Tesis Doctorado
Proinflammatory role of d-lactic acid in bovine polysinovitis with acute ruminal acidosis.
Rol proinflamatorio del ácido d-láctico en la polisinovitis de bovinos con acidosis ruminal aguda.
Registro en:
21140760
1151035
Autor
Hidalgo-Gómez, Alejandra Isabel
Institución
Resumen
Acute ruminal acidosis is a metabolic disease that affects livestock. It is produced by high intake of highly fermentable carbohydrates, which decreases the pH of the ruminal fluid, and generates local and systemic inflammatory manifestations. In experimentally induced cattle with acute ruminal acidosis, the presentation of aseptic neutrophilic polysinovitis and an increase in the concentration of ruminal and plasma lactic acid have been described. Lactic acid has also been found increased in the synovial fluid of patients with rheumatoid arthritis and gout, both are aseptic joint inflammatory diseases. In ruminants, bacteria present in the rumen are capable of producing D-lactic acid, and are increased in numbers when animals are fed diets high in carbohydrates, decreasing the pH of ruminal fluid and favoring the development of ruminal acidosis. In addition, D-lactic acid induces the adhesion of neutrophils on endothelial cells and the production of extracellular traps of neutrophils, therefore, D-lactic acid has been proposed as a pro-inflammatory agent. Based on this background, we hypothesize that the increase of D-lactic acid in the synovial fluid of cattle induced with acute ruminal acidosis precedes the onset of the inflammatory response during the development of aseptic neutrophilic polysinovitis. The general objective of this work is to demonstrate the increase of D-lactic acid in the bovine synovial fluid induced with acute ruminal acidosis, and to identify inflammatory markers associated with the development of polysinovitis. An experimental induction of acute ruminal acidosis was performed in 5 heifers, through a rumen overload of oligofructose and samples were obtained at 0, 3, 9 and 24 h after induction. At 3 h after the induction, an increase in the concentration of D-lactic acid in the rumen fluid was observed, while after 9 h there was a decrease in the pH of the rumen fluid and synovial fluid, together with an increase in the concentration of D-lactic acid in the synovial fluid. At 9 h after the induction, an increase in the concentration of PGE2 in the synovial fluid was also observed. Only 24 h after the induction, the synovial fluid was observed whitish and viscous, presenting an increase in the concentration of total proteins and the presence of apolipoprotein A-II, complement factor H, cathelicidin-1, haptoglobin and serpin B1. In addition, it was observed an increase in the concentration of albumin, globulins, and enzymes creatine kinase and lactate dehydrogenase. 24 h after the overload with oligofructose it was possible to observe abundant presence of cells in the synovial fluid, where 92.7% were neutrophils, 6% macrophages and 1.3% lymphocytes. After 24 hours of induction, there was also an increase in the concentration of IL-1β, IL-6, ATP, MMP-9 and increase in cell-free DNA. An increase in the expression and production of IL-6 was also observed, when bovine synoviocytes were stimulated with 5 mM D-lactic acid. In this same period, the presence of extracellular neutrophil traps was demonstrated through the identification of extracellular DNA decorated with citrunillated histone 3 and the presence of serpin B1. Therefore, it can be concluded that in bovine patients with acute ruminal acidosis, an articular inflammatory reaction occurs, mostly neutrophilic, where D-lactic acid could be considered as an early biomarker of the presentation of neutrophilic polysynovitis and associated with the beginning of the pathology. Acidosis ruminal aguda es una enfermedad metabólica que afecta al ganado. Se produce por ingesta elevada de carbohidratos altamente fermentables, lo cual disminuye el pH del líquido ruminal, y genera manifestaciones inflamatorias locales y sistémicas en el organismo. En bovinos inducidos experimentalmente con acidosis ruminal aguda se ha descrito la presentación de polisinovitis neutrofílica aséptica y aumento en la concentración de ácido láctico ruminal y plasmático. El ácido láctico también se ha presentado aumentado en el fluido sinovial de pacientes con artritis reumatoide y gota, que son enfermedades inflamatorias articulares asépticas. En los rumiantes, las bacterias presentes en el rumen son capaces de producir ácido D-láctico, y se encuentran aumentadas cuando los animales son alimentados con dietas altas en carbohidratos, disminuyendo el pH del líquido ruminal y favoreciendo el desarrollo de acidosis ruminal. Además, el ácido D-láctico induce la adhesión de neutrófilos sobre células endoteliales y la producción de trampas extracelulares de neutrófilos, por lo tanto, el ácido D-láctico ha sido propuesto como un agente pro-inflamatorio. En base a estos antecedentes, se formula la hipótesis que el aumento del ácido D-láctico en el fluido sinovial de bovinos inducidos con acidosis ruminal aguda, precede al inicio de la respuesta inflamatoria durante el desarrollo de la polisinovitis neutrofílica aséptica. El objetivo general del trabajo es demostrar el aumento del ácido D-láctico en el fluido sinovial de bovinos inducidos con acidosis ruminal aguda, e identificar marcadores inflamatorios asociados al desarrollo de la polisinovitis. Se realizó una inducción experimental de acidosis ruminal aguda en 5 vaquillas, a través de una sobrecarga ruminal de oligofructosa y se obtuvieron muestras a las 0, 3, 9 y 24 h de realizada la inducción. A las 3 h de realizada la inducción, se observó un aumento en la concentración de ácido D-láctico en el líquido ruminal, mientras que a partir de las 9 h se presentó una disminución del pH del líquido ruminal y del fluido sinovial, junto con un aumento en la concentración de ácido D-láctico en el fluido sinovial. A las 9 h de realizada la inducción, también se observó un aumento en la concentración de PGE2 en el fluido sinovial. Solo a las 24 h de realizada la inducción, el fluido sinovial se observó blanquecino y viscoso; presentando aumento en la concentración de proteínas totales y presencia de apolipoproteína A-II, factor H del complemento, catelicidina-1, haptoglobina y serpin B1. Además, se observó aumento en la concentración de albumina, globulinas, y en las enzimas creatina quinasa y lactato deshidrogenasa. A las 24 h de realizada la sobrecarga con oligofructosa fue posible observar abundante presencia de células en el fluido sinovial, donde el 92,7% fueron neutrófilos, el 6% macrófagos y el 1,3 % linfocitos. A las 24 h de realizada la inducción, también se presentó aumento en la concentración de IL-1β, IL-6, ATP, MMP-9 y aumento de DNA libre de células. También se observó un aumento en la expresión y producción de IL-6, cuando sinoviocitos bovinos fueron estimulados con ácido D-láctico 5 mM. En este mismo período se demostró la presencia de agregados de trampas extracelulares de neutrófilos a través de la identificación de DNA extracelular decorado con histona 3 citrulinada y presencia de serpin B1. Por lo tanto, se puede concluir que en los bovinos que cursan con acidosis ruminal aguda, se produce una reacción inflamatoria articular, mayoritariamente neutrofílica, donde el ácido D-láctico podría ser considerado como un biomarcador temprano de la presentación de la polisinovitis neutrofílica, pudiendo estar asociado al inicio de la patología. PFCHA-Becas PFCHA-Becas