29 Mar 2019

Relación entre la microbiota intestinal y el sistema inmunológico innato

Contenido disponible en: Português (Portugués, Brasil)

Hace algunos años estamos viendo recomendaciones de las organizaciones internacionales de salud con relación al uso de antibióticos en la producción animal. La Organización Mundial de Salud (OMS) alerta que la falta de antibióticos eficaces es tan grave como una amenaza a la seguridad de una epidemia mortal de enfermedades. La atención debe estar orientada a un conjunto de medidas que promuevan el crecimiento seguro de los animales, y principalmente que actúen en la prevención de enfermedades.

Muchos estudios apuntan que, además del impacto inmediato de los antibióticos sobre la microbiota, estos medicamentos afectan la expresión génica, actividad proteica y metabolismo general de la microbiota intestinal. Las alteraciones microbianas causadas, además de aumentar el riesgo inmediato de infección, también afectan el sistema inmunológico básico a largo plazo.

La microbiota intestinal de los animales tiene un importante papel en la regulación de la respuesta del sistema inmune, porque, además de modular varios procesos fisiológicos, nutrición, metabolismo y exclusión de patógenos, puede alterar la fisiopatología de enfermedades dando resistencia o promoviendo infecciones parasitarias entéricas. Las bacterias naturales del intestino actúan como adyuvantes moleculares que ofrecen inmunoestimulación indirecta, ayudando el organismo a defenderse contra las infecciones.

 

Las aves tienen una gran cantidad de tejido linfoide y células del sistema inmunológico en la mucosa intestinal, que es llamado de GALT (tejido linfoide asociado con el intestino), y a su vez, constituye el MALT (tejido linfoide asociado a mucosas).

El GALT está continuamente expuesto a los antígenos alimentarios, microbiota y patógenos (DALLOUL & LILLEHOJ, 2006), y necesita identificar los componentes que están presentes en el lumen intestinal y que pueden ser una posible amenaza al animal.

La primera línea de defensa del sistema inmunológico está formada por las células fagocíticas (macrófagos, heterófilos, células dendríticas y células Natural Killer) donde hay receptores del tipo Toll, localizados en su superficie.

Estos receptores reconocen patrones microbianos e inducen una respuesta inmune innata inmediata. Después de esta activación y fagocitosis, el fagocito (célula presentadora de antígeno «APC») presenta un fragmento procesado del antígeno y dispara una respuesta en cadena contra éste.

El reconocimiento de patógenos por el sistema inmunológico innato desencadena defensas innatas inmediatas y, posteriormente, la activación de la respuesta inmune adaptativa

(LEE & IWASAKI, 2007).

Es importante resaltar que esta serie de respuestas del sistema inmunológico innato demandan diversos nutrientes y principalmente energía del metabolismo, ya que se trata de una respuesta inespecífica y proinflamatoria, pero necesaria para controlar la proliferación, invasión y daños causados por el antígeno en el organismo animal.

ICC BrazilSin embargo, una respuesta proinflamatoria prolongada puede conducir a la aparición de enfermedades secundarias, inmunosupresión, mantenimiento de la homeostasis inmunológica, disbiosis intestinal y, finalmente, caídas en desempeño y mortalidad.

Un correcto programa de medidas, incluyendo nutrición balanceada, vacunación, reducción de los factores de estrés, buenas prácticas de manejo y bienestar animal, pueden disminuir considerablemente la incidencia de inmunosupresión.

La adición de aditivos dietéticos en la alimentación, que actúan en la modulación del sistema inmunológico innato y microbiota, mejora la respuesta de defensa frente a los desafíos.

La pared celular de levadura Saccharomyces cerevisiae (ImmunoWall®, ICC Brazil) proveniente del proceso de fermentación de la caña de azúcar para producción de etanol, contiene aproximadamente 35% de β-glucanos (1,3 y 1,6), y 20% de mananoligosacáridos (MOS). Los β-glucanos son reconocidos por las células fagocíticas (PETRAVIĆ-TOMINAC et al., 2010), estimulándolas a producir citocinas que dispararán una reacción en cadena para inducir una inmunomodulación y mejorar la capacidad de respuesta del sistema inmunológico innato.

El MOS, por su parte, tiene una capacidad de aglutinación de patógenos que tienen fimbria tipo 1, tales como diversas cepas de Salmonella y Escherichia coli.

Un reciente estudio de Beirão et al. (2018) donde los pollos de engorde fueron suplementados con ImmunoWall® (0,5 kg/ton) e infectados a los dos días de edad con Salmonella Enteritidis, SE, (vía oral en la dosis de 108 UFC/ave), mostró que a los cuatro y ocho días (dos y seis días después de la infección, respectivamente) ImmunoWall® redujo el paso del marcador (Dextran-FITC, 3-5 kD) a la sangre en las aves infectadas. 

 

Estos resultados indican una mejora significativa en la integridad y la permeabilidad intestinal, ya que la SE es una bacteria capaz de adherirse a la mucosa por medio de sus fimbrias, producir toxinas y causar daños a las tight junction (unión estrecha) y a los enterocitos, invadiéndolos y translocándose a la corriente sanguínea y demás órganos y tejidos internos (Figura 1).

Figura 1: Dinámica del proceso de daño a las junciones de oclusion por los antígenos

Estos resultados pueden ser explicados por la cuantificación de células circulantes que fueron analizadas en la sangre recolectada de estas aves. Es importante notar que durante la dinámica normal de una infección se produce una movilización de los leucocitos de la sangre al intestino, pero si el animal presenta otro tipo de infección, la reducción de leucocitos totales circulantes puede perjudicar la respuesta al ataque a este segundo antígeno/local.

ICC Brazil

Esto principalmente puede ser peligroso cuando el índice de leucócitos totales es muy bajo (leucopenia).

 

En el análisis de dicho estudio, el grupo infectado y suplementado con Immunowall® presentó una menor movilización de los leucocitos de la sangre al intestino a los 14 días; sin embargo, cuando este sistema inmune es subdividido y son analizadas las diferentes células, los animales de este grupo presentaron más APC’s, monocitos supresores (impiden una respuesta inmune desenfrenada), y linfocitos T auxiliares (CD4 – secretan interleucinas y estimulan la multiplicación de células que atacan el antígeno), que el grupo de animales infectados y no tratados.

El grupo suplementado con ImmunoWall® y no infectado, a su vez, presentó respuestas intermediarias (entre el control infectado y el no infectado) a las células analizadas citadas anteriormente, y también Linfocitos T citotóxicos (CD8), que son importantes para prevenir o controlar la invasión de Salmonella, ya que estas tienen la capacidad de invadir monocitos y así llegar al hígado y a los demás órganos.

En el gráfico 1 a continuación, podemos observar que la suplementación con ImmunoWall® resultó en la mayor producción de IgA anti Salmonella a los 14 días de edad. Esto muestra que la respuesta específica del sistema inmunológico fue más rápida y más fuerte, consumiendo menos energía y nutrientes, ya que la respuesta inflamatoria pareció ser más corta.

Gráfico 1. Cuantificación relativa de IgA en suero reactivo contra LPS de la bacteria. La línea de corte (cut-off) está representada. La relevancia estadística está indicada por letras diferentes sobre cada grupo. Prueba de ANOVA con prueba posterior de Tukey (P <0,05, excepto cuando sea indicado lo contrario).

La SE puede ser un problema para el ave que aún no ha completado la maduración del sistema inmunológico, porque aún no puede controlar la infección totalmente, por lo que gran parte de la mejora de las respuestas encontradas en este estudio fueron hasta los 14 días.

Así, la suplementación de β-glucanos puede ayudar al ave a tener una activación y respuesta del sistema inmunológico innato precoz y más rápida, reduciendo/minimizando los daños causados por el patógeno y consiguientemente, las pérdidas en desempeño.

Este tipo de respuesta es especialmente importante en animales en fases iniciales de desarrollo, reproductivas, períodos de estrés y desafíos ambientales; actuando como un profiláctico y aumentando la resistencia animal, minimizando mayores perjuicios.

Diversos otros estudios probaron la eficacia de ImmunoWall® en reducir la contaminación de patógenos en las aves y los huevos (HOFACRE et al. 2017; FERREIRA et al., 2014), mortalidad y mejorar el desempeño productivo (BONATO et al., 2016; RIVERA et al., 2018; KOIYAMA, et al. 2018), principalmente bajo infecciones.

ICC BrazilNo existen aditivos alimentarios que puedan suplir problemas con manejo, plan sanitario, vacunación, nutrición, calidad de agua, entre otros; los aditivos son herramientas que pueden ayudar en el control y la prevención.

Sabemos que la producción animal intensiva es un ambiente altamente desafiante, así que el fortalecimiento del sistema inmunológico y el mantenimiento de la microbiota intestinal pueden ser una de las claves para una mejor productividad.

Referencias

Beirão B. C. B. et al. Yeast cell wall immunomodulatory and intestinal integrity effects on broilers challenged with Salmonella Enteritidis. In: 2018 PSA Annual Meeting. San Antonio-Texas, USA. Proceedings…. 2018. 

Bonato et al. Desempenho de frangos de corte alimentados com mananoligossacarídeos, parede celular de levedura e nucleotídeos de diferentes fontes. In: Conferência FACTA 2016 de Ciência e Tecnologia Avícolas, Atibaia. Proceedings….2016.

Dalloul, R. A., H. S. Lillihoj. Poultry coccidiosis: recent developments in control measures and vaccine development. Expert Rev. Vaccines, v. 5, p.143-163, 2006.

Ferreira, A.J.P. et al. Uso da associação de levedura e fonte de nucleotídeos na redução da colonização entérica por Salmonella Hiedelberg em frangos. In: Conferência FACTA 2014 de Ciência e Tecnologia Avícolas, Atibaia. Proceedings…. 2014.

Hofacre, C., et al. Use of a yeast cell wall product in commercial layer feed to reduce S.E. colonization. Proceedings of 66th Western Poultry Disease Conference, March 2017, Sacramento, CA, p. 76-78, 2017.

Koiyama, et al. Effect of yeast cell wall supplementation in laying hen feed on economic viability, egg production, and egg quality. The Journal of Applied Poultry Research, v. 27 (1), p. 116–123, 2018.

Lee, H. K., A. Iwasaki. Innate control of adaptive immunity: dendritic cells and beyond. Semin. Immunol., n. 19, p.48-55, 2007.

Petravić-Tominac, V. et al. Biological effects of yeast β-glucans. Agriculturae Conspectus Scientificus, n. 75, v. 4, 2010.

Rivera et al. Yeast cell wall and hydrolyzed yeast as a source of nucleotides effects on immunity, gut integrity and performance of broilers. In: 2018 International Poultry Scientific Forum. Atlanta-GA, USA. Proceedings…. p. 49, 2018.

 



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