La importancia de la integridad del epitelio intestinal en la Porcicultura
El epitelio intestinal en todos los animales pero en especial en los cerdos, juega un papel esencial en el crecimiento, el mantenimiento de la salud y el desempeño productivo, ya que están íntimamente relacionados con la nutrición. Si esta es adecuada, los animales desarrollarán y mantendrán una correcta inmunidad y, además, podrán desarrollarse, crecer y producir de una manera óptima.
Existen diferentes niveles en el proceso de nutrición de los cerdos, pero aquellas fases que se llevan a cabo en el intestino son especialmente importantes.
En este órgano, los nutrientes pasan al interior del organismo a través del epitelio intestinal mediante diferentes mecanismos. Sin embargo, no solamente llegan nutrientes al epitelio intestinal, sino también microorganismos, antígenos o toxinas, entre otros. Este epitelio constituye la principal separación entre el lumen o ambiente externo y el individuo o ambiente interno y es esencial la integridad, tanto de su estructura como de sus funciones, para que únicamente se permita el paso de nutrientes, y se evite la entrada de compuestos y agentes indeseados.
El mantenimiento de esta integridad ha sido un gran desafío constante en la Producción Animal. Existen una cantidad de factores que afectan simultáneamente a la integridad intestinal, por lo que su mantenimiento es difícil. Es crucial identificar dichos factores e implementar medidas que minimicen su impacto sobre el epitelio intestinal.
Estructura
El epitelio intestinal está formado por una sola capa de células de tipo epitelial. La mayor parte de ellas se componen por los enterocitos, pero también podemos encontrar células de Paneth, células caliciformes y células entero-endocrinas como las células S.
Las células epiteliales intestinales permanecen unidas por complejos de unión intercelulares que son de 4 tipos: las uniones gap, los desmosomas, las uniones adherentes y las uniones estrechas.
Todos estos complejos de unión tienen una gran importancia a nivel estructural de este epitelio, ya que son los encargados de cerrar el espacio intercelular y mantener las células unidas. Sin embargo, de entre todas ellas, las uniones estrechas son especialmente importantes, ya que son las responsables de la regulación del paso selectivo de moléculas por la vía paracelular.
Funciones
El epitelio intestinal tiene principalmente dos funciones esenciales:
Protectora: este epitelio actúa como una barrera física, impidiendo el paso de microorganismos, de toxinas, entre ellas las micotoxinas, y de antígenos, entre otros. Esta función es muy importante ya que protege al intestino frente al daño directo producido por estos agentes y, secundariamente, evita que éstos alcancen otras localizaciones orgánicas donde puedan producir daño.
El epitelio intestinal tiene como apoyo otras herramientas auxiliares que contribuyen a esta función.
El moco: es producido por las células caliciformes y está compuesto principalmente por mucina. Evita o dificulta el contacto de moléculas grandes con el epitelio intestinal.
Las células de Paneth: segregan diversas sustancias como defensinas, lisozimas y péptidos antimicrobianos, que tienen acción sobre los microorganismos y evitan que contacten con el epitelio intestinal.
Secreciones de otros órganos: como la bilis, que también ayudan al epitelio intestinal en su función defensiva, al poseer acción antimicrobiana.
Inmunoglobulina A: bloquea receptores específicos en algunos patógenos.
El microbiota intestinal: ayuda estimulando la proliferación de las células epiteliales.
Nutricional: el epitelio intestinal posee una función de barrera selectiva, que en condiciones fisiológicas normales solo permite el paso de agua, electrolitos, nutrientes y otras sustancias beneficiosas y necesarias para el organismo. Esta función es esencial, ya que de ella dependerá que el animal pueda crecer y desarrollar correctamente su inmunidad y el resto de sistemas.
Existen dos vías diferentes para el paso de sustancias a través del epitelio intestinal.
La vía transcelular: mediante esta vía, algunas moléculas entran al organismo a través de la membrana de los enterocitos utilizando diferentes mecanismos. Entre estos se destacan, el transporte pasivo a través de la bicapa lipídica; el transporte activo mediado por transportadores; y los mecanismos de endocitosis, transcitosis y exocitosis.
La vía paracelular: está regulada por las ya mencionadas uniones estrechas, y es muy importante en el flujo pasivo de moléculas. Tiene gran importancia su carácter selectivo, para evitar el paso de antígenos y toxinas. Sin embargo, hay que tener en cuenta que su funcionalidad es dinámica, ya que las uniones estrechas son sensibles a las condiciones variables del lumen, cuyos cambios pueden ser provocados por restos de alimentos, bacterias o toxinas, entre otros.
Principales factores que afectan a la integridad del epitelio intestinal
La alta presión genética a la que han estado sometidos los cerdos hasta hoy en día, ha llevado a alcanzar niveles muy exigentes en cuanto a índices de conversión e ingesta de alimento. Esto hace que el estrés al que está sometido el sistema digestivo, y especialmente el intestino, sea muy elevado. Además, es habitual que multitud de otros factores diversos afecten directamente a la integridad del epitelio intestinal.
Microorganismos
1. Virus: Existen varios tipos que suelen producir daño en el epitelio intestinal, especialmente en animales jóvenes, los cuales aún no han desarrollado completamente su inmunidad ni los complejos de unión intercelulares. Algunos de los más comunes son los rotavirus, los reovirus o los picornavirus, entre muchos otros.
2. Bacterias: Causan daño en el epitelio intestinal, o bien debido a su multiplicación, o debido a las toxinas que producen, las cuales tienen efectos patológicos muy diversos. Entre las bacterias más comunes destacan, Escherichia coli con todas sus cepas, Brachyspira hyodysenteriae, Lawsonia intracellularis, diferentes especies de Clostridium, Campylobacter, Salmonella, entre muchas otras.
3. Parásitos: Dentro de éstos destacan los protozoos, los cuales causan daño en los enterocitos debido a que se multiplicación en su interior. Unos de los protozoos parásitos más importantes son los coccidios, que afectan a múltiples especies animales de cría industrial, especialmente a las aves. Otros parásitos como los platelmintos y los nematodos, también se encuentran comúnmente en animales de cría industrial, y provocan daño en el epitelio al irritar e inflamar la mucosa intestinal.
Micotoxinas
Las micotoxinas del grupo sesquiterpeno producen necrosis por contacto con los tejidos. Los tricotecenos, como la toxina T-2, inicialmente destruyen las microvellosidades de los enterocitos, pero posteriormente pueden destruir totalmente estas células e incluso vellosidades completas, de igual manera la integridad del epitelio intestinal se ve afectada por las toxinas producidas por aflatoxinas, fumonisinas, ocratoxinas, zearalenonas entre otras.
Factores proinflamatorios
Las uniones estrechas entre enterocitos son muy sensibles a ligeros cambios de diversa índole en el lumen intestinal y son especialmente sensibles a la inflamación. Cualquier factor que promueva este fenómeno causará variaciones en las uniones estrechas y, por tanto, la permeabilidad paracelular se verá afectada. Consecuentemente, la función como de protectora del epitelio se verá igualmente afectada, pudiendo penetrar agentes indeseados al interior del organismo. Entre los diferentes factores proinflamatorios destacan:
Alteraciones fisicoquímicas del alimento: niveles de pH anormales del pienso o de algunos componentes, especialmente de la grasa, pueden provocar inflamación y alterar las uniones estrechas del epitelio intestinal.
Tratamientos inadecuados del pienso, como la adición de sustancias altamente irritantes como el formaldehído o elevadas concentraciones de ácidos orgánicos e inorgánicos, pueden también conducir a esta situación.
Estrés térmico
En estos periodos, la sangre se moviliza hacia la piel y órganos periféricos con el fin de controlar el estrés térmico mediante la disipación del calor, mientras que el riego sanguíneo es menor en los órganos y epitelios internos, incluyendo el intestinal. Éste sufre más esta situación al estar formado por una única capa celular. Como consecuencia de esta disminución en el riego, las uniones estrechas se rompen, facilitando la entrada de agentes no deseados al organismo.
Deficiencias enzimáticas
Deficiencias en la producción endógena de enzimas por parte del animal, o en la adición de exógenas junto con el alimento formulado, es decir, la formulación enzimática no se adapta a la composición de la dieta, conducirán al incremento de sustrato no asimilable en el intestino. Este, en cambio, estará disponible como sustrato para los diferentes microrganismos, lo que facilitará su multiplicación y la producción de toxinas que conllevarán a la producción de daño sobre el epitelio intestinal.
Factores anti-nutricionales
La presencia en exceso de estos factores en la dieta, en especial de polisacáridos no amiláceos o PNA, influye negativa e indirectamente sobre la integridad del epitelio intestinal. Son resistentes a las enzimas y disminuyen la velocidad de tránsito, a la vez que generan viscosidad en el intestino. Esto, por un lado, favorece la multiplicación de los microorganismos y, por otro lado, incrementa el tiempo de exposición del intestino a otros posibles factores adversos.
El mantenimiento de la integridad intestinal
El mantenimiento de la integridad intestinal es un desafío muy importante en animales de cría industrial como es el caso del cerdo. Por un lado, por el rápido crecimiento y desarrollo determinado por las líneas genéticas, y que supone un elevado estrés para el intestino y, por ende, para el epitelio intestinal.
Y, por otro lado, debido a la acción negativa que ejercen sobre el epitelio intestinal los factores enumerados anteriormente. Por tanto, los esfuerzos han de ir encaminados a la identificación de estos factores y a la implementación de diferentes medidas que minimicen su impacto sobre el epitelio intestinal. Asimismo, se deben implantar medidas encaminadas al mantenimiento y optimización de la fisiología de los enterocitos y las principales células que constituyen el epitelio intestinal.
Medidas sobre los factores que alteran la integridad del epitelio
Uso de microbicidas: Como se ha descrito, diversos microorganismos causan daño en el epitelio intestinal, como las bacterias, las cuales producen el daño debido a su multiplicación o a las toxinas que estas producen.
Con el fin de limitar estos microorganismos, tradicionalmente se han utilizado ampliamente diferentes tipos de antibióticos, como los AGP, que, además de controlar los microorganismos en el intestino, favorecían el desempeño productivo. Sin embargo, debido a la creación de resistencias bacterianas, su uso ha sido limitado.
Una alternativa eficaz es la utilización de aditivos basados en el anillo cimenol, un compuesto con capacidad microbicida de amplio espectro que no sólo afecta a bacterias, sino también a la mayoría de hongos o levaduras que habitualmente colonizan el epitelio.
Implementación de programas anticoccidiales: Uno de los principales microorganismos que dañan el epitelio intestinal son los coccidios. Estos protozoos destruyen los enterocitos durante la fase asexual de su ciclo reproductivo, la cual se desarrolla en el interior de estas células.
Por tanto, es importante implementar adecuados programas anticoccidiales para el control de estos parásitos. Tradicionalmente se han utilizados coccidiostatos sintéticos, químicos e ionóforos, así como distintos tipos de vacunas, sin embargo, diferentes alternativas naturales han cobrado gran importancia para el control de la coccidiosis, como los aditivos basados en pronutrientes optimizadores intestinales.
Estas moléculas estimulan la inmunidad local del intestino favoreciendo la eliminación de estos parásitos mediante la interrupción de su ciclo reproductivo durante la fase asexual.
Adición de captadores de micotoxinas en el alimento: Una manera eficaz de prevenir el daño causado por micotoxinas sobre el epitelio intestinal es a través del uso de moléculas que se unen a las micotoxinas e impiden que causen daños a su paso por el tracto digestivo.
Es importante que esta unión sea estable en los diferentes pH del tracto digestivo y que no absorban nutrientes de la dieta. En este sentido, los captadores basados en moléculas como el Silicoglycidol han demostrado una gran eficacia.
Formulación de dietas cualitativa y cuantitativamente apropiadas: A la hora de formular las dietas, es esencial no sólo tener en cuenta el perfil nutricional de las mismas. Hay que intentar reducir aquellos factores que puedan tener un efecto negativo sobre el epitelio intestinal, es decir, sobre los enterocitos y sus complejos de unión.
Se debe, por tanto, tratar en la medida de lo posible de utilizar materias primas de buena calidad, con un bajo contenido en factores anti-nutricionales, controlar los niveles de pH de los componentes de la dieta para que sean adecuados y se eviten procesos irritantes o inflamatorios, evitar el uso de conservantes basados en compuestos irritantes como el formaldehído y adecuar la cantidad y el tipo de enzimas a cada tipo de dieta para evitar que quede sustrato en el intestino, que pueda variar las condiciones del lumen o quedar a disposición de los microorganismos.
Implementar medidas para la detección y el control del estrés térmico: Se debe hacer una monitorización del consumo de alimento y agua de los animales, así como de las condiciones ambientales de la nave con el fin de detectar precozmente problemas de estrés por calor. De esta manera, se podrán aplicar medidas de manejo y nutricionales adecuadas para evitar que los animales activen mecanismos para disipar el calor y que redirijan el riego de órganos internos como el intestino, hacia la piel y órganos periféricos.
Mantenimiento y optimización de la fisiología de los enterocitos
La implementación de las medidas anteriores contribuirá muy positivamente a minimizar el impacto de los distintos factores sobre la integridad del epitelio intestinal. Sin embargo, la gran cantidad de factores y la posibilidad que estén implicados de manera simultánea hace que no siempre sea posible mantener un control total de los mismos.
Además, el elevado rendimiento productivo en sí mismo un factor que puede afectar la salud digestiva y, es inevitable si se usan razas altamente seleccionadas, como ocurre en los sistemas de producción actuales. Por todo ello, es necesario que el enterocito se encuentre fisiológicamente en condiciones óptimas, para poder hacer frente a los desafíos que puedan alcanzar estas células epiteliales.
Para el mantenimiento de la fisiología del enterocito, es importante la adición en la dieta de pronutrientes como acondicionadores intestinales, estas moléculas activas que proceden de distintos vegetales y que, en los enterocitos, estimulan la síntesis de múltiples proteínas funcionales específicas con diferentes efectos como:
I. Incrementan la tasa de regeneración de los enterocitos, lo que conduce a que el epitelio sea renovado con mayor rapidez y, simultáneamente, los microorganismos y otros detritus adheridos a los enterocitos envejecidos se desprenderán junto a ellos, por lo que se limita el crecimiento bacteriano.
II. Mejoran las uniones estrechas entre los enterocitos, por lo que la permeabilidad paracelular se mantiene intacta, permitiendo el paso de nutrientes y evitando el de patógenos.
III. Incrementan de la tasa metabólica de los enterocitos, incrementando la absorción de nutrientes como vitaminas o aminoácidos e impidiendo la absorción de tóxicos.
IV. De esta manera, si por un lado están establecidas medidas para el control de los factores que alteran el epitelio y, por otro lado, la fisiología de los enterocitos está optimizada gracias a los pronutrientes, las posibilidades de alteración de la integridad del epitelio intestinal se verán reducidas al mínimo.
