MENÚ

TANCAR

Carrer Argenters 11
08130 Santa Perpètua de Mogoda,Barcelona

tc@tech-complex.com
+34 93 718 22 15

Tornar a les notícies

ENDOTOXINES EN ANIMALS DE PRODUCCIÓ

nov. 30, 2023

Què són les endotoxines?

Les endotoxines són part de la paret cel·lular dels bacteris Gram negatius i que són alliberats quan el bacteri es trenca o desintegra.

Aquestes substàncies consisteixen en complexos de lipopolisacàrids i lipoproteïnes conegudes també amb les sigles LPS (encara que existeixen algunes exotoxines no relacionades amb els LPS, com les proteïnes endotoxines delta del Bacillus thuringiensis).

Les LPS es troben a la membrana externa dels bacteris Gram negatius on realitzen funcions de manteniment de la integritat estructural del bacteri i de protecció davant de certs compostos químics.

L’alliberament dels LPS pels bacteris Gram negatius no requereix necessàriament la destrucció de la paret cel·lular bacteriana, sinó que poden ser secretats de forma fisiològica com a part de l’activitat del trànsit de vesícules de membrana (durant les fases de multiplicació bacteriana).
Els principals efectes perjudicials a l’organisme es deuen a les interaccions amb el sistema immune, sent els LPS uns potents activadors del sistema immunitari, arribant a provocar un xoc sèptic. L’efecte tòxic directe és molt petit, però l’efecte dels LPS és indirecte, associat a la cascada de respostes immunes que es desencadenen amb l’alliberament d’aquestes molècules.
Els efectes són dosis dependents però també hi ha una susceptibilitat individual.

Estructura dels LPS

Els LPS pot arribar a constituir fins al 75%-80% de la paret cel·lular externa del bacteri.
Antigen O o Polisacàrid O
Polisacàrid amb diferent composició en funció del cep bacterià i localitzat cap a l’exterior del bacteri. Determina la seroespecificitat (tipus d’anticòs que pot reaccionar amb les endotoxines) i responsable del tipus de resposta immune.

Nucli R

Oligosacàrids que uneixen, a manera de pont, l’antigen O amb el lípid A. Està constituït per molècules de sucre (hexoses, heptoses…) i components no-carbohidrats (fosfat, aminoàcids, etanolamina).

Lípid A
Disacàrid de glucosamina fosforilada amb múltiples àcids grassos. Aquesta cadena hidrofòbica d’àcids grassos serveix d’ancoratge dels LPS a la membrana bacteriana. El lípid A és el responsable de la toxicitat dels bacteris Gram negatius, definint el grau i la naturalesa d’activació immunitària a l’organisme.

Mecanisme de toxigènic dels LPS
Els LPS s’alliberen en dos moments:
  • Per lisi bacteriana

  • Fases reproductores i de creixement dels bacteris.

Aquests LPS poden ser absorbits mitjançant transport paracel·lular (per alteració de la barrera intestinal) o per transport transcel·lular. Per totes dues vies són capaces d’arribar al sistema circulatori on poden originar febre, xoc i fins i tot la mort.

La molècula LBP és una proteïna d’unió a LPS produïda al fetge, a les cèl·lules epitelials dels pulmons i intestí i forma un complex d’alta afinitat amb els LPS lliures, alertant el sistema immune de la presència d’endotoxines, activant la producció de citocines proinflamatòries.
Aquesta resposta inflamatòria desencadenada pels LPS-LPB té com a conseqüència la disminució dels rendiments en creixement i de leficiència del pinso.

A més, aquests LPS són capaços de complicar altres malalties, l’estrès oxidatiu, alteracions patològiques immunomediades al fetge i intestí, així com al tracte respiratori.

La tolerància als LPS ve determinada per una exposició repetida a les endotoxines i determina l’índex d’immunotolerància als patògens Gram(-).

Per prevenir els danys per una inflamació excessiva, s’alliberen citocines antiinflamatòries. Aquesta immunosupressió deguda a la tolerància a endotoxines pot condicionar un augment del risc d’infeccions secundàries i disminuir els títols de vacunació i, per tant, reduir l’efectivitat de les vacunes.

Salut digestiva i endotoxines

En un estat d’equilibri de la microbiota o eubiosi, els bacteris Gram (-) i les seves endotoxines (LPS) no afecten negativament les cèl·lules epitelials intestinals, ja que responen molt poc als LPS quan s’estimulen apicalment. No obstant això, quan els LPS són presents a la membrana basolateral s’estimula fortament la secreció de citocines inflamatòries a la llum intestinal originant canvis en l’estructura i la funcionalitat de l’epiteli intestinal.
Afecta també les unions estretes i augmenta l’estrès oxidatiu que afecten la funció de la barrera intestinal comprometent-ne la integritat. Així mateix, la inflamació i oxidació indueixen apoptosi cel·lular, disminuint l’alçada de les vellositats i la ràtio altura villi/profunditat de les criptes.
Aquesta disminució en la taxa de renovació cel·lular i en la capacitat de la barrera intestinal impedeix dur a terme diferents funcions com ara la digestió i l’absorció de nutrients.
La presència en pinsos de determinats anti nutrients, com ara polisacàrids no amilacis o greixos oxidats, micotoxines, així com l’estrès per calor i tractaments antibiòtics, compliquen el procés.
Detoxificació i eliminació de LPS
Suposa l’adaptació de l’hoste, tot i que comporta un cost alt per la mobilització de recursos.
Un dels primers mecanismes per a la inactivació dels LPS consisteix en la secreció de molècules que s’uneixen als LPS anomenats pèptids antimicrobians (AMPs de les sigles en anglès), per part de les cèl·lules intestinals.
Els pèptids antimicrobians són un dels mediadors més importants de la reacció de l’organisme davant dels LPS. Aquests pèptids són atrets pels patògens amb càrrega negativa, incloses les molècules LPS que cobreixen els bacteris gramnegatius. Certs pèptids antimicrobians poden neutralitzar directament els LPS, evitant així el seu reconeixement per part de les cèl·lules immunitàries i l’alliberament de citocines proinflamatòries.
Els LPS lliures en solució formen estructures agregades que es poden unir a proteïnes d’unió a LPS (LBP). Aquestes LBP presenten LPS a la superfície de macròfags i neutròfils mitjançant el receptor CD14, la qual cosa causa l’alliberament de citocines proinflamatòries.
Estudis recents han mostrat que quan els AMP s’uneixen a LPS lliures, descomponen aquests agregats en partícules més petites que no s’uneixen tan fàcilment a les LBP. Per tant, els AMP tenen una funció molt important davant de la sepsi, en evitar que el sistema immunitari pugui reconèixer aquests LPS lliures.
La Fosfatasa Alcalina intestinal també limita l’activitat del lípid A provocant-ne la degradació i evitant el reconeixement per part del receptor TLR-4 i la producció de citocines proinflamatòries.
Al torrent sanguini els LPS pateixen una hidròlisi limitada i són detoxificats al fetge a través de receptors específics i amb la col·laboració de lipoproteïnes d’alta densitat i quilomicrons. Després de la detoxificació hepàtica s’excreten a través de la bilis.
Endotoxines en remugants
Els LPS juguen un paper molt important en diversos desordres en remugants: acidosi ruminal, síndrome de fetge gras, malalties de la peülla, retenció de placenta, desplaçament d’abomàs.
Els bacteris ruminals són predominantment Gram (-) i, a causa de la fermentació ruminal sempre hi ha una lisi bacteriana, i, per tant, presència de LPS de forma natural, creant un entorn que està sota una contínua estimulació immunològica.
Els mecanismes que determinen la tolerància davant de LPS en remugants són:
  • Barreres físiques de l’epiteli (capa externa queratinitzada de l’epiteli ruminal) i la mucosa.

  • Secreció de pèptids antimicrobians

  • Basats en la retroalimentació negativa de la senyalització del factor nuclear kappa NF-KB, que estimula el sistema immunitari dels mamífers.

Una de les malalties més freqüents en vaca de llet associada a un augment substancial de la càrrega de LPS és l’ acidosi ruminal subaguda o SARA (de les sigles en anglès Sub Acute Ruminal Acidosi) i que es caracteritza per períodes de baixada del pH ruminal donant com a resultat un desequilibri de la població microbiana del rumen i un augment de la concentració. A causa de l’enorme consum de glucosa que suposa l’activació dels processos inflamatoris, això pot donar com a resultats una dràstica caiguda en la producció de llet.

A més dels efectes locals en el rumen, els LPS, la seva translocació i impacte de les endotoxines circulants repercuteixen en la salut del remugant.

La translocació d’endotoxines esdevé especialment important quan el fetge és incapaç de detoxificar les endotoxines (per exemple: durant trastorns hepàtics, com la lipidosi hepàtica o malaltia del fetge gras).

També per desafiaments amb micotoxines ja que poden afectar la salut hepàtica i/o facilitar la translocació d’endotoxines per la pèrdua de la integritat intestinal.

Les respostes inflamatòries, amb un augment en la producció de citocines, causades per la circulació d’endotoxines i altres molècules tenen un efecte important sobre el teixit de la peülla. Per aquest motiu la SARA està associada amb problemes de coixeres i més específicament amb la decoloració, hemorràgia i ulceració de la peülla.

Endotoxines en monogàstrics

Les endotoxines poden afectar la salut i el rendiment dels porcs en estimular el sistema immunològic, fer malbé la mucosa intestinal i interrompre les unions estretes entre els enteròcits. Les endotoxines també poden induir febre, anorèxia, diarrea i dificultat respiratòria en porcs.

La via principal d’alliberament i augment de LPS en porcí són l’ús d’ antibiòtics , la presència de micotoxines en pinso o diferents factors capaços de desencadenar un període d’ estrès . Els LPS originen febre, canvis en els recomptes de leucòcits, CID (coagulació intravascular disseminada), hipotensió, xoc i mort.

La seqüència d’esdeveniments segueix un patró regular amb un període de latència, un estrès fisiològic que cursa amb diarrees, prostració i fins i tot xoc que pot conduir finalment a la mort.

Hi ha diferents mètodes per estudiar els efectes de les endotoxines en la producció porcina, com el desafiament experimental amb injecció de LPS o mitjançant el mesurament de biomarcadors en saliva.

Els pollastres d’engreix són menys sensitius que altres espècies a l’efecte dels LPS (per manca d’una senyalització específica, TRAM-TRIF) però són capaços de desencadenar una activació del sistema immune i disminució de la productivitat relacionada amb l’acció de les interleucines produïdes durant la fase aguda inflamatòria.

Diferents estressors, com l’ estrès per calor , on es compromet la barrera intestinal afavorint la translocació de LPS, originen inflamació amb efectes en la reproducció, taxa de posada (sobretot a les fases d’inici i final del cicle de posada) i immunosupressió.

Altres factors que poden conduir a un augment de LPS a la llum intestinal, com en porcí, són causes ambientals i altres estressors, components del pinso, transicions, contaminació per micotoxines o l’ús d’antibiòtics.

En trastorns que condueixen a una proliferació de bacteris Gram (-) i disminueixen la funció de la barrera intestinal, les endotoxines són capaces d’arribar al flux sanguini provocant reaccions immunitàries de cost elevat, desviant els recursos de nutrients al sistema immune, però a més disminueix la ingesta alterant el rendiment.

Solucions per a les endotoxines via pinso

  • Els B-glucans , presents a la paret cel·lular dels llevats tenen una acció immunomoduladora, per la qual cosa limiten l’abast de la resposta inflamatòria davant de LPS.

  • Captadors de micotoxines , àmpliament utilitzats per al control d’altres toxines com les micotoxines, aquestes substàncies formen un complex massa gran amb les toxines com per ser absorbit, sent eliminat a través de la femta.

Aquests captadors de micotoxines poden ser:
  1. Molècules hidròfiles: bentonites, aluminosilicats (sobretot per a aflatoxines) capacitat limitada davant molècules de naturalesa lipofílica (zearalenona o DON).

  2. Orgànics” – basats en mananooligosacàrids (MOS) amb capacitat d’absorbir un ampli rang de micotoxines.

En ser neutralitzades, les micotoxines es limiten l’efecte sinèrgic i el risc de l’efecte negatiu de les LPS.
  • Captadors d’endotoxines . Normalment tenen lobjectiu del lípid A, responsable dels efectes patogènics dels LPS. A més, el seu efecte és més o menys consistent amb les diferents endotoxines.

  • Productes que afavoreixin la salut intestinal, la integritat de l’escombrera intestinal i la funció entèrica: enzims, fibra, extractes de plantes, pro i prebiòtics.

 

Solució combinada davant de problemes de presència de mico i endotoxines

Multiprotect Y és un adsorbent de micotoxines i endotoxines de gran espectre que contribueix a reforçar el sistema immunitari de l’animal. La fórmula inclou argiles, llevats, antioxidants d’origen vegetal (extractes de raïm i de cúrcuma) i betaïna.
Multiprotect I combina dos modes dacció:
1. ADSORCIÓ: Multiprotect I adsorbeix ràpidament i selectivament les micotoxines al tracte digestiu dels animals, inclosa l’Aflatoxina B1 i ZEA (gràcies a les parets de llevats). Així mateix, tenen capacitat d’adsorber altres biotoxines (endo i exotoxines).
2. BIOPROTECCIÓ: El producte inclou components actius seleccionats per a:
  • Donar suport a les funcions hepàtiques, gràcies a la betaïna, ja que el fetge és l’òrgan clau de la detoxificació. Això ajuda a la detoxificació de les mico/endotoxines que no poden ser adsorbides i eliminades a nivell intestinal (per exemple, DON).

  • Contribuir a ajudar les defenses naturals, afeblides per biotoxines, gràcies als actius immunomodulars de la cúrcuma.

  • Reforçar i completar l’acció del sistema antioxidant dels animals i limitar l’estrès oxidatiu per la inclusió d’extractes antioxidants procedents del raïm i la cúrcuma.

Els principals beneficis:

  1. Ampli rang d’activitat: Multiprotect I actua sobre una àmplia gamma de biotoxines: micotoxines, endotoxines i exotoxines, en les diferents condicions de pH del tracte digestiu.

  2. Rapidesa: Actua en tan sols 1 minut després de ser ingerit pels animals.

  3. Selectivitat: Multiprotect I no té risc d’interaccionar amb nutrients presents al pinso.

Multiprotect I és un producte multiespècie, dissenyat per ser incorporat al pinso complet.

Bibliografia
Reisinger, N.; Wendner, D.; Schauerhuber, N.; Mayer, E. Effecta de Lipopolysaccharides (LPS) i Lipoteichoic Àcid (LTA) amb l’Inflammatory Response in Rumen Epithelial Cells (REC) i l’impacte de LPS amb Claw Explants. Animals 2021 , 11, 2058. https://doi.org/10.3390/ani11072058
Lohuis, JA et al. “Pathophysiological effects of endotoxins in ruminants. 1. Changes in body temperature and reticle-rumen motility, and the effect of repeated administration.” The veterinary quarterly vol. 10,2 ( 1988 ): 109-16. https://doi:10.1080/01652176.1988.9694157
Lohuis, JA et al. “Pathophysiological effects of endotoxins in ruminants. 2. Metabolic aspects.” The veterinary quarterly vol. 10,2 ( 1988 ): 117-25. https://doi:10.1080/01652176.1988.9694158
Sarmikasoglou, E., Faciola, AP Ruminal bacteri lipopolysaccharides: an immunological and microbial outlook. J Animal Sci Biotechnol 13, 41 ( 2022 ). https://doi.org/10.1186/s40104-022-00692-5
Josep Garcia-Sirera, Special Nutrients Inc. 2766 Douglas Road, Miami, Fl 33133, USA. 2010 Endotoxins in Swine (specialnutrients.com)
Swain T, Deaver CM, Lewandowski A, Myers MJ. Lipopolysaccharide (LPS) induïx inflammatory changes to differentially expressed miRNAs of the host inflammatory response. Vet Immunol Immunopathol. 2021 Jul;237:110267. https://doi.org/10.1016/j.vetimm.2021.110267 . Epub 2021 Maig 10. PMID: 33993048..
Reisinger N, Emsenhuber C, Doupovec B, Mayer E, Schatzmayr G, Nagl V, Grenier B. Endotoxin Translocation and Gut Inflammation Are Increased in Broiler Chickens Receiving a Oral Lipopolysaccharide (LPS) Bolus during Heat Stress. Toxins (Basel). 2020 Set 29;12(10):622. https://doi.org/10.3390/toxins12100622 PMID: 33003423; PMCID: PMC7601408.
Lei Liu, Di Wang, Xingzheng Li, Adeyinka Abiola Adetula, Adnan Khan, Bing Zhang, Huagui Liu, Ying Yu, Qin Chu, Long-lasting efectes de lipopolysaccharide en reproduction and splenic transcriptome hens and 2, 22, 113527, ISSN 0147-6513, https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.113527

Vols que t'ajudem?

Som experts en nutrició animal des de fa més de 20 anys. Som especialistes en oferir solucions nutricionals eficaces i científicament recolzades per optimitzar la salut, el benestar i el rendiment dels animals