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CÓMO LA NUTRICIÓN Y EL METABOLISMO INFLUYEN EN LA SALUD E INMUNIDAD DE LAS AVES

MICHAEL H. KOGUT

XX World Veterinary Congress. Edinburgh, 4/8-9-2017

 

 

RESUMEN

La nutrición y el sistema inmunológico están muy interconectados, por impactar el metabolismo y la nutrición en el sistema inmunológico, mientras que las respuestas de éste, a su vez, influyen en el metabolismo.

La percepción de que la defensa del huésped y el estado nutricional se relacionan entre sí ahora debemos ampliarla para incluir un tercer componente: la microbiota intestinal.

Esta relación biológica ya no puede considerarse exclusivamente dependiente del huésped,

sino también de un segundo componente genómico dentro del huésped, el microbioma.

Los programas de microbioma incluyen la inmunidad e impulsan un metabolóma que afecta a los micronutrientes y al equilibrio energético. Por último, la perturbación de la composición de la microbiota puede desencadenar una inflamación intestinal e impulsar respuestas inmunitarias inapropiadas.

A su vez, la inmunidad del huésped da forma al microbioma y su estado nutricional influye en los elementos de sus defensas y en la formación de la comunidad microbiana comensal.Las alteraciones metabólicas inmediatas y sostenidas modulan las respuestas defensivas del huésped durante la infección a través de regulaciones metabólicas gobernadas por maquinarias de detección de nutrientes.

Estos mecanismos reguladores que afectan a las células inmunitarias se conocen como regulaciones inmunometabólicas. La caracterización de estos mecanismos revela cómo estos reguladores ajustan la inmunidad del huésped.

Además, los metabolitos generados por la microbiota intestinal y los tejidos instruyen las respuestas inmunitarias de estos y contribuyen a la funcionalidad del sistema inmunitario. Por lo tanto, la interacción entre las células inmunitarias y la homeostasis metabólica conduce a respuestas inmunitarias efectivas y perjudiciales.

El aprovechamiento de las regulaciones del inmunometabolismo es una estrategia prometedora para aumentar la inmunidad antimicrobiana como alternativa a los antibióticos. Esta delicada regulación inmunometabólica proporciona un nuevo apalancamiento para que los inmunólogos liberen y dominen la inmunidad.

 

 

INTRODUCCIÓN

En las industrias del broiler y del pavo los antibióticos se han utilizado ampliamente, como aditivos para piensos, para mejorar el crecimiento y el rendimiento.

Sin embargo, la propagación de patógenos resistentes a los mismos en los entornos médicos y veterinarios ha originado su prohibición en los piensos para animales en la UE y a la drástica reducción de su uso en los Estados Unidos.Con los productores avícolas bajo una presión cada vez mayor para reducir el uso de antibióticos para controlar las enfermedades y mejorar la producción, el desarrollo de alternativas rentables a los mismos para reducir estos patógenos en los productos avícolas sería gran valor para el sector alimentario y el consumidor.

 

VISIÓN GENERAL DEL SISTEMA INMUNITARIO

La inmunidad innata es la primera línea de defensa contra los organismos patógenos y la interfaz de las interacciones entre el huésped y la microbiota. A nivel celular, la respuesta inmunitaria innata es mediada por células epiteliales en superficies mucosas y células fagocíticas que residen en los tejidos o se recogen de la sangre, incluyendo granulocitos, monocitos y macrófagos. A nivel molecular, las células inmunitarias innatas detectan microbios a través de receptores de Reconocimiento de patrones – PRR -, que reconocen las firmas moleculares – también conocidas como patrones moleculares asociados a patógenos – de las células microbianas, incluyendo proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.

Los PRR también reconocen moléculas de firma de huésped indicativas de enfermedad y lesiones celulares. El reconocimiento de patógenos a través de estos receptores da como resultado la activación de mecanismos de defensa celular y la producción de citoquinas proinflamatorias secretadas, que alertan a otras células huésped sobre la presencia de infección, impulsan un mayor reclutamiento de células sanguíneas del lugar de la infección e inducen respuestas sistémicas a la enfermedad, como es la fiebre.

El reconocimiento de patógenos a través de PRRs también estimula los mecanismos microbicidas de la inmunidad innata, como la producción de especies reactivas de oxígeno y péptidos antimicrobianos, en parte mediante la activación de células fagocíticas.

Los mecanismos de defensa de la inmunidad adquirida se basan en el reconocimiento de formas moleculares “foráneas”, denominadas antígenos. La inmunidad adaptativa se activa más lentamente – de 3 días a 2 semanas – mediante una combinación de señales del sistema inmunitario innato y por antígenos, y está mediada en gran medida por células B y células T.

Estas células llevan receptores que reconocen patrones moleculares extraños, pero no tienen ningún sesgo intrínseco para el reconocimiento de patógenos. Por lo tanto, la inmunidad adaptativa depende del sistema inmunitario innato para el reconocimiento inicial de patógenos. Las señales de la respuesta inmunitaria innata impulsan la expansión selectiva y la activación de las poblaciones de células B y células T con especificidad para la exposición infecciosa en curso.

Los principales mecanismos efectores de la inmunidad adaptativa incluyen la producción de anticuerpos por células B, la muerte de células huésped infectadas por células T citotóxicas, y varias acciones mediadas por células T auxiliares.

Crucialmente, la activación de la inmunidad adaptativa origina la producción de células B de memoria y células T que pueden proporcionar protección específica de por vida contra infecciones posteriores con un patógeno que lleve los mismos antígenos.

 

 

 

MODULANDO LA INMUNIDAD DEL HUÉSPED COMO ALTERNATIVA A LOS ANTIBIÓTICOS

A pesar de los esfuerzos por detener el aumento y la propagación de la resistencia a los antimicrobianos, las bacterias siguen siendo menos susceptibles a los medicamentos antimicrobianos con el tiempo y el ritmo de descubrimiento de nuevos antibióticos están disminuyendo. Por lo tanto, es esencial explorar nuevos paradigmas para la terapia antiinfecciosa en producción animal. Una respuesta inmune eficaz del huésped a los patógenos en las primeras etapas de la infección es un determinante crítico de la resistencia y la susceptibilidad a la enfermedad.

 

Un enfoque prometedor implica terapias inmunomoduladoras dirigidas por el huésped, mediante las que se explotan mecanismos naturales en el mismo para mejorar el beneficio terapéutico. El objetivo es iniciar o mejorar la inmunidad antimicrobiana protectora al tiempo que se limita la lesión tisular inducida por la inflamación.

Lo que es evidente es que la estimulación de la respuesta inmune innata tiene el mayor potencial de protección contrapatógenos transmitidos por los alimentos, independientemente de si estos son virales, bacterianos o de naturaleza protozoaria.

Las ventajas de modular la respuesta innata son:

        1. La rapidez de la inducción
        2. La no especificidad de la respuesta, que permite una protección cruzada contra patógenos no relacionados
        3. Diferentes niveles de potencial terapéutico: efectos profilácticos y adyuvantes, protección sistémica y local, y múltiples objetivos inmunitarios celulares.

 

La modulación inmunitaria se puede definir como la manipulación del sistema inmunitario para controlar las infecciones y otros efectos adversos para la salud con una regulación precisa para evitar complicaciones, mientras que se realizan esfuerzos supresores o potenciadores para beneficiar a la salud animal y humana. La modulación inmunitaria es un enfoque para nuevas terapias antiinfecciosas, mediante las que se pueden explotar mecanismos naturales en el huésped para fortalecer el beneficio terapéutico

La estimulación de la inmunidad innata tiene un potencial considerable para inducir una protección cruzada profunda y rápida contra patógenos no relacionados.

Ha habido una amplia investigación sobre el desarrollo y evaluación de alternativas actuales a los antibióticos promotores del crecimiento que son al menos parcialmente inmunomoduladores en su función en las aves, como son los prebióticos / probióticos / microbianos de alimentación directa, los fitoquímicos, los péptidos antimicrobianos – péptidos de defensa del huésped -, los aceites esenciales, el butirato y los ácidos orgánicos, las enzimas y los anticuerpos de la yema de huevo.

 

MODULACIÓN INMUNITARIA NUTRICIONAL

La interacción entre la nutrición de las aves y la respuesta inmunitaria se ha revisado a fondo. Los estudios sobre restricción del pienso han aportado más información sobre el efecto de la nutrición en la competencia inmunitaria.

El campo de la inmunología nutricional se ha convertido en una especialidad dentro de la inmunología aviar en la última década, habiendo mucha evidencia del impacto de los componentes nutricionales en el intestino aviar y la inmunidad sistémica.

 

Por otra parte, se han establecido conceptos sobre las implicaciones de la nutrición y la intervención nutricional en la prevención de enfermedades e incluso correcciones de condiciones fisiopatológicas.Pero a pesar del número de trabajos que demuestran la capacidad de los nutrientes para influir en la respuesta inmunitaria aviar, relativamente pocos estudios han tenido éxito utilizando la modulación nutricional de la inmunidad para inducir la protección contra enfermedades infecciosas. Solo estudios recientes han argumentado que parte del problema es que la mayoría de las investigaciones sólo han utilizado una sola medición como marcador de la eficacia inmunitaria.

Por otro lado, a pesar de los recientes avances en el campo, la interacción entre los procesos nutricionales y el sistema inmunológico se entiende del todo.

En particular, las respuestas inmunitarias celulares y moleculares específicas relacionadas con los componentes de los piensos y el papel de la barrera intestinal y la microbiota en la interacción entre el sistema inmunitario y la nutrición aún deben ser completamente aclaradas.

 

OTROS ASPECTOS A CONSIDERAR AL CONSIDERAR EFECTOS DE LOS NUTRIENTES EN LA INMUNIDAD

A continuación señalaremos algunos de los aspectos han sido descuidadoas al estudiar los efectos de la nutrición y los nutrientes en la función inmunitaria – el del microbioma intestinal – o los no intencionales de la alimentación excesiva de diversos nutrientes – la inflamación inducida por la alimentación y la meta-inflamación -.

Inmunometabolismo

La interfaz del sistema inmunológico y el metabolismo es un campo de estudio en emergencia, hasta recientemente la inmunidad y el metabolismo han sido tratados como procesos distintos llevados a cabo por un organismo. La inmunidad se ha centrado en el reconocimiento y la resistencia a un patógeno, e implica a su propio conjunto de células y actividades tisulares.

El metabolismo únicamente afectaba a los procesos químicos que proporcionaron la energía para llevar a cabo las diversas funciones del organismo; incluyendo funciones inmunitarias, pero simplemente como fuente de energía para el sistema inmunológico.

En producción animal, se ha estado considerando el inmunometabolismo, aunque no como tal. Los productores avícolas han tenido claro el centrarse solo en maximizar el crecimiento aunque ello pudiera ser perjudicial para el potencial inmunitario cuando una respuesta innata tenga consecuencias negativas sobre el crecimiento.

La integración del metabolismo y la inmunidad proporciona una vía de investigación para el objetivo final de maximizar el crecimiento y la producción sin tener un impacto negativo en la salud animal.

Nuestra propia investigación ha demostrado los casi innumerables vínculos entre las proteínas de señalización celular que se caracterizan clásicamente como miembros de los grupos funcionales inmunes o metabólicos.

Debido a estos vínculos, creemos que vale la pena considerar un enfoque inmunometabólico integrado para cualquiera que investigue la producción animal desde una perspectiva de nutrición/metabolismo o inmunidad/enfermedad.

 

Equilibrio crecimiento/inmunidad.

Una importante vía de investigación que combina inmunidad y metabolismo en la producción animal ha sido cómo el montaje de una respuesta inmunitaria afecta a los niveles de energía y la transferencia de la del crecimiento a la inmunidad. La investigación sobre las consecuencias energéticas de la inmunidad está relativamente avanzada en la ciencia animal. Durante muchas décadas se ha entendido que un animal que inicia una respuesta innata inmune/inflamatoria probablemente crecerá más lentamente y tendrá una peor conversión del pienso. Se cree que una forma de acción de los antibióticos promotores del crecimiento animal es una reducción general de la inflamación.

De hecho, se ha argumentado que los efectos antiinflamatorios de los antibióticos promotores del crecimiento son aún más importantes que la reducción/eliminación de los patógenos causantes de enfermedades.

Inflamación, inmunidad y metabolismo

En el campo de la ciencia animal la inflamación inducida por la alimentación ha sido una preocupación. Ciertos ingredientes alimenticios pueden conducir a una respuesta inflamatoria intestinal, como son algunos componentes no digestibles del trigo y el centeno y las harinas de soja y de pescado. Incluso un exceso de alimento puede conducir a cambios en la respuesta inmunitaria.

Una estrategia actual de alimentación animal consiste en añadir enzimas exógenas a la dieta para descomponer ciertos componentes de alimentación indigestibles y/o inflamatorios en el intestino con el fin de reducir la respuesta inmunitaria y redirigir esta energía al crecimiento.

Una tendencia actual de alimentación implica la búsqueda de aditivos para mejorar la resistencia animal a las enfermedades, ya sea influyendo en la respuesta inmunitaria del huésped o en la microbiota intestinal. Se debe ir con precaución al evaluar estos aditivos con una metodología científica sólida para determinar su eficacia y comprender su mecanismo de acción.

Con un enfoque integrado, podemos ampliar nuestros objetivos potenciales para la intervención de la enfermedad y nuestra comprensión sobre cómo los procesos metabólicos pueden influir en la salud.

En avicultura, se ha investigado a fondo sobre los efectos de la nutrición sobre la inmunidad y las interacciones intracelulares del inmunometabolismo. La reciente expansión del campo del inmunometabolismo implica caracterizar los vínculos directos de la vía intracelular entre el metabolismo y la inmunidad.La investigación se centra sobre las moléculas de señalización que integran tanto la detección de energía metabólica como las señales de respuesta inmunitaria. La vía de síntesis de proteínas está regulada por mTOR y también está involucrada en el destino de las células T, determinando si la célula se convierte en efectora o reguladora.

El AMPK es un sensor de energía que monitorea la relación de AMP:ATP, alterando un proceso anabólico y catabólico aunque también está involucrado en la respuesta inmunitaria innata y tiene un vínculo directo con mTOR. La evidencia también apunta a la reprogramación metabólica epigenética inducida de las vías inmunitarias a través de las sirtuinas.

La pasada perspectiva de separar la inmunidad y el metabolismo significó un enfoque en la orientación de las vías inmunitarias en las enfermedades infecciosas y vías del metabolismo para el crecimiento y los trastornos metabólicos.

Fuente:  Revista SELECCIONES AVÍCOLAS #728. La revista de avicultura.  www.SeleccionesAVICOLAS.com

 

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