27 Oct 2020

Estrés e inflamación intestinal, ¿Cómo se benefician las bacterias de la inflamación intestinal?



AUTOR

A. Gregorio Rosales

Guillermo Tellez-Isaias

Diamond V

La inflamación es la respuesta del cuerpo a las lesiones celulares y la etapa final del proceso de estrés, independientemente de su origen o naturaleza (biológica, ambiental, nutricional, física, química o psicológica).

El estrés y la inflamación son mecanismos de defensa inespecíficos (respuestas innatas) que involucran a hormonas, neuropéptidos, células inmunes y a los mediadores moleculares que son esenciales para la supervivencia y los procesos de recuperación en todos los seres vivos.

Durante una situación de estrés, las hormonas (adrenalina y glucocorticoides) preparan a todas las células del cuerpo para “luchar o huir”.

  • Si el estrés continúa, estas hormonas permanecen en circulación, manteniendo al animal en un “modo de supervivencia” crónico.
  • Bajo el estrés, el animal reduce su crecimiento, y la intensa respuesta al estrés oxidativa causa problemas de inflamación crónica.
  • El estrés oxidativo daña las membranas de las células y las mitocondrias y, en consecuencia, compromete la fisiología celular en todos los tejidos y órganos. Por estas razones, el estrés crónico y la inflamación son considerados como los “asesinos secretos”.
estrés e inflamación intestinal

MICROBIOTA INTESTINAL Y EL SISTEMA INMUNITARIO

Además de encargarse de la absorción y digestión del agua y los alimentos, el tracto gastrointestinal alberga una comunidad microbiana diversa y compleja conocida como microbiota intestinal.

Estudios recientes sugiren que la microbiota intestinal supera el número de células somáticas en ~10:1, y contiene ~300.000 genes frente a los 23.000 genes del pollo. Además, el sistema nervioso entérico (llamado el segundo cerebro) tiene más de 100 millones de neuronas, lo que excede el numero de éstas en el sistema nervioso periférico.

El intestino produce más de 20 hormonas diferentes y aproximadamente el 80% de las células inmunes del cuerpo se encuentran en el tejido linfoide asociado al intestino (GALT). Se estima que hasta el 90% de todas las enfermedades están vinculadas al intestino y a la estabilidad de la microbiota intestinal.

En los animales de producción, el estrés crónico y la inflamación tienen un impacto negativo significativo en su salud y rendimientos. Los pollos de engorda no son una excepción, especialmente si consideramos que en las aves la bolsa de Fabricio es un órgano linfoide primario, responsable de la proliferación y diferenciación de las células B (inmunidad humoral), y parte del GALT (tejido linfoide asociado al intestino).

Durante el estrés crónico e inflamación intestinal, la energía vital del cuerpo (que bajo condiciones normales las aves emplean para lograr eficiencia alimentaria y apoyar el crecimiento) se es utilizada para mantener el sistema en “modo de supervivencia”.

PATRONES MOLECULARES ASOCIADOS A LOS PATÓGENOS (PAMPS)

Los seres vivientes detectan una infección por medio del reconocimiento de elementos específicos en las bacterias patógenas conocidas como patrones moleculares asociados a los patógenos (PAMPs). Estos patrones moleculares incluyen diversos componentes de la pared celular bacteriana como los lipopéptidos, los peptidoglicanos y los ácidos teicoicos.

El lipopolisacárido o endotoxina (LPS), que es un componente de las membranas externas de las bacterias Gram-negativas, es un ejemplo clásico de los PAMPs.

En los pollos y los mamíferos, el LPS activa el factor nuclear-kB (NF-kB) y la liberación subsecuente de mediadores de citoquinas pro-inflamatorias, lo que tiene consecuencias tanto beneficiosas como perjudiciales:

  • En los pollos, las infecciones en la mucosa intestinal causadas por coccidias provocan necrosis e inflamación con la liberación de citoquinas proi-nflamatorias que son responsables de inducir fiebre, depresión, reducciones en el consumo de alimento y en la ganancia de peso, y muerte.
  • Del mismo modo, en las infecciones causadas por cepas de influenza aviar altamente patógenas (como los serotipos H5 o H7), el virus induce una respuesta inmunológica severa y aguda que causan un choque fisiológico y mortalidad sin que se produzcan signos clínicos o lesiones. El sistema inmunológico y la reacción fisiológica sistémica, y no el virus son a final los responsables de la muerte de los pollos.

MOLÉCULAS DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN

Como primera línea de la inmunidad innata, los leucocitos polimorfonucleares (PMN) y los macrófagos combaten a los patógenos mediante la producción de moléculas reactivas capaces de inducir reacciones de oxidación y reducción (redox).

  • Estas moléculas redox son altamente tóxicas y pueden penetrar fácilmente en la pared celular microbiana y causar daños celulares irreversibles.
  • La estimulación de las señales inmunológicas no sólo inicia la producción de estas moléculas redox para interceptar y matar patógenos, sino que también puede conducir a respuestas prolongadas.
  • Las moléculas redox son inmunomoduladoras y al sobrerreaccionar, se convierten en inmunotoxinas capaces de dañar las células y los tejidos adyacentes, provocando una mayor inflamación.

Las moléculas NO/RNS y ROS, son usadas por si solas o en combinación para provocar respuestas inmunológicas y para la regulación del sistema inmune. Las especies reactivas del oxígeno (ROS) se utilizan para atacar a los agentes patógenos extracelulares o aquellos demasiado grandes para ser fagocitados. Por otra parte, las especies reactivas de nitrógeno (RNS) tienen como blanco a los patógenos intracelulares ya fagocitados , a algunos patógenos extracelulares y a las células tumorales después de una adecuada estimulación.

 

EL ESTRÉS OXIDATIVO

Los macrófagos, los principales productores de ROS y RNS, detectan y se activan para eliminar las infecciones bacterianas mediante el reconocimiento de LPS (lipopolisacárido o endotoxinas).

Este es un mecanismo ciertamente necesario y ventajoso para el huésped. Sin embargo, la exposición continua a altas dosis de LPS desencadena la producción prolongada de mediadores inflamatorios resultando en una condición perjudicial denominada “estrés oxidativo”.

  • El estrés oxidativo es un factor importante que contribuye a las altas tasas de mortalidad asociadas a varias enfermedades en mamíferos y pollos.
  • Cuando los mecanismos de control inmunológico se ven superados, no se puede mantener la homeostasis de los sistemas corporales y se produce una disfunción de los órganos vitales
  • Un desequilibrio mayor de la regulación inmunológica da lugar a un choque séptico (causado por bacterias), que se caracteriza por la hipotensión y colapso vascular, y fallas de los principales órganos del cuerpo, tales como el corazón, los riñones, los pulmones, el hígado, el sistema nervioso central y el sistema de coagulación.
  • Infecciones virales, protozoarias o bacterianas pueden causar estrés severo, inflamación y muerte por sobre estimulación del sistema inmunológico.

 

inflamación intestinalEs esencial reconocer que todas las formas de estrés crónico (ambiental, nutricional, físico, químico o psicológico) también están asociadas con la inflamación crónica.

En el tracto gastrointestinal, la inflamación provoca la alteración de las proteínas de unión entre las células de la pared intestinal (el “cemento celular”), lo que aumenta la permeabilidad del intestino (“intestino con fugas”).

Esta perturbación de la pared intestinal permite la migración de bacterias y toxinas del intestino al torrente sanguíneo mesentérico y la vena porta al hígado.

Este proceso es conocido como translocación bacteriana del hígado, y del hígado a todos los órganos, causando una inflamación sistémica crónica.

CÓMO SE BENEFICIA LA SALMONELLA DE LA INFLAMACIÓN INTESTINAL

Paradójicamente, el crecimiento de la Salmonella en los pollos se ve facilitado por las respuestas inflamatorias contra bacterias patógenas en el intestino.

Estas respuestas incluyen la liberación de sustancias antimicrobianas y la transmigración epitelial de neutrófilos (en mamíferos) o heterófilos (en las especies aviares) a el lumen intestinal.

La migración de heterófilos a el lumen induce cambios en el microbioma intestinal (alterando su equilibrio) y aumenta la liberación de moleculas ROS y RNS.

Al aumentar el oxígeno molecular en el lumen intestinal esto provoca una disminución de importantes anaerobios comensales como los Bacteroidetes y los Clostridiales que desempeñan un papel vital como bacterias productoras de ácido butírico.

  • Un subproducto de la liberación de moléculas ROS es la oxidación del tiosulfato a tetrationato.
  • A diferencia de la microbiota fermentadora intestinal, la Salmonella puede utilizar el tetrationato como receptor final de electrones para promover su crecimiento.

 

El caldo de tetrationato es un componente de los medios de enriquecimiento para el cultivo de Salmonella en laboratorios de diagnostico avícolas.

Por lo tanto, la Salmonella se beneficia de la inflamación misma que le proporciona nuevos nutrientes que utiliza para crecer mas que los organismos comensales intestinales.

En los pollos de engorde, la coccidiosis también puede causar inflamación y cambios en el microbioma intestinal que pueden potenciar el crecimiento de la Salmonella. Esto también resulta en un riesgo para la inocuidad de productos avícolas para consumo, y puede promover el crecimiento de cepas enterotoxigénicas de Clostridium perfringens y causante de brotes de enteritis necrótica.

CONCLUSIONES: DEBEMOS REDUCIR LOS EFECTOS DEL ESTRÉS Y LA INFLAMACIÓN

Aunque no existe una “fórmula milagrosa” para prevenir las condiciones multifactoriales asociadas con el estrés crónico, múltiples estudios han demostrado que productos alternativos como los probióticos, microbianos para el alimento, prebióticos, simbióticos, fitobióticos, oligoelementos y las vitaminas pueden ayudar a mejorar el equilibrio de la flora intestinal, el metabolismo, y la integridad del intestino.

Además, estos productos han demostrado tener propiedades antiinflamatorias, y antioxidantes que promueven la integridad intestinal.

Los productores avícolas que han eliminado los antibióticos de sus sistemas de producción suelen utilizar una combinación de productos alternativos junto con mejores prácticas de manejo, una bioseguridad estricta y programas de inmunización eficaces para alcanzar sus objetivos de salud y productividad.

Como se mencionó anteriormente, las condiciones de estrés pueden inducir la inflamación, el estrés oxidativo y la lipoperoxidación de componentes celulares vitales como las membranas celulares y mitocondriales.

El daño a este nivel compromete la homeostasis celular y la salud y productividad de las aves.

Todos los animales tienen mecanismos eficientes para prevenir los efectos del estrés oxidativo por medio de enzimas como la glutatión peroxidasa o la superóxido dismutasa.

Sin embargo, el estrés crónico y la inflamación pueden sobrecargar el sistema inmune de las aves. Debido a esto el uso de aditivos antioxidantes y antiinflamatorios en el alimento podrían reducir estos efectos.

  • El proceso inflamatorio es una respuesta compleja que puede tener consecuencias adversas para la salud y el rendimiento cuando es excesivo o se vuelve crónico
  • La inflamación puede favorecer la colonización del intestino con Salmonella y otros patógenos entéricos. Algunos de estos patógenos también pueden penetrar la barrera intestinal y causar infecciones sistémicas.
  • En los sistemas de producción sin antibióticos se están utilizando productos alternativos para mitigar los efectos de la inflamación, y el riesgo de colonización y transmisión de Salmonella spp.
  • Los estudios científicos siguen generando información que permiten el diseño de nuevas estrategias para preservar la salud y la inocuidad de los productos avícolas para consumo.



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