Sección técnica

Integridad Intestinal

 
23 Sep 2020

La alimentación es decisiva en el mantenimiento de la integridad intestinal

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AUTOR

Alfred Blanch

www.addimus.com

Introducción 

El epitelio intestinal constituye la principal barrera que separa el organismo animal de su entorno externo. Billones de bacterias comensales residen en el tracto gastrointestinal, las cuales tienen un papel trascendental en la función intestinal y el desarrollo del sistema inmunológico. Sin embargo, estas mismas poblaciones bacterianas, en estados de desequilibrio, pueden representar un riesgo serio de infección. Así pues, el mantenimiento de la barrera epitelial será primordial, entre los diversos mecanismos de defensa, a nivel de tracto gastrointestinal. 

Cualquier desajuste en la estructura de la barrera intestinal podría derivar en una reacción inmune fuera de control o permitir un crecimiento desenfrenado de ciertas bacterias patógenas, y en ambos casos comprometiéndose la salud, el bienestar y el rendimiento productivo de los animales. 

Sin lugar a dudas, la alimentación de los animales es un factor determinante en la negligencia, así como en el mantenimiento de la integridad intestinal. 

¿Qué es la integridad intestinal? 

» La barrera epitelial intestinal es el revestimiento interno del intestino de una sola célula de espesor. 

Debajo de esta capa epitelial, existe una capa delgada de tejido conectivo, la llamada lámina propia, la cual tiene un papel crucial en el fomento de una correcta comunicación entre la microbiota intestinal y las células inmunitarias como las células dendríticas, los linfocitos T, los linfocitos B y los macrófagos, células que a su vez funcionan en estrecha relación con las células epiteliales para mantener la homeostasis intestinal. 

Sin embargo, la primera línea de defensa en el intestino está formada por una capa de moco, fundamental para limitar la exposición de las células epiteliales a las bacterias que se encuentran en el intestino. El principal componente de esta capa de moco son las mucinas, proteínas poliméricas altamente glicosiladas. 

 

La ausencia de mucinas en la capa de moco hace que un animal sea muy vulnerable a la inflamación intestinal, lo que le predispone al desarrollo de cualquier tipo de desórdenes intestinales.

 

La capa epitelial intestinal es muy dinámica, caracterizándose por una notable tasa de renovación. El mantenimiento de su renovación requiere una estricta regulación para evitar cualquier desequilibrio en la homeostasis intestinal. 

En este sentido, la función de los distintos tipos de células en la capa epitelial (enterocitos, células de Paneth, células caliciformes, endocitos y células M) y la coordinación entre ellas serán cruciales para mantener el equilibrio del epitelio intestinal (Figura 1). 

Figura 1 . Barrera del epitelio intestinal

 

En conjunto, esta diversidad de células forma una capa polarizada que establece una barrera firme en virtud de:

  • uniones estrechas intercelulares
  • uniones adherentes
  • desmosomas entre las células adyacentes

Las uniones estrechas son las principales responsables de la integridad intestinal. Cualquier alteración en la estructura de las uniones estrechas puede resultar perjudicial al organismo animal (Chelakkot y col., 2018).

La arquitectura de las uniones estrechas se compone de varias proteínas citosólicas y transmembranales que interactúan entre sí, así como con el citoesqueleto de las células epiteliales. En la figura 2 se muestra la arquitectura de una unión estrecha.

Figura 2. Arquitectura de las uniones estrechas entre células epiteliales en el intestino

 

Las proteínas constituyentes de las uniones estrechas son en realidad las responsables de numerosos procesos celulares para mantener la integridad de la barrera intestinal. 

En caso de inflamaciones intestinales, la expresión de estas proteínas se puede ver gravemente comprometida. 

Así pues, existe evidencia científica sobre el efecto negativo de diversas citoquinas inflamatorias, secretadas durante procesos inflamatorios en el intestino, sobre la expresión de las diversas proteínas de las uniones estrechas y, consecuentemente, sobre la estructura y funcionalidad de las últimas (Wang y col., 2005; Utech y col., 2005; Capaldo y Nusrat, 2009; Marchiando y col., 2010). 

En otras palabras, cualquier tipo de inflamación, de origen diverso, que pueda darse en el intestino de los animales va a dañar ineludiblemente la integridad del intestino

 

El resultado será un incremento de la permeabilidad de la barrera intestinal, que favorecerá el paso y la traslocación bacteriana desde la luz del intestino hacia el medio interno, con el riesgo de bacteriemias e infecciones a distancia, así como la pérdida de nutrientes en sentido contrario. 

En definitiva, cualquier elemento causante de inflamación en el intestino, sea de origen microbiano o no, tendrá el potencial de deteriorar la integridad del epitelio intestinal.

 

Componentes dietéticos arduos para la integridad intestinal 

» La inflamación intestinal es la respuesta del intestino a agentes externos que alteran su homeostasis tisular. 

En ausencia de infecciones microbianas, también se puede dar un tipo de inflamación crónica, en respuesta a determinadas sustancias químicas, físicas y estímulos metabólicos, conocida como “inflamación estéril” (Rubartelli y col., 2013; Kogut y col., 2018; Splichalova y col., 2018). Así pues, ciertos ingredientes utilizados en los piensos pueden contener determinados componentes que desencadenan inflamaciones de tipo estéril. 

⇒ Antígeno β-conglicinina

La harina de soja contiene diversos factores antinutritivos susceptibles de causar una inflamación en el epitelio intestinal de los animales. Entre dichos factores antinutritivos de la soja cabe destacar el antígeno β-conglicinina, el cual es el responsable de inflamaciones estériles en el epitelio intestinal de animales monogástricos (Chen y col., 2011; Peng y col. 2018). 

La β-conglicinina induce un incremento de citoquinas proinflamatorias en el intestino de los animales (Peng y col., 2018), dañando directamente la integridad del epitelio intestinal (Chen y col., 2011). 

En un reciente trabajo (Ma y col., 2019), donde se comparó la inclusión en dietas de destete para lechones de un concentrado de soja tratado enzimáticamente, cuyo contenido en β-conglicinina es prácticamente nulo, con una harina de soja normal (control negativo), se observó que los lechones que recibieron la dieta con el concentrado tratado enzimáticamente (prácticamente sin β-conglicinina) presentaron mayor abundancia de proteínas de uniones estrechas (ocludina y OZ-1) en yeyuno que los lechones que habían recibido soja normal, con un importante contenido de β-conglicinina. 

Un tercer tratamiento (control positivo), con soja normal pero suplementado con antibióticos, derivó en niveles de proteínas de uniones estrechas similares a los obtenidos con el concentrado de soja tratado (sin β-conglicinina), como se muestra en la figura 3

Figura 3. Efecto de la harina de soja normal sin antibióticos en pienso (NC) o con antibióticos en pienso (PC) y de un concentrado de soja tratado enzimáticamente (ESBM) sobre la abundancia las proteínas de uniones estrechas ZO1 y ocludina en yeyuno de lechones (análisis Western Blot). Extraído de Ma y col. (2019).

 

» El efecto positivo de los antibióticos sobre las proteínas de uniones estrechas posiblemente sea debido a la acción antiinflamatoria de los mismos en el intestino, como describió Niewold (2007), la cual contrarrestaría el efecto inflamatorio de la β-conglicinina de la soja y, consecuentemente, evitaría el deterioro de las uniones estrechas. 

» Por otra parte, la soja contiene cantidades considerables de β-galactomananos, cuya estructura es similar a la de componentes de diversos patógenos y, por ello, son reconocidos por receptores específicos en el epitelio intestinal, el cual estimula el sistema inmunológico innato, generándose una inflamación inducida por la alimentación, la cual, además de comprometer la integridad intestinal, conlleva un consumo inútil de energía que el animal no podrá aprovechar para su crecimiento y procesos metabólicos (Kogut y col. 2018). 

Hoy en día, sin embargo, existen β-mananasas comerciales que hidrolizan los β-galactomananos, mininizándose la pérdida de energía metabolizable (EM) causada por la inflamación debida a los β-mananos de la soja. 

 

En resumidas cuentas, la harina de soja normal es un ingrediente del pienso que puede afectar negativamente la integridad del intestino en animales jóvenes, lo cual puede ser subsanado mediante la sustitución parcial de dicha harina por concentrados de soja libres de β-conglicinina, así como mediante la adición de β-manasas. 

 

⇒ Prolaminas

Otros componentes del pienso que pueden causar inflamaciones estériles son las prolaminas, presentes en el gluten de cereales como el maíz o trigo, las cuales también se ha visto que alteran la expresión de las proteínas de las uniones estrechas entre los enterocitos, aumentando la permeabilidad intestinal (de Punder y Pruimboom, 2015). 

⇒ Tipo de cereal per se

El tipo de cereal per se utilizado en el pienso también puede tener un efecto significativo sobre la integridad intestinal. 

Teirlynck y col. (2009) observaron que pollos alimentados con dietas a base de trigo y centeno presentaban una menor integridad intestinal y más presencia de apoptosis de las células epiteliales que los pollos alimentados con dietas a base de maíz. 

  • Estas diferencias seguramente sean debidas a las condiciones de flujo hidrodinámico inducidas por los polisacáridos no-amiláceos presentes en el trigo y en el centeno. 

Desafortunadamente, muchos de estos polisacáridos son reconocidos por los receptores epiteliales, induciendo una inflamación intestinal y consecuentemente dañando la integridad del intestino (Hsaio y col., 2006)

 

Como es bien conocido, el uso de enzimas carbohidrasas comerciales ha demostrado ser la estrategia más eficaz para enmendar los efectos negativos de este tipo de polisacáridos a nivel intestinal

⇒ Fuente de ROS 

Además de la harina de soja o del tipo de cereales o subproductos de cereales, otros desencadenantes de inflamación estéril de origen dietético son los lípidos con cierto grado de enranciamiento, los cuales son una fuente importante de ROS, potentes inductores de inflamaciones en las mucosas. 

Así pues, la calidad de las grasas y aceites añadidos a los piensos, así como la calidad de todas aquellas materias primas de origen animal con un importante contenido lipídico (por ejemplo, harinas de pescado) puede jugar un papel relevante en la génesis de inflamaciones de tipo estéril (Kogut y col., 2018; Mavromichalis, 2019) en detrimento de la integridad de epitelio intestinal. 

⇒ Ácidos grasos omega-3:omega-6

La composición en ácidos grasos y, en concreto la proporción de ácidos grasos omega-3:omega-6 en el pienso, también puede influir en la iniciación de procesos inflamatorios intestinales que comprometan la integridad intestinal. 

  • El-Katcha y col. (2014), tras estudiar el efecto de distintas proporciones de ácidos grasos omega-3:omega-6 en la dieta, añadiendo distintas proporciones de aceite de linaza (rico en omega 3) y de aceite de soja (rico en omega 6) al pienso de pollos de engorde, sobre diversos parámetros inmunológicos de los animales, concluyeron que la proporción óptima de omega-3:omega-6 en la dieta dependerá del parámetro que se evalúe. 
  • Sin embargo, los autores indicaron que el mejor estado sanitario de las aves se observó en el grupo que consumieron una dieta con una relación omega-3:omega-6 de 1:3. 
  • Otros autores (Koonieczka y col, 2019), por lo contrario, han observado un efecto positivo sobre la respuesta inmune en intestino y la integridad intestinal al añadir cantidades mucho más altas de ácidos omega-6. 

A pesar de la controversia, lo que está claro es que la composición en ácidos grasos de las grasas o aceites añadidos al pienso, juegan un papel importante en el mantenimiento de la integridad intestinal. 

Además, tal como señala Kidd (2004), el papel que la composición de la grasa de la dieta juega en la modulación de la respuesta inmune es complejo y dependerá, no sólo del tipo de ácidos grasos, sino también de factores estresantes (por ejemplo, ROS) o de la presencia de antígenos en el pienso. 

 

⇒  Micotoxinas

Finalmente, la presencia de ciertas micotoxinas en pienso también puede afectar negativamente la integridad intestinal. Así, tal como indica Cervantes (2018), los efectos del deoxinivalenol (DON) sobre las funciones de las células epiteliales han sido ampliamente demostrados en numerosos estudios. Esta toxina altera la proliferación, viabilidad y estado de diferenciación de las células epiteliales. 

» En este sentido, los efectos del DON sobre las células epiteliales y la integridad del intestino están relacionados con una remodelación de los filamentos de actina del citoesqueleto y una menor expresión de algunas proteínas de las uniones intercelulares (Pinton y col, 2010; Bianco y col., 2012). 

 

¿Cómo podemos afianzar la integridad intestinal a través de la dieta? 

Además de:

» limitar el uso de harina de soja, reemplazándola parcialmente por concentrados de soja bajos en β-conglicinina

» añadir β-manasas en el pienso

» utilizar carbohidrasas para hidrolizar los polisacáridos no amiláceos de los cereales

» llevar un estricto control de calidad de las grasas y aceites añadidos a la dieta

» prevenir la presencia de micotoxinas, existen otras estrategias nutricionales

Existen otras estrategias para afianzar la integridad intestinal de nuestros animales.

El aminoácido glutamina y la sal glutamato, muy utilizados en alimentación animal y particularmente en porcino, son los sustratos para las células epiteliales del intestino e importantes proveedores de carbonos para la gluconeogénesis. Por ello se consideran un combustible importante para la proliferación celular y el mantenimiento de la integridad intestinal (Modina y col., 2019). 

Asimismo, la treonina es un nutriente que contribuye particularmente a integridad de la barrera intestinal y su sistema inmunológico asociado. Las proteínas relacionadas con la utilización de la treonina a nivel intestinal son las mucinas, donde la treonina constituye el 28-35% del total de amino ácidos. 

La reducción de la síntesis de mucinas y el subsecuente deterioro de la barrera intestinal debidos a niveles bajos de treonina en el pienso se ha observado en animales de laboratorio, cerdos y pollos (Zhang y col., 2017). 

La serina también desempeña funciones importantes que van desde la síntesis de proteínas hasta la transducción de señales celulares. Recientemente, se ha visto que la suplementación de pienso de lechones con serina incrementa la expresión de algunas proteínas de las uniones estrechas en el epitelio intestinal (Zhou y col., 2018). 

En los últimos años se están llevando numerosas investigaciones con éxito sobre el efecto positivo de diversos aditivos alimentarios y otros productos para el mantenimiento de la integridad intestinal como tributirinas o butiratos (Cresci y col, 2017; Glueck y col., 2018), zinc orgánico (Abuajamiehy col., 2020), aceites esenciales y productos fitogénicos (Du y col., 2016; Paraskeuas y Mountzouris, 2019) o probióticos (Park y col., 2020; Xu y col, 2020). 

Conclusión

Para bien o para mal, los componentes del pienso -ingredientes y aditivos- tienen un papel crucial en el sostenimiento de la integridad intestinal de los animales.

Hoy en día, el alto rendimiento alcanzado por los animales -el cual conlleva un mayor esfuerzo fisiológico intestinal-, junto con un menor uso de antibióticos en pienso -el cual tenía cierto efecto antiinflamatorio en intestino-, han puesto de manifiesto complicaciones intestinales subyacentes, debidas al deterioro de la barrera intestinal y relacionadas con la dieta.

En este sentido, la pericia de los nutrólogos para prevenir o paliar los posibles perjuicios de la barrera intestinal está cobrando, y cobrará aún más en el futuro, especial relevancia. 

 

Las referencias bibliográficas están disponibles solicitándolas al autor 



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