Rol de la mucosa intestinal en la patogenia de NEC

Zerina Hodzic       Frontiers in Pediatrics 2020

La enterocolitis necrotizante (ECN) es la enfermedad gastrointestinal más devastadora del prematuro. Aunque la causa precisa no se comprende bien, los principales factores de riesgo que se cree que contribuyen a la ECN incluyen la prematuridad, la alimentación con fórmula y la colonización bacteriana. La evidencia reciente sugiere que la NEC se desarrolla como consecuencia de la hiperreactividad intestinal a los ligandos microbianos tras la colonización bacteriana en el bebé prematuro, iniciando una cascada de eventos de señalización aberrante y una sólida respuesta inmune proinflamatoria de la mucosa. Ahora tenemos una mayor comprensión de los mecanismos importantes de la patogénesis de la enfermedad, tal como el papel de las citocinas, las inmunoglobulinas y las células inmunes en la ECN. En esta revisión, proporcionaremos una descripción general de la inmunidad de la mucosa del intestino y la relación entre los componentes del sistema inmunológico de la mucosa involucrados en la patogénesis de la ECN, al tiempo que destacamos los avances recientes en el campo que son prometedores como posibles dianas terapéuticas. Primero, describiremos los componentes celulares del epitelio intestinal y el sistema inmune de la mucosa y su relación con la ECN. Luego discutiremos la relación entre la microbiota intestinal y la señalización celular que sustenta la patogénesis de la enfermedad. Concluiremos nuestra discusión destacando avances terapéuticos notables en NEC que se dirigen a la inmunidad de la mucosa intestinal.

Introducción

La enterocolitis necrotizante (ECN) es notablemente la enfermedad gastrointestinal más letal de los bebés prematuros. La prevalencia de la enfermedad es de aproximadamente el 7% de los neonatos nacidos entre 500 y 1500 g en Estados Unidos y Canadá ^(1-3). Desafortunadamente, tanto el enfoque de tratamiento como la mortalidad se han mantenido sin cambios durante décadas con una tasa de mortalidad tan alta como 42% ⁽⁴⁾. Al mismo tiempo, la ECN representa una carga económica significativa para el sistema de salud con un costo anual estimado de más de mil millones de dólares en los Estados Unidos ^{(2, 5-7)}. Estos desafíos alimentan la necesidad de comprender la patogénesis de la enfermedad para desarrollar nuevas estrategias terapéuticas y preventivas. En la actualidad, se cree que en el intestino inmaduro de los bebés prematuros existe en un estado hiperactivo debido a una colonización bacteriana anormal, que en última instancia da como resultado una respuesta inflamatoria robusta y un deterioro de la perfusión intestinal, lo que predispone a los bebés a la ECN ^{(2, 7, 8).} 

La investigación actual sugiere que el sistema inmunológico intestinal está intrincadamente involucrado en este proceso, que está compuesto por el epitelio intestinal, las células inmunes y las bacterias comensales que mantienen la homeostasis gastrointestinal. Aquí, revisaremos el conocimiento actual de la inmunidad de la mucosa intestinal en relación con la ECN. Primero, discutiremos los tipos de células que componen el sistema inmunológico intestinal con atención a cómo estas células están involucradas en la ECN. A continuación, describiremos el papel del sistema inmune innato con especial atención a la señalización del receptor toll-like 4 (TLR4) en la patogenia de la ECN. Luego revisaremos el papel de la microbiota intestinal en nuestra comprensión actual de esta enfermedad. Finalmente, describiremos los avances en las posibles estrategias de tratamiento arraigadas en nuestro conocimiento actual de la relación entre la inmunidad de la mucosa y el desarrollo de NEC.

I.- Células del sistema inmune intestinal

Para comprender la patogenia de la ECN, es importante apreciar el papel del sistema inmune en el mantenimiento de la homeostasis gastrointestinal. Primero describiremos el papel del epitelio y de las células inmunes en la inmunidad de la mucosa y luego describiremos su rol en el desarrollo de la ECN con especial atención a la interacción de estos tipos de células y las vías de señalización implicadas.

Epitelio intestinal
 

El epitelio representa la primera capa de defensa, compuesta por al menos siete tipos de células diferenciadas que juntas mantienen la integridad de la barrera y brindan defensa contra patógenos con la presencia de uniones estrechas ⁽⁹⁾. El epitelio tiene dos estructuras distintas: las vellosidades y la cripta. La vellosidad contiene enterocitos, células caliciformes de Goblet, células enteroendocrinas y células en penacho, mientras que la cripta alberga células amplificadoras de tránsito, células de Paneth y células madre (stem cells) (Figura 1) ⁽¹⁰⁾. Las células madre que expresan el receptor 5 (Lgr5) acoplado a proteína G rico en leucina son capaces de generar todos los tipos de células del epitelio ^{(11, 12)}. Juntas, estas células comprenden el epitelio, que ahora discutiremos con más detalle.

Enterocitos

Los enterocitos (IEC) son las células predominantemente absortivas del epitelio definidas por la presencia de microvellosidades, pero el papel de los enterocitos no se limita a la absorción de nutrientes; más bien, son células importantes en la preservación de la integridad intestinal y la inmunidad de la mucosa ^(13-16). Los IEC, como las células más numerosas del epitelio, proporcionan la barrera física entre la luz del tracto gastrointestinal y la lámina propia mediante el mantenimiento de uniones estrechas (tight junctions )  ⁽¹⁴⁾.

Se originan dentro de las criptas intestinales y migran a lo largo de las vellosidades, momento en el que experimentan apoptosis, renovando el epitelio cada 3-5 días en un ciclo continuo de proliferación, migración y apoptosis de IEC en estudios con ratones ⁽¹⁷⁾. Este ciclo es crucial para la homeostasis intestinal; sin embargo, la aberración en este proceso puede conducir a efectos desastrosos, tales como la translocación bacteriana, que discutiremos en el contexto de la ECN en una sección posterior ⁽¹⁸⁾. Los IEC se caracterizan por la presencia de varios receptores de reconocimiento de patrones (PRR), tal como los receptores toll-like (TLR) y los dominios de oligomerización de unión a nucleótidos (NOD), lo que ayuda a eliminar las bacterias patógenas mientras se mantiene una población de bacterias comensales. ^{(15, 16, 19, 20)}. Describiremos los TLR y los NOD de forma más extensa en una sección posterior con especial atención a la relación entre la expresión de TLR4 por los enterocitos y la integridad de la barrera intestinal. Además, los IEC también expresan moléculas de clase principal de histocompatibilidad  (MHC) I y II y moléculas de MHC no clásicas, lo que permite que los IEC procesen y presenten antígenos a las células inmunitarias del intestino ^{(21, 22)}. Al hacerlo, existe una comunicación directa entre los antígenos dentro del lumen y las células de la lámina propia (Figura 1). En consecuencia, los enterocitos son células vitales del epitelio con funciones en el mantenimiento de la barrera intestinal y de las bacterias comensales, absorción de nutrientes y la comunicación con las células inmunes de la lámina propia.

Células goblets

Las células caliciformes o goblets son particularmente importantes por su papel en la generación de la capa mucosa del intestino, evitando la interacción entre las bacterias patógenas y el epitelio, al tiempo que brindan soporte para las bacterias comensales, los péptidos antimicrobianos (AMPs) y la inmunoglobulina A secretora (IgA) (23). . Además, las células caliciformes también son capaces de presentar antígenos luminales a un subconjunto de células dendríticas (CD) subyacentes, CDs de la lámina propia CD103 +, que tienen propiedades tolerogénicas, lo que ayuda a mantener las bacterias comensales y la homeostasis intestinal ⁽²⁴⁾.
La diferenciación de las células caliciformes está determinada por la actividad de la vía de señalización Notch ⁽²⁵⁾. Sodhi y col. ⁽²⁶⁾ determinaron que el receptor inmune innato TLR4 regula la señalización de Notch y el desarrollo posterior de células caliciformes en el intestino delgado, de modo que la señalización TLR4 evitaba la diferenciación de células caliciformes independientemente de la influencia de la microbiota. Además, se descubrió que la señalización de Notch aumentaba en ratones, así como en bebés prematuros con NEC, mientras que la inhibición de la vía Notch condujo a un mayor número de células caliciformes y atenuó la NEC experimental en ratones (26). Este estudio destaca la regulación por TLR4 y la señalización de Notch en la patogénesis de NEC.

Las células caliciformes secretan glicoproteínas llamadas mucinas, de las cuales la mucina Muc2 es de importancia crítica para mantener una capa interna de moco impermeable a las bacterias patógenas, al tiempo que crea una capa externa de moco y proporciona un hábitat ideal para las bacterias comensales ⁽²⁷⁾. En particular, la Muc2 ileal está disminuida en NEC y el agotamiento de las células caliciformes intestinales aumenta la susceptibilidad y la gravedad de la NEC experimental ^{(28, 29)}. Esta posterior disminución de las defensas mecánicas aumenta la vulnerabilidad del epitelio a las bacterias patógenas ^{(26, 30)}, que puede exacerbarse aún más por la disminución de la motilidad intestinal en el contexto de la prematuridad ^{(31, 32)}. La función anormal de las células caliciformes está implicada en el desarrollo de la ECN y los mecanismos para mejorar la producción y / o función de las células caliciformes pueden proporcionar una forma única de prevenir la enfermedad.

Células de Paneth

Las células de Paneth también proporcionan una fuente única de protección en el mantenimiento de la barrera intestinal. Las células de Paneth producen AMPs, lisozima, fosfolipasa A2 secretora, C-lectina RegIIIγ, α- y β-defensinas y angiogenina-4 para proteger al huésped de las bacterias patógenas mientras da forma a la composición de la microbiota ^{(33, 34)}. Las células de Paneth y sus AMPs, en particular las α-defensinas, se han implicado en enfermedades del intestino mediante el uso de varios modelos animales ⁽³³⁾. Un estudio digno de mención utilizó dos modelos genéticos de ratón para estudiar el papel de las α-defensinas, incluyendo los ratones transgénicos que expresan DEFA5 y también los ratones que son deficientes en la metaloproteinasa de matriz 7 (MMP7), que se requiere para activar las α-defensinas ⁽³⁵⁾. Utilizando la secuenciación del ARNr 16S, encontraron que había un cambio dependiente de α-defensina en la composición de la microbiota, de modo que existía una correlación entre la deficiencia de α-defensina, la disminución de las poblaciones de bacterias del phylum Bacteroidetes y aumento de las poblaciones de bacterias de phylum Firmicutes ⁽³⁵⁾. Además, en ratones transgénicos DEFA5, hubo una pérdida de bacterias filamentosas segmentadas y de células T de la lámina propia productoras de interleucina 17 (IL-17), lo que confirma el papel de las α-defensinas y, por lo tanto, de las células de Paneth en influenciar la microbiota intestinal y modulando la respuesta inmunológica intestinal a los patógenos ⁽³⁵⁾.
El papel de las células de Paneth en la enfermedad se ha caracterizado bien en los estudios sobre la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), específicamente la enfermedad de Crohn ileal ⁽³⁶⁾. Hay varios genes de susceptibilidad asociados con la enfermedad de Crohn, tal como la proteína 2 que contiene el dominio de oligomerización de unión a nucleótidos (NOD2), que se expresa predominantemente por las células de Paneth en el intestino delgado ^(37–39). Uno de estos estudios evaluó mutaciones genéticas conocidas de pérdida de función de NOD2 que se sabe que son factores de riesgo de EII en un grupo de bebés de muy bajo peso al nacer ⁽⁴⁰⁾. Descubrieron que la presencia de dos o más factores de riesgo genéticos NOD2 se asociaba de forma independiente con el desarrollo de ECN y perforación intestinal focal ⁽⁴⁰⁾.

Además, los ratones deficientes en NOD2 desarrollan inflamación granulomatosa ileal en respuesta a la inoculación con Helicobacter hepaticus caracterizada por un aumento de citocinas inflamatorias y expresión de genes relacionados con Th1 ⁽⁴¹⁾. Esto se restauró con la expresión transgénica de α-defensina en células de Paneth ⁽⁴¹⁾. Además, en la enfermedad de Crohn ileal, hay una expresión disminuida de α-defensinas, lo que sugiere una relación entre la secreción de α-defensinas por las células de Paneth y la patogénesis de la enfermedad de Crohn. La participación de las células de Paneth en la mediación de la protección contra la ECN no está bien definida. Sin embargo, se ha demostrado que los modelos animales que utilizan un método de depleción de células de Paneth en presencia de Klebsiella pneumoniae producen una lesión intestinal similar a la ECN, lo que sugiere que las células de Paneth pueden tener un papel en la patogénesis de la ECN ^(42–44).

Células enteroendocrinas

Las células enteroendocrinas abarcan varios tipos de células que se encuentran en todo el sistema gastrointestinal y actúan principalmente para secretar hormonas en respuesta a los estímulos alimentarios ⁽⁴⁵⁾. El rol de las células enteroendocrinas en la promoción de la inmunidad de la mucosa no se comprende completamente; sin embargo, existe una interacción entre el sistema inmune y las células enteroendocrinas ⁽⁴⁶⁾. Por ejemplo, las células enteroendocrinas expresan TLRs y, en consecuencia, pueden liberar quimiocinas y defensinas en respuesta a antígenos bacterianos, lo que sugiere que estas células tienen un papel en el mantenimiento de la homeostasis intestinal con respecto a la colonización bacteriana ^{(47, 48)}. La interacción con la microbiota intestinal no se limita a la expresión de TLRs por las células enteroendocrinas. Más bien, existen varios mecanismos mediante los cuales estas células cooperan con la microbiota ⁽⁴⁹⁾.

Por ejemplo, las células L son un subconjunto de células enteroendocrinas que secretan péptidos 1 y 2 similares al glucagón (GLP-1 y GLP-2) ⁽⁴⁵⁾. Los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) derivados de la microbiota intestinal pueden activar receptores específicos de las células L, lo que influye en el metabolismo energético y la función de barrera intestinal a través de la secreción de GLP-1 y GLP-2 ⁽⁴⁹⁾. En consecuencia, las células enteroendocrinas tienen una interacción única con la microbiota intestinal.

Además, las células enteroendocrinas también se han implicado en la EII.   Friedrich y col. ⁽⁵⁰⁾ encontraron que los pacientes tenían IL-17c proinflamatoria sérica y colónica elevada y descubrieron que las células enteroendocrinas y, en menor medida, caliciformes eran las principales productoras de IL-17c. Esto demuestra una relación entre el sistema neuroendocrino del intestino y la vía Th17 del sistema inmunológico ⁽⁵⁰⁾. No obstante, se necesitan más estudios para comprender el papel de las células enteroendocrinas durante la inflamación intestinal y, más específicamente, en ECN.

Células en Penacho

Finalmente, existe un tipo de célula único del epitelio intestinal llamado células en penacho (tuft) , que se cree que son células quimiosensoriales del gusto que se encuentran tanto en el tracto respiratorio como en el tracto gastrointestinal ^{(51, 52)}. Las células del penacho se identificaron inicialmente mediante microscopía electrónica debido a su morfología única con su sistema tubulovesicular y un mechón de microvellosidades largas y romas ^{(51, 52)}. Existe una evidencia creciente de la participación de las células del penacho en la inmunidad ⁽⁵³⁾. Más específicamente, existe un papel recientemente descubierto de las células en penacho en las infecciones parasitarias, por lo que generan respuestas de células T auxiliares tipo 2 para promover la inmunidad contra tales infecciones (54–56). Esto se logra mediante la capacidad de secretar IL-25 en un mecanismo dependiente del miembro 5 de la subfamilia M del canal catiónico potencial del receptor transitorio (Trpm5) ^{(51, 54–56)}. IL-25 promueve la expansión de células linfoides innatas tipo 2, una fuente importante de IL-13 ⁽⁵⁶⁾. Esto es crucial porque la IL-13 actúa para promover la diferenciación de las células en penacho y caliciformes contribuyendo a la respuesta de "llanto y barrido" del intestino a las infecciones parasitarias por helmintos, que consiste en hiperplasia de células caliciformes y aumento de la contractilidad del músculo liso ⁽⁵⁶⁾. Aunque actualmente no se conoce el papel de las células en penacho en la patogénesis de la ECN, estos estudios proporcionan evidencia de que estas células están involucradas activamente en la inmunidad mucosa del intestino además de sus funciones quimiosensoriales.
 

Células inmunes

Las células inmunes que componen la inmunidad innata y adaptativa del intestino existen en el epitelio y la lámina propia ⁽⁵⁷⁾. El epitelio alberga linfocitos intraepiteliales (LIE) y las extensiones citoplasmáticas de las CDs (células dendríticas) que se interdigitan entre las células epiteliales ^{(23, 57)}. Varios tipos de células habitan en la lámina propia, que incluyen, entre otros, CDs, macrófagos, neutrófilos, células T y B inmunocompetentes y células T reguladoras (Tregs), además de los tipos de células mesenquimales, tales como las células endoteliales ^{(23, 57)}. Ahora discutiremos las diversas células inmunes implicadas en NEC, incluidas las células T, Tregs, células Th17, IEL, células B, macrófagos y CDs.

Células T

Cada vez hay más evidencia de que las células inmunes tienen un rol principal en el desarrollo de la NEC, incluyendo entre otras, las células T. En un estudio, se indujo NEC en ratones deficientes en el gen 1 (Rag1 - / -) que carecen de células T y B funcionales ^{(58, 59)}. En comparación con sus homólogos de tipo salvaje, estos animales mostraron una disminución significativa del daño intestinal y en la producción de citocinas en la mucosa intestinal, lo que sugiere que están protegidos del desarrollo de ECN ^(59). Demostrando que estas células tienen un rol  causal en la patogénesis de NEC, se restauró la susceptibilidad a NEC con la transferencia adoptiva de linfocitos T CD4 + nativos. ⁽⁵⁹⁾. Además, se encontró que el reclutamiento y diferenciación de las células T están mediados por la activación de TLR4 a través de ligando relacionado a quimiocina 25 (59). Por lo tanto, este estudio demuestra el papel principal de las células inmunes en la ECN, específicamente las células T CD4 +, y su relación con la señalización de TLR4.

Relaciones entre células T reguladores y Th17

Los roles de las células inmunes en la ECN son dinámicos y existe un desequilibrio de las células inmunes que favorecen un estado proinflamatorio exagerado. Esto se demuestra notablemente por la relación entre las células Tregs y Th17. Las células Treg que expresan Foxp3 son esenciales para el mantenimiento de un equilibrio estable en el intestino ^{(57, 60)}. Las Treg son importantes para contrarrestar la inflamación y promover respuestas de IgA antígeno específicas para mantener el comensalismo con la microbiota intestinal ^{(57, 61)}. En los seres humanos, las Treg intestinales están presentes desde las 23 semanas de gestación, lo que sugiere un rol temprano en la homeostasis intestinal ⁽⁶⁰⁾. En la lámina propia intestinal tanto de ratones como de bebés prematuros con ECN, hay una disminución de la producción de Tregs y una mayor producción de células CD4 + Th17 mediadas por STAT3 ⁽⁵⁹⁾. Además, la expresión del receptor de IL-17, IL-17RA aumenta significativamente de una manera mediada por TLR4 ⁽⁵⁹⁾.

Es importante destacar que la liberación de IL-17 por las células CD4 + Th17 causa lesión de la mucosa intestinal, como lo demuestra la alteración de las uniones estrechas (tight junctions) de los enterocitos, aumento de la apoptosis de los enterocitos y disminución de la proliferación de los enterocitos, todos los cuales son características distintivas de la ECN ⁽⁵⁹⁾. De manera similar, en un estudio que analizó las poblaciones de células T en NEC humanas, hubo una disminución de Foxp3 + Tregs en relación con las células T efectoras en comparación con los controles, lo que se correlacionó con un perfil de expresión de citocinas en la mucosa indicativo de la expresión inhibida de Treg inhibida ⁽⁶²⁾. Con la resolución de NEC, las poblaciones de células Treg se recuperaron, lo que sugiere que la respuesta inflamatoria observada en NEC disminuye las poblaciones de Treg de manera aguda o la inflamación se atenúa a medida que las poblaciones de Treg aumentan con la curación de la mucosa (62)

El intestino humano prematuro se destaca por una mayor expresión de citocinas proinflamatorias, específicamente IL-6, que participa en la diferenciación de las células T hacia un fenotipo Th17 durante el desarrollo de la ECN ⁽⁵⁹⁾. Es importante destacar que en un modelo de ratón de NEC, la administración oral de ácido retinoico todo trans (ATRA), que se une al receptor de ácido retinoico nuclear para estabilizar la transcripción de Foxp3 y reprimir la transcripción del receptor huérfano γt relacionado con RAR, causó disminución de la gravedad de la NEC. , aumento de Tregs, disminución de las células CD4 + Th17 y atenuación de la expresión de IL-17 ⁽⁵⁹⁾. Esto sugiere que los Treg sirven para proporcionar un papel protector en la homeostasis intestinal, que se interrumpe en la ECN. Otros estudios demostraron que el reclutamiento de Th17 y el agotamiento de Treg causaron apoptosis de las células madre intestinales Lgr5 + dentro de las criptas de Lieberkühn en un modelo experimental de NEC (63).
Después de exposición a IL-17 recombinante los enteroides derivados de las células madre intestinales exhibieron una proliferación disminuida, una diferenciación disminuida y aumento de la apoptosis ⁽⁶³⁾. Además, el agotamiento de Tregs condujo a un aumento de apoptosis de las criptas intestinales, lo que exacerbó el modelo experimental de NEC murino ⁽⁶³⁾. Estos efectos se revirtieron con la administración de ATRA con su capacidad para modular las poblaciones de linfocitos hacia un fenotipo protector de Treg ⁽⁶³⁾. Esto destaca el uso potencial del ácido retinoico como terapéutico en el tratamiento y la prevención de la ECN. En conjunto, la ECN es una enfermedad mediada por células inmunitarias definida por un desequilibrio de linfocitos desplazados hacia un fenotipo de células Th17 con una disminución de Tregs, lo cual es destructivo en este entorno específico.

Linfocitos Intraepiteliales

Los linfocitos intraepiteliales son un grupo de linfocitos heterogéneos del sistema inmune innato en posición distintiva para interactuar dinámicamente con el entorno intestinal local y el sistema inmune adaptativo de la mucosa para mantener la homeostasis intestinal ⁽⁶⁴⁾

Esta población única de IEL lleva el receptor de células T  γδ ⁽⁶⁵⁾. Se diferencian de las células T TCRαβ en que no requieren procesamiento de antígenos para la función efectora ⁽⁶⁵⁾. Son importantes en la discusión del intestino infantil debido a su desarrollo temprano en la embriogénesis ^{(66, 67)}. Los IEL participan en un enfoque multifacético en el mantenimiento y reparación del epitelio a través de la preservación de las uniones estrechas, el reconocimiento de los factores estresantes y la regulación de la inflamación ⁽⁶⁵⁾. También participan en una conversación cruzada dinámica con bacterias comensales, ya que las bacterias comensales dirigen la expresión de respuestas inmunomoduladoras y antibacterianas clave al influir en la transcripción génica de los IEL, mientras que los IEL previenen el crecimiento excesivo de bacterias comensales oportunistas en el contexto de una lesión de la mucosa ⁽⁶⁸⁾. Weitkamp y col. ⁽⁶⁶⁾ determinaron que los IEL γδ son el subtipo de IEL predominante en el intestino inmaduro de ratones y bebés prematuros. Además, mostraron que en el intestino de los bebés con ECN, hubo una reducción en el subconjunto de IEL γδ en comparación con los controles sin ECN (66). Este estudio destaca el importante papel de los IEL γδ en la protección de la barrera intestinal y sugiere un posible objetivo celular para la prevención de la ECN.

Células B e Inmunoglobulinas

Las células B son importantes células presentadoras de antígenos (APC) y miembros integrales de la inmunidad adaptativa con su capacidad para secretar inmunoglobulinas como células plasmáticas, sobre todo IgA en el contexto de la inmunidad neonatal. La IgA puede neutralizar las bacterias patógenas para mantener la homeostasis intestinal ⁽⁹⁾. La IgA materna del calostro y la leche es una fuente importante de inmunidad en el período neonatal. La IgA secretora (sIgA) se detecta semanas después del nacimiento y aumenta progresivamente; sin embargo, los recién nacidos prematuros tienen concentraciones reducidas de sIgA en comparación con los recién nacidos a término ^{(69, 70)}. Un estudio encontró niveles más altos de sIgA en el calostro y la leche de madres de bebés prematuros, lo que sugiere que la adaptación inmunológica ocurre en el contexto de la prematuridad para mejorar la inmunidad con IgA y refuerza los beneficios de la lactancia materna en este contexto ⁽⁷¹⁾.
Existen beneficios tanto tempranos como a largo plazo de la exposición temprana a la sIgA materna (72). En un estudio, encontraron que los ratones destetados expuestos a leche materna deficiente en sIgA mostraban una mayor colonización de los ganglios linfáticos de drenaje con bacterias, específicamente bacterias aeróbicas y el patógeno oportunista Ochrobactrum anthropi (72). Tanto en el destete como en la edad adulta, hubo diferencias significativas en la microbiota intestinal y el patrón de expresión génica epitelial del intestino, incluidos los genes asociados con E I I,  entre estos ratones en comparación con los ratones expuestos a sIgA (72). En consecuencia, la exposición a sIgA de la leche materna promueve la homeostasis intestinal en el período neonatal con implicaciones a largo plazo (72). En conjunto, la IgA es importante en la inmunidad intestinal y la IgA materna es crucial dada la inmadurez del sistema inmunológico durante el período neonatal

Macrófagos

Los macrófagos son importantes células fagocíticas y bactericidas del sistema inmunológico. Los macrófagos se activan después de la exposición al lipopolisacárido (LPS) y al interferón-γ, que luego liberan citocinas proinflamatorias y óxido nítrico (57). Para contrarrestar la inflamación excesiva, los macrófagos intestinales son inhibidos por el factor de crecimiento tumoral-β (TGF-β) (57) y se han implicado en la patogénesis de la ECN (73). Los macrófagos intestinales de recién nacidos sanos a término tienen una mayor actividad fagocítica y bactericida, así como una producción mínima de citocinas inflamatorias cuando se exponen a productos bacterianos, lo que se atribuye a los efectos antiinflamatorios del factor de crecimiento transformante β2 (TGF-β2) ⁽⁷³⁾.
Por el contrario, el fenotipo de los macrófagos durante la ECN es fuertemente inflamatorio, como lo demuestra el aumento de la expresión del gen, las madres contra el homólogo decapentapléjico 7 (Smad7), un inhibidor de TGF-β2 (74, 75). En consecuencia, esto interrumpe la regulación a la baja mediada por TGF-β de la respuesta proinflamatoria por macrófagos en NEC y, por lo tanto, sensibiliza a los macrófagos a productos bacterianos, lo que lleva a una respuesta proinflamatoria significativa (74). En conjunto, el desequilibrio de las respuestas efectoras de los macrófagos hacia un estado inflamatorio aumenta la lesión de la mucosa en la ECN.

Células dendríticas

Las células dendríticas son APCs (células presentadoras de antígenos) especializadas que tienen el delicado papel de mediar en la inmunidad adaptativa protectora en respuesta a patógenos mientras mantienen la homeostasis intestinal y las bacterias comensales (76). Aunque son importantes en la inmunidad intestinal, el papel de las CDs en la ECN no se ha dilucidado por completo. Sin embargo, en un estudio que utilizó Cronobacter sakazakii para inducir NEC en ratones recién nacidos, se reclutaron CDs de la lámina propia, lo que resultó en una disfunción de la barrera intestinal a través de la rotura de la unión estrecha y un aumento de la apoptosis de los enterocitos a través de la producción de TGF-β (77). El estudio concluyó que la presencia de C. sakazakii pudo modular la actividad de las CDs para aumentar la producción de TGF-β, lo que posteriormente causó daño a la integridad de la barrera mucosa (77). Esto resalta la interacción sensible entre las CDs y las bacterias, que puede ser perjudicial en el contexto de la ECN; sin embargo, se necesitan más estudios para comprender mejor el papel de las células dendríticas en la patogénesis de la ECN.

Neutrófilos

Los neutrófilos son importantes células efectoras del sistema inmune innato que se distinguen por su capacidad para responder rápida y sólidamente al trauma tisular, incluido el intestino. El papel de los neutrófilos en la patogénesis de la ECN no se ha dilucidado por completo, pero hay varios estudios a destacar. Recién nacidos pequeños para la edad gestacional (PEG) tienen más probabilidades de tener neutropenia durante los primeros días después del nacimiento, y estos bebés con neutropenia tenían un mayor riesgo de desarrollar ECN en comparación con los bebés PEG sin neutropenia ⁽⁷⁸⁾.
Además, en un modelo de ECN experimental inducida por C. sakazakii, el agotamiento de neutrófilos y macrófagos en la lámina propia causó aumento de la producción de citocinas proinflamatorias y aumento de la apoptosis de los enterocitos, lo que agravó la enfermedad ⁽⁷⁹⁾. Esto sugiere que tanto los macrófagos como los neutrófilos son importantes en la infección temprana y su ausencia intensifica la respuesta inflamatoria observada en la ECN. Un estudio que utilizó enterocolitis inducida por TNBS para modelar la ECN encontró que el infiltrado de leucocitos estaba relativamente desprovisto de neutrófilos en el tejido intestinal ⁽⁸⁰⁾. En conjunto, el deterioro de la función de los neutrófilos es un componente de la ECN; sin embargo, se necesitan más estudios para determinar si se trata de una observación primaria en la ECN o secundaria a la enfermedad.

Peyer’s Patches
 

Las placas de Peyer son estructuras únicas que se encuentran principalmente en el intestino distal y que sirven como tejido linfoide secundario. En comparación con otros tejidos linfoides secundarios, los parches de Peyer se distinguen por su exposición significativa a un grupo diverso de antígenos, desde la microbiota intestinal hasta los antígenos alimentarios (81). Los antígenos son administrados por las células M del epitelio y, tras la activación, generan células B y células plasmáticas para mantener la inmunidad de la mucosa (81). Las placas de Peyer aparecen en el intestino a las 11 semanas, pero continúan desarrollándose durante la gestación (82). Además, su número aumenta en proporción a la maduración gestacional y, por lo tanto, los bebés prematuros tienen un número menor de parches de Peyer y una maduración disminuida (82). Se desconoce si esto tiene importancia clínica en el contexto de la ECN. En consecuencia, se necesitan más estudios para determinar si los parches de Peyer tienen un papel en la ECN como consecuencia de la prematuridad.

II.- Señalización celular

El sistema inmune innato del intestino está intrincadamente involucrado en la patogénesis de la ECN. Un aspecto importante del sistema inmune innato es la expresión de PRRs, incluyendo los TLR y proteínas NOD, que pueden interactuar con el entorno intestinal local e iniciar varias vías de señalización. Revisaremos estos componentes esenciales y sus respuestas celulares con especial atención a la señalización aberrante de TLR4, que está bien estudiada en la patogénesis de la ECN.

PRRs  : TLR  y NOD

Los receptores de reconocimiento de patrones se expresan en todas las células del cuerpo como un medio para detectar amenazas a la homeostasis local. Las células del epitelio intestinal y las células inmunes expresan TLR y proteínas NOD, que pueden detectar patrones moleculares asociados a patógenos como el LPS de bacterias gramnegativas y flagelos y, en consecuencia, iniciar una respuesta adecuada a estos factores estresantes bacterianos ⁽²³⁾.

Específicamente, en el caso de la activación de TLR4, la señalización causa activación del factor nuclear κB (NF-κB) y producción subsiguiente de citocinas, lo que causa una respuesta inflamatoria aguda ⁽²³⁾. Los TLR son expresados ​​por células epiteliales intestinales y células inmunes de la lámina propia y están involucrados en la proliferación de células epiteliales, producción de IgA, mantenimiento de uniones estrechas y expresión de AMP ^{(23, 57, 83)}. El TLR4 tiene un interés específico en la comprensión de la patogénesis de la ECN, ya que su sobreexpresión en el contexto de la prematuridad produce una respuesta proinflamatoria significativa y una disfunción del epitelio ⁽⁸⁴⁾. TLR4 es expresado por células epiteliales intestinales (85), lo  que discutiremos con mayor detalle con respecto a la expresión de TLR4 epitelial y el desarrollo de NEC

Sin embargo, también se han implicado otros TLR en la patogénesis de la ECN. Por ejemplo, TLR2 se expresa en todo el epitelio intestinal, incluyendo los enterocitos, así como varias células inmunes que se encuentran en la lámina propia. Las bacterias grampositivas en el intestino pueden activar TLR2, que puede inducir MyD88, que es un adaptador importante para TLR2 / TLR4, con la activación posterior de NF-κB (86). TLR2 a través de la regulación de uniones estrechas es capaz de mantener la integridad de la barrera intestinal y, por lo tanto, su deficiencia puede predisponer al intestino a lesiones inducidas por estrés (86). El papel de TLR2 en NEC no se ha aclarado completamente hasta ahora. Sin embargo, en un modelo de rata de NEC, los investigadores han encontrado una regulación al alza de TLR4 y TLR2 ileales en varios estudios, que precede a la evidencia histológica de lesión de la mucosa, lo que sugiere un papel causal en la patogénesis de la NEC (87, 88). Además, ciertas intervenciones terapéuticas que redujeron la gravedad de la ECN en modelos animales regularon negativamente la expresión de TLR2 y TLR4, incluyendo la glutamina (88) y el probiótico Bifidobacterium (89). Por tanto, la aberración en la señalización de TLR4 no es la única responsable de la respuesta proinflamatoria observada en la ECN.
Además, NOD1 también es expresado por las células epiteliales intestinales, que en respuesta al peptidoglicano bacteriano Gram-negativo, provoca una respuesta inmune para inducir la formación de tejido linfoide asociado al intestino, específicamente las placas de Peyer (9, 57). Por el contrario, NOD2 se expresa en gran medida por los monocitos y las células de Paneth en la línea de base, y por los enterocitos cuando están bajo estrés (9, 57). NOD2 es importante en la comunicación cruzada entre las células T y el epitelio intestinal para regular negativamente la inflamación al inhibir la señalización de TLR (9, 57). Un estudio demostró que la activación de NOD2 inhibía el TLR4 en los enterocitos, disminuyendo así la apoptosis de los enterocitos y atenuando la gravedad de la ECN experimental (90).
En este estudio, NOD2 proporcionó protección contra la apoptosis de enterocitos mediada por TLR4 a través de una nueva vía SMAC-diablo ⁽⁹⁰⁾. Esto sugiere que la modulación de esta diafonía (cross talk)  puede proporcionar un medio potencial para disminuir la gravedad de la ECN ^{(83, 90)}. Además, NOD2 es importante en la regulación de bacterias comensales de tal manera que ratones deficientes en NOD2 tenían una capacidad disminuida para prevenir la colonización por bacterias patógenas en el intestino ⁽⁹¹⁾. Por el contrario, ratones libres de gérmenes tenían disminuída significativamente la expresión de NOD2, pero esta expresión fue inducible con la introducción de bacterias comensales, lo que demuestra el mecanismo de retroalimentación por el cual NOD2 regula la microbiota intestinal (91). Tras la unión del ligando, tanto NOD1 como NOD2 activan NF-κB y funcionan de forma independiente activando esta vía de señalización, pero también pueden modular la señalización de TLR4 de esta manera (92). Por lo tanto, la señalización de TLR y NOD ejemplifica la delicada interacción entre las bacterias luminales y el sistema inmunológico innato del intestino y cómo las perturbaciones en estas vías pueden conducir al desarrollo de NEC.

Señalizacióm TLR4

Una de las piedras angulares más importantes para comprender el desarrollo de la ECN es el papel que desempeña la señalización de TLR4 en la patogénesis ^{(59, 85, 93-100)}. La activación de TLR4 dentro del epitelio intestinal en el contexto de la prematuridad da como resultado una disminución de la proliferación de enterocitos, aumento de la apoptosis de enterocitos, alteración de la integridad de la barrera intestinal y translocación bacteriana, lo que resulta en una respuesta inflamatoria sistémica ^{(26, 84, 95, 97)}. Como resultado de la translocación bacteriana, TLR4 se activa en el endotelio del intestino prematuro, lo que conduce a un flujo sanguíneo deficiente y la consiguiente isquemia intestinal a través de la reducción de la óxido nítrico sintasa endotelial (eNOS) ^{(100, 101)}.
La respuesta diferencial al estrés entre los recién nacidos prematuros y a término se basa en el aumento de la expresión de TLR4 en la prematuridad (96). TLR4 se expresa en altos niveles en el intestino en desarrollo, ya que participa en el desarrollo intestinal normal tanto en ratones como en humanos (8). En el contexto de la prematuridad, la expresión de TLR4 permanece elevada, lo que causa una respuesta hiperactiva y exagerada a los factores estresantes tras la colonización por bacterias ⁽⁸⁾. Además, TLR4 es necesario para el desarrollo de NEC y su expresión mejorada no es una consecuencia de la enfermedad. En estudios que utilizaron cepas de ratones mutantes TLR4 (ratones C3H / HeJ), la falta de TLR4 funcional protegió contra el desarrollo de NEC, de modo que los ratones de tipo salvaje tenían una mayor gravedad de la NEC, una mayor apoptosis de enterocitos, una menor proliferación de enterocitos y una restitución deteriorada en comparación a ratones mutantes TLR4 ⁽⁹⁷⁾.

Estos resultados se apoyaron aún más utilizando ratones con deleción de TLR4 global o deleción de TLR4 específica del intestino (26). Ambos grupos de ratones fueron protegidos del desarrollo de NEC experimental con preservación de la integridad de la mucosa y elevación mínima de citocinas proinflamatorias (26). Estos estudios destacan el papel causal de la señalización aberrante de TLR4 expresada por IEC en la patogénesis de NEC. La señalización aberrante de TLR4 también tiene un papel directo en la ruptura de la barrera intestinal en NEC. En la mucosa sana, la curación del epitelio se produce en dos fases, restitución intestinal seguida de proliferación de enterocitos, mediante la cual los IEC sanos migran a la mucosa lesionada seguida de una mayor generación de IEC a partir de células madre de las criptas intestinales (18). La señalización TLR4 perjudica la migración de enterocitos (IECs), lo que perjudica la restitución (102, 103).

Además, la proliferación de enterocitos se reduce significativamente en la ECN, lo que disminuye la capacidad de curación en el contexto de una lesión de la mucosa (18, 95, 97-99). Es importante destacar que la autofagia es una respuesta al estrés celular y se ha encontrado que está regulada al alza en la ECN (104). Además, la señalización de TLR4 induce la autofagia de los enterocitos en estudios tanto en ratones como en humanos (105). Un experimento que utilizó ratones knockout condicional del gen de autofagia específico del epitelio intestinal ATG7 demostró que la autofagia a través de ATG7 era necesaria para el desarrollo de NEC, ya que estos ratones estaban protegidos de NEC (105).
La autofagia inducida por TLR4 conduce a una migración de enterocitos alterada, lo que demuestra que los efectos de la señalización de TLR4 en el epitelio son multifacéticos y están interconectados (105). En última instancia, la deficiencia en la reparación de la mucosa a través de la restitución y proliferación de enterocitos en el contexto de la ECN debilita la integridad del intestino, lo que permite la translocación bacteriana y la respuesta inflamatoria posterior observada en esta enfermedad.

III.- Factores de riesgo genéticos

El estudio de los factores de riesgo genéticos en la ECN es un componente importante para comprender las vías de señalización que involucran al sistema inmune innato. Hay varios estudios de asociación genética que evalúan la relación entre factores de riesgo genéticos específicos y el desarrollo de ECN (106). La variación genética que afecta la señalización de TLR aumenta la predisposición del intestino prematuro a la aberración inflamatoria. El gen SIGIRR es importante en la inhibición de la inflamación inducida por LPS (107). Las mutaciones de pérdida de función de SIGIRR dan como resultado una señalización de TLR no regulada, lo que predispone a los bebés a la ECN (107). Un estudio evaluó específicamente los roles de los polimorfismos de un solo nucleótido de genes importantes en la señalización de TLR.

Al estudiar las muestras de sangre de bebés de muy bajo peso al nacer, encontraron una relación entre las variantes NFKB1 y NFKBIA y el desarrollo de NEC, de modo que NFKB1 aumentaba la susceptibilidad a NEC, mientras que NFKBIA disminuía la susceptibilidad a NEC (108). Sin embargo, no hubo asociación entre los genes TLR2, TLR4, TLR5, TLR9, IRAK1 y TIRAP y el desarrollo de ECN en esta población de pacientes (108). Los factores de riesgo genéticos para NEC no solo se han limitado a las vías de señalización de TLR y NOD. Por ejemplo, un estudio que evaluó el gen de la autofagia ATG16L1 en bebés prematuros encontró que las variantes hipomórficas conferían protección para el desarrollo de ECN (109). Este estudio destaca la amplitud de posibles factores de riesgo genéticos en la ECN. En conjunto, la predisposición genética a la ECN es válida y es probable que más estudios a gran escala revelen más relaciones genéticas y desarrollo de enfermedades.

IV.- Microbiota intestinal

La intrincada relación entre la microbiota intestinal y la inmunidad de las mucosas es fundamental para la discusión de la patogénesis de la ECN. El intestino está expuesto a una multitud de microbios, y el papel del sistema inmunológico intestinal es distinguir las bacterias comensales de las patógenas, particularmente a medida que la flora intestinal se desarrolla temprano en la vida. Hay varias variables que influyen en la composición microbiana del intestino; sin embargo, nueva evidencia sugiere que la alteración de la flora bacteriana normal está involucrada en la patogénesis de la ECN. Ahora exploraremos el papel de la microbiota intestinal en el contexto de la prematuridad.

Factores que influencian la Microbiota intestinal

Existe un interés significativo en comprender la composición de la microbiota intestinal y su relación con la patogénesis de la ECN. Varios factores influyen en la microbiota neonatal, incluida la edad gestacional, el modo de parto (vaginal versus cesárea), el tratamiento con antibióticos y la dieta (leche materna versus alimentación con fórmula) (110). La colonización ocurre en dos oleadas y la primera oleada depende del modo de parto (111). Por ejemplo, un estudio encontró que, en comparación con los bebés nacidos por vía vaginal, los bebés nacidos por cesárea tenían poblaciones disminuidas de Bifidobacteria y Bacteroides, mientras que había una población aumentada de Clostridium difficile (112).

La segunda ola depende del método de alimentación, que a menudo difiere entre los bebés prematuros y a término, ya que la leche materna y la alimentación con fórmula tienen diferentes composiciones bacterianas y el acceso a la leche materna puede estar limitado en la prematuridad con un inicio tardío de la alimentación enteral en los recién nacidos prematuros (113) . Más específicamente, los bebés alimentados con fórmula tienen mayores poblaciones de Enterobacteriaceae, especies de Bacteroides y C. difficile en las heces en comparación con los bebés alimentados con leche materna (112, 114).

Además, la duración de la exposición a los antibióticos se asocia con el desarrollo de ECN (115, 116). En un estudio retrospectivo que investigó la asociación entre la exposición a antibióticos y el diagnóstico posterior de ECN en bebés, encontraron que la duración de la exposición a los antibióticos se asocia con un mayor riesgo de desarrollar ECN (115). Cuando se eliminó la sepsis como un posible factor de confusión, la probabilidad de desarrollar ECN aumentó un 20% por día de exposición a antibióticos (115). Sorprendentemente, la exposición a los antibióticos durante más de 10 días en los recién nacidos resultó en un aumento de aproximadamente tres veces el riesgo de desarrollar ECN (115). Otro estudio retrospectivo con el objetivo de evaluar la asociación entre la terapia antibiótica inicial en lactantes de peso extremadamente bajo al nacer y la ECN, encontró que había un mayor riesgo de desarrollar ECN después del tratamiento antibiótico empírico inicial en los primeros tres días posnatales (116). El tratamiento antibiótico empírico durante más de 5 días, que el estudio definió como tratamiento antibiótico prolongado, se asoció con el desarrollo de ECN y la muerte en recién nacidos de peso extremadamente bajo al nacer en el contexto de hemocultivos estériles (116). Estos estudios destacan la necesidad de ser juiciosos en la implementación del tratamiento antibiótico empírico en los recién nacidos prematuros.

Un estudio reciente que utiliza la pirosecuenciación del gen ARNr 16S sugiere que la variable más importante que influye en la composición de la microbiota intestinal prematura es el grado de prematurez (117). Utilizando 922 muestras de 58 sujetos, encontraron una progresión microbiana ordenada y estrictamente controlada de clases de bacterias: Bacilos a Gammaproteobacterias y Clostridios (117). Otros factores, incluidos los antibióticos, el modo de parto y la edad, influyeron en el ritmo de progresión de las clases de bacterias, pero la secuencia particular de desarrollo siguió siendo la misma (117). Esto es importante a medida que más estudios demuestran la importancia de la disbiosis y el desarrollo de ECN (113, 118-122).

Disbiosis en NEC

Las diferencias en la colonización microbiana entre los recién nacidos prematuros y los recién nacidos a término sugieren el posible papel de la disbiosis en la patogénesis de la ECN. El inicio de la ECN ocurre entre las 2 y las 6 semanas de vida, y el riesgo más alto de ECN ocurre a una edad corregida de entre las 29 y las 33 semanas (123), solo después de la colonización microbiana del intestino (2, 124, 125), destacando el papel de microbiota intestinal en la patogenia de la enfermedad. Hasta la fecha, no se ha identificado ningún patógeno microbiano específico que sea responsable del desarrollo de la ECN (119, 124, 125). Sin embargo, el tejido intestinal resecado con NEC activa demostró un aumento de la carga microbiana y una abundancia de anaerobios estrictos con una disminución de la diversidad de la comunidad (126). Además, hasta hace poco, no estaba claro si la microbiota intestinal anormal es una causa o una consecuencia de la ECN (127).
Un estudio prospectivo de casos y controles de Warner et al. (127) ayuda a definir el papel que juega la microbiota en el desarrollo de NEC. En 166 neonatos de muy bajo peso al nacer, se recolectaron prospectivamente 3586 muestras de heces, y de estos sujetos, 46 desarrollaron ECN (127). Las diferencias entre los casos de ECN y los controles pareados surgieron después de 1 mes con un predominio de Gammaproteobacteria y cantidades disminuidas de Negativicutes y Clostridia en bebés que desarrollaron ECN, con la correlación más fuerte entre la composición de bacterias y el desarrollo de ECN antes de las 27 semanas de gestación. (127). Este estudio sugiere que una mayor concentración de bacterias facultativas Gram-negativas es perjudicial, posiblemente debido a su capacidad para activar TLR4 a través de LPS (84, 122). Por el contrario, los bebés con ECN habían disminuido significativamente los anaerobios obligados (127), que curiosamente producen AGCC (ácidos grasos de cadena corta) antiinflamatorios (128). Estos resultados sugieren que las intervenciones centradas en la modulación de las bacterias intestinales pueden desempeñar un papel en la prevención de la ECN.

V.-  Estrategia protectora contra NEC

Con los avances en nuestro conocimiento de la ECN, existen varias estrategias preventivas y terapéuticas potenciales que no existían hace décadas. Revisaremos varias de estas estrategias con respecto a cómo influyen en el sistema inmunológico intestinal (Figura 2). Estos avances apuntan a varios aspectos del sistema inmunológico intestinal, tales como la modulación de la señalización de TLR4, integridad de la barrera intestinal, composición de las células inmunitarias y la microbiota intestinal, todos los cuales se han descrito con sus funciones individuales en la ECN. Se han realizado varios estudios que demuestran la importancia de proporcionar leche materna a los bebés prematuros en lugar de fórmula. La leche materna humana contiene varios componentes bioactivos beneficiosos para el recién nacido, algunos de los cuales incluyen: factor de crecimiento epidérmico (EGF), factor de crecimiento similar al EGF que se une a la heparina, factor de activación de plaquetas (PAF) acetilhidrolasa, oligosacáridos de la leche materna (HMO), nitratos / nitritos, l-arginina, lactoferrina y probióticos (8, 129, 130). Revisaremos varios componentes de la leche materna y la evidencia que respalda los mecanismos por los cuales afectan la inmunidad de la mucosa intestinal durante la ECN. También discutiremos el uso de corticosteroides prenatales y el pinzamiento tardío del cordón umbilical en la prevención de la ECN

Leche materna

La leche materna tiene un papel bien establecido en la prevención de la ECN y clínicamente representa una de las estrategias más efectivas para disminuir la incidencia y la progresión de la ECN (130). Nueva evidencia preclínica ha demostrado que la leche materna es capaz de atenuar la respuesta proinflamatoria mediada por TLR4 integral a la patogénesis de la NEC activando el receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR), revelando la interacción entre la vía EGF y la señalización característica de TLR4 de NEC (95). Estos efectos inhibidores sobre la señalización de TLR4 fueron mediados por la leche materna que previene la actividad de la glucógeno sintasa quinasa 3β lo que causa mejor curación de la mucosa, proliferación de células madre intestinales y disminución de la apoptosis de los enterocitos (95). Al tratar de determinar el componente particular en la leche materna que medió los efectos protectores, cuando se eliminó el EGF o su receptor, se inhibió el EGFR, se abolió la protección en la señalización experimental de NEC y TLR4 (95). En conjunto, estos estudios mecanicistas describen una de las formas en que la leche materna protege el epitelio intestinal contra la ECN.

Factor de crecimiento epidérmico 

Varios otros estudios han analizado el papel protector del EGF solo  contra la ECN. En un modelo de NEC en ratas neonatales, la administración de EGF solo redujo tanto la incidencia como la gravedad de la enfermedad (131). La administración de EGF causó disminución significativa de la permeabilidad epitelial, expresión normalizada de proteínas de unión estrecha, aumento de células caliciformes (28) e inhibición de la apoptosis de enterocitos (132), todas las cuales son marcas protectoras en la ECN (26, 59, 95). Además, otro mecanismo por el cual EGF proporciona protección contra NEC es la inhibición de la autofagia (133), una vía lisosomal de autodigestión que se ha demostrado que se activa en ratones y bebés con NEC (105). Además, un estudio reciente demuestra que una variante hipomórfica en un gen relacionado con la autofagia, ATG16L1, se asocia con NEC en bebés prematuros (108). Esto subraya además la importancia de determinar qué bebés son los más susceptibles a la ECN, de modo que las estrategias protectoras, incluida la administración de EGF, puedan adaptarse a esos individuos

Líquido amniótico

Como se discutió anteriormente, la administración de EGF media varios efectos protectores en el intestino y se encuentra en la leche materna así como en el líquido amniótico. Demostramos que el líquido amniótico inhibía la señalización inflamatoria mediada por TLR4 en el epitelio intestinal fetal y neonatal de una manera dependiente de EGFR (94). La expresión de EGFR intestinal fue baja en los bebés prematuros con ECN en comparación con la de un feto o en el momento de la reanastamosis después de que se resolvió la ECN (94). Los efectos protectores del líquido amniótico se han descrito en modelos experimentales de ECN en varias especies, incluidos ratones recién nacidos (94), ratas (134) y lechones (135). Otros investigadores han examinado el líquido amniótico fuera del contexto del EGF en el estudio de la ECN. En un modelo de NEC de rata neonatal, la administración de células madre de líquido amniótico atenuó la NEC al aumentar la proliferación de enterocitos y disminuir la apoptosis en un mecanismo dependiente de la ciclooxigenasa 2 (136). En otros estudios, la administración de líquido amniótico dio como resultado diferencias en la microbiota intestinal y una reducción de la permeabilidad intestinal en comparación con los controles (137). En conjunto, los ingredientes de la leche materna y el líquido amniótico proporcionan importantes mecanismos de protección para contrarregular los efectos proinflamatorios perjudiciales en el intestino afectado por la ECN.

Factor de crecimiento similar que se une a heparina  (HB-EGF)

El factor de crecimiento similar al EGF que se une a la heparina se encuentra en la leche materna y el líquido amniótico y proporciona numerosos efectos protectores en modelos de lesión intestinal y ECN (138). En ratones, la sobreexpresión del gen HB-EGF protege contra el desarrollo de NEC (139), mientras que la deleción de HB-EGF aumenta la susceptibilidad a NEC experimental (140). Como se describió anteriormente, un componente importante en la patogénesis de la ECN es la interrupción de la perfusión intestinal y la disminución de la expresión de la molécula vasodilatadora eNOS (100). En ratones recién nacidos sometidos a ECN experimental, se mejoró el deterioro del flujo sanguíneo microvascular intestinal y hubo una disminución de la lesión epitelial con la administración de HB-EGF (141). Además, HB-EGF promueve la angiogénesis con regulación positiva de la eNOS y la posterior producción de óxido nítrico a través de la vía PI3K (142, 143).
El factor de crecimiento similar al EGF que se une a la heparina también es único en su capacidad para modular el sistema inmunológico intestinal. Por ejemplo, existen subtipos de macrófagos, que pueden ser proinflamatorios (M1) o antiinflamatorios (M2) (144). La infiltración de macrófagos en NEC estuvo marcada por un predominio de macrófagos proinflamatorios M1 y el tratamiento con HB-EGF resultó en un aumento de macrófagos antiinflamatorios M2, protegiendo así contra NEC experimental. Además, el HB-EGF también ayuda a mantener la integridad de la barrera intestinal con una mayor proliferación y migraciónde enterocitos (145)  (146), así como una disminución de la apoptosis de los enterocitos (147), que es un tema común entre las posibles estrategias protectoras en la ECN.

Factor activador de plaquetas - acetilhidrolasa (PAF-AH)

 El factor activador de plaquetas es un potente mediador inflamatorio fosfolípido involucrado en la patogénesis de la ECN en estudios en humanos y animales (148, 149). La activación da como resultado daño de las células epiteliales, aumento de la apoptosis, aumento de la permeabilidad de la mucosa, interrupción de uniones estrechas, agregación de leucocitos y plaquetas y vasoconstricción, lo que altera la integridad de la mucosa (148, 149). Es importante destacar que el PAF-AH es capaz de catabolizar el PAF y reduce las propiedades destructivas del PAF en el intestino (150). Además, la leche materna contiene PAF-AH, que es un componente de la leche materna que se cree que brinda protección contra el desarrollo de ECN (150, 151). La relevancia clínica del PAF queda demostrada por los hallazgos de que, en comparación con los controles, los neonatos con NEC muestran un aumento de las concentraciones de PAF en plasma y heces y una disminución del PAF-AH plasmático, que es responsable de la degradación del PAF (152-154). En modelos de rata y ratón neonatales, la susceptibilidad a NEC disminuyó con la inhibición de PAF y aumentó con la depleción de PAF-AH (155-157). Es de destacar que se encontró que el PAF induce la expresión de TLR en el intestino, lo que proporciona una conexión entre dos vías involucradas en la patogénesis de la NEC, lo que sugiere que el PAF luminal en el intestino prematuro puede regular al alza la expresión de TLR y posteriormente promover un estado proinflamatorio (158). En conjunto, PAF-AH puede servir como un objetivo importante al inhibir la inflamación intestinal y la alteración del epitelio.

Oligosacáridos de leche humana

Los oligosacáridos de la leche materna son carbohidratos anunciados recientemente como componentes protectores dentro de la leche materna. Hay varios medios por los cuales los HMO son protectoras en el contexto de NEC. Recientemente demostramos que la 2′-fucosillactosa (2′FL) es un HMO abundante que protege contra la NEC en ratones mediante la modulación de la molécula vasodilatadora, la expresión de eNOS y, posteriormente, la mejora de la perfusión intestinal (101), que previamente se ha demostrado que está alterada. en NEC (100). Además, 2′FL es capaz de atenuar la inflamación, y demostramos que 2′FL disminuyó la expresión de varios marcadores proinflamatorios, incluidos IL-6, IL-1β, óxido nítrico sintasa inducible y TLR4 (101). Es importante destacar que en varios estudios se ha demostrado que los HMO influyen en la colonización bacteriana en el intestino durante el período neonatal crítico (159-165). En otro estudio, el HMO 2′FL inhibió la liberación de IL-8 por IEC en el contexto de una infección bacteriana atenuando la expresión de CD14 (166). Sin embargo, este efecto no se observó en IEC (enterocitos) que no estuvieron expuestas al patógeno bacteriano, lo que demuestra que los HMO son capaces de modular vías inflamatorias específicas durante la infección (166). Otro HMO, disialilacto-N-tetraosa, fue capaz de reducir la gravedad de la ECN en ratas recién nacidas (167). En conjunto, estos estudios mejoran nuestra comprensión de los efectos de los HMO en la prevención de la ECN y pueden proporcionar una estrategia preventiva nutricional que valga la pena seguir.

La composición de la leche materna de los HMO varía entre las madres, lo que a su vez influye en la microbiota de su descendencia. Específicamente, las madres con alelos inactivos del gen fucosiltransferasa 2 (FUT2) se denominan madres no secretoras (168), y esta mutación conduce a cambios en la microbiota de sus bebés. Específicamente, los bebés en este entorno habían retrasado el establecimiento del género Bifidobacterium, que son colonizadores tempranos en bebés amamantados (168). Esto sugiere que los HMO pueden enriquecer ciertas poblaciones benéficas de bacterias. Además, dado que la composición individual de la leche materna varía ampliamente, la atención a estos detalles puede proporcionar una nueva estrategia de fortificación personalizada de la leche materna para prevenir la ECN en los bebés prematuros.

Oxido nítrico

Una de las características distintivas de la patogénesis de la NEC es la interrupción de la perfusión microcirculatoria al intestino, que está regulada por la expresión endotelial de TLR4 (100). Específicamente, la señalización de TLR4 endotelial altera la perfusión intestinal y disminuye la expresión de eNOS y, en consecuencia, el óxido nítrico (NO), de modo que los ratones con deleción selectiva de TLR4 endotelial exhibieron integridad mucosa preservada y disminución de la isquemia intestinal (100). En este contexto, la señalización de TLR4 promueve la translocación bacteriana con la ruptura de la barrera epitelial, intensificada por la alteración de la perfusión intestinal por la disminución de la expresión de eNOS con la activación de TLR4 endotelial.
La leche materna humana contiene nitrato de sodio, que es un precursor de la producción de nitrito y NO, una molécula vasodilatadora clave involucrada en el mantenimiento de la perfusión intestinal (100). Curiosamente, la concentración de nitrato de sodio es más alta en la leche materna en comparación con la fórmula (100), y en comparación con los adultos, los bebés en la UCIN reciben significativamente menos nitritos y nitratos en la dieta (169). La conversión bacteriana de nitratos en nitritos ocurre primero en la saliva, que luego se puede convertir en óxido nítrico a través de mecanismos independientes de NOS en el estómago y mecanismos dependientes de NOS en el intestino a partir del aminoácido l-arginina (170). Esto ilustra la interacción de las bacterias y el sistema gastrointestinal y también destaca la importancia de tener nitratos y nitritos en la dieta en forma de leche materna durante el período neonatal crítico. Esto sugiere además que existe la oportunidad de mejorar los déficits de nitritos y nitratos dietéticos inherentes a los recién nacidos para prevenir la ECN. Además, los estudios han demostrado que la suplementación enteral de l-arginina no solo era segura, sino que podía reducir la incidencia y la gravedad de la ECN en los recién nacidos prematuros de muy bajo peso al nacer (171, 172). En consecuencia, la l-arginina, los nitratos y los nitritos en el período neonatal no solo son importantes, sino que dada su capacidad para modular la microcirculación del intestino prematuro, tienen utilidad como estrategia preventiva para la ECN.

Lactoferrina

La lactoferrina se encuentra en los líquidos secretores, incluida la leche materna y el calostro, donde actúa como un miembro importante de la inmunidad de la mucosa con sus propiedades antimicrobianas (173), la capacidad de modular la microbiota intestinal (174) y la maduración del intestino al inducir el crecimiento y la proliferación de enterocitos. (175). En consecuencia, se ha estudiado el uso de suplementos de lactoferrina en bebés prematuros para prevenir complicaciones. La revisión Cochrane más reciente sugiere que existe utilidad en la administración de profilaxis con lactoferrina oral debido a la disminución en el desarrollo de ECN y sepsis de inicio tardío sin efectos adversos (176-180). Otro estudio evaluó el uso de lactoferrina humana recombinante (talactoferrina o TLf) en lactantes con un peso al nacer de 750 a 1.500 mg como medio para reducir la infección (181). No hubo toxicidad asociada en la administración de TLf y hubo una tendencia hacia una menor morbilidad infecciosa en los neonatos tratados con TLf (181). Por lo tanto, la administración de lactoferrina en bebés de bajo peso al nacer es una estrategia preventiva prometedora contra la ECN sin efectos adversos reportados hasta el momento.

Probioticos

Los probióticos han generado un interés significativo en la prevención de la ECN dados los datos cada vez mayores sobre la relación entre la microbiota intestinal y el desarrollo de la enfermedad. Los probióticos enterales profilácticos son muy prometedores en la prevención de la ECN. Una revisión Cochrane concluyó que los probióticos en el contexto de la prematuridad previenen la ECN grave y reducen la mortalidad por todas las causas (182). Una revisión sistemática y un metanálisis más recientes que utilizaron estudios adicionales respaldaron estos hallazgos (183). A medida que se continúan investigando los probióticos, es importante reconocer que existe una heterogeneidad significativa con los organismos elegidos y los regímenes de dosificación en los estudios. Bifidobacterium lactis se ha estudiado de forma aislada en estudios clínicos. En un estudio prospectivo aleatorizado de casos y controles, la administración de fórmula complementada con B. lactis resultó en una disminución de la permeabilidad intestinal medida por una prueba de absorción de azúcar, lo que sugiere que B. lactis es importante para mantener la integridad epitelial (184). En otro estudio clínico, la suplementación con B. lactis Bb12 influyó en la microbiota intestinal de tal manera que la suplementación aumentó el número de Bifidobacterium spp. y redujo el número de Enterobacteriaceae y Clostridium spp., que pueden estar implicadas en la patogénesis de la ECN, en muestras de heces de prematuros (185). Es importante señalar que el ensayo clínico más grande de un probiótico específico, Bifidobacterium breve BBG-001, no encontró ningún beneficio en la administración de este probiótico en bebés prematuros para prevenir la ECN (186). Se necesitan más estudios clínicos que evalúen la utilidad de organismos específicos dentro de los regímenes probióticos.

Además, existen varios mecanismos mediante los cuales los probióticos pueden prevenir el desarrollo de NEC (187). Dos estudios destacan nuestro conocimiento actual de la patogénesis de la ECN en relación con la inmunología de la mucosa. Bifidobacterium adolescentis es capaz de alterar la expresión de TLR4, TOLLIP y SIGIRR en ratas recién nacidas prematuras, lo que sugiere que puede regular a la baja la respuesta proinflamatoria mediada por TLR4 observada en NEC (188). La administración oral de Lactobacillus rhamnosus HN001 atenuó la gravedad de la ECN tanto en lechones prematuros como en ratones recién nacidos y el mecanismo que media este efecto fue la activación de TLR9 (189). Lactobacillus reuteri en ratones recién nacidos pudo aumentar la migración de enterocitos, la proliferación de enterocitos y la altura de las criptas del epitelio. Esto contrarresta el deterioro en la migración y proliferación de enterocitos que sirven como sello distintivo de la disfunción de la barrera intestinal mediada por NEC (190). Estos estudios sugieren que los probióticos pueden interactuar con la inmunidad de la mucosa del tracto gastrointestinal, ofreciendo así una estrategia preventiva viable en el manejo clínico de la ECN.

Esteroides antenatales

Los corticosteroides a menudo se administran en el período prenatal para reducir la mortalidad y las morbilidades asociadas con la prematuridad. Según una revisión Cochrane, se recomienda el uso de un único ciclo de corticosteroides prenatales para todas las mujeres con riesgo de parto prematuro (191). Además de acelerar la maduración pulmonar fetal, los corticosteroides prenatales se asocian con una menor probabilidad de desarrollo de enterocolitis necrotizante al analizar 8 estudios con un total de 1.675 neonatos (191). Un estudio clínico más reciente respalda estos hallazgos, en los que hubo diferencias significativas entre los neonatos que recibieron un ciclo completo de esteroides prenatales y los neonatos que no, de modo que la administración rápida de un ciclo completo de corticosteroides prenatales redujo la incidencia de ECN y la mortalidad (192). . Actualmente, se desconoce el mecanismo por el cual los corticosteroides son protectores en la ECN. Sin embargo, con nuestro conocimiento del papel principal de las células inmunes en la respuesta proinflamatoria en la ECN, los corticosteroides sirven como un interés de estudio con su capacidad para modular el sistema inmunológico.

Clampeo de cordón umbilical

Existe un debate sobre el intervalo de tiempo óptimo entre el parto y el pinzamiento del cordón umbilical en el contexto de la prematuridad. El pinzamiento tardío del cordón proporciona más transfusión placentaria entre la placenta y el recién nacido, mientras que el pinzamiento inmediato del cordón permite la reanimación inmediata del recién nacido prematuro por un neonatólogo (193). Una revisión Cochrane encontró que el pinzamiento tardío del cordón disminuyó la incidencia de ECN (193); sin embargo, se necesitan estudios más amplios para evaluar este hallazgo, así como los efectos a largo plazo del pinzamiento del cordón inmediato vs. tardío. En un estudio más reciente, el ordeño del cordón umbilical, que utiliza el mismo principio detrás del clampeo tardío del cordón umbilical, también confirió protección contra el desarrollo de ECN en bebés prematuros (194). Los mecanismos por los cuales el pinzamiento del cordón umbilical y el ordeño del cordón umbilical brindan protección contra la ECN no se comprenden completamente y justifican una mayor investigación.
 

Inmunoglobulinas

Las funciones de las células B y las inmunoglobulinas en el contexto de la ECN no se comprenden completamente en el contexto del desarrollo de la enfermedad y las estrategias preventivas. Se ha realizado un ensayo de administración de inmunoglobulinas orales por sus presuntos efectos inmunoprotectores como profilaxis en prematuros (195). Sin embargo, según una revisión Cochrane reciente de tres ensayos aleatorizados, no existe un papel protector contra la ECN con la administración oral de inmunoglobulinas en el período neonatal, específicamente con IgG o una combinación de IgG / IgA, ya que estos estudios no demostraron un efecto significativo en la reducción de la incidencia de ECN (195-198). Un ensayo de IgA oral sola potenciado para la prevención de la ECN en recién nacidos de bajo peso al nacer sería beneficioso dadas las conocidas propiedades beneficiosas de la sIgA en la leche materna (195). No obstante, se necesitan más estudios para apreciar el papel de la IgA en la patogénesis de la ECN y como una estrategia de tratamiento o profiláctica viable.

Conclusión

La enterocolitis necrotizante es una enfermedad devastadora de la prematuridad y la evidencia reciente demuestra una promesa increíble para la prevención con avances continuos en el campo. Estos avances no se limitan a la inmunología de las mucosas, ya que la atención reciente a la interacción del sistema inmunológico intestinal, que incluye la integridad epitelial, la composición de las células inmunitarias, la señalización de TLR4, la microbiota intestinal, ha generado una expansión de nuestra comprensión de la enfermedad y la mejor manera de prevenir su desarrollo.

Uno de los temas más importantes de esta revisión es la interacción dinámica de los componentes que componen la inmunidad mucosa del intestino. Varios aspectos son esenciales para mantener la homeostasis intestinal y no existe un componente que sea singularmente responsable del desarrollo de la ECN. Más bien, es un intrincado equilibrio de muchas variables, que producen numerosos potenciales terapéuticos en el tratamiento y la prevención de esta enfermedad. El objetivo de esta revisión fue resaltar estas innovaciones recientes y conocimientos mecanicistas sobre cómo la administración de varios tratamientos impacta el sistema inmunológico intestinal y puede aliviar la ECN en bebés prematuros.
 

Figura 2

Mecanismos de estrategias protectoras en enterocolitis necrotizante (ECN).

(A) El enterocito es el tipo de célula predominante del epitelio y contribuye significativamente a la respuesta proinflamatoria exagerada observada en la ECN tras la activación del receptor tipo toll 4 (TLR4) por lipopolisacárido (LPS) de bacterias Gram-negativas .  La activación del factor nuclear κB (NF-κB) mediada por TLR4 causa mayor expresión de citocinas proinflamatorias, como IL-1, IL-6, y TNF-α. Sin embargo, esta vía de señalización puede atenuarse mediante varios mecanismos. Factor de crecimiento epidérmico (EGF), que se encuentra en leche materna y líquido amniótico, inhibe esta vía mediante la inhibición de la glucógeno sintasa quinasa-3 beta (GSK3β). El oligosacárido de la leche materna 2′-fucosillactosa (2′FL) también atenúa la vía de señalización proinflamatoria TLR4. Finalmente, el receptor de reconocimiento de patrón intracelular que se une al dominio de oligomerización que contiene el nucleótido proteína 2 tras la estimulación por patrones moleculares asociados a patógenos a través del segundo activador de caspasa derivado de mitocondrias / inhibidor directo de apoptosis que es una proteína de unión con bajo pI (SMAC-diablo).

(B) Las células endoteliales tienen un papel integral en la patogénesis de la ECN. Las células endoteliales expresan TLR4, y tras la estimulación por
los LPS después de la disfunción de la barrera intestinal, disminuyen la expresión de la sintasa de óxido nítrico endotelial (eNOS), reduciendo así la formación de óxido nítrico (NO), un vasodilatador importante. Esto causa isquemia intestinal y posterior NEC. Sin embargo, varias estrategias de protección aumentan la producción de NO, incluyendo factor de crecimiento similar a EGF de unión a heparina (HB-EGF) y 2'FL aumentando la expresión de eNOS. Los nitratos (NO3) y los nitritos (NO2) se pueden encontrar en la leche materna y son precursores del NO, aumentando así la producción de NO. Finalmente, se requiere l-arginina para la formación de NO dependiente de NOS. La suplementación con HB-EGF, nitratos, nitritos y l-arginina son protectores en NEC con su capacidad para mejorar el suministro de sangre intestinal a través de la vasodilatación mediada por NO.