Fosfatasa alcalina intestinal: un nuevo biomarcador de salud intestinal

El destete es un evento estresante para los lechones jóvenes: en general, la ingesta de alimento y la ganancia de peso disminuyen, mientras que la tasa de diarrea aumenta. Algunos ingredientes y aditivos se suministran en las dietas de los lechones durante el período posterior al destete para mejorar el rendimiento del crecimiento, generalmente mediante el ajuste de la salud intestinal.

Para evaluar su eficacia, se miden o se investigan algunos biomarcadores. Descubrimientos recientes mostraron que la fosfatasa alcalina intestinal (IAP) podría ser un biomarcador interesante para la salud intestinal.

En una multitud de organismos, las fosfatasas alcalinas (AP) desempeñan el papel de compuestos desfosforilantes, incluido el ATP. Estas metaloenzimas son generalmente proteínas homodiméricas, con monómeros que contienen residuos de cisteínas, iones Zn2+ y Mg2+ ions. Pueden ser inespecíficos (TNAP) y encontrarse en diversos tejidos (hueso, hígado) o específicos: en la placenta (PLAP), en las células germinales (GCAP) o en las células epiteliales intestinales (IAP).

La IAP se sintetiza en la célula y se exporta a la membrana apical de los enterocitos asociados a las vellosidades, a lo largo del intestino delgado, luego se libera a la luz intestinal y también al torrente sanguíneo por una fracción, a través de la secreción basolateral. Su expresión y/o actividad enzimática está regulada por muchos factores: etapa de desarrollo del animal, consumo de alimento, nutrientes específicos y otros compuestos dietéticos. La expresión y la actividad de IAP disminuyen durante la inanición y aumentan con la realimentación y con la ingesta de grasas. Microbiota intestinal, incluida la patógena E. coli, también estimula la secreción de IAP, por ejemplo, durante la colonización intestinal; este efecto se demostró en el pez cebra libre de gérmenes y también puede ser cierto en los mamíferos. IAP juega varios papeles en el tracto gastrointestinal; Muchas funciones biológicas se han descubierto en los últimos años.

Cuando el pH en el duodeno es demasiado bajo, la actividad ATPasa de la IAP es baja y se produce una acumulación extracelular de ATP secretada por los enterocitos. Esto estimula los receptores P2Y1 y conduce a la secreción de bicarbonato, que neutraliza el pH de la superficie duodenal. Así IAP protege indirectamente la mucosa intestinal contra el ácido y el quimo gástrico rico en pepsina.

Los lipopolisacáridos (LPS) se encuentran en bacterias Gram-negativas y en algunas bacterias Gram-positivas. Ellas contienen tres partes: Antígeno O, oligosacárido core y lípido A (Fig. 1). Su toxicidad reside en la fracción difosforil-lípido A que activa el Receptor tipo Toll 4 (TLR4). Este receptor participa en el reconocimiento de patógenos y puede conducir a la producción de citoquinas inflamatorias (TNF, IL-1β).

IAP controla la inflamación y reduce el riesgo de sepsis al desfosforilar el resto del lípido A. Convierte el difosforil lípido A en forma de monofosforilo, que no puede unirse a TLR4. Este papel se demostró inicialmente in vitro, luego en células endoteliales y en las larvas de pez cebra. Además, el efecto antiinflamatorio de fosfatasa alcalina intestinal (IAP) se demostró mediante la administración exógena de IAP (bovina) en ratas.

Esta potente propiedad antiinflamatoria de IAP contribuye fuertemente a prevenir (o tratar) los trastornos metabólicos y la obesidad; IAP también podría limitar la absorción de grasa.

La actividad de IAP depende de las bacterias intestinales y los productos bacterianos y, a su vez, influye en el equilibrio de las poblaciones microbianas. Por ejemplo, IAP podría ayudar a  mejorar los trastornos intestinales al contribuir a restablecer el equilibrio normal de las bacterias comensales.

Además de sus diversas funciones en el intestino (regulación del pH intestinal, desintoxicación de LPS bacteriano, acción sobre microbiota, reducción de la inflamación), la IAP tiene un efecto directo sobre la integridad de la mucosa intestinal a través de la regulación de la expresión de algunas proteínas de las uniones estrechas. En consecuencia, puede reducir el paso transmucoso de bacterias y los riesgos de shock séptico.

La permeabilidad de la mucosa intestinal de los lechones aumenta durante el período posterior al destete. En comparación con los lechones lactantes, los lechones destetados mostraron una reducción de la abundancia de IAP.

Los ingredientes del alimento pueden afectar la expresión y/o la actividad de la IAP: por ejemplo, las dietas ricas en grasas y los carbohidratos como el almidón y la celulosa pueden aumentar la actividad de la IAP. Algunos estudios también mostraron un efecto de algunos aditivos: ácidos orgánicos, aceites esenciales, minerales.

En particular, se observó que la suplementación con Zn estimulaba la secreción de IAP; además, se registró un aumento de la actividad de la IAP en lechones alimentados con una dosis farmacológica de óxido de zinc (ZnO, 2.500ppm Zn), en comparación con el grupo alimentado con un control negativo con Zn en una dosis nutricional.

El ZnO se usa comúnmente como agente promotor de crecimiento en dietas de lechones de países no pertenecientes a la UE y en piensos medicados de países de la UE.

Cuando se suministra en dosis farmacológicas en dietas para lechones destetados, puede aumentar la ganancia de peso y reducir la diarrea. Su modo de acción no está del todo aclarado, pero sus efectos sobre la salud intestinal se han demostrado en varios estudios.

En un ensayo reciente realizado en la Universidad de Ghent, se estudió el efecto del ZnO en la salud intestinal en experimentos con diferentes tratamientos: ZnO estándar a nivel nutricional (110 ppm de Zn suplementado) o farmacológico (2400 ppm de Zn suplementado) y ZnO potenciado (HiZox) en dos dosis (110 o 220ppm de Zn suplementado).

La resistencia eléctrica transepitelial intestinal (TEER), medida en cámaras de Ussing, fue elegida como marcador de la integridad de la mucosa intestinal: una TEER alta se corresponde con una permeabilidad intestinal baja. La expresión de ARNm de TEER e IAP aumentó con la dosis farmacológica de ZnO y ZnO potenciado, en comparación con el ZnO estándar en una dosis nutricional (Fig. 2).

Estos resultados se asociaron con otros marcadores de la salud intestinal, incluida la reducción de E. coli intestinal. El efecto de la fuente de ZnO potenciada sobre la expresión del gen IAP y sobre la actividad de IAP se confirmó en otros estudios.