El mantenimiento de la salud intestinal constituye un factor clave en los sistemas de producción animal intensiva, con importantes implicaciones en la salud, el bienestar animal y el rendimiento de las explotaciones.
En el caso concreto de la producción porcina, la fase de transición, que es posterior al destete de los lechones, es una etapa muy sensible del ciclo productivo debido a los numerosos retos que deben enfrentar los animales; entre ellos, los cambios bruscos en la alimentación y el entorno social, lo que pueden conducir a trastornos intestinales que derivan en una elevada incidencia de diarreas bacterianas (Fairbrother et al., 2005).
Desde mediados del siglo pasado se utilizaron antibióticos como promotores del crecimiento por sus efectos sobre la fisiología intestinal, la eficiencia y el crecimiento de los animales de producción. Sin embargo, esta práctica fue prohibida en la UE en 2006 (Reg. EC 1831/2003).
No obstante, la retirada de los antibióticos como promotores del crecimiento ha implicado el aumento en el uso de estos para finalidades terapéuticas dado el incremento en la incidencia de patologías infecciosas.
Por ello, el contexto actual está marcado por una preocupación creciente asociada a la aparición en diferentes especies bacterianas de resistencias a los antibióticos, lo que supone un grave problema de salud pública.
El Proyecto Xantal (RD17-1-0094), que actualmente se encuentra en fase de ejecución, está cofinanciado con Fondos Europeos para el Desarrollo Regional, con la gestión de ACCIÓ (Generalitat de Catalunya) y se enmarca en la búsqueda de alternativas naturales y eficaces al uso de los antibióticos como promotores del crecimiento.
El objetivo del Proyecto Xantal es obtener e identificar derivados de carotenoides con propiedades antiinflamatorias e inmunomoduladoras para ser utilizados como ingredientes funcionales en alimentación animal de forma beneficiosa sobre la salud intestinal.
Esto supondría la obtención de productos con alto valor añadido e innovadores, no disponibles en el mercado en la actualidad, y que dotan a los carotenoides naturales de un uso totalmente distinto al actual como productos para pigmentar de forma adecuada y uniforme los huevos y la carne de aves.
Eficacia antiinflamatoria in vitro de los derivados de carotenoides del Proyecto Xantal
Durante la ejecución del Proyecto Xantal se han estudiado y desarrollado combinaciones de tratamientos fisicoquímicos capaces de modificar carotenoides para obtener derivados con actividad antiinflamatoria.
→ Estos tratamientos combinados se han escogido en base al grado de modificación que han provocado sobre la actividad antioxidante (métodos ABTS y Rancimat) y sobre el contenido total y el perfil de carotenoides (por HPLC) de productos pigmentantes de origen natural.
Una vez escogidos dos tratamientos combinados para someter a los productos pigmentantes (T1 y T2), se realizaron una serie de ensayos con un modelo in vitro de inflamación de epitelio intestinal para determinar la eficacia antiinflamatoria de los derivados de carotenoides obtenidos.
Se trata de un modelo experimental basado en células Caco-2 en pozos transwell, y que está más detallado en la publicación de Hollebeeck et al., 2012.
Se realizó un estudio de citotoxicidad del test mitocondrial MTT para determinar la dilución mínima no citotóxica (DMNC) de los tratamientos T1 y T2.
- T1 – producto basado en carotenoides, sin aplicar ningún tratamiento fisicoquímico adicional-
- T2 – uno de los prototipos obtenidos tras la combinación de tratamientos fisicoquímicos que inducía mayor cambio en el perfil de carotenoides evaluado mediante HPLC.
En este ensayo se expusieron células Caco-2 no diferenciadas a:
→ Diferentes diluciones de ambos tratamientos experimentales durante 1 hora (h).
→ Y posteriormente, a una exposición de 24 h de un cóctel de citocinas inflamatorias (IFN-γ, TNF-α, IL-1β, LPS), concluyendo en una DMNC de 1:1000 para T1 y T2.
Una vez determinada la DMNC, se evaluó la eficacia antiinflamatoria de los tratamientos experimentales T1 y T2, sobre células Caco-2 diferenciadas, midiendo la producción de:
- Citocinas (IL – 6 )
- quimiocinas (proteína quimiotáctica de monocitos; MCP-1) inflamatorias en el lado basal del pozo transwell
Realizado con una metodología similar al estudio de citotoxicidad (1 h de exposición de T1/T2 a la DMNC + 24 h de exposición al cóctel inflamatorio).
En ambos ensayos se incluyó en el diseño experimental:
- un tratamiento control (C: sin exposición al cóctel inflamatorio y T1/T2)
- un control inflamado (C-i: exposición al cóctel inflamatorio; sin exposición a T1/T2)
Las citocinas y quimiocinas son secretadas por las células del sistema inmune, pero también por las células del epitelio intestinal.
Estas moléculas juegan un papel esencial en la respuesta inmune de las mucosas, además de participar en la fisiología inflamatoria del intestino, ya que son capaces de estimular y provocar la proliferación de linfocitos T, entre otras funciones.
Por ejemplo, la IL-6 también participa en la señalización intercelular en procesos inflamatorios intestinales, mientras que la MCP-1 provoca la atracción de los leucocitos circulantes sistémicos a un nivel local (Hollebeeck et al. 2012).
Figura 1. Resultados de producción de IL-6, expresados en picogramos (pg) de citoquina y normalizados por los microgramos (µg) totales de proteína ± SEM, de cada grupo experimental (C: Control [n=4]; C-i: Control inflamado [n=4]; T1 y T2 [n=6]. *** p< 0,001 (en negro= C vs. C-i y T1/T2; en azul= C-i vs. T1/T2).
Los resultados de producción de IL-6 (Figura 1) nos indican diferencias significativas entre el tratamiento C y los tratamientos expuestos al cóctel inflamatorio (p<0,001), validando el desafío inflamatorio inducido a las células.
→ Por otro lado, los resultados demuestran que la exposición de las células a T2 reduce la producción IL-6 de manera significativa respecto C-i (p<0,001), demostrando eficacia antiinflamatoria.
→ También es importante mencionar que, a pesar de no observarse un efecto antiinflamatorio significativo (p>0,05), los resultados numéricos también indican una menor producción de IL-6 respecto C-i con T1.
No obstante, la modificación inducida a los carotenoides con los tratamientos fisicoquímicos parece potenciar el efecto inmunomodulador como se observa en la menor producción de IL-6.
Figura 2. Resultados de producción de MCP-1, expresados en picogramos (pg) de quimiocina y normalizados por los microgramos (µg) totales de proteína ± SEM, de cada grupo experimental (C: Control [n=4]; C-i: Control inflamado [n=4]; T1 y T2 [n=6]. ** p< 0,01 (C vs. C-i y T1/T2)
Respecto a los resultados de producción de MCP-1 (Figura 2), de nuevo, las diferencias significativas entre el tratamiento C y los demás tratamientos expuestos al coctel inflamatorio validan el desafío inflamatorio (p<0,01).
Sin embargo, no se observaron diferencias significativas entre el tratamiento C-i y T1/ T2 (p>0,05), indicando ausencia de efectos sobre la producción de la quimiocina MCP-1.
Perspectivas futuras del Proyecto Xantal
Los resultados de producción de IL-6 obtenidos en el modelo de inflamación intestinal in vitro, indican eficacia antiinflamatoria de los derivados de carotenoides utilizados, confirmando a nivel celular la hipótesis planteada en el Proyecto Xantal.
→ Los siguientes pasos del Proyecto Xantal contemplan estudiar los procesos óptimos para asegurar la estabilidad de los compuestos bioactivos durante el proceso de granulación del pienso y su liberación a nivel gastrointestinal, además de establecer estrategias de formulación e inclusión en piensos destinados a porcino.
→ Finalmente, los resultados se validarán en un ensayo in vivo con lechones destetados.
Agradecimientos: El Proyecto XANTAL está cofinanciado por la Unión Europea a través de los Fondos Europeos de Desarrollo Regional (FEDER) y parte de los resultados presentados cuentan con la colaboración externa del centro tecnológico Leitat.
