Estructura de las Endotoxinas y sus efectos en los animales
Los ingredientes de los alimentos para animales pueden estar contaminados con diversos residuos de origen químico y biológico, como dioxinas, metales pesados, microbios, endotoxinas y micotoxinas. Entre estos, se conoce poco sobre las endotoxinas.
Las endotoxinas son lipopolisacáridos (LPS) que se encuentran en la membrana externa de las bacterias Gram negativas. Son componentes estructurales de la pared celular bacteriana y constituyen parte de los componentes de la membrana externa de estas bacterias.
Los LPS están compuestos químicamente por:
- Una cadena externa de polisacáridos O (antígeno O)
- Una cadena interna de polisacáridos R
- Un lípido A (Figura 1).
| El antígeno O es la base de la tipificación serológica de las bacterias Gram negativas. El lípido A es la parte más bioactiva de la molécula. Las alteraciones del lípido A pueden permitir a las bacterias patógenas evadir la respuesta inmunitaria del huésped. |
Figura 1.Estructura esquemática del LPS de E. coli
(Adaptado de Abate et al., Journal of Medical Microbiology, 2017).
Endotoxinas Versus Exotoxinas
Tanto las endotoxinas como las exotoxinas son potencialmente peligrosas para los animales y los seres humanos, aunque provocan sus efectos a través de mecanismos diferentes.
Las exotoxinas generalmente son proteínas, secretadas por las bacterias y liberadas fuera de la célula.
- Tienen efectos tóxicos directos sobre las células del hospedador.
Las endotoxinas son componentes glicolipídicos de la pared celular de las bacterias y se desprenden durante el crecimiento o la lisis bacteriana.
- No son directamente tóxicas para las células, pero pueden inducir respuestas inmunitarias perjudiciales cuando entran en la circulación, pudiendo provocar daños en los órganos y muerte (sepsis).
Endotoxinas en la alimentación animal
Las endotoxinas están presentes en todas partes del medio ambiente:
- En el aire
- En el agua
- En el suelo
- Y en el tracto gastrointestinal de los animales
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A través de los alimentos, el ganado está constantemente expuesto a bacterias Gram negativas que contienen endotoxinas.
La exposición a la endotoxina en los alimentos está asociada a enfermedades. Los síntomas más comunes en el ganado son la muerte súbita o los síntomas nerviosos.
Transferencia de endotoxinas
El tracto gastrointestinal es el principal lugar de riesgo por donde las endotoxinas pueden pasar del lumen al torrente sanguíneo, desde donde ejercen sus efectos nocivos.
- En los animales sanos, la permeabilidad intestinal está estrechamente controlada.
La barrera intestinal está compuesta por células epiteliales intestinales (enterocitos) que están conectadas por proteínas de unión estrecha.
- Esto mantiene las endotoxinas en el lado luminal del intestino, donde no son tóxicas para el animal.
El sistema inmunitario “detecta” constantemente estas endotoxinas mediante receptores específicos (TLR-4, Toll-like receptor 4) presentes en la membrana de los enterocitos.
- En condiciones de buena salud intestinal, éste es uno de los mecanismos que ayudan a proteger a los animales frente a la amenaza de las endotoxinas.
- No obstante, un pH ruminal bajo y una osmolaridad elevada reducen la función de barrera epitelial y aumentan la translocación de endotoxinas del rumen al torrente sanguíneo.
Figura 2. Transferencia de endotoxinas desde el lumen al torrente sanguíneo
Mecanismo de acción de los lipopolisacáridos
Las consecuencias fisiológicas de la presencia de endotoxinas en el torrente sanguíneo (endotoxemia) son bastante complejas.
Los LPS actúan como señal de infección, estimulando una vigorosa respuesta inflamatoria.
Las respuestas a los LPS incluyen:
La estimulación del receptor de LPS TLR-4 presente en células inmunitarias, conduce a la secreción de citoquinas proinflamatorias críticas.
En la sangre, el LPS puede formar complejos con la proteína de unión al LPS (LBP) para iniciar la cascada de señalización que conduce a la activación de los genes inflamatorios.
El LPS activa el sistema del complemento, induciendo una respuesta inflamatoria, uniéndose a los patógenos para ayudar a su eliminación por los fagocitos y formando un complejo de ataque a la membrana (MAC) que perfora las membranas de las bacterias patógenas.
- La activación descontrolada del Complemento por grandes cantidades de LPS causará daños a las células y tejidos del huésped.
El LPS estimula la expresión del factor tisular (FT) en las células inmunitarias. El FT forma un complejo altamente procoagulante, lo que conduce a la formación de coágulos de fibrina.
- La activación excesiva del sistema de coagulación, junto con la supresión de los mecanismos anticoagulantes inducida por el LPS, da lugar a una coagulación intravascular diseminada (CID) que pone en peligro la vida.
El LPS estimula la síntesis de mediadores lipídicos, incluido el FAP (factor activador de las plaquetas).
La endotoxemia está asociada al desarrollo de sepsis, una respuesta inflamatoria e inmunitaria sistémica descontrolada a la invasión microbiana que produce lesiones en los órganos y conlleva una elevada mortalidad.
Tolerancia a las Endotoxinas
Síntesis
Si un animal es desafiado continuamente con endotoxinas, puede aparecer un estado de tolerancia a las endotoxinas y un síndrome de respuesta antiinflamatoria compensatoria (CARS).
¿Cómo podemos mitigar los efectos de las endotoxinas?
Se pueden implementar diferentes estrategias para minimizar la aparición y los efectos de las endotoxinas en los animales:
Adsorción de Endotoxinas
Minazel, Minazel Plus y MycoRaid son productos para solucionar problemas asociados a micotoxinas, son producidos y comercializados globalmente por PATENT CO., Serbia.
Minazel es un producto basado en Clinoptilolita (zeolita).
Minazel Plus es un producto a base de Clinoptilolita (zeolita) modificada orgánicamente.
MycoRaid es un producto que contiene premezclas minerales, pared celular de levaduras, .. y extracto de hierbas.
Molendotech Ltd., Reino Unido, llevó a cabo estudios para determinar la capacidad de unión del LPS de Minazel, Minazel Plus y MycoRaid en un tampón de pH 6,5 utilizando una concentración de adsorbente de 10 mg/ ml y los resultados se muestran en la Figura 3.
