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. La segunda de la serie de «Hot Talks» tratará sobre el sistema inmunitario de los animales de granja y su interacción con la microbiota intestinal.
Tobias Steiner: Buenos días Mike, gracias por ser nuestro invitado hoy
Su investigación ha estado relacionada con la influencia de la alimentación en el sistema inmunitario y la microbiota de los animales de granja. ¿Cómo han influido los resultados de esta investigación en sus conocimientos sobre este importante sistema?
Mike Kogut: «Me parece sorprendente que la microbiota intestinal esté tan implicada en la función del sistema inmunitario, local y sistémicamente, pero juntos la microbiota y el sistema inmunitario regulan gran parte de la fisiología de todo el animal, desde el cerebro, el pulmón, el hígado y los músculos. Nuestro trabajo ahora consiste esencialmente en integrar cuál es la participación de la microbiota, qué produce la microbiota que puede utilizarse para modular la inmunidad. Mi laboratorio siempre ha estado involucrado en por qué las cosas funcionan como lo hacen. Entender cómo la microbiota, sus productos y el sistema inmunitario trabajan juntos para regular la fisiología del huésped siempre me ha resultado más intrigante que describir lo que se encontraba si al animal se le proporcionaba un nutriente o un aditivo».
Alimentar el sistema inmunitario tiene un coste. ¿Puede explicar qué mecanismos hacen que este sistema sea costoso para el animal?
«El sistema inmunitario requiere energía para funcionar de forma óptima. Los costes de la activación del sistema inmunitario innato son costosos desde el punto de vista bioenergético, es decir, el desvío de energía química del mantenimiento de los rasgos fisiológicos. Además, los animales de producción se enfrentan no sólo a los frecuentes desafíos del sistema inmunitario de las infecciones microbianas, sino también a la inflamación crónica del intestino causada por los cambios de alimentación y otras tensiones ambientales. Aunque se desconoce la cantidad y el equilibrio de nutrientes necesarios para una respuesta inmunitaria robusta, es evidente que el sistema inmunitario requiere un suministro continuo de nutrientes que aumenta durante la respuesta. Es probable que estas demandas nutricionales den lugar a compensaciones con procesos que compiten entre sí, como el crecimiento y la reproducción».
¿Es posible poner una estimación a ese coste, por ejemplo, para una enteritis subclínica frente a una enteritis grave?
«No conozco ningún estudio que haya proporcionado un «coste» económico a la inflamación, subclínica o clínica. La inflamación crónica de bajo grado induce un desequilibrio entre la disponibilidad y el gasto de energía celular. La inflamación aumenta la necesidad de las células inmunitarias de generar rápidamente energía celular. Para satisfacer esta necesidad, las células inmunitarias recurren a la glucólisis aeróbica para la producción de energía, una vía menos eficiente pero de acción rápida. La mayor dependencia de la glucólisis aeróbica conduce a una menor disponibilidad de nutrientes y, por tanto, de energía para la producción de huevos, carne o leche. Para compensar, el organismo aumenta el metabolismo de los lípidos y las proteínas para la producción de ATP».
¿Cómo interviene la microbiota en la interacción con el sistema inmunitario y el huésped?
«El sistema inmunitario ha coevolucionado junto con una flora intestinal diversa, no sólo para crear defensas contra los patógenos, sino también para desarrollar la tolerancia a los microbios beneficiosos. Como consecuencia, el sistema inmunitario y la microbiota intestinal desarrollaron una relación mutua, regulándose mutuamente y cooperando para apoyarse mutuamente. La importancia de esta interacción se pone de manifiesto por el hecho de que el 70-80% de las células inmunitarias del cuerpo se encuentran en el intestino. El diálogo entre el sistema inmunitario y la microbiota comienza en el momento del nacimiento o de la eclosión. A medida que el animal crece, la microbiota moldea el desarrollo del sistema inmunitario, y el sistema inmunitario moldea la composición de la microbiota. En condiciones normales, el sistema inmunitario fomenta el crecimiento de los microbios beneficiosos y ayuda a mantener una comunidad microbiana estable, mientras que, a cambio, una microbiota sana produce metabolitos que favorecen el desarrollo de las células inmunitarias y contribuyen al ajuste de las respuestas inmunitarias.»
¿Y cuáles son los efectos secundarios de una homeostasis desequilibrada entre el huésped y su microbioma?
«La disbiosis se produce cuando hay una perturbación en la composición y/o la función de la microbiota que conduce a un desequilibrio entre las bacterias beneficiosas y las perjudiciales que da lugar a una respuesta inmunitaria no deseada contra las bacterias comensales. La disbiosis conduce a un agotamiento de los miembros de la microbiota, lo que provoca un cambio en la composición y una menor diversidad. La consecuencia es una disminución de las funciones esenciales que afecta directamente a la actividad metabólica y que puede privar al huésped de productos finales valiosos, lo que conduce a una mala salud intestinal y al rendimiento de los animales. El sistema inmunitario intestinal reconoce estos cambios en la microbiota y la «ataca» como un invasor extraño, lo que provoca la activación de las células Th17 y la producción de citoquinas y quimiocinas proinflamatorias, el embotamiento de las vellosidades y la afluencia de células inflamatorias a la lámina propia, es decir, la inflamación. La disbiosis también altera la resistencia a la colonización, lo que permite a patógenos como la Salmonella typhimurium o el Clostridium perfringens una «apertura» fisiológica que puede aprovechar para la colonización. Los patógenos cambian el campo de juego induciendo la inflamación y provocando otros cambios fisiológicos (diarrea) que influyen en el entorno intestinal para promover su propio crecimiento.»
Durante la homeostasis, los comensales promueven la inducción de la tolerancia inmunitaria mediante la activación de células T reguladoras y macrófagos que perciben directamente los productos o metabolitos microbianos
Hay un momento y un lugar para los ensayos tradicionales del tipo «aliméntelos y péselos», pero deben realizarse después de comprender cómo funciona mecánicamente un aditivo, un producto químico o un tratamiento.
¿Hay algún nutriente que se necesite específicamente durante un desafío inflamatorio?
«Las respuestas inflamatorias son energéticamente costosas y requieren la reasignación de nutrientes (glucosa, aminoácidos, lípidos) para alimentar la activación inmunitaria. Los procesos inflamatorios se asocian a un estrés oxidativo excesivo, a una reducción de la ingesta de alimentos y a un reparto de la energía hacia los mecanismos de defensa celular en lugar de utilizarla para la producción. Además, las vías inflamatorias promueven el catabolismo muscular para suministrar aminoácidos y sustratos energéticos para las respuestas inmunitarias. Estos cambios en el metabolismo también explican los efectos perjudiciales sobre el rendimiento y los rasgos de la canal comúnmente asociados con la inflamación crónica, lo que resulta en pérdidas económicas significativas».
¿Debería tenerse más en cuenta el impacto de la nutrición en el sistema inmunitario y la microbiota en las futuras formulaciones de los piensos?
«Las interacciones entre la nutrición, el microbioma y el huésped determinan procesos fisiológicos cruciales, como la inmunidad, las funciones metabólicas y la susceptibilidad a las enfermedades. A diferencia del animal, el microbioma muestra una gran plasticidad frente a los factores ambientales, es decir, la dieta y la nutrición. Así que es muy posible que las dietas se ajusten para mantener la homeostasis entre el huésped y el microbioma con el menor coste posible».
En cuanto a las perspectivas de futuro, ¿dónde recomienda que el mundo académico y la industria ganadera centren sus actividades de I+D en la gestión de la homeostasis en los animales de granja?
«Tenemos que empezar a pensar un poco más fuera de la caja; es decir, romper algunos de los viejos paradigmas. En primer lugar, hay que empezar a concentrarse en la función o el mecanismo de acción: Entender la actividad funcional del intestino o de secciones del mismo es imprescindible antes de poder determinar el CÓMO lo hacemos. En segundo lugar, necesitamos una mejor comprensión de la ecología microbiana o de cómo las poblaciones microbianas trabajan juntas para interactuar con el huésped. Ahora tenemos las herramientas disponibles, la secuenciación de alto rendimiento, la metatranscriptómica y la metaproteómica, para empezar a desentrañar estas interacciones e identificar las moléculas que se utilizan para comunicarse con el sistema inmunitario y la microbiota en cada parte del intestino. Sería absurdo creer que lo que ocurre en el intestino superior no tiene ningún efecto sobre lo que ocurre en el intestino inferior. Hay un momento y un lugar para los ensayos tradicionales del tipo «aliméntalos y pésalos», pero deben venir después de entender cómo funciona mecánicamente un aditivo o producto químico o tratamiento».
Gracias por su tiempo y por la entrevista, Mike.
Esté atento a nuestra próxima entrevista con Bernd Kaspers, que le explicará las particularidades del sistema inmunitario aviar
