1. Bases fisiopatológicas de las enfermedades entéricas porcinas Pedro Rubio Nistal Enfermedades Infecciosas y Epidemiología Dpt. de Sanidad Animal. Facultad de Veterinaria Universidad de León.

2. Aparato digestivo del cerdo Monogástrico omnívoro Estómago de gran capacidad: 8 litros Intestino delgado: 16-21 m de longitud Intestino grueso: 4-6 m de longitud Duodeno 70-90 cm Yeyuno 14-19 m Íleon 0,7-1 m Ciego 40-50 cm Colon 4-5 m Recto Estómago

3. Pared intestinal: intestino delgado Serosa Muscular Submucosa Mucosa Mesenterio

4. Mucosa intestinal Frontera entre el medio externo, la luz intestinal, y el interno Sistema de intercambio entre ambos medios Diversos dispositivos de aumento de la superficie: Mejor digestión Mejor absorción Pliegues circulares Duodeno hasta la mitad del íleon Factor de multiplicación de la superficie: 3

5. Barrera gastrointestinal -Capa de Mucus -Capa Epitelial -Sistema inmunitario de mucosas Vellosidad Capa de mucus -Mucina (células caliciformes) -Criptas: poco ácido Siálico -Extremos: mucho ác. Siálico -Macromoléculas del suero -IgA, IgG... -Macromoléculas celulares -Electrolitos Cripta

6. Mucosa intestinal Vellosidades Vascularización propia Sistema de intercambio entre ambos medios Factor de multiplicación de superficie de 10 a 40 Vellosidades Submucosa Mucosa Vellosidades Capilares y linfáticos Cripta

7. Mucosa intestinal Ápice Cubierta de una capa monocelular Diversos tipos de células Cripta ápice: diferenciación y maduración -Enterocitos -Origen en cél. Inmaduras de las ciptas -Migración cripta ápice y desprendimiento -Enzimas digestivas digestión -Absorción de nutrientes -Cél. Caliciformes : producción de mucus -Cél. de Paneth : enzimas digestivas -Cél. Enteroendocrinas : hormonas Base: Criptas de Lieberkhün Células inmaduras Funciones secretoras Vellosidad

8. Mucosa intestinal Vellosidad Cripta Animal sano Longitud de la vellosidad 7 Profundidad de la cripta 1 =

9. Mucosa intestinal: enterocito Microvellosidades (borde en cepillo) Espacio intercelular Mitocondria Núcleo Aparato de Golgi Retículo endoplásmico rugoso (ribosomas) Banda de cierre Desmosoma Membrana celular Glicocálix

10. Mucosa intestinal: enterocito Microvellosidades (borde en cepillo) -Factor de multiplicación de la superficie: 60 -Revestimiento superficial -Glicocálix : glicoproteínas ricas en ác. siálico -Capa de agua estable : la atraviesan las substancias hidrosolubles Enzimas -Disacaridasas : borde en cepillo -Lactasa : duodeno y yeyuno -Maltasa : duodeno y yeyuno -Trealasa : yeyuno e íleon -Sacarasa : yeyuno e íleon -Peptidasas : diversas y muy abundantes -Borde en cepillo: ej.: aminopeptidasa (AA terminal) -Citoplasma: otras

11. Mucosa intestinal: enterocito Funciones de los enterocitos Intestino delgado -Fase final de la digestión -Absorción de nutrientes -Metabolismo intracelular de los lípidos Colon -Absorción de Na + y Cl - -Secreción de K + y HCO3 - -Reabsorción de fluidos

12. Mucosa intestinal: otras células Células indiferenciadas de las criptas -Células madre de otras células intestinales -Secreción de Cl - y de agua -Síntesis del componente secretor -Liberación del complejo receptor de IgA a la luz del intestino Células caliciformes: producción de mucus Células de Paneth: -Producción de lisozima -Regulación del ambiente microbiano? Células M: -Captura de substancias de la luz intestinal -Respuesta inmune intestinal Células caveoladas: Función desconocida Células copa: Función desconocida Células enteroendocrinas: producción de hormonas

13. Digestión Sector anterior: estómago e intestino delgado Digestión enzimática Absorción de nutrientes digeridos (ID) Sector posterior: intestino grueso Digestión microbiana de los productos no digeridos en el intestino delgado Absorción de fluidos y electrolitos y concentración del contenido intestinal Aparato digestivo del cerdo

14. Digestión de moléculas grandes Fase luminal Moléculas grandes poliméricas almidones y proteínas Enzimas activas en la luz intestinal Enzimas digestivas de las glándulas salivares, gástricas y pancreáticas Fase membranosa Pequeñas moléculas poliméricas polisacáridos y péptidos Enzimas digestivas sintetizadas en los enterocitos y unidas a la membrana apical Enzimas activas en la superficie intestinal Monómeros preparados para la absorción

15. Digestión: Hidratos de Carbono Mono y disacáridos (escasos en la dieta) Almidón Polisacáridos no amiloideos (NSP): celulosa y otros glucanos, hemicelulosas, mananos, pectina... Alimento Estómago (Zona esofágica no glandular)  -amilasa salivar a pH>5 hidrólisis del almidón Intestino Delgado Secreción pancreática y duodenal pH>6 Amilasa y disacaridasas pancreáticas Disacaridasas de los enterocitos Absorción

16. Digestión de los hidratos de carbono Lactosa Lactosa Maltosa Isomaltosa Maltotriosa Sacarosa Almidón Sacarosa Amilasa Fase de digestión luminal Lactasa Maltasa Isomaltasa Maltasa Sacarasa Fase de digestión en la membrana del enterocito Lactosa Glucosa Glucosa Galactosa + Fuctosa + Productos absorbidos

17. Polisacáridos no amiloideos NSP (non starch polysaccharides) Celulosa, hemicelulosa, glucanos, pectinas, ... No degradables por las enzimas del intestino delgado Llega alimento sin digerir al intestino grueso Pared celular: Disminuyen la digestibilidad de otros componentes del alimento Forman geles: actúan como factores antinutricionales Fermentaciones microbianas anormales Diarrea

18. Digestión y absorción de las grasas Grasa de la dieta Estómago Calentamiento y mezcla: formación de glóbulos de grasa Duodeno Emulsificación por la bilis: formación de gotas Yeyuno Lipasa, colipasa y componentes biliares: formación de micelas Yeyuno Difusión de las micelas a través del agua en reposo: permite el transporte de componentes de las micelas, salvo los ácidos biliares, a los enterocitos Íleon Cotransporte con Na: absorción de ácidos biliares 10.000 Å 40 Å

19. Digestión: proteínas pH 6,5 Absorción Enterocitos Hidrólisis Estómago Pepsina a pH<3,5 Peptonas Luz del Intestino Delgado Peptidasas pancreáticas Peptidasas de los enterocitos Péptidos cortos (2-3 AA) Aminoácidos

20. Digestión y absorción de las proteínas AA libres Polipéptidos Aminoácidos, péptidos Tripéptidos Dipéptidos Aminoácidos Proteínas celulares Proteínas secretadas

21. Digestión: proteínas Eiminación de N en orina Proteína no digerida en el intestino delgado Intestino Grueso Fermentación bacteriana y desaminación Diarrea

22. Intestino grueso: digestión Basada en la fermentación bacteriana Hidratos de carbono No digeridos en el intestino delgado enfermedades No digestibles en el intestino delgado dieta (NSP) Acidos grasos volátiles de cadena corta Acetato Propionato Butirato Nutrientes esenciales para los enterocitos del colon Estimulan la renovación de la mucosa Absorción dependiente del pH Exceso Alteración del pH Diarrea

23. Intestino grueso: digestión Proteínas y aminoácidos Desaminación bacteriana Eliminación de N en la orina No digeridas en el intestino delgado enfermedades No digestibles en el intestino delgado digestibilidad ileal Grasas Digestión nula o poco importante en el intestino grueso

24. Absorción intestinal Movimiento de productos de la digestión desde la luz intestinal a través de la mucosa hacia el sistema vascular para su distribución por el organismo Difusión de moléculas a través de membranas: Gradientes químicos Alta concentración baja concentración Gradientes eléctricos Partículas cargadas zonas con carga contraria Intestino Sistemas de transporte

25. En el cerdo adulto la capacidad de absorción del IG supera de 3 a 4 veces las necesidades fisiológicas Intestino grueso: absorción Absorción por transporte activo de Na + y Cl - Absorción osmótica pasiva de H 2 O Secreción de K + y HCO 3 - Paso de Na + al espacio intercelular El IG puede compensar alteraciones leves del ID

26. Aparato digestivo del cerdo Maduración intestinal Lechón ID: gran capacidad de absorción de fluidos IG: capacidad de absorción escasa Las enfermedades que afectan al ID son más graves Lechón ID: capacidad de absorción de fluidos escasa IG: alta capacidad de absorción de fluidos capacidad de compensación Las enfermedades que afectan al IG son más graves

27. Flora digestiva: funciones Modificaciones anatómicas: aumenta - El volumen de los compartimentos digestivos -La superficie de absorción intestinal -El tamaño de las vellosidades y de las criptas -El grado de reposición de los enterocitos -El tránsito digestivo Modificaciones nutricionales -Degrada glúcidos complejos (NSP) -Hidroliza algunos lípidos -Degrada proteínas y AA aromáticos -Degrada factores antinutricionales

28. Modificaciones metabólicas -Síntesis de vitaminas (B, K, …) -Actúa sobre : -Secreciones endógenas -Ácidos biliares: conjugación, oxidación -El colesterol (disminución) -Urea y amoníaco (disminución) Modificaciones bioquímicas -Variación del pH -Disminución del rH -Producción de ácidos grasos volátiles de cadena corta Flora digestiva: funciones

29. Flora digestiva: defensa antimicrobiana Dificulta la colonización del intestino por agentes patógenos Efecto barrera: competición por receptores Competición por el substrato Producción de substancias inhibidoras Estímulo de plasmocitos secretores de Ig A Aumento del tamaño de las Placas de Peyer Ejemplo: Infección de ratones con Salmonella typhimurium Ratones tratados con estreptomicina Reducción de 100.000 veces en la dosis de implantación

30. Tipos principales de diarrea según la patogenia Alteraciones de la motilidad Aumento de la permeabilidad Hipersecreción Disminución de la absorción: malabsorción

31. Movimientos del tracto digestivo - Motilidad propulsiva - Motilidad retentiva - Motilidad mezcladora - Mover el alimento hacia delante - Retener el alimento en algunos puntos para que sea digerido, absorbido o almacenado - Mezclar el alimento con las secreciones digestivas - Hacer contactar el alimento con las superficies de absorción Funciones

32. Tipos principales de diarrea según la patogenia Hipermotilidad Aumento de la intensidad, la frecuencia o la velocidad de los movimientos de progresión digestivos Menor tiempo para la digestión y para la absorción Diarrea Ejemplos: -Acción de la toxina colérica humana -Enterotoxinas de E. coli (otros efectos más importantes)

33. Tipos principales de diarrea según la patogenia Hipomotilidad Disminución de la intensidad, la frecuencia o la velocidad de los movimientos de progresión digestivos Fermentaciones microbianas en el intestino grueso Diarrea Ejemplos: -Enterotoxemias por clostridios en cerdos adultos Formación y absorción de productos tóxicos

34. Tipos de diarrea según la patogenia Aumento de la permeabilidad Difusión de agua a través de la pared intestinal Principalmente pasiva por gradiente osmótico Poros en las uniones entre los enterocitos Inflamación Aumento del tamaño de los poros en la mucosa Presión hidráulica

35. Tipos de diarrea según la patogenia Aumento de la permeabilidad Luz intestinal Animal sano Mucosa Sangre Absorción neta Luz intestinal Animal enfermo Mucosa Sangre Inflamación: exudación Cantidad de exudado > Capacidad de absorción del intestino Diarrea

36. Tipos de diarrea según la patogenia Inflamación y aumento de la permeabilidad Según el aumento de tamaño de los poros Aumento pequeño no visible al ME Difusión de moléculas pequeñas en solución Creatinina fructosa, glucosa manitol, eritritol… Aumento grande visible al ME Difusión de proteínas plasmáticas Enteropatías con pérdida de proteínas Aumento muy grande >10.000 veces Difusión de células y macromoléculas sanguíneas Enteropatías hemorrágicas

37. Tipos de diarrea según la patogenia Alteración de la absorción: malabsorción (= alteración de la digestión) Materiales no digeridos y no absorbidos Retención osmótica de agua Diarrea Fermentación bacteriana anormal en el intestino grueso

38. Patogenia de las principales enteritis infecciosas Intestino delgado Colibacilosis Clostridiosis GET DEP Rotavirus Intestino grueso Disentería porcina Espiroquetosis del colon ID e IG Enteropatía proliferativa (más ID) Salmonelosis

39. Que facilitan la colonización  Adhesinas fimbriales (K88, K99...)  Adhesinas no fimbriales Lípido A LPS (Antígeno O) Cápsula (antígeno K)  Otros factores ( eae, Inv) Factores de virulencia de Escherichia coli Que lesionan al hospedador  Enterotoxinas Termolábiles: LT-I; LT-II Termoestables: ST-Ia; ST-Ib; ST-II  Otras SLT-I SLT-II (VTE) Hemolisinas FCN 1 FCN 2 Que permiten la supervivencia  Sideróforos Enteroquelina (Cromosoma) Aerobactina (Plásmido)  Plásmidos de resistencia Plásmido R Otros plásmicos  Proteasa (anti sIgA)  Sueroresitencia  Resisencia a la acidez

40. Patogenia de la colibacilosis: E. coli enterotoxigénico (ETEC) Adhesinas fimbriales K88 (F4) K99 (F5) 987P (F6) F41 F1... Unión a receptores específicos en los enterocitos K88: todo el yeyuno e íleon K99, 987P, F41: yeyuno distal e íleon Producción de enterotoxinas Toxina LT Activación del AMPc Aumento de la secreción Agua, Cl - , Na + , HCO3 - Acidosis metabólica Deshidratación Toxina STa Activación del GMPc Inhibición del cotransporte de Cl -/ Na + Reducción de la absorción de H 2 O y electrolitos Toxina STb (Sensible a la tripsina) Estímulo de la secreción de fluidos D I A R R E A

41. Patogenia de la colibacilosis: E. coli enteropatogénico (EPEC) E. coli de adhesión y borrado (“attaching and effacing”) Intimina Eae (EPEC attaching and effacing factor) Unión a las microvellosidades Eliminación de las microvellosidades Alteración de la digestión y de la absorción Invasión de los enterocitos Diarrea

42. Salmonelosis: patogenia Infección oral Paso a través del estómago Colonización del ID Invasión de células M y entrada en las Placas de Peyer Ganglios Linfáticos Mesentéricos Sangre Supervivencia y multiplicación en macrófagos del hígado y del bazo Infección localizada Infección sistémica

43. Patogenia de la salmonelosis entérica Dosis infectante >10 7 Aumento del pH gástrico Replicación intraluminal Alteraciones del peristaltismo Alteraciones de la flora intestinal (Tratamientos antibióticos) Unión por fimbrias y flagelos Células M (Epitelio de las Placas de Peyer) Inducción de macropinocitosis por las células M Destrucción de células M Inflamación Diarrea ¿Producción de enterotoxinas?

44. Patogenia de la clostridiosis : Cl. perfringens tipo C Ambiente sucio Ubre sucia Infección oral del lechón recién nacido Multiplicación masiva en el intestino (10 8 -10 9 /g de heces Enterocitos del extremo de las vellosidades (yeyuno) Producción de toxina  (letal necrotizante) Diarrea hemorrágica Necrosis Vellosidades criptas submucosa muscular La inactiva la tripsina Calostro: inhibidores de la tripsina

45. Patogenia de la clostridiosis : Cl. perfringens tipo A Infección oral del lechón recién nacido Lechones no inmunes: multiplicación (10 8 -10 9 /g) Formas vegetativas Toxina  Necrosis del epitelio intestinal Formas en esporulación Enterotoxina Necrosis grave de las vellosidades Pérdida de fluidos a la luz intestinal Unión a los enterocitos Fallo en la reabsorción de agua Diarrea

46. Patogenia de la enteropatía proliferativa Multiplicación en las células epiteliales de las criptas Supervivencia celular Apoptosis Liberación de bacterias Otras células Heces Elongación y mitosis Hiperplasia de las criptas con alargamiento y ramificación Dilatación y ruptura de capilares Pérdida de sangre Anemia e hipoalbuminemia Disminución de la digestión y la absorción intestinal

47. Patogenia de la enteropatía proliferativa Cronología en la infección experimental Primeras lesiones 8-10 días Lesiones máximas 21 días Curación Enteritis Necrótica Otras infecciones Proliferación Adenomatosis Intestinal Hiperplasia de la muscular Ileitis regional “ en manguera” Necrosis Descamación del epitelio Rotura de capilares Enteropatía hemorrágica

48. Patogenia de la enteropatía proliferativa porcina Infección y lesiones en el intestino grueso Fallo de la absorción en el colon Diarrea

49. Patogenia de la espiroquetosis del colon del cerdo Brachyspira pilosicoli Colonización del ciego y del colon espiral Mucina Quimiotaxis Movimiento Superficie de la mucosa y luz de las criptas Unión a enterocitos: borrado de las microvellosidades Diarrea mucoide Invasión de la pared intestinal Lesión en la mucosa Hiperplasia de las cél. de las criptas Depleción de cél. caliciformes Inflamación Alteraciones funcionales Retraso del crecimiento Flora intestinal

50. Patogenia de la disentería porcina Brachyspira hyodysenteriae Capacidad de reducción del oxígeno Supervivencia en zonas irrigadas Lipooligosacárido (ME) Tóxico para las células Resistencia al suero Inflamación Colonización del ciego y del colon espiral Mucina Quimiotaxis Movimiento Adhesión a los enterocitos del IG Hemolisina Citotóxica Flora intestinal Invasión de la pared intestinal (no necesaria en la patogenia) Fallo de la absorción en el colon Diarrea (hemorragia)

51. Patogenia de las gastroenteritis víricas Virus con tropismo por los enterocitos Rotavirus Enterocitos maduros del ápice de las vellosidades Virus de la DEP Enterocitos de los 2/3 superiores de las vellosidades Virus de la GET Enterocitos de toda la vellosidad

52. Patogenia de las gastroenteritis víricas Destrucción de enterocitos Pérdida de capacidad de digestión Pérdida de capacidad de absorción Substitución por células inmaduras de las criptas Nutrientes sin digerir Líquido en la luz intestinal Secreción aumentada Retención osmótica de agua Fermentaciones microbianas anormales en el IG Diarrea

53. Patogenia de las gastroenteritis víricas Vellosidad Cripta Animal sano Vellosidad / cripta = 7 /1 Rotavirus 5/1 DEP 3/1 GET 1/1 Leve Grave

54. Intestino grueso: patogenia de la diarrea inducida Alteraciones de la microflora / fauna Digestión en el ID incompleta o inadecuada Cambios del pH Composición del pienso Digestibilidad ileal Enfermedades del ID Cambios en el substrato Antibióticos Fermentaciones anormales Alteraciones de la absorción Diarrea

55. Agente/s infeccioso/s Alimentación Ambiente y manejo Diarrea: interacción de factores

56. Capacidad tampón de distintos alimentos Harina de pescado Levadura Pienso completo Soja Pienso sin corrector Trigo/cebada Mol/Kg E.van Kol. (1997).Feed Mix,5(5) Diarrea y dieta: ejemplos

57. Mecanismo de acción de los acidificantes Ácido orgánico en el alimento Disminución del pH gástrico Vaciamiento más lento del contenido del estómago Mejor digestión de las proteínas en el estómago Mejor digestión/absorción en el intestino delgado Menos substrato en el intestino grueso Menor replicación de bacterias patógenas en el intestino delgado Menos diarrea Diarrea y dieta: ejemplos

58. Colitis y granulación Días % de materia seca en las heces Harina Granulado 60º C Granulado 80º C Partridge, 1998 Diarrea y dieta: ejemplos