Responsiveness of intestinal epithelial cells to eubiotics: IPEC-J2 as in vitro model in swine

Gli effetti degli eubiotici sono di notevole interesse in quanto vengono utilizzati come additivi nell'allevamento suino in risposta alle attuali normative volte ad evitare la resistenza agli antibiotici. Dal 2013, l'Organizzazione mondiale della sanità ha vietato gli antibiotici e lo zinco come promotori della crescita. Nello studio 1, abbiamo caratterizzato un modello di co-coltura composto da cellule epiteliali intestinali (IPEC-J2) e cellule immunitarie del sangue periferico (PBMC). L'arginina è un amminoacido essenziale tra le varie sostanze utilizzate in sostituzione degli antibiotici. Utilizzando questo modello, abbiamo valutato come la privazione di arginina induce un aumento del danno intestinale e la conseguente attivazione della risposta immunitaria intestinale. La privazione porta all'immunoregolazione mediata dall'espressione di pro-infiammatori (fattore di necrosi tumorale (TNF)α, interleuchina (IL)-8, interleuchina (IL)-1α, interleuchina (IL)-6) e antinfiammatori (trasformazione Fattore di crescita (TGF)-β) citochine. Tra le altre molecole alternative, gli acidi grassi a catena corta (SCFA), fonti importanti per il metabolismo energetico e i processi anabolici nei mammiferi, possono regolare la risposta infiammatoria e aumentare l'integrità della barriera intestinale. Nello studio 2, abbiamo valutato gli effetti dell'integrazione di SCFA (acetato, butirrato, propionato e lattato) a diverse concentrazioni in IPEC-J2. Gli SCFA migliorano le funzioni delle proteine della giunzione stretta (TJp), che impediscono il passaggio degli antigeni attraverso la barriera intestinale nello spazio paracellulare. I risultati mostrano impatti su IPEC-J2, che dipendono dal tipo e dalla concentrazione specifica di SCFA. L'acetato e il propionato esercitano un'azione protettiva maggiore rispetto al lattato e al butirrato, alle concentrazioni prescelte. Inoltre, l'integrazione di SCFA stimola l'espressione di TJp e β-defensina 1 (BD-1), che, a sua volta, potrebbe essere stata coinvolta nell'inibizione dell'espressione genica del fattore nucleare (NF)-κB e del TNFα. Infine nello studio 3, basato sullo studio precedente, 5 mM di acetato e 1 mM di propionato sono stati usati come trattamenti per la co-coltura su lipopolisaccaridi (LPS), mimando lo stato infiammatorio acuto. L'acetato e il propionato hanno un effetto protettivo mediante la regolazione del TJp sull'infiammazione acuta. In sintesi, è stato caratterizzato un modello di co-coltura di IPEC-J2 e PBMC. Il modello potrebbe essere importante per studiare e chiarire il ruolo delle condizioni nutrizionali nella funzionalità e nella reattività delle cellule epiteliali intestinali (IEC) nei suini. La privazione di arginina colpisce le cellule epiteliali intestinali e stimola la loro risposta funzionale; l'amminoacido funge da modulatore della risposta antinfiammatoria locale per adattarsi e reagire a uno stimolo stressante. Inoltre, i dati potrebbero essere tradotti nell'uomo che ci sono somiglianze tra maiali e umani in termini di microbiota intestinale e nei meccanismi dei sistemi di difesa intestinale. Infine, gli SCFA hanno ruoli protettivi a livello intestinale. Abbiamo evidenziato l'effetto positivo in vitro degli SCFA, anche in presenza di LPS-challenge, sulla vitalità intestinale e sul mantenimento dell'integrità intestinale. Le azioni degli SCFA dipendono dal tipo e dalla concentrazione di essi. Le risposte attivate da arginina e SCFA sono promosse regolando TJp e la secrezione di citochine pro e antinfiammatorie. Pertanto, sarebbe auspicabile che gli SCFA, ampiamente utilizzati nelle diete dei suini, fossero utilizzati in base alle diverse azioni di ciascun SCFA.