La estructura intestinal es crucial para la salud y el rendimiento de los animales. Además de las funciones digestivas del tracto gastrointestinal (TGI), las células inmunes y las estructuras linfoides presentes en el TGI constituyen el órgano inmune más grande del cuerpo. Las bases del sistema inmune asociadas a la mucosa intestinal se dividen en cinco esferas, que son:
Barrera epitelial, barrera física, capa celular epitelial (enterocitos y colonocitos), células caliciformes productoras de moco (células caliciformes), células de Paneth productoras de sustancias bactericidas (defensinas), células portadoras (células M), linfocitos T intraepiteliales (Figura 1);
Superfície intestinal
La superficie de la mucosa (Figura 2) está recubierta con un moco formado por mucinas, que son secretadas por las células caliciformes y crean una barrera que evita que las partículas más grandes, incluida la mayoría de las bacterias, entren en contacto directo con la capa de células epiteliales (Turner, 2009).
Las células de Paneth (Figura 3), ubicadas en las criptas del intestino delgado, secretan α-defensina. Mientras que en el colon, los tallos de β-defensina son producidos por células epiteliales absorbentes en criptas intestinales, algunas constitutivamente y otras en respuesta a la citoquina proinflamatoria IL-1 (Abbas et al., 2015).
Respuesta inmune
La respuesta inmune innata comienza a partir de la mediación mediante el reconocimiento de patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs), así como receptores celulares de reconocimiento de patrones (PRRs). Los TLRs funcionan como PRRs en mamíferos y desempeñan un papel esencial en el reconocimiento de los componentes microbianos y la respuesta inmune innata.
Los TLRs se dividen en dos subgrupos, dependiendo de su ubicación celular y especificidad en relación con los PAMPs respectivos.
La ruptura de la integridad de la barrera epitelial, caracterizada por una mayor permeabilidad intestinal, da lugar a la invasión de tejidos por bacterias patógenas (Figura 4), así como al aumento de antígenos dietéticos intactos en la mucosa intestinal que conducen a una mayor síntesis de citoquinas inflamatorias por las células del sistema inmune en la mucosa.
En estas condiciones, el organismo animal, para estar eficazmente protegido, debe poseer sistemas de defensa que detecten y eliminen los microorganismos invasores de forma eficaz, preferiblemente sin producir daños y molestias en los tejidos, función atribuida al sistema inmunitario adaptativo (Levinson, 2016).
Las respuestas inmunes adaptativas en el TGI se inician en conjuntos discretamente organizados de linfocitos y células presentadoras de antígeno estrechamente asociadas con el revestimiento de la mucosa epitelial del intestino, así como en los ganglios linfáticos mesentéricos (Abbas et al., 2015).
En GALT, el tejido linfoide se distribuye a lo largo de estructuras tales como:
Además de estas estructuras, las células presentadoras de antígeno (APCs), las células dendríticas (DCs) y los macrófagos, las células T y las áreas de células B, con centros germinales en LP, y las células natural killer (NK) forman la estructura GALT (Cunha, 2013).
Las estructuras GALT más prominentes son las placas de Peyer, que se encuentran principalmente en el íleon distal, y en pequeños agregados de folículos linfoides o folículos aislados en el apéndice y el colon.
La principal vía de distribución de antígenos en el lumen para GALT ocurre a través de células especializadas, células microfold (M), que se encuentran en regiones del epitelio intestinal llamadas epitelio de cúpula o asociadas con el folículo (FAE) (Abbas et al., 2015).
Estas células tienen características morfológicas únicas, incluida la presencia de glicocálix reducido, borde de cepillo irregular y microvellosidades reducidas. Cabe señalar que, las células M están altamente especializadas en fagocitosis y transcitosis de macromoléculas de la luz intestinal, antígenos particulados y microorganismos patógenos o comensales a través del epitelio (Mabbott et al., 2013).
Aunque las células M juegan un papel primordial en la respuesta inmune frente a microorganismos luminales, algunos microorganismos patógenos han evolucionado para engañar el mecanismo de acción de las células M, utilizándolas como vía de invasión a través de la barrera mucosa.
El mejor ejemplo descrito es la Salmonella typhimurium, similar al patógeno humano S. typhi, que causa la fiebre tifoidea. Las células M expresan lectinas que permiten la unión específica y la internalización de estas bacterias.
Figura 6. Algunos patógenos utilizan las células M como vía de invasión a través de la mucosa. Posteriormente, otras células de defensa entran en acción.
Secuencia de la respuesta inflamatoria
Las células dendríticas y los macrófagos son células centinela y procesadores de antígenos, como resultado, el procesamiento antigénico puede iniciarse simultáneamente a la eliminación del invasor por defensas innatas.
Defensa en circulación
También hay linfocitos T y B efectores (linfocitos T CD4 auxiliares, linfocitos T CD8 citotóxicos y plasmocitos secretores de IgA) previamente activados/diferenciados en los GALT o ganglios linfáticos de drenaje (Gonçalves et al., 2016).
Estos linfocitos son heterogéneos, principalmente (80%) fenotipo CD8, con abundantes gránulos citoplasmáticos que contienen moléculas citotóxicas, capacidad para producir varias citoquinas (como IFN-γ, IL-2, IL-4 o IL-17) y pueden dividirse en poblaciones celulares que expresan en la superficie el receptor de antígeno (TCR/T cell receptor) constituido por cadenas αβ o γδ (Gonçalves et al., 2016).
Los linfocitos T intraepiteliales dominantes corresponden a CD8αβ+/TCRαβ+, que penetra en el epitelio intestinal aumentando la expresión de integrinas específicas y receptores de quimiocinas después de su activación en órganos linfoides secundarios (Gonçalves et al., 2016).
Los linfocitos T intraepiteliales naturales TCRγδ+ tienen funciones primordiales en la mucosa intestinal, incluyendo:
Para que se produzca la respuesta inmune adaptativa frente a antígenos entéricos, es necesario que los linfocitos T vírgenes (T naïve) intravasculares vayan a GALT y a los ganglios linfáticos mesentéricos drenantes, donde se activarán con expansión clonal, polarización/diferenciación en células efectoras de tipo Th1 y/o Th17 tras la interacción inicial con la célula presentadora de antígenos.
Luego, los linfocitos T efectores salen del tejido linfoide a través de los vasos linfáticos eferentes, caen en la circulación sanguínea sistémica y regresan nuevamente al intestino, donde ayudarán en la eliminación de un determinado antígeno (Gonçalves et al., 2016), desencadenando la respuesta inmune, que a su vez ya está amplificada y tiene una población más diversa de células presentadoras de antígenos, tales como:
En este nuevo contacto con el antígeno (promovido por las células presentadoras de antígenos), los linfocitos T efectores responden más rápido y vigorosamente, secretando citoquinas como IFN-γ, IL-17, TNF-α, linfotoxina-α o IL-2, dependiendo del perfil de la célula T efectora (Th1 o Th17). Cada citoquina tiene una función específica en la coordinación de la respuesta inmune desencadenada.
El IFN-γ estimula las células presentadoras de antígenos para producir IL-12 y específicamente en macrófagos activa la producción de otras citoquinas inflamatorias como IL-1, IL-6, IL-8 IL-18 y TNF-α, así como especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (Gonçalves et al., 2016).
Los linfocitos B desempeñan un papel central en la respuesta inmune de las membranas mucosas a través de la producción de anticuerpos.
Estas células se activan en los ganglios linfáticos mesentéricos, en los folículos linfoides aislados de la mucosa intestinal y también en las placas de Peyer, con citoquina TGF-β y se diferencian en células productoras de anticuerpos del isotipo IgA en su forma dimérica, IgA secretoria (sIgA) o polimérica.
Este proceso de muestreo de microorganismos comensales a las células inmunes en un microambiente regulador (antiinflamatorio), permite el mantenimiento de la tolerancia a la microbiota intestinal (Gonçalves et al., 2016).
En vista de lo anterior, es evidente que el intestino, además de ser un órgano responsable de los procesos de digestión y absorción de nutrientes, desempeña un papel primordial en la defensa y respuesta inmune del cuerpo. Así, el mantenimiento de la salud intestinal se reflejará en la salud y el rendimiento productivo de los animales.