Limitaciones para la eficiencia en el uso de aminoácidos para el crecimiento y Sistema Inmune Porcino (II)

Varios estudios se han realizado en los últimos años para identificar nutrientes capaces de estimular la respuesta inmune en los cerdos. Blecha e Charley (1990) observaron que la utilización de los nutrientes que estimulan el sistema inmune es esencial cuando se ve comprometida el sistema inmunológico.

Cuando se analiza la eficiencia del uso de aminoácidos para el sistema inmunológico, siempre debemos considerarlas como una herramienta de ayuda para mejorar la capacidad de los cerdos para establecer una respuesta inmune contra el desafío de salud.

El uso de glutamina para los cerdos se ha llevado a cabo intensamente en los últimos años, principalmente debido a su capacidad para aumentar la actividad de las funciones inmunes y la reducción de las infecciones (Johnson et al., 2006). La glutamina es el aminoácido más abundante neutral en la circulación y en el espacio intracelular. Clásicamente, es un aminoácido no esencial, pero puede ser considerado condicionalmente esencial, en condiciones de estrés como el destete, la sepsis, el transporte, el ejercicio o durante el período de rápido crecimiento de los tejidos (Li et al. 2007). Mientras que muchos tejidos pueden sintetizar glutamina, pocos son capaces de liberar cantidades significativas en el torrente sanguíneo. Estos incluyen pulmón, cerebro, músculo esquelético y tejido adiposo de mayo. 

Debido a su gran masa, el músculo esquelético es considerado el más importante productor de glutamina en el cuerpo, representando aproximadamente el 60 % de la glutamina circulante. La glutamina es la fuente más importante de energía para las células que se dividen rápidamente como los enterocitos y linfocitos, y otras células como los macrófagos y las células renales, proporcionando ATP para la "rotación" de proteínas intracelulares, el transporte de nutrientes a través de la membrana plasmática, el crecimiento y la migración celular; así como el mantenimiento de la integridad de la célula (Li et al., 2007).

En los cerdos, la glutamina es el principal sustrato para la síntesis endógena de arginina, compensando de esta manera, la pérdida de este aminoácido en la leche (Wu et al. 1995) y el intenso catabolismo de la arginina en el intestino delgado. El moco y el complejo articular, que protegen el epitelio intestinal, son ricos en glicoproteínas que se sintetizan a partir de glucosamina- 6-fosfato, síntesis de la cual participa la glutamina (Figura 4).

La glutamina puede promover la deposición de proteínas y el crecimiento de los animales mediante la estimulación de la secreción de hormonas anabólicas tales como la insulina, e inhibir la producción de glucocorticoides. Varios estudios demuestran que la suplementación con glutamina previene la atrofia intestinal en condiciones de hipercatabolismo (Buchman et al., 1995; Li et al., 1994; Schroder et al., 1995; Tamada et al. 1992), y que también es necesaria para el mantenimiento del intestino asociado al tejido linfático y la producción y secreción de inmunoglobulina.

En la integridad intestinal y en la prevención de infecciones bacterianas (Alverdy., 1990) Wu et al. (1996) observaron que la suplementación de glutamina (1,0%) impidió la atrofia del yeyuno en la primera semana post-destete y mejoró el rendimiento durante la segunda semana post-destete.

Abreu et al. (2007) observaron que la inclusión de la glutamina en una dieta con soja extruida, leche descremada y lactosa mejoró la ganancia de peso de los animales en un 20 %, de 21 a 42 días de edad. Kitt et al. (2002) informaron que la adición del 1 % de glutamina en la dieta mejora de la eficiencia de alimentación y el aumento de altura de las vellosidades en lechones destetados.

Los estudios indican claramente que la suplementación de glutamina puede aumentar la ganancia de peso de los lechones en el vivero de salida en aproximadamente 1 kg, como consecuencia de la prevención de la atrofia de las vellosidades intestinales, lo que refleja una mejora en la conversión del alimento. La disminución en la aparición de diarrea se observa también con la suplementación de glutamina, pues una mejor digestión y absorción de nutrientes en el sustrato reduce la proliferación de microorganismos indeseables.

La mejora de rendimiento en la fase de vivero tiene como consecuencia un mejor rendimiento en las fases posteriores de crecimiento y de acabado, lo que resulta en los cerdos más pesados o sacrificados más próximos al final del ciclo de cría.

La lisina es un nutriente esencial para la síntesis de proteínas de músculo (6,5 a 7,0 %), pero tiene una proteína relativamente menor con el mantenimiento de la función biológica (2,4 %) (Machado y Fontes, 2006). Varios estudios han demostrado que los cerdos con activación crónica alta o baja del sistema inmune reaccionan de manera diferente a niveles crecientes de lisina (Klasing et al., 1999). Los cerdos con baja activación responden positivamente a los niveles de lisina más altos, en comparación con los animales con alta activación inmune crónica. Esto se debe al mayor potencial para la deposición de proteínas en animales con baja activación del sistema inmune, ya que este no se limita la actividad metabólica. En el caso de los cerdos con sistema inmune activado, presentan catabolismo muscular para direccionar aminoácidos para la síntesis de los componentes del sistema inmune (Le Floch et al., 2004).

En una serie de pruebas, Williams et al. (1997a) obtuvieron información importante sobre el impacto de la activación crónica del sistema inmune en la composición del crecimiento, requerimientos de aminoácidos y características de la carcasa de cerdo de 6 a 112 kg de peso vivo (Tabla 5).

Podemos ver que la activación inmune actúa de manera significativa en la ganancia diaria de peso, eficiencia alimenticia, y en el consumo de alimento. Los resultados obtenidos por los autores indicaron que una baja activación crónica del sistema inmune induce positivamente en los niveles más altos de lisina (1,50 % Lys, con una ingesta diaria de 14,7 g), en comparación con aquellos sometidos a alta activación crónica del sistema inmunitario (1,2 % Lys, con una ingesta diaria de 8,8 g).

Podemos concluir que los cerdos sin activación del sistema inmune presentan una exigencia nutricional más alta, debido al mayor potencial intrínseco de la deposición de proteínas en este grupo, en comparación a los cerdos con una alta respuesta inmune. Sin embargo, la práctica de la concentración de aminoácidos, como por ejemplo de lisina o niveles de proteína aún es común en condiciones de estrés inmunológico.

Cada vez es más evidente que esta práctica representa un impacto económico significativo en la nutrición de cerdos, ya que los animales no son capaces de responder a este aumento, debido al efecto de las citoquinas (Baker & Johnson, 1999). Además, está claro que los animales con estado sanitario excelente (bajo la activación del sistema inmune) tienen las mayores necesidades nutricionales con el fin de maximizar la expresión de su potencial genético (Williams, 1998).

Otro aminoácido considerado de gran importancia para el sistema inmune es la arginina, un aminoácido básico que puede influir en la respuesta inmune y la resistencia a enfermedades (Le Floch et al. 2004). Todas las investigaciones con arginina establecen una asociación entre la arginina, el óxido nítrico y la respuesta inmune. Por lo tanto, en las dos últimas décadas la arginina ha sido el foco de la investigación como un regulador de muchos procesos inmunológicos y fisiológicos (Tayade et al., 2006).

Respecto a los aminoácidos azufrados, la suplementación suficiente vía directa y la descomposición de las proteínas del tejido son necesarias para la síntesis de proteínas y péptidos que están implicados en la función normal del sistema inmune. Algunos estudios han demostrado que la metionina afecta el sistema inmunológico, mejorando su respuesta, tanto humoral como celular. Se encontró que la metionina es mayor para la inmunidad óptima que para un crecimiento óptimo (Tsiagbe et al., 1987; Swain y Johri, 2000; Shini et al., 2005), y que la restricción de aminoácidos sulfurados resulta en una severa disminución de linfocitos en el tejido intestinal (placas de Peyer) y lámina propia (Swain e Johri, 2000).

La treonina es un aminoácido esencial para los cerdos, el cual se encuentra en altas concentraciones en el corazón, los músculos, y el sistema nervioso esquelético y central. Además de su uso para la síntesis de proteína del tejido muscular y de la leche, la treonina está involucrada en otras funciones fisiológicas como la digestión y la inmunidad (Stoll et al, 1998; Wu, 1998).

Las secreciones digestivas, entre ellas el moco, que se compone principalmente de agua (95 %) y mucinas (5 %), las cuales son glicoproteínas de alto peso molecular, especialmente ricas en treonina. Así como las mucinas, los anticuerpos son glicoproteínas globulares que contienen altos niveles de treonina, siendo probablemente el primer aminoácido limitante para la producción de inmunoglobulinas G. Por lo tanto, es probable que toda la cantidad necesaria de treonina cambie de acuerdo a la importancia de cada función. Debido a la baja digestibilidad de las mucinas, los aminoácidos que las constituyen no pueden ser reabsorbidos, a ello se debe su alta recuperación de las pérdidas endógenas en el extremo del íleon (Hoskins 1984; Jansman et al., 2002).

Según Lien et al. (1997), las mucinas contribuyen con aproximadamente 30 % de treonina en las pérdidas endógenas. La relación Thr: Lys en pérdidas endógenas alcanza el 120 %, en comparación con el 57 % de media en las carcasas de cerdo (Mahan y Shields, 1998). Li Defa et al. (1999) estudiaron el impacto de la treonina dietética (cuatro niveles de Thr:Lys: 64, 75, 83 y 99 %) en cerdos en crecimiento (17-31 kg) desafiados con Albúmina de Suero Bovino (BSA) o Vacuna Atenuada contra la Peste Porcina (SFAV).

Los autores observaron que las concentraciones de IgG aumentaron con treonina dietética. Evaluar el requerimiento de treonina para un determinado estado fisiológico particular, es esencial para hacer dietas equilibradas para los aminoácidos.

El equilibrio metabólico es esencial para asegurar un potencial de crecimiento adecuado y el correcto funcionamiento del sistema inmunológico, además de garantizar la máxima resistencia a los agentes infecciosos. En los últimos años se ha observado avances significativos en la nutrición de aminoácidos. A pesar de estos avances, la eficiencia del uso de proteínas de la dieta para el crecimiento y el sistema inmune de los cerdos, sigue siendo sub óptima debido a las limitaciones, tanto bioquímicas como fisiológicas.

Entre los factores limitantes están: (1) la extensa degradación de ambos, aminoácidos esenciales y no esenciales; (2) el uso obligatorio de aminoácidos para mantener el metabolismo y la homeostasis en situaciones de desafío inmune, y (3) reducción de la actividad mTOR con el avance de la edad del cerdo.

Sobre la base de nuevos conocimientos sobre el metabolismo intestinal y la regulación de la expresión génica, los métodos prácticos que implican la administración de suplementos de aminoácidos han permitido una mayor absorción de los nutrientes de la dieta directamente en la circulación sistémica, la estimulación de la síntesis de proteínas de las células; y por lo tanto, el aumento de la eficiencia de la utilización de aminoácidos para el sistema inmune y el crecimiento de los cerdos.

Una mayor cantidad de investigaciones en esta área todavía es necesaria para dilucidar mejor los posibles mecanismos de interacción entre el metabolismo y la inmunidad, y así permitir el establecimiento de una intervención inmuno-nutricional que puede ayudar a mantener a los cerdos sanos y capaces de alcanzar su potencial genético máximo.

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