Capitol: 2 Protejarea sănătății și bunăstării animalelor Nutriția și funcția imună

2
Protejarea sănătății și bunăstării animalelor: nutriție și funcție imună

Universitatea din California, Davis

Sistemul imunitar protejează sănătatea animalelor și contribuie la bunăstarea animalelor. Nutriția este un modulator important al funcției imune și poate înclina adesea echilibrul dintre sănătate și boală. Rapoartele actuale ale Comitetului pentru nutriția animalelor (CAN) oferă recomandări importante cu privire la necesitățile de nutrienți care iau în considerare performanța dorită sau așteptată a animalelor. Profesioniștii din industrie și oamenii de știință universitari ar dori să examineze alte obiective funcționale majore. Dacă sănătatea animalelor a fost selectată ca obiectiv final funcțional în locul ratei de creștere sau a performanței reproductive, recomandările privind nutrienții s-ar putea schimba (Figura 2-1). În majoritatea cazurilor, recomandările Consiliului Național de Cercetare (NRC) pentru cerințele estimate sunt probabil adecvate pentru sănătatea și bunăstarea optimă a animalelor, dar obiectivul comitetelor CAN ar trebui să fie să caute excepții.

Cercetarea nutriției animalelor se bazează adesea pe informații din studii la om pentru a indica nutrienții care ar putea necesita o examinare mai aprofundată. În timp ce informațiile din studiile la om sunt importante (Gershwin și colab., 2000), studiile pe animale de laborator ne oferă o mai bună înțelegere a aspectelor mecaniciste și cantitative ale sistemului imunitar, cum ar fi cât de mult dintr-un nutrient specific este necesar pentru ca sistemul imunitar să face treaba sa și modul în care insuficiențele sau excesele de nutrienți afectează sistemul imunitar. De asemenea, este important să stabilim ce

sănătății

FIGURA 2-1. Cerințele dietetice stabilite de Consiliul Național de Cercetare (NRC) (prezentate ca săgeți) se bazează de obicei pe concentrații care maximizează creșterea și reproducerea și previn patologiile de deficit cunoscute. Imunocompetența optimă poate apărea la niveluri de nutrienți care sunt: ​​mai mari decât cerința NRC (panoul A); egală cu cerința NRC (panoul B); sau mai puțin decât cerința NRC (panoul C).

componentele sistemului imunitar trebuie măsurate și care sunt obiectivele funcționale care sunt cei mai buni indicatori ai sănătății animalelor.

În cele din urmă, speciile de animale vizate trebuie examinate pentru a determina concentrațiile specifice de nutrienți pentru o imunocompetență și o sănătate optime. Testele de teren și studiile epidemiologice în instalațiile de producție vor fi necesare pentru a verifica rezultatele cu provocări autentice ale bolii. Atingerea acestui obiectiv va fi complicată, deoarece fiecare specie de animal are agenți patogeni potențiali, deoarece apărarea acestor organisme poate răspunde diferit la nutrițional

manipulări. Majoritatea medicilor veterinari urmăresc 20 de boli, iar nutriționiștii sunt preocupați de 45 sau mai mulți nutrienți la un moment dat. Deci, numărul combinațiilor dintr-o specie este redutabil. Sortarea acestor interacțiuni între nutriție și boală poate fi simplificată prin concentrarea asupra sistemului imunitar și modularea acestui sistem de către componentele dietetice (Klasing, 1998).

ASUMĂRI PRIVIND CERCETAREA IMUNOLOGICĂ

La examinarea sistemului imunitar, se presupune o corelație între imunitate și rezistența la boli. Acest lucru este valabil pentru majoritatea bolilor infecțioase, dar uneori alte sisteme fiziologice, cum ar fi integritatea membranei și tipurile de receptori de pe celulele epiteliale, sunt factorii decisivi principali.

De asemenea, se presupune că oamenii de știință știu ce componente ale sistemului imunitar să măsoare. Acest lucru nu este neapărat adevărat. În ultimii 15-20 de ani, progresele majore în imunologie au fost determinate de interesul pentru bolile de inimă, cancerul și știința de bază. Aceste studii au oferit oamenilor de știință o mai bună înțelegere a componentelor care trebuie măsurate, dar incertitudinea rămâne încă atunci când se încearcă măsurarea sănătății animalelor și a susceptibilității la boli. Eforturile recente ale toxicologilor menite să găsească obiective de imunocompetență care se corelează cel mai bine cu rezistența la boli (Dean, 1997) ar trebui menționate de nutriționiștii de animale pe măsură ce își proiectează cercetările.

INFLUENȚELE DIETARE PE SISTEMUL IMUNITAR

Mecanismele fundamentale prin care dieta influențează sistemul imunitar și diverse aspecte mecaniciste trebuie examinate pentru a determina cum și de ce dieta afectează sistemul imunitar (Tabelul 2-1). Printre unele dintre domeniile care trebuie examinate se numără nevoile de substrat, imunitatea nutrițională, efectele de reglare directă, echilibrul hormonal, patologia și componentele non-nutritive ale furajelor. Examinarea atentă a acestor zone poate oferi și răspunsuri la întrebări imunologice și de altă natură.

Nevoile de substrat

Sunt disponibile puține informații surprinzătoare care indică cât de mare este sistemul imunitar, ce are nevoie pentru a-și face treaba sau chiar prioritățile pentru utilizarea nutrienților atunci când acestea devin limitative. Sistemul imunitar este relativ mic atunci când este estimat ca procent din greutatea corporală. Greutatea tuturor leucocitelor și a produselor acestora implicate în funcția imună sunt probabil mai mici de 2% din greutatea corporală. Deși sistemul imunitar este relativ mic, este un sistem vital ale cărui cerințe trebuie îndeplinite.

TABELUL 2-1. Mecanisme prin care nutriția modulează imunocompetența și rezistența la boli.

Aprovizionarea cu substraturi a sistemului imunitar

Privarea de nutrienți de agenții patogeni (imunitate nutrițională)

Fier, biotină, mangan

Efecte reglatoare directe asupra celulelor sistemului imunitar

Acizi grași, vitaminele A, D, E

Schimbarea echilibrului hormonilor care reglează imunitatea

Energie, proteine, tipare de masă

Reducerea patologiei indusă de un răspuns imun

Acțiuni fizice și chimice ale furajelor din intestine

Polizaharide non-amidon, lectine, zaharuri

Dieta furnizează substraturi, cum ar fi energia și aminoacizii, care contribuie la dezvoltarea, menținerea și utilizarea sistemului imunitar. Substraturile sunt necesare pentru activitatea anabolică a celulelor sistemului imunitar (leucocite), cum ar fi proliferarea și producerea de anticorpi, precum și secreția de către ficat a unor cantități mari de molecule active imunologic, proteinele de fază acută. La animalele tinere, o deficiență severă a oricărui nutrient afectează mulți indici de imunocompetență (Cook, 1991). O astfel de situație este rară în zootehnia modernă, iar întrebările care iau în considerare nevoile sistemului imunitar în raport cu alte sisteme (de exemplu, creșterea) sunt cele mai relevante.

performanţă. Este clar că este nevoie de mai multă muncă pentru a determina necesarul cantitativ de nutrienți al sistemului imunitar pentru dezvoltarea acestuia la animalul tânăr, menținerea acestuia în momente de sănătate bună și utilizarea sa în timpul unei provocări de către un agent patogen virulent.

Imunitate nutrițională

Imunitatea nutrițională este procesul prin care organismul reține substanțele nutritive esențiale de la agenții patogeni pentru a reduce rata lor de replicare. De exemplu, este bine documentat faptul că injectarea sau hrănirea pe cale orală a porcilor de fier oferă cantități suplimentare din acest nutrient limitativ care îmbunătățește creșterea agenților patogeni. În acest caz, patologia ia forma unei severități crescute și a durerii diareei. Acești porci sunt, de asemenea, mai predispuși să moară. La păsări, există o situație similară în ouă pentru a priva bacteriile de nutrienți, astfel încât acestea să nu poată coloniza albumenul și să infecteze embrionul în curs de dezvoltare. Celulele imune sechestrează urme de minerale, cum ar fi manganul și fierul, atunci când înghit agenții patogeni, iar această acțiune servește la înfometarea agenților patogeni și la prevenirea replicării acestora. Deoarece există situații în care nivelurile ridicate de nutrienți specifici alimentari compromit funcția imună, ideea că „mai mult este mai bine” ar trebui aplicată cu prudență.

Efecte de reglementare directe

Comunicarea celulară în cadrul sistemului imunitar este esențială deoarece acest sistem este unul dintre cele mai complexe, dinamice și potențial distructive sisteme din corp. Numărul de molecule de comunicare utilizate de sistemul imunitar este rival cu cel al creierului. Nutrienții din dietă pot afecta direct funcțiile de reglare ale leucocitelor, modificând tipul, durata și vigoarea răspunsului imun.

De exemplu, factori dietetici precum tipul de grăsime pot modifica proporția de prostaglandine și alte eicosanoide care sunt eliberate de leucocite pentru a-și coordona răspunsurile la provocările bolii. Acest răspuns se datorează faptului că tipul de grăsime alimentară modifică compoziția fosfolipidelor din membranele leucocitelor, iar acești acizi grași din membrană sunt precursorii sintezei eicosanoidelor. Astfel, potența și proprietățile specifice de reglare ale eicosanoizilor eliberați în timpul răspunsurilor imune se modifică odată cu compoziția grăsimilor din dietă. Uleiul de pește are un conținut ridicat de acid eicosapentaenoic, ceea ce face ca macrofagele să fie predispuse să elibereze interleukine care conduc celulele T ajutătoare către un tip de răspuns Th2 și mai puțin predispuse la un tip de răspuns Th1, în special răspunsul inflamator (Fritsche și colab., 1999; Korver și Klasing, 1997). Aceste răspunsuri divergente sunt importante în apărarea împotriva diferiților agenți patogeni. Este important de reținut că substanțele nutritive care efectuează comunicarea în cadrul sistemului imunitar „modulează” sau „schimbă” răspunsul, accentuând unele componente ale răspunsului în timp ce scad altele;

manipulările dietetice nu „stimulează” întregul sistem imunitar. Astfel, rezistența gazdei la agenți patogeni specifici se schimbă - cu o rezistență mai bună față de unii agenți patogeni, dar o susceptibilitate mai mare față de alții. În cazul uleiului de pește dietetic, prevalența acelor boli în care protecția este mediată de un răspuns Th2 este diminuată, în timp ce incidența celor în care protecția este oferită de răspunsul inflamator este crescută.

Multe alte exemple demonstrează modul în care dieta poate afecta comunicarea și deciziile de reglementare luate de celulele din sistemul imunitar. În timp ce lipidele sunt una dintre cele mai bine demonstrate zone, există o literatură în curs de dezvoltare cu privire la acțiunile de reglementare ale vitaminelor A, D și E, xantofilelor, precum și a unor aminoacizi și minerale bioactive.

Echilibrul hormonal

Dieta afectează, de asemenea, echilibrul diferiților hormoni care modulează sistemul imunitar. Regimurile de hrănire afectează în mod semnificativ nivelurile de insulină, glucagon, glucocorticoizi și IGF, care pot schimba tipul și durata răspunsului imun. De exemplu, restricția cronică severă a hranei duce la niveluri crescute de glucocorticoizi, care afectează funcția celulelor T și scad mulți indici de imunocompetență. Cu toate acestea, restricția foarte moderată a aportului alimentar poate crește imunocompetența și poate reduce incidența bolilor infecțioase. Când puii broiler sunt hrăniți în mod restrictiv, nivelurile de insulină sunt scăzute și nivelurile de glucagon sunt crescute. Modificările acestor niveluri hormonale afectează capacitatea puiului de a mobiliza neutrofile, ceea ce afectează rezistența lor la diferite tipuri de boli. Alți factori dietetici care influențează imunitatea prin efectele lor asupra nivelului hormonal includ rapoartele proteine ​​/ calorii și prezentarea alimentelor ad libitum față de câteva mese zilnice mari.

Patologie

Sistemul imunitar eliberează o varietate de substanțe nocive la locul infecției pentru a ucide agenții patogeni invadatori. Sistemele imune răspund într-un mod măsurat, astfel încât letalitatea este localizată la agentul patogen și nu la țesuturile din jur. Cu toate acestea, deteriorarea colaterală a celulelor sănătoase din zona care înconjoară locul infecției este evidentă în multe infecții. Factorii nutriționali care minimizează gradul de patologie indus de răspunsurile imune diminuează costurile nutriționale pentru reparații și convalescență. De exemplu, intermediarii reactivi ai oxigenului eliberați la locul infecției pot provoca daune membranelor celulare ale celulelor gazdă sănătoase și niveluri adecvate de antioxidanți dietetici minimizează această patologie (Chew, 1995).