La salud intestinal es un pilar fundamental para el bienestar y la productividad en la industria porcina. El tubo digestivo, que comprende el duodeno, el yeyuno y el íleon, no solo es esencial para metabolizar los nutrientes aportados por la dieta, sino que también desempeña un papel crítico a nivel metabólico e inmunológico general del animal.
Proporcionar un alimento de excelente calidad y balanceado para una categoría animal determinada no garantiza por sí mismo un desarrollo zootécnico óptimo. Es imperativo que el tracto digestivo se encuentre en condiciones fisiológicas óptimas para procesar los nutrientes y gestionar la continua e importante entrada de antígenos orales. La integridad del tracto intestinal y su correcto equilibrio son, por tanto, la clave para una productividad óptima (GAVIOLLI et al., 2012).
Anatomía y Fisiología del Intestino Delgado Porcino
La mucosa del intestino delgado presenta diversas estructuras que incrementan su superficie, aumentando el área disponible para la absorción de nutrientes. Consiste en una serie de pliegues permanentes de forma circular y las vellosidades intestinales, que son proyecciones alargadas de la mucosa hacia el lumen del intestino.
Las vellosidades y las criptas están recubiertas por una capa continua de epitelio celular intestinal, los enterocitos, que se disponen en forma de monoestrato. Junto a ellos, se encuentran células endocrinas, inmunes y células globulares productoras de moco. La morfología epitelial varía a lo largo del tracto intestinal, pero esencialmente consta de una región de criptas (donde residen las células madre y las células de Paneth, que participan en funciones de defensa) y una región apical o vellosidad, donde las células se encuentran en diferentes grados de diferenciación y función.
Las células epiteliales que alcanzan un determinado grado de diferenciación y maduración mueren y son liberadas al lumen intestinal. De hecho, las células de las criptas intestinales están entre las que se regeneran más rápidamente en los organismos, lo que representa una gran necesidad de síntesis de proteínas en animales que no están en crecimiento. La velocidad de recambio de las células del epitelio intestinal del cerdo es muy rápida, oscilando entre 2 y 5 días. La arquitectura del intestino de un lechón es comparable a la de un animal maduro solamente a la séptima semana, mientras que la tolerancia a proteínas alimentarias no parece estar completamente desarrollada hasta la octava semana (SORACI et al., 2010).
El lechón nace con una profunda inmunodeficiencia y depende en gran medida de factores inmunológicos específicos y no específicos presentes en el calostro y la leche materna para su protección inmunológica, desarrollo y supervivencia. La IgG del calostro de la cerda es absorbida por el recién nacido a través de los enterocitos (KOMUVES; NICOLS; HUTCHENS, 1993). Un “bloqueo” del intestino para la captación macromolecular ocurre entre 24 y 48 horas después del nacimiento, según Leece (1973 apud STOKES et al., 2004).
La Capa de Moco y las Mucinas: Barrera Fundamental
El ecosistema del tracto gastrointestinal es un sistema complejo que debe entenderse en su globalidad para diseñar estrategias que mejoren la salud intestinal. Un elemento clave de esta salud es el tracto digestivo, que incluye una capa de mucus. Este es un glicocálix rico en mucina, excretado por las células caliciformes del intestino.
El moco es una de las principales líneas de defensa del cuerpo contra patógenos, toxinas y partículas extrañas. Además, lubrica y reduce la fricción. Está constituido principalmente por agua (95%), colesterol, lípidos, inmunoglobulinas, sales, proteínas y mucinas.
Las mucinas son glicoproteínas epiteliales involucradas en la protección de la integridad de la mucosa al preservar la función de la barrera epitelial. Se consideran los principales componentes estructurales del sistema de transporte mucociliar, atrapando a los patógenos en una capa de gel de mucina. Estas mucinas son secretadas por las células caliciformes, lo que permite al hospedero inhibir el acceso de patógenos a la mucosa subyacente.
Bioquímicamente, las mucinas pueden clasificarse en mucinas neutras y ácidas (sulfatadas y no sulfatadas), cuyas proporciones pueden variar dependiendo de diversos factores ambientales y clínicos, como las enfermedades entéricas.
El Rol Crucial de la Microbiota y la Inmunidad Mucosal
Justo por debajo de la capa de mucus se encuentra el epitelio de enterocitos, una monocapa de células de vital importancia. Esta capa no solo se encarga de absorber todos los nutrientes al recubrir las microvellosidades, sino que también libera enzimas que participan tanto en la digestión como en la inmunidad innata del organismo. A nivel físico, los enterocitos son la primera barrera del organismo frente a patógenos presentes en el lumen intestinal, constituyendo la barrera intestinal.
El tracto gastrointestinal del cerdo contiene aproximadamente 1014 microorganismos procariotas y eucariotas, un valor 10 veces superior al número de células del cuerpo del animal. La microbiota de un cerdo alberga más de 400 especies de bacterias. Estos microorganismos que colonizan el intestino se distribuyen en comunidades extremadamente diversas y ejercen un marcado efecto en la fisiología intestinal a nivel morfológico, en la secreción de mucus, la digestión de nutrientes, el metabolismo y la función inmune.
La microbiota presente en el aparato digestivo puede conferir protecciones físicas, químicas y biológicas (ZHU et al., 2002). Sin embargo, el desempeño de los animales puede verse perjudicado por la producción de sustancias tóxicas generadas por la actividad de determinadas bacterias patogénicas, también presentes en la microbiota intestinal. Esto puede determinar el espesor de la pared intestinal y causar una menor utilización de los nutrientes (WALTON, 1990; PEDROSO; OETTING; UTIYAMA, 2005).
El sistema inmune mucosal desempeña una doble función: debe identificar nutrientes inocuos y suprimir cualquier respuesta inmune sistémica que pudiera generarse contra ellos. El mantenimiento de la integridad de la superficie epitelial es un proceso crítico en la prevención de infecciones. La integridad física (células epiteliales y producción de mucus) conjuntamente con la IgA, forman una barrera contra la entrada de sustancias potencialmente antigénicas.
Desafíos en la Producción Porcina: Las Enfermedades Entéricas
Las enteritis infecciosas se encuentran entre los factores de riesgo que representan el mayor problema en la cría técnica de cerdos, debido a las grandes pérdidas económicas asociadas con estas patologías. Los problemas recurrentes de diarreas en cerdos tienen como consecuencia costos elevados en antibióticos, un aumento de la mortalidad, la necesidad de manejo y cuidados para los animales enfermos, y una conversión alimenticia inadecuada (HOLLAND, 1990).
El conocimiento de la patogenicidad de las diarreas en cerdos y de los patógenos responsables es una herramienta importante para el diagnóstico de las enfermedades causadas por los mismos. Un intestino saludable es aquel que presenta una adecuada integridad anatómica junto con el mantenimiento del equilibrio entre su inmunidad, fisiología y microbiota.
Toda acción que se tome, ya sea en el ámbito nutricional o sanitario, así como el ambiente que se dispone para el cerdo y la forma en que se maneja, interfiere directamente en la salud intestinal. Existen numerosos trabajos científicos que demuestran el retorno financiero de las inversiones en ambientación, manejo, nutrición y sanidad orientadas a la salud intestinal.
Prevención y reducción de la meningitis en explotación porcina
Estrategias Nutricionales: Impacto de los Probióticos en la Secreción de Mucinas
En la industria porcina, el destete no solo se constituye en una etapa crítica, sino también en el momento crucial para el crecimiento postnatal y el metabolismo de nutrientes en los lechones. Este período se caracteriza por la reducción de la actividad metabólica, la disminución de la absorción de nutrientes y un aumento en la susceptibilidad a enfermedades entéricas ocasionadas por E. coli Enterotoxigénica (ETEC), Salmonella spp, Clostridium perfringens y Rotavirus, como consecuencia de la separación abrupta de la cerda antes de unirse a otras camadas en un ambiente diferente.
Debido a esto, en el período de transición se produce un cambio alimenticio de sustrato líquido (leche) a alimento sólido, lo que ocasiona un aumento de estrés en los lechones, provocando cambios desfavorables en la fisiología del intestino y, asimismo, en la mucosa del mismo.
Diversos estudios de investigación se han centrado en las interacciones de los factores de la dieta con la actividad secretora de las células caliciformes. Dada la importancia de la mucina como barrera de protección más relevante del tracto gastrointestinal contra patógenos que generan enfermedades entéricas, surge la necesidad de implementar estrategias nutricionales que mejoren la producción de mucinas y la salud intestinal, y a su vez, la disminución en el uso de antibióticos para mitigar las enfermedades propias de la etapa de levante.
Por tanto, un estudio específico se propuso determinar el efecto de la adición de diferentes cepas probióticas (Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus o Enterococcus faecium) sobre la producción de mucinas intestinales en cerdos en etapa de crecimiento.
Metodología del Estudio
Consideraciones Éticas
Todos los procedimientos experimentales fueron llevados a cabo conforme a las guías de “The International Guiding Principles for Biomedical Research Involving Animals” y fueron avalados por El Comité de Ética en la Experimentación Animal de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín (CEMED-03 del 07 de mayo del 2012).
Localización
El trabajo de campo se realizó en el Centro San Pablo, de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, ubicado en el municipio de Rionegro, a 2100 msnm, con una temperatura entre 12 y 18 ºC, en una zona de vida bosque muy húmedo Montano Bajo (bmh-MB).
Animales y Dietas
Se utilizaron 35 lechones (hembras y machos) del cruce Duroc x Pietrain, destetados a los 21 días de edad, con un peso aproximado de 6 ± 0,5 kg. Los animales fueron alojados en grupos de 8 durante el período de levante, en corrales con comederos de canoa, agua a voluntad y temperatura controlada (26 ± 3 °C).
La dieta comercial ofrecida contenía leche y sus derivados, enriquecida con vitaminas, minerales y lisina HCL, balanceada para cumplir con los mínimos nutricionales requeridos según el NRC (Tabla 1 del estudio original). La cantidad de alimento se administró según la tabla dietaria para la etapa productiva. Durante la lactancia no se suministró alimento sólido a los lechones.
Los animales fueron alimentados con dos tipos de dietas base: una dieta comercial con adición de antibiótico (D2) y otra sin adición de antibiótico (D1, D3, D4, D5). Los probióticos (L. casei, L. acidophilus o E. faecium) se suministraron en el agua de bebida de los animales que consumieron la dieta sin antibiótico (Tabla 2 del estudio original). La cantidad de probiótico adicionado fue del 20% con respecto al peso de la ración utilizada, buscando garantizar poblaciones mínimas de 108 UFC con una viabilidad adecuada mediante un mezclado directo de un litro de agua con 30 gramos de azúcar comercial, luego adicionado a un tanque de 50 litros y evaluado semanalmente. El alimento, a excepción de la dieta D2, estuvo libre de antibióticos. Las dietas experimentales se proporcionaron durante 30 días a partir del día del destete.
Toma de Muestras de Tejido Intestinal
Durante la fase experimental se realizaron eutanasias humanitarias a 35 lechones. El día inicial (día 1 del destete), se sacrificaron 5 animales como grupo de referencia. Los días 15 y 30 posdestete, se sacrificaron 3 lechones de cada tratamiento. Los animales se sedaron con Azaperona (stresnil®) intramuscular, se sometieron a inhalación con Nitrox® y se sacrificaron 2.5 horas después de su última comida.
Después del sacrificio, se extrajo completamente el intestino delgado (desde la unión pilórica hasta la válvula íleo-cecal) y se midió su longitud. El duodeno se tomó desde el píloro hasta el ángulo de Treitz; el yeyuno fue el segmento proximal restante del intestino delgado; y el íleon, el segmento proximal (10 cm) antes de la unión ileocecal. Se tomaron secciones transversales (aproximadamente 1 cm) y longitudinales (5 cm) de cada segmento. La digesta se removió mediante lavado con solución salina fría, y únicamente la sección ileal se fijó en formalina al 10% para su análisis posterior.
Análisis Morfométricos del Intestino Delgado
Procesamiento Histotécnico
Las muestras de las diferentes secciones del intestino, almacenadas en formalina al 10%, fueron enviadas al laboratorio de Histopatología Animal de la Universidad de Antioquia. Los tejidos ileales recolectados se sometieron a un método histotécnico con inclusión en parafina y se cortaron a 4 µm de espesor.
Tinciones Histoquímicas
Se montaron 3 placas para someter los tejidos a tinciones histoquímicas e identificar los diferentes tipos de mucinas según las técnicas descritas por el Instituto de Patología de las Fuerzas Armadas de los EEUU (AFIP):
- Coloración Azul Alcián pH 1.0: para identificar mucinas ácidas intensamente sulfatadas (MAS).
- Coloración Azul de Alcián pH 2.5: para identificar mucinas ácidas no sulfatadas (MANS).
- Coloración de PAS (Periodic Acid Schiff): para identificar mucinas neutras (MN).
Evaluación Microscópica y Análisis de Imágenes
Para la evaluación cuantitativa de los cortes histológicos, se empleó un microscopio óptico Leica DMLB con una cámara de microscopia digital Leica EC3. Se capturaron imágenes de la mucosa a 200x de aumento. Posteriormente, dichas imágenes se analizaron con el programa ZEN (Carl Zeiss, 2011), identificando un área circular de medida con un diámetro de 200µm. Se realizaron seis mediciones por pliegue circular de la mucosa en varias zonas (vértice, lados y fondo), tanto en la porción de la vellosidad como en la glándula de la mucosa intestinal para valorar la distribución de las mucinas.
Diseño Estadístico y Observaciones Clínicas
El experimento se realizó según un diseño de bloques al azar en un arreglo de parcelas divididas, utilizando el peso inicial de los animales para la conformación de los bloques. A cada animal se le asignó uno de los 15 tratamientos (5 dietas y 3 periodos de medición), con 3 repeticiones por tratamiento. El análisis estadístico se realizó mediante el procedimiento GLM del SAS, y las diferencias entre las medias de los tratamientos se determinaron por mínimos cuadrados y ANOVA (P < 0.05). Los cerdos que consumieron las dietas experimentales, en general, no presentaron ningún signo de enfermedad que causara su retiro o sacrificio inmediato.
Resultados y Hallazgos Clave
Los cambios en las poblaciones de mucinas estudiadas en vellosidades y criptas (Lieberkühn) entre cada una de las dietas y periodos de exposición, se observaron detalladamente (Tabla 3 del estudio original). En las figuras 1, 2, 3, 4, 5 y 6 (del estudio original) se pudo observar la expresión de MAS, MANS y MN, respectivamente, en vellosidades y criptas de cerdos que consumieron dietas con y sin la adición de cepa probiótica por 30 días posdestete.
Se observó un aumento significativo (P < 0.01) en la producción de Mucinas Ácidas Sulfatadas (MAS), Mucinas Ácidas no Sulfatadas (MANS) y Mucinas Neutras (MN) en el día 30 posdestete en aquellos animales que consumieron Enterococcus faecium, en comparación con aquellos que consumieron la dieta con adición de antibiótico. Esto indica que E. faecium en la dieta de lechones destetados promueve la producción y secreción de mucinas.
Las indicaciones estadísticas para la tabla de resultados (no incluida) serían: "Dentro de una misma fila, medias con diferente superíndice son estadísticamente diferentes (P < 0.05). Dentro de una misma columna, medias con un superíndice común (por variable en estudio) no difieren estadísticamente (P < 0.05)."
Implicaciones y Perspectivas Futuras
La mucina actúa como una barrera entre el lumen y el epitelio, protegiendo la superficie epitelial del intestino delgado de enzimas digestivas, la abrasión por partículas de alimento y los patógenos. La integridad de las uniones estrechas y las proteínas de la membrana plasmática extracelular dependen de la estrategia de protección que proporcionan las mucinas. La capa de moco formada por la mucina presente en el tracto gastrointestinal se constituye como la primera barrera física contra patógenos, inhibiendo su adhesión y posterior colonización.
Lukic et al. (15) reportaron los beneficios de las bacterias ácido lácticas, ya que no solo favorecen la producción de mucinas a nivel intestinal, sino que además promueven la expresión de proteínas de unión a mucina (MucBP), la cual inhibe, a su vez, la adherencia de bacterias patógenas a la mucosa intestinal.
Los hallazgos de este estudio respaldan la idea de que E. faecium, al ser adicionado en la dieta de lechones destetados, promueve la producción y secreción de mucinas. Esto podría verse reflejado en una mejora de la salud intestinal de los animales y, consecuentemente, en sus parámetros clínicos, sanitarios y productivos. Se subraya la necesidad de realizar futuras investigaciones que permitan comprender los mecanismos moleculares involucrados en la regulación de la secreción de las mucinas intestinales.