ALIMENTACIÓN ANIMAL
Efecto inmunomodulador de las bacterias ácido lácticas
Los microorganismos utilizados como probióticos, concretamente las bacterias ácido lácticas, y los posbióticos, que son los subproductos de su metabolismo, actúan de forma local en el intestino reforzando la función protectora de la barrera intestinal frente a patógenos. Además, pueden actuar de forma sistémica en otros órganos modulando diversos parámetros inmunológicos mediante la producción de señales químicas.
Desde que se declaró en el año 2006 la retirada progresiva de los antibióticos en formulaciones para alimentación animal, se hizo necesaria la búsqueda de nuevas alternativas para garantizar la rentabilidad de las producciones ganaderas. Las terapias basadas en la modulación del sistema inmune se proyectan como una de las opciones con mayor potencial, puesto que son numerosos los beneficios que aporta a los animales en los que son administradas (Bajagai, Klieve et al. 2016). En este artículo describimos la inmunomodulación llevada a cabo por los probióticos, microorganismos vivos beneficiosos para los huéspedes, y los posbióticos, los productos resultantes del metabolismo y la fermentación por parte de las cepas probióticas.
Los probióticos y posbióticos más estudiados en relación a su potencial inmunomodulador son aquellos producidos a partir de cepas de bacterias ácido lácticas, en concreto, las más utilizadas en producción animal son las pertenecientes a los géneros Lactobacillus (L. casei, L. paracasei, L. acidophilus) y Bifidobacterium (B. subtilis, B. lactis). Las bacterias ácido lácticas representan una parte importante de la microbiota comensal de los mamíferos, siendo el grupo de bacterias mayoritario en la microbiota del tracto gastrointestinal. No obstante, los microorganismos utilizados como probióticos y sus subproductos no actúan solo de forma local en el intestino como parte de la microbiota, sino que también pueden actuar de forma sistémica en otros órganos modulando diversos parámetros inmunológicos mediante la producción de metabolitos bioactivos y reguladores (Tsai, Cheng et al. 2012), como veremos a continuación.
Papel de la microbiota autóctona en la respuesta inmune
La mucosa intestinal constituye la primera línea de defensa del organismo frente a la entrada de un agente patógeno por vía digestiva. En concreto, la
respuesta inmune se inicia cuando se produce el contacto con la microbiota intestinal y se continúa con la interacción con la capa de mucus, seguida de la monocapa de células epiteliales intestinales y, finalmente, con las células de la respuesta inmunitaria (células dendríticas, macrófagos, linfocitos T y B). El sistema inmunitario de la mucosa intestinal está provisto de unos receptores (Toll-like Receptors, TLR, en el medio extracelular y proteínas tipo NOD en el citosol) que, por un lado suprimen el sistema inmune al reconocer a las bacterias que forman parte de la microbiota intestinal como comensales mediante la secreción de compuestos antiinflamatorios y antioxidantes y, por otro lado, tienen la capacidad de activar la respuesta inmune reconociendo patrones moleculares asociados a microorganismos patógenos (PAMP) (Guarner 2007).
Tanto las células del sistema inmune innato como las del adquirido se ven afectadas por la microbiota comensal a lo largo de todo el tracto gastrointestinal mediante sistemas de comunicación que se basan en la secreción de microvesículas y compuestos como los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), como acetato, propionato y butirato (Figura 1).
La microbiota comensal de los mamíferos modula la acción de las células inmunitarias, contribuyendo a que la respuesta inmunitaria sea más rápida y efectiva, mantiene el equilibrio entre señales de inflamación y regulación, y además refuerza la función de barrera intestinal protectora frente a patógenos.
Células epiteliales y función protectora de la barrera intestinal
Un hecho comprobado es que, al igual que sucede con las células inmunitarias de forma directa, las células epiteliales, indispensables en la respuesta inmune, requieren de la presencia de la microbiota para conseguir un adecuado funcionamiento. Las células epiteliales en la mucosa gastrointestinal crean una barrera permeable selectivamente entre la luz intestinal y el ambiente interno del cuerpo, que permite la absorción de nutrientes y evita el paso de sustancias dañinas y patógenos o sus toxinas. Tiene una función de defensa combinada, que incorpora estructuras anatómicas, secreciones inmunológicas que consisten
en mucus, inmunoglobulinas, péptidos antimicrobianos y el complejo de adhesión de la unión epitelial (Peterson and Artis 2014).
Inmunomodulación mediada por probióticos y posbióticos
La suplementación con piensos formulados con probióticos o producidos a partir de posbióticos puede aportar numerosos beneficios a los animales en relación con su sistema inmune, aunque ha de tenerse en cuenta que en estos casos la cepa utilizada, así como las dosis y los tiempos de administración pueden arrojar resultados muy variables.
Los probióticos y sus subproductos previenen la inflamación crónica del tracto gastrointestinal mediante la estimulación de la inmunidad innata en el epitelio gastrointestinal (Pagnini, Saeed et al. 2010). Los probióticos pueden reforzar el efecto barrera comentado anteriormente y afectar a la permeabilidad del epitelio intestinal, evitando el paso de microorganismos y sustancias nocivas al torrente sanguíneo y su posterior diseminación a los nódulos linfáticos y al resto de órganos (Bravo, Risco et al. 2018).
Los efectos de las bacterias ácido lácticas sobre la inmunidad innata también influyen sobre la maduración de las células de la estirpe mieloide con capacidad fagocítica y presentadoras de antígenos, como las células dendríticas y los macrófagos, además de favorecer la actividad citotóxica de las células Natural Killer (NK) (Perdigón, Fuller et al. 2001; Christensen, Frøkiær et al. 2002). Todas estas células son fundamentalespara la defensa del organismo, puesto que realizan los procesos de fagocitosis y destrucción de las células infectadas, regulando la respuesta inmunitaria.
A tener en cuenta
La comunicación entre la microbiota y el sistema inmune es bidireccional y se establece mediante mediadores químicos que actúan como inmunomoduladores dando lugar a un sistema homeostático, tanto a nivel local en las mucosas como de forma sistémica.
Los efectos de la suplementación con probióticos y posbióticos sobre el sistema inmune adaptativo son variados. Algunas bacterias ácido lácticas pueden afectar a las poblaciones linfocitarias y la expresión de los genes asociados a la respuesta inmune. Las citoquinas son mediadores químicos entre los dos tipos de respuesta inmune (innata y adaptativa) y los efectos de los probióticos sobre las mismas dependen de la cepa
probiótica de forma muy específica. En algunos casos se ha descrito un aumento en la secreción de citoquinas liberadas por los linfocitos Th1 o proinflamatorias, como IL-1 o TNF-α y, en otros casos, de citoquinas antiinflamatorias o reguladoras, como TGF-β1 o IL-10 producidas por linfocitos Th2, T reguladores y otras células (Perdigón, Fuller et al. 2001; Bajagai, Klieve et al. 2016).
Algunas cepas que estimulan la liberación de determinadas citoquinas reguladoras pueden actuar también sobre la respuesta inmune humoral, puesto que inducen la diferenciación de linfocitos B maduros encargados de la producción de anticuerpos específicos como las inmunoglobulinas IgA e IgG (Kawashima, Ikari et al. 2018) (Figura 1).
Aplicaciones prácticas de los probióticos y posbióticos inmunomoduladores
La respuesta inmune desarrollada como consecuencia de la administración de probióticos o posbióticos es muy variable y, en la mayoría de los casos, depende específicamente de la cepa utilizada y de las dosis. Además puede diferir según la fase de producción del animal y del tipo de patógeno, ya sea un virus, una bacteria o un parásito los responsables de la enfermedad (Bravo, Risco et al. 2018).
Cuando se valore la posibilidad de administrar productos moduladores del sistema inmune en ganadería, se debe tener muy claro el objetivo que se pretende conseguir. En algunas situaciones es beneficiosa una respuesta antiinflamatoria, como en casos de enfermedades autoinmunes, alérgicas o todas aquellas que cursen con procesos inflamatorios en general. En otros casos, por el contrario, se hace necesario potenciar la respuesta inflamatoria, como en el caso de que se produzcan infecciones o se detecten inmunodeficiencias (Bajagai, Klieve et al. 2016). También puede ser beneficioso combinar ambos tipos de terapias para conseguir un efecto inmunomodulador.
Otra opción interesante sería utilizar las bacterias ácido lácticas que tienen la capacidad de producir anticuerpos como vectores vacunales de forma profiláctica en combinación con otras opciones terapéuticas preventivas, por ejemplo, otras vacunas utilizadas para prevenir el desarrollo de enfermedades infecciosas.
Por otro lado, es importante destacar que los distintos tipos de patógenos dan lugar a respuestas inmunes muy diferentes en los hospedadores. La respuesta inmune de los animales frente a infecciosas causadas por bacterias y virus extracelulares, así como las toxinas que producen, depende de los mecanismos de inmunidad innata, fundamentalmente mediada por los procesos de fagocitosis, así como de la respuesta humoral por producción de anticuerpos específicos. En cambio, la respuesta celular mediada por linfocitos Th1 y células NK es esencial para hacer frente a las infecciones producidas por protozoos, virus y bacterias intracelulares. En las infecciones por parásitos extracelulares, como los helmintos, predomina la respuesta inmune mediada por linfocitos Th2 (Ogayagar, Rotger et al. 1998). Por todo esto, es importante conocer exactamente el tipo de respuesta inmune que modulan las diferentes cepas utilizadas en un producto probiótico o producido a partir de posbióticos para garantizar la protección frente a un determinado patógeno.
Otro punto clave a tener en cuenta a la hora de elegir adecuadamente el producto a administrar es la etapa de producción en la que se encuentren los animales. La utilidad de los probióticos con efecto inmunomodulador radica en su utilización en las etapas de la producción en las que el sistema inmune se encuentre más comprometido. En este sentido, sería de gran utilidad administrar probióticos antes y durante las fases que supongan un estrés para el animal, como el transporte o los cambios de alimentación, por ejemplo, después del destete. También sería muy beneficioso administrar este tipo de terapias a las hembras gestantes, especialmente durante la última fase de la gestación. Esto aportará dos ventajas principalmente: por un lado, reforzaremos el sistema inmune de las hembras, necesario en esta etapa, y, por otro, mimetizaremos el proceso natural de colonización de la microbiota de los neonatos con microorganismos beneficiosos, puesto que nacen inmunodeprimidos, lo que será primordial para el desarrollo del sistema inmune (Bravo, Risco et al. 2018).
Bibliografía
Bajagai, Y. S., A. V. Klieve, et al. (2016). Probiotics in animal nutrition: production, impact and regulation, FAO.
Bravo, M., D. Risco, et al. (2018). “Nuevas alternativas a los antibióticos: cómo actúan los probióticos en producción animal.” Producción Animal 310(septiembre-octubre 2018): 7.
Christensen, H. R., H. Frøkiær, et al. (2002). “Lactobacilli differentially modulate expression of cytokines and maturation surface markers in murine dendritic cells.” The Journal of Immunology 168(1): 171-178.
Guarner, F. (2007). “Papel de la flora intestinal en la salud y en la enfermedad.” Nutrición hospitalaria 22: 14-19.
Kawashima, T., N. Ikari, et al. (2018). “The molecular mechanism for activating IgA production by Pediococcus acidilactici K15 and the clinical impact in a randomized trial.” Scientific reports 8(1): 5065.
Ogayagar, A., R. Rotger, et al. (1998). Inmunidad frente a microorganismos. Inmunología aplicada y técnicas inmunológicas. M. Sánchez-Pérez, Editorial Síntesis: 17-55.
Pagnini, C., R. Saeed, et al. (2010). “Probiotics promote gut health through stimulation of epithelial innate immunity.” Proceedings of the national academy of sciences 107(1): 454-459.
Perdigón, G., R. Fuller, et al. (2001). “Lactic acid bacteria and their effect on the immune system.” Current issues in intestinal microbiology 2(1): 27-42.
Peterson, L. W. and D. Artis (2014). “Intestinal epithelial cells: regulators of barrier function and immune homeostasis.” Nature Reviews Immunology 14(3): 141.
Tsai, Y.-T., P.-C. Cheng, et al. (2012). “The immunomodulatory effects of lactic acid bacteria for improving immune functions and benefits.” Applied microbiology and biotechnology 96(4): 853-862.
