La paratuberculosis bovina (PTB), causada por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (Map), es una enteritis granulomatosa crónica responsable de importantes pérdidas económicas en la industria láctea a nivel mundial. Map tiene un potencial zoonótico, ya que se ha postulado como un posible factor desencadenante en varias enfermedades autoinmunes humanas como la enfermedad de Crohn, artritis reumatoide, esclerosis múltiple y diabetes tipo I.

La PTB es una enfermedad veterinaria infecciosa importante en animales productores de alimentos, que es difícil de controlar. Los programas actuales de control de PTB se basan en la identificación y el sacrificio de animales positivos y la implementación de buenas prácticas de manejo. Sin embargo, dichos programas están fuertemente condicionados por la baja sensibilidad de las técnicas de diagnóstico actuales para la detección de infecciones subclínicas tempranas. En este contexto, la identificación y cría selectiva de animales resilientes a PTB podría ser crucial, como estrategia complementaria, para mejorar el control de la enfermedad. La selección de animales resilientes a PTB podría ayudar a mejorar la productividad del rebaño y el bienestar animal, permitiendo a los productores mantener un rebaño saludable y productivo en un sistema sostenible y rentable. Los animales resilientes utilizan tres estrategias de defensa: evitación, tolerancia y resistencia. La evitación se refiere a comportamientos que reducen las interacciones con animales enfermos, limitando el riesgo de exposición a agentes infecciosos. La resistencia se refiere a la eliminación del patógeno, previniendo su invasión, induciendo la respuesta inmunitaria innata y la inflamación, y limitando el número de bacterias una vez establecida la infección. Finalmente, la tolerancia a la enfermedad se refiere a la limitación del daño tisular o la protección de las células frente al daño causado por el agente infeccioso, mejorando la reparación tisular y mitigando el impacto negativo de la infección en la salud del huésped sin afectar directamente la carga patógena.

Cría de ganado resistente a la paratuberculosis  

Las lesiones asociadas a PTB en el ganado se han clasificado según su gravedad y extensión como focales, multifocales y difusas. Los estudios de asociación del genoma completo (GWAS) han permitido la identificación de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) asociados con estos tres resultados patológicos en el ganado Holstein utilizando análisis de datos de secuenciación del genoma completo (WGS).

La aleatorización mendeliana basada en datos resumidos (SMR) identificó polimorfismos reguladores de la expresión génica asociados con PTB mediante la modulación de la respuesta inflamatoria mediada por el factor nuclear kappa β (NF-kβ). Específicamente, se identificó un nuevo cis-eQTL que regula la expresión del gen del factor de respuesta de crecimiento temprano 4 (EGR4). 

Este cis-eQTL específico mostró una asociación pleiotrópica con animales con lesiones multifocales asociadas con PTB, es decir, la regulación positiva de los niveles de expresión de EGR4 se correlacionó con la presencia de lesiones multifocales. EGR4 podría estar limitando la respuesta inflamatoria mediada por NF-kβ a la infección por Map, previniendo así una respuesta inmune exacerbada y daño tisular. Por lo tanto, EGR4 podría estar mitigando el impacto negativo de la infección por Map en la aptitud del huésped a través de su participación en los mecanismos moleculares de resiliencia.

Primer análisis del patrón de expresión de células que expresan EGR4

El objetivo de un estudio realizado por Alejandra Isabel Navarro León, Marta Alonso-Hearn, Natalia Iglesias y Rosa Casais, del Centro de Biotecnología Animal del Servicio Regional de Investigación y Desarrollo Agroalimentario (SERIDA), Marta Muñoz y Gerard Badia-Bringué, del Departamento de Sanidad Animal, NEIKER, Tania Iglesias, de la Universidad de Oviedo, y Ana Balseiro, de la Universidad de León, fue evaluar la expresión de EGR4 en tejidos intestinales de animales con lesiones histológicas asociadas a la paratuberculosis bovina con mayor gravedad y controles sin lesiones para confirmar los resultados de la aleatorización mendeliana basada en datos resumidos, donde la regulación positiva de los niveles de expresión de EGR4 se correlacionó con la presencia de lesiones multifocales. “Hasta donde sabemos, este es el primer análisis del patrón de expresión y distribución de células que expresan EGR4 en el tejido intestinal de vacas Holstein Friesian con diferentes tipos de lesiones asociadas a la PTB”, indicaron.

Para este propósito, treinta y nueve vacas Holstein Friesian de granjas ubicadas en el Principado de Asturias (noroeste de España) se utilizaron para este estudio. Se recogieron y procesaron muestras de sangre, heces y tejidos de todos los animales. Se recogieron muestras de tejido de los animales sacrificados in situ en el matadero local después de la evisceración.

Se analizó el número de células que expresan EGR4 por µm 2 en una válvula ileocecal fijada en parafina (ICV), ganglios linfáticos ileocecales (ICVLNs), yeyuno distal (DJE) y ganglios linfáticos yeyunos (JELNs) de animales con lesiones focales (n = siete), multifocales (n = doce, siete animales sin signos clínicos asociados a PTB y cinco con cinco con ellos) y difusas (n = catorce), y controles sin lesiones (n = seis), mediante inmunohistoquímica (IHQ) utilizando un anticuerpo policlonal de conejo anti-EGR4. Los autores presentaron estos resultados y discutieron la relación de los niveles de EGR4 con la resiliencia al PTB. 

Relación entre EGR4 y el desarrollo de la enfermedad

Los animales subclínicos con lesiones multifocales mostraron un número significativamente mayor de células EGR4-positivas y fueron sacrificados a una edad promedio significativamente mayor que los grupos restantes. 

Ante los hallazgos, plantearon la hipótesis de que EGR4 podría estar mitigando el impacto negativo de la infección por Map en el estado clínico del huésped a través de su participación en tres mecanismos moleculares que promueven la resiliencia: limitando las respuestas proinflamatorias mediadas por NF-kβ,  controlando el daño tisular, actuando como un freno en la proliferación de células T y la producción de citocinas, y favoreciendo la reparación tisular a través de la interacción con el receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR).

Con respecto a los tipos de células que expresan EGR4 y su patrón de distribución, “nuestro estudio identificó cinco tipos de células EGR4-positivas en la lámina propia del intestino (enterocitos, linfocitos, macrófagos y células caliciformes y argentafines), principalmente en el tejido que rodeaba el granuloma, pero no como parte del mismo.”. Este patrón de distribución de las células que expresaban EGR4 en el tejido que rodeaba el granuloma cambió, explican, en los animales infectados con Map, lo que sugiere un cambio hacia una función más especializada de EGR4.

Este estudio representa una evaluación preliminar del papel de la expresión de EGR4 en la resiliencia a la PTB bovina. El análisis cuantitativo de la expresión de EGR4 en los tejidos intestinales mostró que los animales con lesiones multifocales pero sin signos clínicos tenían significativamente más células que expresaban EGR4 en los tejidos intestinales y los ganglios linfáticos regionales. 

A su vez, estos animales sobrevivieron más tiempo que los otros grupos de animales incluidos en el estudio, lo que revela una “correlación entre la regulación positiva de EGR4 y la reducción de la gravedad de la enfermedad, posiblemente a través de la regulación de la respuesta inmunitaria”.

Por ello, concluyen que la EGR4 podría contribuir a mitigar el impacto de la PTB en el huésped, ralentizando la progresión de la enfermedad y desempeñando un papel importante en el control de la enfermedad al modular la respuesta inmunitaria y promover la reparación tisular.