En los cerdos, la cavidad nasal cumple funciones que van más allá de permitir el paso del aire. Se trata de una estructura altamente especializada que constituye una barrera inmunológica crucial frente a patógenos, y desempeña un papel activo en la regulación del sistema inmunitario. Esta región está revestida por un epitelio que mantiene una interacción constante con una comunidad microbiana diversa (la microbiota nasal), así como con microorganismos potencialmente dañinos. Comprender cómo se desarrollan estas interacciones es esencial para prevenir enfermedades respiratorias tanto en porcinos como en humanos.
Con el fin de avanzar en este conocimiento, científicos del IRTA-CReSA han logrado por primera vez desarrollar un modelo tridimensional de organoides nasales de cerdo. Esta herramienta innovadora permite replicar en el laboratorio, de forma precisa, las características estructurales y funcionales del epitelio nasal, lo que abre nuevas oportunidades para estudiar la relación entre microbiota, hospedador y patógenos en un entorno controlado.
Organoides nasales: cómo se crean
Los organoides son estructuras celulares tridimensionales derivadas de células madre que, al cultivarse bajo ciertas condiciones, se autoorganizan hasta formar una especie de “miniórgano” que imita al tejido original. En este caso, los investigadores emplearon células basales extraídas del epitelio nasal de cerdos sanos, obtenidas tanto por disección post mortem como a través de hisopos nasales, un método no invasivo que permite conservar la vida del animal.
Bajo las condiciones adecuadas de cultivo, estas células forman estructuras que reproducen las características del epitelio nasal, incluyendo una cavidad interna, la presencia de cilios móviles y diversos tipos celulares típicos del tracto respiratorio, como aquellas que producen moco o que forman la barrera protectora. A partir de estos organoides también es posible generar monocapas celulares que sirven para investigar la adhesión bacteriana y la respuesta del tejido ante su presencia.
Bacterias presentes y sus efectos
Para evaluar la funcionalidad del modelo, los científicos estudiaron cómo interactúa el epitelio nasal con varias bacterias comúnmente presentes en la nariz del cerdo:
- Moraxella pluranimalium, una especie habitual y abundante en la microbiota porcina.
- Rothia nasimurium, menos frecuente pero consistentemente presente, con escasos estudios previos.
- Glaesserella parasuis, bacteria comensal con cepas que pueden volverse patógenas y provocar la enfermedad de Glässer.
Las 3 especies lograron adherirse y colonizar los organoides, aunque con distintos niveles de eficiencia. Uno de los hallazgos más interesantes fue el comportamiento de R. nasimurium, que no solo generó una respuesta inflamatoria mucho más leve, sino que también promovió la producción de interferón gamma (IFNγ), una molécula clave en la activación del sistema inmune. Aún más relevante, su presencia atenuó la inflamación provocada por G. parasuis y M. pluranimalium.
Estos resultados sugieren que R. nasimurium podría tener un efecto protector sobre el epitelio nasal, ayudando a controlar la inflamación y favoreciendo un equilibrio saludable en la microbiota. Esto la convierte en una candidata prometedora para su uso como probiótico, con el potencial de reducir la necesidad de antibióticos.
Una plataforma con gran potencial
Los organoides nasales porcinos pueden conservarse, reproducirse y diferenciarse, lo que los convierte en una herramienta muy versátil. En el corto plazo, permiten analizar cómo las bacterias colonizan el epitelio, cómo compiten entre sí y qué señales inmunitarias activan. A más largo plazo, podrían utilizarse para investigar alternativas a los antimicrobianos, comprender la resistencia bacteriana o incluso predecir la transmisión de patógenos zoonóticos.
Además, la posibilidad de obtener las células necesarias mediante hisopados evita el sacrificio animal, lo que representa un enfoque más ético y sostenible para la investigación.
Mirando al futuro
Este avance representa un paso importante hacia modelos más representativos para el estudio de enfermedades respiratorias. En la industria porcina, donde las infecciones respiratorias son una causa importante de pérdidas económicas y de bienestar animal, este tipo de herramientas puede tener un gran impacto. Pero sus aplicaciones no se limitan al ámbito veterinario: dado que los cerdos pueden actuar como reservorios de enfermedades transmisibles a humanos, entender su microbiota nasal puede contribuir a prevenir futuras zoonosis.
Gracias a este modelo, la nariz del cerdo deja de ser solo una entrada de aire y se convierte en un entorno de estudio donde se analiza la convivencia entre microbios, la respuesta del hospedador y las posibles estrategias para promover la salud respiratoria.