Impacto metabólico del óxido de zinc sobre enterocitos porcinos y Escherichia coli enterotoxigénica K88

Los niveles farmacológicos de óxido de zinc (ZnO) incorporados en los piensos para lechones destetados reducen la incidencia de diarrea causada por Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC) K88, aunque se desconoce el mecanismo por el cual se da. Estudios han demostrado que concentraciones crecientes de ZnO reducen la adhesión de ETEC K88 y su internalización en células intestinales humanas de la línea Caco-2, y previenen la expresión de varios genes de respuesta inflamatoria inducidos por ETEC. Esto no se debe a un efecto antimicrobiano, pero proporciona un mecanismo para reducir la incidencia de diarrea después del destete. Sin embargo, las células Caco-2 son una línea de células intestinales humanas, mientras que ETEC K88 es un patógeno específico de cerdos. El objetivo del presente estudio fue investigar el efecto del ZnO en las Células Epiteliales Intestinales Porcinas (CEIP) J2, un modelo adecuado para el estudio in vitro de las interacciones entre el intestino porcino como huésped y los microorganismos, específicamente ETEC.

Como resultado, se observó como el ZnO redujo la viabilidad de las CEIP J2 a concentraciones ≥200 μM, mientras que la adhesión de ETEC a las células huésped no se vio afectada por el ZnO. La caracterización del metabolismo de las CEIP J2 y de ETEC estableció los efectos del tratamiento con ZnO en el perfil metabólico de los dos. Aunque 100 μM de ZnO no inhibieron el crecimiento ni del huésped ni del patógeno en medios totalmente suplementados, los perfiles metabólicos se vieron significativamente alterados. La glucosa y la manosa fueron las fuentes energéticas esenciales para las CEIP J2 en presencia de ZnO, ya que la capacidad para utilizar otras fuentes energéticas se vio comprometida. El aumento de la especificidad de las necesidades para llevar a cabo la respiración por parte de ETEC fue más pronunciado, en particular por la necesidad de cisteína como fuente de nitrógeno. Tal y como se ha expuesto anteriormente, niveles crecientes de ZnO han demostrado reducir la adhesión y la internalización de ETEC K88 en células Caco-2 humanas de una forma dosis-dependiente. Sin embargo, esto no sucedió en células intestinales porcinas, ya que no se detectó internalización. Estas disparidades se deben probablemente a las distintas líneas celulares de los huéspedes. ETEC K88 es un patógeno específico porcino, y las CEIP J2 son del fenotipo de adhesión K88ac+.

Así, el mecanismo de adhesión de la bacteria a las células porcinas y humanas sucede por distintos mecanismos, lo que puede explicar los diferentes efectos del ZnO en la adhesión. Por lo tanto, estos hallazgos sugieren que el papel del ZnO en la mejora de la salud de los lechones se da por un mecanismo diferente del propuesto previamente, y que el ZnO tiene impacto tanto sobre el metabolismo de las células del huésped como del patógeno.