Capire i lipopolisaccaridi

La misteriosa sostanza, inizialmente considerato un composto che induce la febbre, era associato a batteri Gram-negativi. Le indagini hanno mostrato che era un componente importante della parete cellulare batterica, eventualmente descritto come endotossina , per distinguerlo chiaramente da altre tossine batteriche, secreti dai batteri nel loro ambiente.

Inizialmente si credeva che un'endotossina potesse essere liberata dalla parete cellulare solo quando i batteri Gram-negativi muoiono. Le intuizioni attuali rivelano, però, che le endotossine vengono eliminate anche dai batteri Gram viventi durante i normali processi fisiologici come la replicazione cellulare. La composizione effettiva dei polisaccaridi varia tra specie batteriche, e la sostanza è ora generalmente descritta come lipopolisaccaride (LPS).

L'origine di LPS spiega molti dei sintomi clinici nell'intestino e nel fegato di tutti gli animali e gli esseri umani, ma anche in organi specifici.

La sfida LPS

Gli animali sono esposti all'LPS attraverso percorsi diversi.

Mangime e acqua conterrà sempre una certa quantità di LPS, che potrebbero raggiungere livelli critici quando la qualità microbiologica del mangime è molto scarsa. La lavorazione può ridurre la carica batterica ma non riesce a inattivare l'LPS termostabile.

Anche LPS aderisce a particelle di polvere fini nell'aria delle stalle e può provocare un'esposizione respiratoria significativa.

La principale fonte naturale di LPS, però, è la complessa comunità di Batteri Gram-negativi nell'intestino.

Una barriera intestinale intatta può proteggere dall'LPS

Diversi meccanismi di difesa naturale, come parte dell'immunità innata, sono in atto per proteggere il corpo. Per esempio, le cellule intestinali esprimono l'enzima fosfatasi alcalina che può inattivare LPS.

Inoltre, in una barriera intestinale intatta, le cellule del rivestimento epiteliale sono reticolate da una rete di proteine ​​a giunzione stretta, rendendo lo strato cellulare impermeabile per molecole più grandi come LPS.

I fattori di stress compromettono le difese intestinali

I meccanismi di difesa intestinale, però, può essere compromessa da vari fattori interni ed esterni. Questi includono virali acuti, batterico, o infezioni da protozoi, nonché l'esposizione alimentare a tossine come le micotossine.

Inoltre, condizioni di stress, come lo stress da calore o anche la mancanza di cibo o acqua può portare a una perdita di funzionalità della barriera intestinale. In questi casi, LPS intestinale raggiungerà la circolazione sistemica e avvierà una cascata di effetti avversi.

La cascata di effetti avversi negli animali indotti da LPS

LPS è riconosciuto da diverse classi di cellule immunitarie come una molecola pericolosa. Riconoscimento LPS da parte dei neutrofili, macrofagi o cellule dendritiche nell'intestino, il fegato e altri tessuti coinvolgono i recettori TLR4. L'attivazione di questi recettori avvia una risposta cellulare complessa, con conseguente produzione di mediatori pro-infiammatori come citochine, prostaglandine, monossido di azoto, e altri radicali dell'ossigeno (ROS).

La citochina IL-6 disregola il controllo della temperatura corporea, misurabile come risposta febbrile. A seconda della quantità di LPS, l'aumento della temperatura corporea è gradualmente visibile come una leggera febbre o come una temperatura corporea estremamente elevata, con conseguente sindrome da shock fatale.

A livello tissutale, i mediatori infiammatori inducono i sintomi tipici dell'infiammazione:arrossamento, edema, dolore e disfunzione.

Nell'intestino, una risposta infiammatoria è spesso caratterizzata da diarrea, con eccessiva perdita di acqua ed elettroliti, ridotto utilizzo di nutrienti, e la perdita della funzione di barriera, mantenendo così la fatale sfida LPS.

Mitigare la sfida LPS

Numerosi composti sono stati testati in passato per la loro capacità di mitigare gli effetti negativi dell'LPS. Questi includono alcuni farmaci antinfiammatori e agenti inattivanti LPS, come la fosfatasi alcalina ricombinante.

Aiuto inaspettato

Recentemente, prodotti specifici che sono stati testati per la loro capacità di legare le micotossine hanno dimostrato di legare anche LPS. Per dimostrare questo effetto, i test sono stati condotti in in vitro sistemi, in cui la riduzione dell'attività LPS è misurata dal saggio LAL, confrontare più prodotti.

Questi promettenti in vitro i risultati dimostrano l'efficacia di prodotti specifici e indicano l'opportunità di utilizzare tali prodotti come misura pratica ed economicamente praticabile per ridurre il rischio di LPS in condizioni di stress e/o esposizione a micotossine negli animali.