El intestino, el órgano inmunitario más grande del organismo

PORCISAPIENS| Revista porciSapiens Abril 2023 | Salud intestinal

La integridad intestinal es crucial para la salud y el rendimiento de los cerdos dado que, además de las funciones digestivas del tracto gastrointestinal (TGI), las células inmunitarias y las estructuras linfoides presentes en el TGI constituyen el órgano inmunitario más grande del cuerpo.

LOS PILARES DEL SISTEMA INMUNITARIO INTESTINAL

El sistema inmunitario asociado a la mucosa intestinal se sustenta en cinco pilares:

Barrera epitelial: se trata de una barrera física formada por una capa de células epiteliales (enterocitos y colonocitos), células caliciformes productoras de moco, células de Paneth productoras de sustancias bactericidas (defensinas), células transportadoras especializadas en la captación de antígenos luminales (células M) y linfocitos T intraepiteliales.
Folículos linfoides aislados: constituyen un punto de inicio de las respuestas inmunitarias adaptativas, siendo estructuras organizadas formadas por poblaciones de células inmunitarias.
Placas de Peyer (folículos linfoides asociados): son un punto de inicio de las respuestas inmunitarias adaptativas, siendo estructuras organizadas en forma de varios folículos linfoides con centros germinales.
Tejido linfoide difuso: está formado por macrófagos, células dendríticas, mastocitos, linfocitos T efectores, linfocitos T reguladores, células plasmáticas secretoras de IgA dispersas en la lámina propia de la mucosa.
Ganglios linfáticos mesentéricos: forman otro punto de inicio de las respuestas inmunitarias adaptativas, en este caso, frente a los antígenos presentes en el intestino que llegan a través del sistema linfático.

(Gonçalves et al., 2016)

IMPORTANCIA DE LA INTEGRIDAD DE LA BARRERA INTESTINAL

MUCOSA INTESTINAL

La superficie de la mucosa (Figura 1) está recubierta con un moco formado por mucinas que son secretadas por las células caliciformes, creando una barrera que evita que partículas más grandes, incluyendo la mayoría de las bacterias, entren en contacto directo con la capa de células epiteliales (Turner, 2009).

MUCINAS

Las mucinas contienen diferentes oligosacáridos, incluyendo las glicoproteínas secretadas y de superficie celular. Las mucinas secretadas (MUC2, MUC5 y MUC6) forman un gel hidratado de 300 a 700 μm de espesor que tiene dos capas:[registrados]

Capa externa: menos densa y, normalmente, colonizada por bacterias.
Capa interna: más densa, unida al epitelio y libre de bacterias.

CÉLULAS DE PANETH

Las células de Paneth, situadas en las criptas del intestino delgado, secretan α-defensina, mientras que las células epiteliales presentes en las criptas intestinales del colon secretan β-defensinas, algunas de forma constitutiva y otras en respuesta a la citoquina proinflamatoria IL-1 (Abbas et al., 2015).

Además, las células de Paneth secretan una lectina de tipo C, la proteína regeneradora de epitelio derivada de islote 3 γ (REGIIIγ), que bloquea la colonización bacteriana en la superficie epitelial.

REGIIIγ Y SU HOMÓLOGA REGIIIα SE UNEN AL PEPTIDOGLICANO DE LAS BACTERIAS GRAM POSITIVAS

La expresión de REGIIIγ requiere señales de los receptores toll-like (TLR) en respuesta a organismos comensales y su producción aumenta tras la colonización y la infección con patógenos (Abbas et al., 2015).

PATRONES MOLECULARES DE RECONOCIMIENTO

La respuesta inmunitaria innata se inicia por mediación de patrones moleculares de reconocimiento asociados a patógenos (PAMP) y receptores celulares de reconocimiento de patrones (PRR).

En los mamíferos, los TLR (un tipo de PRR) desempeñan un papel esencial en el reconocimiento de componentes microbianos y en el desencadenamiento de la respuesta inmunitaria innata. Estos receptores se clasifican en dos subgrupos, dependiendo de su localización celular y especificidad hacia sus respectivos PAMP:

RECEPTORES TLR-1, TLR-2, TLR-4, TLR-5, TLR-6 Y TLR-10

Se expresan en las superficies celulares y reconocen componentes de la membrana microbiana como lípidos, lipoproteínas y proteínas.

RECEPTORES TLR-3, TLR-7, TLR-8 Y TLR-9

Se expresan exclusivamente en vesículas intracelulares y reconocen el ADN microbiano.

(Cario, 2005)

La alteración de la integridad de la barrera epitelial (Figura 2), caracterizada por un aumento de la permeabilidad intestinal, permite la invasión tisular por parte de bacterias patógenas, así como un aumento de la presencia de antígenos intactos procedentes de la dieta en la mucosa intestinal, lo que conduce a un aumento de la síntesis de citoquinas inflamatorias por parte de las células del sistema inmunitario de la mucosa, pudiendo dar lugar a una respuesta inmunitaria exacerbada y patológica que culmina en un proceso de inflamación intestinal (Gonçalves et al., 2016).

En estas condiciones, para estar eficazmente protegido, el organismo del animal debe poseer sistemas de defensa que detecten y eliminen eficazmente a los microorganismos invasores, preferiblemente sin ocasionar daños a los tejidos, estando esta función a cargo del sistema inmunitario adaptativo (Levinson, 2016).

TEJIDO LINFOIDE ASOCIADO A LAS MUCOSAS

En el tracto gastrointestinal, las respuestas inmunitarias adaptativas se inician en conjuntos organizados de linfocitos y células presentadoras de antígenos estrechamente asociados con el revestimiento epitelial de la mucosa del intestino, así como en los ganglios linfáticos mesentéricos (Abbas et al., 2015).

Los tejidos linfoides organizados no encapsulados formados por células del sistema inmunitario que se encuentran asociadas a las superficies mucosas de los tractos respiratorio, gastrointestinal y urogenital se denominan colectivamente como tejido linfoide asociado a las mucosas (MALT, mucosa-asssociated lymphoid tissue).

Específicamente, en el caso de la mucosa del TGI se encuentra el tejido linfoide asociado al intestino (GALT, gut-asssociated lymphoid tissue), un sistema formado por tejido linfoide denso (Gonçalves et al., 2016).

En el GALT, el tejido linfoide se distribuye a lo largo de estructuras como:

Ganglios linfáticos mesentéricos
Placas de Peyer
Agregados linfoides más difusos

(Vega-López et al., 2012)

Además de estas estructuras, el GALT está también constituido por células presentadoras de antígenos, células dendríticas y macrófagos, áreas de linfocitos T y B con centros germinales en la lámina propia y células Natural Killer (NK) (Cunha, 2013).

PLACAS DE PEYER

Entre las estructuras que componen el GALT destacan las placas de Peyer que se encuentran, principalmente, en el íleon distal estructuradas en forma de folículos linfoides con centros germinales que contienen linfocitos B, linfocitos T colaboradores, células dendríticas y macrófagos. Estos centros germinales están rodeados de linfocitos B inmaduros que producen IgM e IgD.

Una región denominada cúpula, situada entre los folículos y el epitelio de revestimiento, contiene linfocitos B y T, células dendríticas y macrófagos (Abbas et al., 2015).

CÉLULAS M

La principal vía de distribución de antígenos desde el lumen hasta el GALT se produce a través de células especializadas, las células M (microfold), localizadas en la cúpula o epitelio asociado a folículos (FAE) (Abbas et al., 2015).

Estas células presentan características morfológicas únicas, como la presencia de un glicocálix reducido, un borde en cepillo irregular y microvellosidades pequeñas, estando altamente especializadas en la fagocitosis y transcitosis de macromoléculas del lumen intestinal, antígenos en forma de partículas y microorganismos patógenos o comensales a través del epitelio (Mabbott et al., 2013).

A pesar de que las células M desempeñan un papel primordial en la respuesta inmunitaria frente a microorganismos luminales, algunos microorganismos patógenos han evolucionado para sortear el mecanismo de acción de las células M, utilizándolas como vía de invasión a través de la barrera mucosa.

El ejemplo mejor descrito de este fenómeno es el de Salmonella typhimurium. Las células M expresan lectinas que permiten la unión específica de estas bacterias y su posterior fagocitosis, pero, debido a sus propiedades citotóxicas para las células M, conducen a un aumento de la permeabilidad intestinal y favorecen la proliferación de microorganismos (Abbas et al., 2015).

PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS

Las células dendríticas y los macrófagos son células centinela y procesadoras de antígenos, por lo que el procesamiento del antígeno se suele iniciar de forma simultánea a la eliminación del invasor por parte de las defensas innatas.

Tras la fagocitosis, los microorganismos invasores son procesados intracelularmente y fragmentados en péptidos más pequeños que se unen a moléculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH).

Estas moléculas están especializadas en la presentación de antígenos, transportándolos a la superficie celular para que sean reconocidos por receptores linfocitarios específicos, desencadenando una respuesta inmunitaria adaptativa cuando sea necesaria (Tizard, 2008).

Las prolongaciones citoplasmáticas de algunas células dendríticas se intercalan entre las células epiteliales, lo que les permite captar, procesar y presentar antígenos directamente desde el lumen a los linfocitos intraepiteliales y a los linfocitos T de los folículos linfoides subyacentes.

LINFOCITOS T

Existen linfocitos T (linfocitos T CD4 colaboradores, linfocitos T CD8 citotóxicos y células plasmáticas secretoras de IgA) previamente activados/diferenciados en el GALT o en los ganglios linfáticos de drenaje (Gonçalves et al., 2016).

Además, ciertas poblaciones de linfocitos T se localizan específicamente encima de la lámina propia y la membrana basal del epitelio intestinal, situándose entre las células epiteliales y presentando características diferentes de otros linfocitos T que se encuentran en la región periférica.

Estos linfocitos son heterogéneos, mayoritariamente (80%) de fenotipo CD8, con abundantes gránulos citoplasmáticos que contienen moléculas citotóxicas, y capaces de producir varias citoquinas (IFN-γ, IL-2, IL-4 o IL-17) y de dividirse en poblaciones celulares que expresan en su superficie receptores de antígenos (TCR) formados por cadenas de tipo αβ o γδ (Gonçalves et al., 2016).

LOS LINFOCITOS T INTRAEPITELIALES PREDOMINANTES CORRESPONDEN A CD8αβ +/TCR αβ+, QUE PENETRAN EN EL EPITELIO INTESTINAL GRACIAS A UNA MAYOR EXPRESIÓN DE INTEGRINAS ESPECÍFICAS Y RECEPTORES DE QUIMIOQUINAS TRAS SU ACTIVACIÓN EN ÓRGANOS LINFOIDES SECUNDARIOS (GONÇALVES ET AL., 2016)

Por su parte, los linfocitos T intraepiteliales TCRγδ+ desempeñan funciones primordiales en la mucosa intestinal, entre ellas:

Mantenimiento de la función de barrera epitelial (control del crecimiento de las células epiteliales, secreción de TGF-β).

Mantenimiento de la homeostasis tisular.

Protección frente a patógenos intestinales (producción de citoquinas inflamatorias, citotoxicidad).

(Gonçalves et al., 2016)

Además de los linfocitos T intraepiteliales, la mucosa intestinal también contiene otras poblaciones de linfocitos T, localizados dentro de los GALT o de forma difusa a lo largo de la lámina propia del intestino.

Los linfocitos T son esencialmente CD4+ o CD8+ (ambos TCRαβ+), presentando un fenotipo de memoria (CD45RD) y asociándose a la mucosa intestinal a través de la expresión de integrinas específicas (α4β7) y receptores de quimioquinas (CCR9) que dirigen a estos linfocitos tras su activación y diferenciación a células efectoras (Gonçalves et al., 2016).

Para que se produzca una respuesta inmunitaria adaptativa frente a los antígenos entéricos, es necesario que los linfocitos T intravasculares naive pasen al GALT y a los ganglios linfáticos mesentéricos de drenaje, donde se activarán, produciéndose su expansión clonal, polarización/diferenciación en células efectoras Th1 y/o Th17 tras la interacción inicial con la célula presentadora del antígeno.

A continuación, los linfocitos T efectores abandonan el tejido linfoide a través de los vasos linfáticos eferentes, pasando a la circulación sanguínea sistémica y regresando de nuevo al intestino donde colaborarán en la eliminación de un antígeno determinado (Gonçalves et al., 2016).

Al regresar al intestino en un proceso denominado homing, los linfocitos T efectores vuelven a exponerse a los antígenos que desencadenaron la respuesta inmunitaria que, a su vez, ya está amplificada y cuenta con una población más diversa de células presentadoras de antígenos, como:

Macrófagos
Linfocitos B
Células dendríticas

Tras este nuevo contacto con el antígeno (promovido por las células presentadoras de antígeno), los linfocitos T efectores responden más rápida y vigorosamente, secretando citoquinas como IFN-γ, IL-17, TNF-α, linfotoxina-α o IL-2, dependiendo del perfil del linfocito T efector (Th1 o Th17).

CADA CITOQUINA TIENE UNA FUNCIÓN ESPECÍFICA EN LA COORDINACIÓN DE LA RESPUESTA INMUNITARIA DESENCADENADA

El IFN-γ estimula a las células presentadoras de antígeno para que produzcan IL-12 y, específicamente en los macrófagos, activa la producción de otras citoquinas inflamatorias como IL-1, IL-6, IL-8 IL-18 y TNF-α, así como especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (Gonçalves et al., 2016).

La IL-2 estimula el crecimiento y la proliferación de los linfocitos T y B, así como la producción de otras citoquinas, como el IFN-γ y el TNF-β, lo que resulta en la activación de monocitos, neutrófilos y células NK (Oliveira et al., 2011).

LINFOCITOS B

Los linfocitos B desempeñan un papel fundamental en la respuesta inmunitaria de las mucosas mediante la producción de anticuerpos.

Estas células se activan en los ganglios linfáticos mesentéricos, los folículos linfoides aislados de la mucosa intestinal y en las placas de Peyer, diferenciándose en células productoras de anticuerpos del isotipo IgA en su forma dimérica (IgA/S-IgA secretoras) o multimérica.

Las IgA desempeñan un papel importante en la protección del epitelio de la mucosa frente a patógenos invasores, modulando la composición de la microbiota intestinal y manteniendo la homeostasis frente a antígenos comensales y de origen alimentario (Gonçalves et al., 2016).

Las SIgA se unen a bacterias comensales en el lumen intestinal y permiten su transporte a la mucosa mediante la unión del complejo SIgA/antígeno a receptores específicos expresados en las células M intestinales.

Posteriormente, se estimula a las células dendríticas de fenotipo tolerante de la mucosa para que produzcan IL-10 e induzcan la producción de IgA por parte de los linfocitos B de las placas de Peyer.

Este mecanismo de «mostrar» microorganismos comensales a las células del sistema inmunitario en un microambiente regulador (antiinflamatorio) permite mantener la tolerancia a la microbiota intestinal (Gonçalves et al., 2016).

EL INTESTINO, ADEMÁS DE SER EL ÓRGANO RESPONSABLE DE LOS PROCESOS DE DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE NUTRIENTES, DESEMPEÑA UN PAPEL PRIMORDIAL EN LA DEFENSA Y LA RESPUESTA INMUNITARIA DEL ORGANISMO DE FORMA QUE EL MANTENIMIENTO DE LA SALUD INTESTINAL SE VE REFLEJADO EN LA SALUD Y EL RENDIMIENTO PRODUCTIVO DE LOS ANIMALES

BIBLIOGRAFÍA

Abbas, A. K.; Lichtman, A. H.; Pillai, S. Imunidadade Regional: Respostas imunes especializadas em tecidos epiteliais e imunoprivilegiados. Imunologia celular e molecular. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.

Gonçalves, J. L.; Yaochhite, J. N. U.; Queiroz, C. A. A.; Câmara, C. C.; Oriá, R. B. Bases do sistema imunológico associado à mucosa intestinal. Em: Sistema digestório: integração básico-clínica. Editora Edgard Blücher Ltda., ISBN 978-85-8039-189-3, p. 369-377, 2016.

Cario, E. Bacterial interactions with cells of the intestinal mucosa: Toll-like receptors and NOD2. Gut, v. 54, n. 8, p. 1182-1193, 2005.

Cunha, J. A. C. Importância do tecido linfóide associado ao intestino na infecção pelo VIH e suas implicações terapêuticas. Dissertação de mestrado, Universidade do Porto, Porto, p. 14, 2013.

Levinson, W. Microbiologia Médica e Imunologia. 13.ed. Porto Alegre: Amgh, 2016.

Mabbott, N. A.; Donaldson, D. S.; Ohno, H.; Williams, I.R.; Mahajan, A. Microfold (M) cells: important immunosurveillance posts in the intestinal epithelium. Mucosal Immunol., v. 6, n. 4, p. 666-677, 2013. Nature Video. Immunology in the Gut Mucosa. Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=gnZEge78_78. Acceso: 26 de junho de 2019. Publicado em 5 de fev de 2013.

Oliveira, C. M. B.; Sakata, R. K.; Issy, A. M.; Gerola, L. R.; Salomão, R. Citocina e dor. Rev Bras Anestesiol., v. 61, n. 2, p. 255-265, 2011. Rodrigues, F. A. P.; Medeiros, P. H. Q. S.; Prata, M. M.; Lima, A. A. M. Fisiologia da barreira epitelial intestinal. Em: Sistema digestório: integração básico-clínica. Editora Edgard Blücher Ltda., ISBN 978-85-8039-189-3, p. 441-475, 2016.

Sang, Y.; Yang, J.; Ross, C. R.; Rowland, R. R.; Blecha, F. Molecular identification and functional expression of porcine Toll-like receptor (TLR) 3 and TLR7. Vet. Immunol. Immunopathol., v.125, n. 1-2, p.162-167, 2008.

Shimosato T.; Tohno, M.; Kitazawa, H.; Katoh, S.; Watanabe, K.; Kawai, Y., et al. Toll-like receptor 9 is expressed on follicle-associated epithelia containing M cells in swine Peyer’s patches. Immunol. Lett., v. 98, n. 1, p.83-89, 2005.

Shinkai, H.; Muneta, Y.; Suzuki, K.; Eguchi-Ogawa, T.; Awata, T.; Uenishi, H. Porcine Toll-like receptor 1, 6, and 10 genes: complete sequencing of genomic region and expression analysis. Mol. Immunol., v. 43, n. 9, p. 1474 1480, 2006.

Tizard, I.R. Imunologia Veterinária: Uma Introdução. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008.

Tohno, M.; Shimosato, T.; Kitazawa, H.; Katoh, S.; Iliev, I. D.; Kimura, T., et al. Toll-like receptor 2 is expressed on the intestinal M cells in swine. Biochem. Biophys. Res. Commun. v. 330, n. 2, p. 547- 554, 2005.

Tuner, J. R. Intestinal mucosal barrier function in health and disease. Nat Rev Immunol., v. 9, n. 11, p. 799-809, 2009.

Uenishi, H.; Shinkai, H. Porcine Toll-like receptors: the front line of pathogen monitoring and possible implications for disease resistance. Dev. Comp. Immunol., v. 33, n.3, p.353-361, 2009.

Vega-López, M. A.; Cole, M. F.; Bellanti, J. A. The Mucosal Immune System in Health and Disease. Em: Immunology IV Clinical Applications in Health and Disease. 4th ed. Bethesda, p. 255-70, 2012.

Zhang, L.; Liu, J.; Bai, J.; Wang, X.; Li, Y.; Jiang, P. Comparative expression of Toll-like receptors and inflammatory cytokines in pigs infected with different virulent porcine reproductive and respiratory syndrome virus isolates. Virol. J., v.10, p. 135, 2013.