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Actualmente, el término “salud intestinal” es, sin ninguna duda, una de las expresiones más esgrimidas en el ámbito de la nutrición de animales monogástricos, tanto a nivel científico como a nivel comercial y de marketing.
Podríamos pensar que sencillamente se trata de un término o concepto “de moda”, sin embargo el intestino y su estado sanitario realmente juegan un papel primordial en un adecuado desarrollo fisiológico de estos animales y, en definitiva, en su crecimiento y rendimiento productivo.
Epitelio intestinal
Estrés oxidativo
Por otro lado, en los últimos años ha surgido otro término en el léxico del sector de salud y nutrición animal que se está popularizando a través de numerosas publicaciones y ponencias; el llamado “estrés oxidativo”.
Como es bien sabido, el oxígeno es necesario para la vida animal ya que actúa como aceptor final de cuatro electrones en la respiración mitocondrial. Sin embargo, cuando la reducción del oxígeno es parcial, se generan especies reactivas de oxígeno (ROS por “reactive oxygen species”), las cuales son moléculas o átomos que contienen al menos un electrón desapareado.
En general las ROS son muy reactivas y fácilmente captan electrones de otras moléculas que se encuentren a su alrededor, entre ellas ADN, lípidos y proteínas, alterando la estructura de dichas moléculas y, consecuentemente, produciendo serios daños a nivel metabólico y tisular.
En condiciones normales, en el organismo animal existe un equilibrio entre las ROS y el sistema endógeno de defensa antioxidante.
Sin embargo, pequeños cambios en el metabolismo o en la respuesta inmune pueden alterar este delicado equilibrio, generándose un estrés oxidativo. Así pues, el estado de estrés oxidativo se caracteriza por un exceso de ROS y/o una protección insuficiente del sistema endógeno de defensa antioxidante (Figura 1).
Figura 1 . Estrés oxidativo
No todas las inflamaciones intestinales son iguales
En las explotaciones porcinas y avícolas, los animales continuamente están expuestos a innumerables agentes ambientales potencialmente patógenos y no patógenos a través del aire, el agua y el alimento que consumen, y el contacto con otros animales, lo que deriva en la activación del sistema inmune innato intestinal.
Así, el punto de inicio de las inflamaciones intestinales son numerosos receptores inmunológicos llamados PRRs (pattern recognizition receptors) en el epitelio intestinal y en la lámina propia que reconocen y detectan moléculas asociadas con patógenos microbianos, así como otras señales de peligro –no microbianas- o detritus derivados del daño epitelial, que activan una red altamente regulada de procesos inmunológicos y fisiológicos con el fin de mantener la homeostasis.
Esta activación del sistema inmune innato deriva en la producción de una serie de células y moléculas pro-inflamatorias, las cuales son cruciales para controlar la mayoría de los desafíos a los que se enfrentan los animales a nivel entérico.
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Tipos de inflamaciones entéricas en animales monogástricos
Inflamación fisiológica
En este sentido, incluso en condiciones de equilibrio y salud intestinal, el intestino está continuamente expuesto a multitud de estímulos exógenos antigénicos procedentes del pienso, así como a estímulos endógenos como ciertos componentes estructurales bacterianos (lipopolisacáridos y peptidoglicanos) de la microbiota comensal o metabolitos derivados de la misma.
La interacción entre los receptores PRR del intestino y dichos estímulos mantiene una leve activación constante del sistema inmune innato sin inducir enfermedad, lo que se conoce como “inflamación fisiológica”.
Este tipo de inflamación de bajo grado ha sido descrita tanto en aves (Kogut y col., 2018) como en cerdos (Splichalova y col, 2018), siendo una respuesta controlada basada en el equilibrio entre la capacidad de defensa y la tolerancia del sistema inmunológico innato con respecto a la microbiota intestinal.
Inflamación patológica
Cuando se da un proceso infeccioso agudo en el intestino o algún daño tisular, éstos derivan en un aumento de la concentración de moléculas específicas de microbios patógenos y/o factores de virulencia o restos del tejido dañado, rompiéndose el equilibrio defensa-tolerancia del sistema inmunológico innato y convirtiéndose la inflamación fisiológica en una inflamación más severa conocida como “inflamación patológica” o “inflamación clásica”.
Inflamación estéril
Sin embargo, es importante señalar que, en ausencia de una infección, también se puede dar una inflamación crónica, en respuesta a determinadas sustancias químicas, físicas y estímulos metabólicos, conocida como “inflamación estéril” (Rubartelli y col., 2013; Kogut y col., 2018; Splichalova y col., 2018).
Ciertos ingredientes utilizados en los piensos pueden contener determinados componentes que desencadenen una inflamación estéril.
» La harina de soja contiene diversos factores antinutritivos susceptibles de causar una inflamación en el epitelio intestinal de los animales. Entre dichos factores antinutritivos de la soja cabe destacar el alergeno β-conglicinina o o 7S globulina, el cual es el responsable de inflamaciones estériles en el epitelio intestinal de animales monogástricos (Chen y col., 2011; Peng y col. 2018).
La β-conglicinina de la harina de soja induce un incremento de citoquinas proinflamatorias en el intestino de los animales (Peng y col., 2018) además de dañar directamente el epitelio intestinal deprimiendo el crecimiento celular, deteriorando el citoesqueleto, y causando apoptosis (Chen y col., 2011).
Así pues, la calidad de las grasas y aceites añadidos a los piensos, así como la calidad de todas aquellas materias primas de origen animal con un importante contenido lipídico (por ejemplo las harinas de pescado) puede jugar un papel relevante en la génesis de inflamaciones de tipo estéril (Kogut y col., 2018; Mavromichalis, 2019).
En definitiva, la inflamación intestinal estéril por causas dietéticas puede ser tan dañina como la inflamación patológica causada por infecciones microbianas ya que el resultado final es el mismo:
En la Figura 2 se muestran los tipos de inflamaciones entéricas en animales monogástricos.
Figura 2. Tipos de inflamaciones entéricas en animales monogástricos.
El estrés oxidativo daña las células
Diversos factores pueden desencadenar estrés oxidativo en los animales como:
Se trata de situaciones donde se incrementan las necesidades de oxígeno y por tanto se produce más oxidación o bien elementos (dieta) que introducen oxidantes en el organismo animal.
En el estrés oxidativo las macromoléculas celulares, particularmente el ADN, las proteínas y lípidos, son los destinatarios naturales de las ROS. Como describe Poulsen (2005), las ROS pueden interaccionar con el ADN produciendo numerosas modificaciones que pueden derivar en mutaciones, roturas de cadenas de ADN y, finalmente, la muerte celular.
En este proceso, la extracción de un átomo de hidrógeno por un ROS da como resultado la formación de dieno conjugado, lo que hace que el lípido sea más susceptible a la oxidación adicional.
Su reacción posterior con el oxígeno molecular da como resultado la formación de un radical peroxilo lipídico capaz de oxidar un lípido vecino y así propagar el daño oxidativo (Lykkesfeldt y Svendsen, 2007).
Ante estos menoscabos derivados del estrés oxidativo, los mecanismos de defensa celular pueden dividirse en al menos tres niveles de acuerdo con su función de:
Figura 3
Circulo vicioso: inflamación y estrés oxidativo
Los procesos inflamatorios siempre van acompañados de estrés oxidativo.
Durante la inflamación de la mucosa, las células epiteliales intestinales, así como los neutrófilos – heterófilos en aves – y los macrófagos producen superóxido – un ROS – y óxido nítrico – una especie reactiva de nitrógeno, NOS – , al activarse las enzimas oxidativas NADPH oxidasa (NOX) y óxido nítrico sintasa (iNOS), respectivamente, ambas inducidas por citoquinas pro-inflamatorias secretadas en el marco del proceso inflamatorio (Tian et al., 2017).
» Cualquier tipo de inflamación intestinal va a generar ROS i NOS y por tanto derivará en un estrés oxidativo a nivel entérico.
Por otro lado, la respuesta inflamatoria en el intestino también produce especies reactivas como el NOS, el cual muestra propiedades antimicrobianas.
Cuando se libera en la luz intestinal, el NO se transforma rápidamente en nitrato. El crecimiento de E. coli puede verse favorecido en el entorno rico en nitratos del intestino inflamado, ya que E. coli posee genes reductores de nitrato.
Asimismo, el aumento del flujo sanguíneo en el intestino inflamado aumenta la concentración de oxígeno, por lo que puede derivar en una explosión del crecimiento de anaerobios facultativos. Estas bacterias son microorganismos patógenos frecuentes como especies del género Streptococcus y las Enterobacteriaceae (E. coli). Así pues, situaciones de inflamación y el subsiguiente estrés oxidativo a nivel intestinal pueden derivar en un aumento de ciertas poblaciones de bacterias patógenas y una disminución de poblaciones bacterianas no patógenas.
Este estado con la microbiota del intestino alterada se denomina “disbiosis” y conlleva una pérdida de diversidad microbiana intestinal.
Esta disbiosis derivada de cualquier tipo de inflamación, incluyendo las inflamaciones estériles, podrá derivar en un clara inflamación patológica en cerdos y aves, como indica Lauridsen (2018).
Asimismo, el estrés oxidativo asociado a la inflamación puede modificar el fenotipo de las células epiteliales intestinales, lo que da como resultado cambios en la expresión de ciertos genes.
Por ejemplo, en condiciones de estrés oxidativo a nivel intestinal se da una regulación al alza de la expresión de ciertas moléculas pro-inflamatorias como las interleucinas IL-8 y IL-1, el factor de crecimiento transformante beta, así como una regulación a la baja de la expresión de la ocludina y la mucina 2, moléculas responsables de la integridad del epitelio intestinal (Ducatelle et al. 2018).
Así pues, el estrés oxidativo generado por las inflamaciones intestinales estériles y patológicas va a incrementar la severidad de las mismas, entrando en un círculo vicioso difícilmente salvable que llevará al establecimiento de un estado inflamatorio crónico (Figura 4).
Figura 4. Círculo vicioso inflamación intestinal-estrés oxidativo.
En el pasado, la demostrada acción antiinflamatoria de ciertos antibióticos promotores del crecimiento obstaculizaba el establecimiento de dicho círculo vicioso.
En conclusión…..
Cualquier inflamación entérica, incluidas las inflamaciones estériles causadas por factores dietéticos, derivará en un estrés oxidativo a nivel intestinal. Además este estrés oxidativo va a inducir la expresión génica de distintas moléculas pro-inflamatorias generando, a su vez, un mayor grado de inflamación.
En consecuencia, el control del aporte de factores inductores de la inflamación o de elementos oxidantes a través del pienso será una táctica decisiva para minimizar la incidencia de problemas entéricos en animales monogástricos.[/registrados]
