La empresa de aditivos para piensos Phytobiotics ha invitado a un grupo de expertos de renombre de todo el mundo a compartir sus conocimientos y experiencia sobre la interacción entre el sistema inmunitario, la inflamación y la microbiota intestinal, por un lado, y la salud y el rendimiento de los animales, por otro. El último artículo de la serie de «Charlas calientes» tratará sobre la conexión entre la inflamación, el estrés oxidativo y la integridad del intestino.
Tobias Steiner: «Buenos días, Kostas, te agradezco que hayas aceptado la invitación para intercambiar ideas sobre un tema interesante, aunque difícil: Cómo medir el estrés oxidativo y la inflamación en los animales de granja».
La medición de una defensa inmunitaria que incluya procesos inflamatorios y oxidativos no es sencilla. A diferencia del crecimiento, la ingesta de alimentos o el FCR, no podemos aplicar una única métrica que proporcione una cifra numérica clara. Para entrar en materia, ¿podría explicar la relación entre el estrés oxidativo y la inflamación?
Kostas Mountzouris: «Gracias, Tobias, por la amable invitación. En cuanto a tu pregunta, primero consideremos que la generación controlada de especies reactivas de oxígeno (ROS) y de moléculas inflamatorias es fisiológica durante el metabolismo y la función celular. Por ejemplo, se sabe que el intestino sano se encuentra en un estado de inflamación leve y continua en el que las células intestinales contrarrestan los desafíos y mantienen la homeostasis intestinal
Sin embargo, cuando la concentración celular de ROS supera la capacidad antioxidante del animal, se produce una desregulación del estado redox intracelular. Este último, si no se controla rápida y adecuadamente, conducirá a un estrés oxidativo. A su vez, el estrés oxidativo dará lugar a la oxidación de las proteínas celulares y a la peroxidación de los lípidos, al daño del ADN y a la activación del factor de transcripción NF-κB. Este último regula las respuestas inmunitarias celulares a la infección y al estrés oxidativo de orden superior induciendo la expresión de varios genes proinflamatorios. La respuesta proinflamatoria -si no se regula- podría conducir a una inflamación de moderada a grave, que provocaría daños en los tejidos y fallos en los órganos. Por suerte, los animales poseen un sistema innato de defensa desintoxicante y antioxidante, dominado por el factor de transcripción Nrf2, apto para combatir el estrés oxidativo y la inflamación».
¿Se dan estos mecanismos en todas las partes del cuerpo?
«De hecho, la literatura científica contemporánea proporciona pruebas de que se producen en todas las partes del cuerpo, como en el hígado, el intestino, los pulmones, los riñones y el plasma».
Hay un dicho que dice que «toda salud empieza en el intestino». Confirma esto su investigación de las últimas décadas, teniendo en cuenta que los desafíos oxidativos/inflamatorios suelen aparecer en el intestino?
«Sí. El intestino está a la vanguardia de la exposición y en contacto con factores de estrés de origen dietético y ambiental (por ejemplo, xenobióticos, patógenos, calor). Por ejemplo, en el intestino, el estrés oxidativo afecta negativamente a las proteínas de unión estrecha que refuerzan la barrera intestinal, abriendo el camino a una mayor permeabilidad paracelular y a la translocación microbiana. Esto puede provocar una grave inflamación local y sistémica. Por lo tanto, es importante que los factores de estrés se contrarresten rápida y eficazmente a nivel intestinal. En este sentido, la estimulación y la pronta activación de las vías de señalización celular endógena relacionadas con el sistema innato de desintoxicación y defensa antioxidante son fundamentales.»
¿Cuáles son los posibles mecanismos por los que el animal contrarresta el estrés oxidativo?
«Los animales pueden contrarrestar el estrés oxidativo mediante mecanismos directos e indirectos. El mecanismo directo consiste en la inactivación de los radicales libres mediante compuestos antioxidantes de la dieta, como las vitaminas, los fitoquímicos, los oligoelementos, los carotenoides y los cofactores, como el ácido fólico. El mecanismo indirecto implica la activación inducible de dos vías de señalización denominadas AhR y Nrf2, responsables de la expresión genética de enzimas citoprotectoras con funciones desintoxicantes, antioxidantes y antiinflamatorias. AhR significa ‘receptor de hidrocarburos de arilo’ y Nrf2 es la abreviatura de ‘factor nuclear-eritroide 2-relacionado'»
¿Están los mecanismos antioxidantes y antiinflamatorios distribuidos uniformemente en todos los segmentos del tracto intestinal?
«Una distribución uniforme de los mecanismos de protección y su respuesta puede no ser el caso en el intestino. La razón es que la motilidad intestinal, los procesos digestivos y los diversos factores de estrés conforman un entorno dinámico que difiere a lo largo del intestino. Esto explica las diferencias observadas en diversos biomarcadores medidos a lo largo del intestino. Además, pone de manifiesto la necesidad de comprender mejor el papel fundamental de la capacidad de adaptación del intestino para el mantenimiento de la homeostasis. Además, es importante entender cómo diversos compuestos (por ejemplo, dietéticos, xenobióticos) y factores de estrés (por ejemplo, el calor, el medio ambiente) afectan a la capacidad de adaptación del intestino para montar respuestas protectoras específicas del lugar y/o la señalización a nivel sistémico (por ejemplo, la fase post-absorción).»
Profundizando en el tema – ¿puede explicar AhR y Nrf2 en términos sencillos?
El AhR y el Nrf2 son factores de transcripción de las vías de señalización celular endógena relacionadas con el sistema innato de desintoxicación y defensa antioxidante. Funcionan como interruptores que activan/desactivan los mecanismos de protección celular contra el estrés oxidativo y la inflamación. Por ejemplo, el interruptor AhR moviliza una vía responsable de la desintoxicación de compuestos xenobióticos como dioxinas, micotoxinas, fitoquímicos nocivos y patógenos bacterianos. Por otro lado, el Nrf2 es un factor de transcripción crítico sensible al redox, conocido como el regulador maestro de la defensa celular contra la oxidación y la inflamación. Esencialmente, cuando el Nrf2 se activa, desencadena la transcripción genética de una batería de potentes enzimas antioxidantes, desintoxicantes y antiinflamatorias que combaten el estrés oxidativo y la inflamación
¿Hay nuevas técnicas y genes marcadores en el horizonte que puedan mejorar nuestra comprensión de la regulación de los procesos oxidativos e inflamatorios?
«Sí, hay ciertas baterías de genes que podrían proporcionar información útil sobre el estado del intestino y correlacionarse con las respuestas de rendimiento. Los ejemplos incluyen y no se limitan a los genes que codifican para las enzimas de fase I (por ejemplo familia del citocromo P450 tipo 1 – CYP1s) así como varias enzimas antioxidantes y desintoxicantes de fase II como la catalasa (CAT), la superóxido dismutasa (SOD), la glutatión reductasa (GSR), la glutatión peroxidasa (GPx), la glutatión S-transferasa (GST), la NAD(P)H quinona oxidorreductasa 1 (NQO1), uridina 5-difosfato (UDP)-glucuronosiltransferasa y tiorredoxina (TXN). Las proteínas resultantes pueden prevenir el estrés oxidativo crónico, aumentando el metabolismo de las toxinas y preservando la homeostasis celular.
Espero que en un futuro próximo, el mapeo de las respuestas de los animales bajo una serie de eventos fisiológicos y de estrés de desafío permita la selección y promoción de los mejores conjuntos de biomarcadores adecuados por especie animal».
¿Existen métodos no invasivos para determinar el estado oxidativo/inflamatorio de los animales de granja sin tener que tomar muestras de sangre o tejidos?
«Se trata, en efecto, de un tema de I+D muy desafiante. Por un lado, un estrecho seguimiento científico de los índices de rendimiento zootécnico mediante la digitalización y los biosensores podría informar de los casos problemáticos. También podría ser útil la demanda continua de indicadores de bienestar y resistencia que se correlacionen con la salud y la calidad del producto
Por otro lado, en una granja, el tiempo es crítico y, por lo tanto, actualmente se necesitan claramente herramientas de predicción del estado de salud de los animales. Aquí es donde la analítica sanguínea invasiva, como un chequeo representativo del rebaño, utilizando biomarcadores convenientemente validados es muy prometedora. De hecho, nuestro grupo está actualmente interesado en ampliar nuestra plataforma de tripas y colaborar con otros socios en este sentido.»
Por último, ¿cuál es su opinión sobre las tecnologías relacionadas con la alimentación, como la composición de la dieta o los aditivos específicos para modular la respuesta oxidativa/inflamatoria?
«Definitivamente, las intervenciones nutricionales con aditivos bioactivos cuidadosamente seleccionados podrían aportar soluciones contra el estrés oxidativo y la inflamación. En este sentido, se requieren claramente estudios nutrigenómicos que aborden los efectos de los compuestos bioactivos de la dieta, como los compuestos bioactivos de origen vegetal, sobre la activación y la magnitud de la capacidad de adaptación del animal para contrarrestar los factores de estrés que conducen a la inflamación. Se espera que tales estudios proporcionen las herramientas necesarias para la evaluación mecanística de la eficacia de prometedoras tecnologías citoprotectoras dietéticas y sus aplicaciones en la nutrición animal.»
Muchas gracias, Kostas, por tu tiempo y por la entrevista.
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