Los procesos inmunológicos, y más particularmente la inflamación, pueden ser un alto costo para el crecimiento de los animales, lo que lleva a una producción menos eficiente. Sin embargo, suministrando compuestos antiinflamatorios podemos contrarrestar estos efectos negativos.
La inflamación se define como una reacción del tejido a cualquier estímulo dañino. Este estímulo puede ser de origen físico, químico o inmunológico, pero también puede ser causado por microorganismos como bacterias, parásitos y virus. Dado que el tracto gastrointestinal (TIG) es el órgano inmunológico más grande del cuerpo y el lugar donde se encuentra el 70% de las células inmunes, estos desafíos a menudo resultan en la activación del sistema inmunológico gastrointestinal (GI). Por lo tanto, las células especializadas comienzan a hacer su trabajo, especialmente las citoquinas pro-inflamatorias (por ejemplo, la interleucina-6 (IL-6)). Las citoquinas son polipéptidos producidos principalmente por monocitos, macrófagos y linfocitos y regulan la intensidad y duración de una respuesta inmunológica. Se sabe que incluso los desafíos inmunológicos leves ya inducen una reducción en la ingesta de alimentos y, en consecuencia, pueden tener un impacto negativo en el crecimiento. Además, las células inmunitarias necesitan nutrientes y energía para desempeñar su función.
Figura 1 – Impacto de la transición de destete en la microbiota del intestino del lechón y la expansión de los agentes infecciosos. Reimpreso de Cell Press Reviews, Trends in Microbiology, vol. 25, no.10, Raphaële Gresse, Frédérique Chaucheyras-Durand, Mickaël Alain Fleury, Tom Van de Wiele, EvelyneForano, y Stéphanie Blanquet-Diot, Review – Gut Microbiota Dysbiosis in Postweaning Piglets: Understanding the Keys to Health, 851-873, Copyright 2018, con permiso de Elsevier.
También hay una mayor demanda de proteínas, debido a la necesidad de proteínas para la producción de proteínas y anticuerpos de fase aguda. Procesos como la lipólisis, la proteólisis y la glicólisis (degradación de la grasa, la proteína y la glucosa, respectivamente) proporcionarán los nutrientes y la energía necesarios para la respuesta inmunológica inducida. Sin embargo, debido a la reducción de la ingesta de alimentos, las reservas corporales pueden utilizarse para liberar los nutrientes y la energía necesarios. En el caso de una infección grave o prolongada, esto dará lugar a una clara pérdida de peso corporal. Por ejemplo, en los humanos, una infección severa puede llevar a una pérdida de peso corporal del 15 al 30%.
El destete afecta al sistema inmunológico gastrointestinal
El momento del destete resulta en tres grandes cambios para el cerdo. En primer lugar, la composición de la dieta se cambia drásticamente de leche de fácil digestión a una dieta de base sólida menos digerible. En segundo lugar, los cerdos se trasladan a un nuevo entorno. Y en tercer lugar, las camadas se mezclan, lo que trae el estrés social al animal. Todos estos factores tienen un gran impacto en la salud y el rendimiento de los lechones y a veces incluso pueden resultar en la mortalidad. El cambio en la composición de la dieta puede tener un gran impacto en su alimentación y en la ingesta de agua, lo que resulta en un período de ayuno de 24 horas o incluso hasta 48 horas. Sin duda, esto tiene un efecto negativo en la tasa de crecimiento del lechón destetado.
Sin embargo, el cambio en la composición de la dieta también tiene un gran impacto en la microflora intestinal. La colonización de la microbiota intestinal se desarrolla a partir de la leche de las cerdas y también favorece la digestión de la leche. En el momento del destete, la microflora intestinal se adaptará a la nueva composición de la dieta de base sólida. Antes del cambio de dieta, la microflora de los lechones está bien equilibrada y se refiere a un estado de simbiosis o eubiosis. Sin embargo, los cambios y la perturbación de la población intestinal bacteriana inducidos por el cambio de dieta darán lugar a un estado de disbiosis. Cuando un lechón está en un estado de disbiosis, hay un mayor riesgo de diarrea post destete. Además, el destete se asocia con una mayor permeabilidad del epitelio intestinal, lo que aumenta el riesgo de infecciones patógenas, ya que se facilita que los patógenos crucen el epitelio y entren en el cuerpo. Gresse y otros (2017) resumieron los mecanismos subyacentes hipotéticos de la inducción de la disbiosis en lechones destetados (figura 1). La reducción de la ingesta de alimentos en el momento del destete, el cambio de la leche a una dieta de base sólida menos digerible, el estrés inducido por los cambios sociales y ambientales, pero también el uso de antibióticos en la alimentación, aumentan el riesgo de inflamación intestinal local. Esto último se explica por el hecho de que los antibióticos en la alimentación pueden afectar tanto a las bacterias patógenas como a las no patógenas y, por consiguiente, reducir la diversidad bacteriana y aumentar el riesgo de inflamación causada por los patógenos. Cuando se induce una inflamación, los macrófagos producen óxido nítrico (NO), que tiene algunas propiedades antibacterianas. Sin embargo, en el lumen el NO se transforma rápidamente en nitrato.
Un entorno rico en nitratos es beneficioso para cepas como la E. coli, pero no es favorable para las bacterias anaeróbicas obligadas como la Clostridia y la Bacteriodia. Por lo tanto, el equilibrio entre las bacterias buenas (especies de Clostridia y Bacteriodia) y las malas (E. coli) se ve alterado. Además, la inflamación aumenta el nivel de oxígeno en el lumen, lo que también da lugar a una reducción de las bacterias anaerobias obligadas y, por consiguiente, a una mayor pérdida de diversidad bacteriana. Esto crea más oportunidades para que las bacterias patógenas degraden los polisacáridos de la mucosa en azúcares, por ejemplo, la fructosa. Este azúcar específico es utilizado, por ejemplo, por la E. coli enterohemorrágica para activar la expresión del gen del sistema de secreción de tipo III (T3SS), que se utiliza para adherirse a los enterocitos intestinales y causar una infección. De nuevo se activan los macrófagos y se produce NO, disminuyendo la diversidad bacteriana y todo vuelve a empezar. Por lo tanto, tenemos que encontrar una manera de cómo podemos romper este círculo vicioso.
Figura 2 – Efecto de tres compuestos diferentes en la producción de NO inducida por el desafío LPS.
¿Cómo encontrar compuestos antiinflamatorios?
Es importante recordar que el sistema inmunológico gastrointestinal debe ser activado en caso de presión patógena alta, pero debemos evitar que el sistema inmunológico reaccione exageradamente cuando se presentan pequeños desafíos. Si logramos reducir el impacto negativo de los procesos pro-inflamatorios mediante el suministro de compuestos anti-inflamatorios, estaremos un paso más cerca de alcanzar el 100% del potencial de crecimiento genético de un animal. En el laboratorio del Prof. Niewold en KU Leuven, Bélgica, se dispone de un modelo in vitro para estudiar los posibles efectos antiinflamatorios de los compuestos. FRAmelco pidió que se utilizara este modelo para estudiar si la alfa-monolaurina y una combinación de alfa-monocaprilina y alfa-monocaprina tienen propiedades antiinflamatorias. En este modelo se utilizan células similares a las de los macrófagos y se las desafía con lipopolisacáridos (LPS). En este desafío, las células parecidas a los macrófagos producirán NO. Cuando el compuesto seleccionado es capaz de reducir la producción de NO, significa que el compuesto tiene propiedades antiinflamatorias. La concentración inhibitoria 50 (IC50) indica a partir de qué nivel de dosis se observa un efecto antiinflamatorio. Se utilizó la oxitetraciclina (OTC) como grupo de control y de la figura 2 se desprende claramente que la OTC mostró la reducción esperada de la producción de NO a IC50 de 400 ppm. La alfa-monolaurina también mostró una clara reducción de la producción de NO, pero ya a IC50 de 200 ppm. La combinación de alfa-monocaprina y alfa-monocaprina mostró resultados intermedios con un IC50 de 800 ppm. En base a estos resultados se puede esperar que los aditivos alimentarios basados en la alfa-monolaurina, la alfa-monocaprilina y la alfa-monocaprina tengan propiedades antiinflamatorias. Los ensayos in vivo deberían confirmar estos efectos esperados.
