kg (103 días, a mitad del periodo de crecimiento) y otro a los 90kg (170 días, al final del periodo de crecimiento previo al cebo). Un total de 10 animales, 5 por cada dieta, fueron sacrificados por cada tipo de peso vivo. En matadero se recogieron muestras de hígado y músculo Longissimus dorsi de cada animal. Las muestras fueron identificadas individualmente y se conservaron a una temperatura de -80ºC. Posteriormente, se extrajo el ARN contenido en estas muestras y se secuenció mediante la técnica RNAseq (Pérez-Montarelo et al., 2014), que permite conocer qué genes se están expresando en forma de ARN en las muestras analizadas y si la cantidad de gen expresado es diferente cuando han sido alimentados con cada uno de los dos tipos de dietas.

Resultado y discusión

En el hígado de los cerdos sacrificados a 45kg, 73 genes se expresaban más en la dieta control C, mientras que 66 genes se expresaban más en la dieta baja en proteína BP. Sin embargo, a 90kg había 187 genes con una mayor expresión en la dieta C que en BP y 170 con mayor expresión en BP. Por otro lado, en los lomos de los cerdos sacrificados a 45kg, había 99 genes con mayor expresión cuando los cerdos se alimentaban con la dieta C y 40 con mayor expresión con una dieta BP y en los animales sacrificados a 90kg, se encontró 27 genes con mayor expresión en C y 42 con mayor expresión en BP. Además, cuando comparábamos los genes diferencialmente expresados en función de la dieta a 45 y 90kg, en su mayoría eran diferentes y lo mismo ocurría cuando comparábamos dentro del mismo peso, pero en los diferentes tejidos. Por lo tanto, esto corrobora que a diferentes etapas de la vida y en diferentes órganos, el transcriptoma es distinto.

Como se ha explicado antes, puesto que los genes expresados en forma de ARN se traducen a proteínas que forman parte de las diferentes rutas bioquímicas que hacen posible el funcionamiento de los organismos, interesa conocer también si hay rutas bioquímicas enriquecidas con estos genes diferencialmente expresados en función de la dieta.

En primer lugar, el hígado a 45kg se observó que había una gran cantidad de rutas enriquecidas con genes diferencialmente expresados que estaban relacionadas con el sistema inmune y con la ruta de elongación y síntesis de ácidos grasos. En este caso, los animales alimentados con dieta BP tenían menor expresión de genes relacionados con el sistema inmune y una mayor expresión de los genes que sintetizan ácidos grasos. Cuando se analiza lo que estaba pasando en lomo a 45kg, también se observó menor expresión de los genes del sistema inmune en dietas BP, pero no de genes relacionados con la síntesis de ácidos grasos. Esta menor expresión de genes relacionados con el sistema inmune en dietas bajas en proteínas en individuos sanos puede estar relacionada con que al tener un déficit de proteína, el organismo dedica todos sus esfuerzos a sintetizar proteínas que estén implicadas en el crecimiento (Kampman-van de Hoek et al., 2015). Asimismo, la mayor expresión de genes relacionados con la síntesis y elongación de ácidos grasos puede explicar el mayor porcentaje de grasa intramuscular observados en cerdos alimentados con este tipo de dietas (Madeira et al., 2017).

En hígado a 90kg se detectó un enriquecimiento de genes implicados en la síntesis de colesterol, con mayor expresión en animales alimentados con dietas bajas en proteínas. En músculo hay una mayor expresión de genes relacionados con el desarrollo de los huesos en los animales alimentados con la dieta control. Por lo tanto, los resultados parecen indicar que al final del periodo de crecimiento, cuando se aplica una restricción proteica, se produce una mayor acumulación de colesterol en el hígado y los procesos relacionados con el crecimiento del animal se ven ralentizados.

Implicaciones

Estos resultados ofrecen una valiosa información acerca de cómo se modifican las rutas metabólicas cuando cambiamos la dieta de los cerdos incluidos en el diseño, por lo que se podrían anticipar respuestas metabólicas deseables o no aconsejables a la hora de introducir propuestas de nuevas dietas para la producción comercial. Asimismo, un estudio más exhaustivo de los genes diferencialmente expresados en los distintos tejidos y en diferentes etapas de desarrollo, permitiría tener en cuenta esta información a la hora de diseñar futuros programas de mejora y selección para la producción de cerdos cruzados Ibérico x Duroc.

Autores

• Fernández Barroso, A. López García, C. Caraballo, J.M. García Casco. Centro de I+D en cerdo ibérico INIA, Zafra (Badajoz).
• Gonzalez Sánchez. Instituto Universitario de Investigación de Recursos Agrícolas (INURA), Universidad de Extremadura.

Referencias

• Forero Vizcaino, F.J. & Andrés, A.I. (2008). El cerdo ibérico, una revisión transversal. Consejería de Agricultura y Pesca de Andalucía.
• González-Sánchez E., Fernández-Barroso M.A., Caraballo C. & García Casco J.M. (2016). Feeding strategies to increase the age at slaughter in iberian pigs crossed with duroc. 1. Productive performance. XI International Symposium on Mediterranean Pig, Portalegre (Portugal), Universidade da Évora.
• Kampman-van de Hoek E., Sakkas P., Gerrits W.J., van den Borne J.J., van der Peet-Schwering C.M. & Jansman A.J. (2015). Induced lung inflammation and dietary protein supply affect nitrogen retention and amino acid metabolism in growing pigs. Br. J. Nutr., 113, (3): 414-425.
• Lebret B. (2008). Effects of feeding and rearing systems on growth, carcass composition and meat quality in pigs. Animal, 2, (10): 1548-1558.
• Lopez-Bote C. (1998). Sustained utilization of the Iberian pig breed. Meat Sci., 49: S17-S27.
• López-García A., Fernández-Barroso M.A., García Casco J.M., Caraballo C., Muñoz M. & González E. (2017). Restricción proteica en la fase de crecimiento de cerdos ibéricos cruzados y su influencia en caracteres de calidad de la carne. XVII Jornadas sobre producción animal, Zaragoza.
• Madeira M.S., Lopes P.A., Costa P., Coelho D., Alfaia C.M. & Prates J.A.M. (2017). Reduced protein diets increase intramuscular fat of psoas major, a red muscle, in lean and fatty pig genotypes. Animal: 1-9.
• Pérez-Montarelo D., Madsen O., Alves E., Rodríguez M.C., Folch J.M., Noguera J.L., Groenen M.A. & Fernández A.I. (2014). Identification of genes regulating growth and fatness traits in pig through hypothalamic transcriptome analysis. Physiol. Genomics, 46, (6): 195-206.
• Teye, G.A., Sheard, P.R., Whittington, F.M., Nute, G.R., Stewart, A. & Wood, J.D. (2006). Influence of dietary oils and protein level on pork quality. 1. Effects on muscle fatty acid composition, carcass, meat and eating quality. Meat Sci., 73 (1), 157-165.
• Wood, J.D., Nute, G.R., Richardson, R.I., Whittington, F.M., Southwood, O., Plastow, G., Chang, K.C. (2004). Effects of breed, diet and muscle on fat deposition and eating quality in pigs. Meat Sci., 67 (4), 651-667.