Nutrición y respuesta inmune en monogástricos, Parte III

En los dos números anteriores de Nutrinews se abordó, respectivamente, la importancia de los macronutrientes y de las vitaminas en el entramado que constituye la respuesta inmune en ganado porcino y avicultura. Con el presente artículo se completa esta serie de revisiones sobre nutrición y respuesta inmune, analizando el papel que juegan los microminerales de la dieta en dicha respuesta.

Hoy en día es bien sabido que todos los tejidos animales contienen cantidades y proporciones variables de microminerales, las cuales son necesarias para la marcha normal de todos los procesos bioquímicos que se dan en el organismo animal.

El zinc es un elemento crucial para el correcto desarrollo y la función de las células que median la inmunidad innata y adaptativa (Prasad, 2005).

El Zinc no se almacena en el organismo animal

Las funciones celulares del zinc se pueden dividir en tres categorías: catalítica, estructural y reguladora (Cousins, 2006).

La ingesta regular de zinc es importante para mantener la integridad del sistema inmunológico, ya que este mineral no se almacena en el organismo animal. 

Dado que la ingesta regular de zinc es importante para mantener la integridad del sistema inmunológico, una ingesta inadecuada podría llevar a la deficiencia de zinc y comprometer la respuesta inmune cuando ésta sea requerida (Ibs y Rink, 2004).

Con respecto a la inmunidad innata:         

la deficiencia de zinc afecta el sistema del complemento, la citotoxicidad de las células “natural killer”, la actividad fagocitaria de los neutrófilos y los macrófagos y en general la capacidad antimicrobiana de las células inmunitarias frente a patógenos invasores (Allen y col., 1983; Kruse-Jarres, 1989; Ibs y Rink, 2003).

Con respecto a la inmunidad adaptativa:

Una deficiencia de zinc también podría comprometer la función inmune adaptativa, particularmente el número y función de los linfocitos (Shankar y Prasad, 1998).

• Los linfocitos T son especialmente vulnerables a la deficiencia de zinc (Bonaventura y col., 2015). La deficiencia de zinc provoca atrofia tímica, lo que deriva en un bajo número de células T, y genera un desequilibrio en los distintos tipos de linfocitos T “helpers”, con una tendencia hacia los Th2.

Figura 1. Concentración suero PigMAP (mg/ml) durante la fase starter (42 a 63 días) en cerdos alimentados con óxido de ZnO potenciado (150 ppm) u óxido de zinc (3,000 ppm)

Además, la deficiencia de zinc altera la producción de citoquinas, contribuyendo al desarrollo de estrés oxidativo y de procesos inflamatorios (Prasad y col., 2007; Bao y col, 2010; Foster y Samman, 2012).

Asimismo, el zinc es un cofactor esencial de las proteínas antioxidantes y las enzimas reparadoras del ADN (Berg, 1990; Webster et al., 2001).

Hu y col (2014) indicaron que los efectos protectores de ZnO sobre la integridad intestinal en lechones destetados están estrechamente relacionados con la disminución de la expresión de genes asociados con la inflamación del epitelio.

Por otro lado, la forma en que se administre el zinc en la dieta puede afectar al impacto de este elemento sobre la respuesta inmune.

• Así, Piñeiro y col. (2013) observaron que la adición de óxido de zinc potenciado en la dieta de destete de lechones (150 ppm) mejoró significativamente la ganancia media diaria durante el período de transición (424 vs 359 g/d), el peso vivo final (17.9 vs 16.5 kg) y el índice de conversión (1.44 vs 1.77), en comparación a la suplementación de la dieta con óxido de zinc convencional (3000 ppm).

• Además, en el mismo experimento, la concentración de la proteína de fase aguda inflamatoria Pig-MAP, a los 63 días de vida, fue significativamente inferior en los animales que habían recibido óxido de zinc potenciado en la dieta que en aquellos que habían recibido óxido de zinc convencional (Figura 1).

Los autores concluyeron que las mejoras productivas en los lechones que recibieron óxido de zinc potenciado se podrían explicar por un mejor estado sanitario de los animales, expresado por niveles más bajos de la proteína inflamatoria mencionada.

De forma similar, en avicultura la suplementación de la dieta con quelatos de zinc provoca la activación de la respuesta inmune celular y humoral, ayudando a mantener el equilibrio entre la respuesta Th1 y Th2 y aumentando la resistencia a las infecciones.

En contraste con los quelatos, el uso de zinc en forma de sulfato no tiene efecto inmunomodulador e incluso podría contribuir al desarrollo de procesos inflamatorios locales en el tracto digestivo, aumentando la susceptibilidad a la infección (Jarosz y col. 2016).

La ingesta adecuada de selenio es esencial para que el huésped pueda articular una respuesta inmune adecuada, ya que este elemento es necesario para la función de varias enzimas conocidas como selenoproteínas.

• Por ejemplo, las glutatión peroxidasas (GPx) son selenoproteínas que funcionan como importantes reguladores redox y antioxidantes celulares, reduciendo las especies potencialmente dañinas de oxígeno reactivo, como el peróxido de hidrógeno y los hidroperóxidos lipídicos, a productos inocuos como agua y alcoholes (Gladyshev, 2006). Estas funciones tendrán implicaciones directas en la función inmune.

Su deficiencia altera aspectos de la inmunidad innata así como de la adaptativa (Arthur y col., 2003; McKenzie y col., 2006), afectando adversamente tanto la inmunidad humoral (es decir, la producción de anticuerpos) como a la celular (Spallholz y col, 1990).

Shirsat y col. (2016) recientemente señalaron que la actividad de la respuesta inmune celular, humoral y de los antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos, se ve reducida significativamente como resultado del tratamiento con enrofloxacina en pollos.

Estos mismos autores observaron que la suplementación con selenio en forma de nanopartículas restaura en gran medida estos valores immunológicos respecto al control (enrofloxacina), obteniendo incluso valores más altos que los del control.

Así, parece ser que los efectos adversos de la enrofloxacina se pueden prevenir con la administración simultánea de nanopartículas de selenio (0,6 mg por kg de pienso) en la dieta.

En sus trabajos con esplenocitos porcinos, Ren y col. (2012) concluyeron que el selenio promueve la expresión génica de la glutatión peroxidasa y de la tiorredoxin reductasa y aumenta la capacidad antioxidante en los esplenocitos, lo que estimula la activación de los linfocitos T. Por otro lado, investigaciones básicas indican que el selenio también desempeña un papel en la regulación de la expresión de citoquinas y eicosanoides que orquestan la respuesta inmune (Huang y col., 2012).

El hierro es un componente esencial de cientos de proteínas y enzimas que participan en el transporte y almacenamiento de oxígeno, el transporte de electrones y la generación de energía, las funciones antioxidantes y benéficas del pro-oxidante y la síntesis de ADN (Beard, 2006; Wood y Ronnenberg, 2006).

El hierro es requerido por los animales para ajustar respuestas inmunes efectivas a patógenos invasores, afectando su deficiencia a dichas respuestas (Doherty, 2007).

Suficiente hierro es fundamental para varias funciones inmunitarias, incluyendo la diferenciación y proliferación de linfocitos T y la generación de especies de oxígeno reactivo que matan a los patógenos.

Sin embargo, hay que señalar que el hierro también es requerido por la mayoría de los agentes infecciosos para su replicación y supervivencia.

Durante una respuesta inflamatoria aguda, los niveles séricos de hierro disminuyen mientras que los niveles de ferritina (la proteína de almacenamiento de hierro) aumentan, lo que sugiere que el secuestro de hierro, para evitar que sea usado por los patógenos, es una respuesta importante del huésped a la infección (Beard, 2001; 2006; Cassat y Skaar, 2013).

Aunque la vía estándar de administración de hierro en lechones es la intramuscular, se ha observado que la administración oral de este elemento tiene también un efecto positivo sobre la salud de los animales (Maes y col., 2011).

El cobre es un componente crucial de una serie de enzimas esenciales conocidas como cuproenzimas.

Este mineral juega un papel importante en el desarrollo y el mantenimiento de la función del sistema inmune, aunque el mecanismo exacto de su acción todavía no se conoce.

El cobre tiene propiedades antimicrobianas, se acumula allí donde se localiza la inflamación y puede desempeñar un papel en la respuesta inmune innata a las infecciones bacterianas (Percival, 1998).

La deficiencia de cobre resulta en neutropenia, un número anormalmente bajo de neutrófilos (Failla y Hopkins, 1998), lo que puede aumentar la susceptibilidad a la infección.

Wang y col. (2011) indicaron que la suplementación de la dieta con nanopartículas de cobre podría mejorar el rendimiento del crecimiento, afectar el sistema inmunológico, mejorar la síntesis de proteínas y ser beneficioso para la microflora cecal en pollos de engorde. Así, estos autores observaron que la administración de nanopartículas de cobre (100 mg / kg de pienso) aumentó significativamente la ganancia media diaria y los niveles de IgA, IgG, IgM y de proteínas del complemento C3 y C4.

Los ingredientes naturales utilizados en nutrición animal son a menudo deficientes en microminerales, por lo que su suplementación a través del corrector es ineludible.

Una nutrición óptima con niveles adecuados de ciertos microminerales, como los abordados en este artículo, es necesaria para garantizar una correcta función inmunológica, entre muchas otras funciones vitales para el organismo animal.

                  En la actualidad existe un creciente interés por el estudio del papel de distintos elementos minerales en la respuesta inmune tanto en procesos infecciosos subclínicos como en procesos agudos.

                  El conocimiento derivado de este tipo de estudios contribuirá, sin lugar a dudas, al desarrollo de futuras estrategias nutricionales encaminadas a paliar estados sanitarios                   precarios en la producción animal intensiva del futuro.