Soluções para Saúde Intestinal: produção sustentável de proteína animal e sucesso econômico

As causas da disbiose estão relacionadas a diversos fatores e levam a efeitos com diferentes graus de severidade.

 

Os antibióticos são a causa mais comum e significativa de alteração da microbiota (Hawrelak e Myers, 2004; Singh et al., 2013; Khan et al., 2019). Em muitos países, a proibição do uso de antibióticos como promotores de crescimento, devido ao desenvolvimento de resistência a antibióticos, significa que eles só são permitidos para tratamento terapêutico. Estudos recentes mostraram que mesmo quando utilizados para fins curativos, os antibióticos podem causar disbiose e levam a uma diminuição do desempenho de crescimento dos animais de produção (Le Roy et al., 2019). Neste estudo foi sugerido que a resposta metabólica do hospedeiro ao tratamento antibiótico resultou de uma modificação coocorrente da composição da microbiota intestinal e do metabolismo dos hormônios esteroides.

 

As bactérias patogênicas fazem parte do ecossistema intestinal, mas na homeostase geralmente estão em baixa concentração ou abaixo do nível de detecção, quando utilizamos métodos microbiológicos comuns. Quando ocorre um desequilíbrio, pode ocorrer um crescimento excessivo dessas populações (Ma et al., 2016). Estes patógenos primeiramente competirão por nutrientes com o hospedeiro e com outras bactérias comensais (Lacey et al., 2018). Em seguida, eles produzirão metabólitos e toxinas que levam a uma disbiose mais grave, evoluindo para enterite (Toor et al., 2019). Os sintomas e os efeitos desses patógenos dependem das cepas e das concentrações destas bactérias no intestino, mas também da presença de parasitas.

Os parasitas, nomeadamente Eimeria spp., são protozoários intracelulares que causam coccidiose em galinhas (Yun et al., 2000). A coccidiose causa lesões intestinais, desnutrição (Tyzzer, 1929) e mobilização do sistema imunológico para lutar contra esses parasitas (Chapman, 2014; Toor et al., 2019). Como resultado, a coccidiose é um dos mais importantes fatores de estresse que levam à diminuição desempenho de crescimento.

Em geral, a maioria das bactérias patogênicas produzem toxinas e metabólitos que aumentam a motilidade intestinal, aumentam a fermentação com a produção de gases, alteram o pH intestinal, irritam a mucosa, causam inflamação e aumentam a secreção de muco (Hawrelak e Myers, 2004; Toor et al., 2019; Khan et al., 2019). Este processo reduz a digestibilidade e a absorção de nutrientes e água. Entretanto, a condição mais dispendiosa para a produção animal são as respostas inflamatórias crônicas dos animais à uma disbiose branda, mas constante (Oviedo-Rondón, 2019).

A lista de patógenos específicos das aves é longa mas, nesta seção, nos concentramos apenas nos patógenos que causam maior impacto na produção avícola moderna: Salmonella spp., Escherichia coli, Clostridium perfringens e Eimeria spp. 

a) Salmonella spp.: Estes são principalmente patógenos associados a zoonoses de origem alimentar e nem sempre terão um efeito direto sobre as aves. As aves agem como um reservatório deste patógeno que pode causar doenças e até mesmo ser letal aos seres humanos. Em geral, as perdas econômicas estão associadas à rejeição de aves contaminadas no matadouro, intervenções veterinárias, adição de aditivos na ração, medidas de manejo e biosseguridade para reduzir a incidência de salmonela, etc. (Wigley, 2014; Likotrafiti e Rhodes, 2016; Yang et al., 2018). Alguns dos patógenos alimentares mais temíveis são a Salmonella enteritidis e a Salmonella typhimurium. Estas cepas geralmente causam infecções intestinais assintomáticas, mas surtos agudos podem levar a alta mortalidade (Dunkley et al., 2009). Algumas outras Salmonella spp. são patógenos específicos dos animais e terão um impacto direto sobre os animais. Os sintomas são específicos e diferentes para cada patógeno, levando principalmente a uma alta mortalidade dos lotes. Como exemplo, a Salmonella gallinarum é um dos principais patógenos aviários que resulta em alta morbidade e mortalidade em frangos de corte (Foley et al., 2011).

Para limitar o impacto da Salmonella spp. não há bala de prata. Um programa holístico é recomendado para controlar a Salmonella e suas muitas fontes de contaminação (Figura1 ).

Figura1: Principais fontes de contaminação por Salmonella spp.(Vetworks, 2018).

b) Escherichia coli (E. coli): uma bactéria gram-negativa normalmente presente no ambiente e no ecossistema intestinal das aves. Um desequilíbrio de outros parâmetros do ecossistema leva a condições que são favoráveis para um crescimento excessivo de E. coli. Dependendo da especificidade da cepa (enterotoxigênica, verotoxigênica ou necrotoxigênica) e a carga de bactérias no intestino, os sintomas e a severidade da infecção podem ser diferentes. As patologias relacionadas às infecções por E. coli são principalmente colibacilose, associada à celulite e doença respiratória, enterocolite, onfalite, artrite, osteomielite e osteonecrose (Kaper et al., 2004; Daud et al., 2014; Mohamed et al., 2018). A E. coli também é um dos principais patógenos de origem alimentar transmitidos por produtos e subprodutos animais e representa uma grande preocupação para a saúde humana (O Parlamento Europeu e do Conselho, 2003; EFSA, 2007).

c)Clostridium Perfringens (Cp): classificados de acordo com seu tipo de toxina em cinco classes (A, B, C, D e E).

d) Infecções por Eimeria spp.: Eimerias são protozoários e são a principal causa de coccidiose aviária (Abbas et al., 2012). Estes protozoários se desenvolvem em diferentes regiões do intestino causando lesões leves a graves afetando a integridade da mucosa (Tyzzer, 1929). Dependendo da gravidade e o local da infecção (Figura 2), a coccidiose resultará em má absorção de nutrientes e perdas de fluidos (E. acervulina e E. mitis), inflamação da parede intestinal com hemorragias puntiformes e descamação do epitélio (E. brunetti e E. maxima), ou destruição completa das vilosidades, resultando em extensa hemorragia e morte (E. necatrix e E. tenella) (Chapman, 2014). A lesão causada pela Eimeria spp. também favorece o desenvolvimento de outros patógenos como o Clostridium perfringens, resultando em uma enterite necrótica mais severa e/ou translocação bacteriana que leva à infecções em outros órgãos (Berg, 1999).

Figura 2: Cinco espécies mais importantes de Eimeria (fonte: backyardchickens.com).

Os probióticos são aditivos alimentares eficientes contra Clostridium perfringens e enterite necrótica. Estudos recentes mostram que a suplementação com probióticos, como GutCare® (Sokale et al.,2019; Whelan et al.,2019; Bortoluzzi et al., 2019; Menconi et al., 2020) e Ecobiol® (De Oliveira et al., 2019) em ração para frangos de corte inibiu o crescimento de patógenos no intestino e compensou os efeitos negativos da doença no desempenho de crescimento.

Diversos mecanismos pelos quais as bactérias probióticas inibem a colonização intestinal por patógenos têm sido documentados, incluindo o aumento da proporção entre bactérias ácido lácticas frente às bactérias patogênicas. Bactérias probióticas da espécie de B. amyloliquefaciens são conhecidas por produzir a enzima α-Amilase, que hidrolisa o amido (Gangadharan et al., 2008). A degradação do amido pela atividade enzimática destas bactérias produz maltose e glicose. Em condições anaeróbias a glicose é degradada pela via glicolítica, por bactérias anaeróbias - como por cepas de estreptococos e de lactobacilos - e resulta na produção de ácido láctico. O efeito da suplementação de B. amyloliquefaciens na ração tem sido relatado para aumentar a concentração de Lactobacillus spp. (An et al., 2008; Mallo et al., 2010) e reduzir a concentração de patógenos como E. coli (Mallo et al., 2010) no conteúdo cecal de frangos de corte.

A mudança da microbiota favorecendo bactérias ácido lácticas é importante para o controle de bactérias potencialmente patogênicas. As bactérias produtoras de ácido butírico, como os membros da família Ruminococcaceae e Lachnospiraceae, produzem esse importante ácido orgânico, que possui propriedades anti-inflamatórias e é uma importante molécula de sinalização no trato gastrointestinal (Eeckhaut et al., 2011). A redução destas famílias bacterianas é observada durante a indução de enterite necrótica (Antonissen et al., 2016), resultando em um baixo desempenho nos frangos de corte. Bortoluzzi et al. (2019) também observaram a redução de Ruminococcus em ceco após ainoculação com Cp em frangos de corte (Figura 3). A inoculação com Cp aumentou a abundância relativa de Bacteroides (21% em não-infectados vs. 35% no grupo infectado) e reduziu a relativa abundância de Ruminococcus (14,3% no grupo não infectado vs. 7,7% no grupo infectado), e Ruminococcaceae (7,9% no grupo não infectado vs. 3,5% no grupo infectado). Entretanto, a suplementação com B. subtilis DSM 32315 recuperou parcialmente a abundância relativa de Bacteroides (28,3%) a um valor semelhante ao observado no grupo de aves não infectado, e restaurou a frequência de Ruminococcus (12,4%) e membros da família Ruminococcaceae (6,4%). Portanto, a inclusão na dieta de B. subtilis DSM 53231 contribuiu para o restabelecimento da microflora intestinal a um nível similar ao dos animais saudáveis não infectados, superando o desequilíbrio causado pela Cp.

Figura 3. A abundância relativa (%) dos principais grupos bacterianos presentes na microbiota cecal de frangos de corte desafiados com Cp e suplementados com B. subtilis DSM 32315.

 

Contaminantes das rações ou materiais tóxicos como toxinas, micotoxinas (Levasseur et al., 2011; Miedaner et al., 2015), pesticidas, resíduos químicos, aminas biogênicas (Ladero et al., 2010) entre outros também podem causar disbiose.

a) Pesticidas e resíduos químicos provenientes dos ingredientes das rações representam um perigo potencial para os animais que os ingerem, levando a modificações nas propriedades físico-químicas do intestino (D'Mello, 2004).

b) As aminas biogênicas são compostos produzidos por bactérias a partir da fermentação de matérias-primas ricas em proteínas, particularmente de origem animal, e são os agentes causadores de muitas ocorrências de intoxicações alimentares. As aminas biogênicas mais relevantes na toxicidade de alimentos e rações são histamina, putrescina, cadaverina, tiramina, triptamina, β-feniletilamina, espermina e espermidina (Shalaby, 1996). As aminas biogênicas podem levar a importantes perdas de peso e mortalidade quando ingeridas em altas concentrações. A principal fonte de aminas biogênicas são as farinhas de peixe e de carne, utilizados como ingredientes das rações. A toxicidade de algumas aminas biogênicas é aumentada pela presença de outras aminas e nitritos formando nitrosaminas cancerígenas (Shalaby, 1996).

Aminas biogênicas podem levar à erosão da moela (Fossum et al., 1988). Esta erosão resulta em alteração da função da moela, prejudica a digestão e aumenta o risco de infecções bacterianas (Janssens, 1971). A ingestão de histamina tem sido observada por causar alterações patológicas no trato digestivo associadas ao edema tecidual e atrofia do baço, resultando em prejuízo do crescimento (Shifrine et al., 1959). Uma das soluções propostas é quantificar 11 das aminas biogênicas usando nosso serviço de HPLC AminoLab® aminas biogênicas.

c) As micotoxinas são definidas pela Organização Mundial da Saúde como "compostos tóxicos que são produzidos naturalmente por certos tipos de mofos (fungos)". O mofo pode crescer em vários ingredientes de ração, tais como cereais, antes e/ou depois da colheita, frutas secas e subprodutos de frutas. Entre várias centenas de micotoxinas identificadas, aflatoxinas, ocratoxina A, patulina, fumonisinas, zearalenona e nivalenol/deoxinivalenol são as mais relevantes para a saúde humana e animal. Embora estes contaminantes sejam de diferentes origens e tenham classificações diferentes, eles compartilham sintomas comuns. Os contaminantes das rações exercem efeitos antinutricionais e levam a um prejuízo no desempenho. As micotoxinas são metabólitos secundários de fungos que prejudicam a saúde animal através de diferentes modos de ação. O tema tem sido amplamente estudado. Para mais informações, você pode consultar AminoNews® Micotoxinas dietéticas: Impacto na Saúde Intestinal e desempenho das aves).

d) Toxinas vegetais. Esta categoria pode ser dividida em 2 subgrupos, as estáveis ao calor (por exemplo, taninos, alcalóides de quinolizidina, glucosinolatos, saponinas) e os sensíveis ao calor (por exemplo, lectinas, inibidores de proteinase e cianogênicos) (Osman et al., 2013).

 

Dietas contendo alta proteína/energia, criam um desequilíbrio entre o requerimento de energia e de proteína, o que levará a um excesso de proteína não digerida chegando ao ceco. Isto, por sua vez, levará a um crescimento excessivo de bactérias proteolíticas. Estas bactérias produzirão amônia e sulfeto de hidrogênio (H2S) (Immerseel et al., 2004; Ducatelle et al., 2018).

Quando a dieta é bem balanceada, a microbiota tende a ser equilibrada, trabalhando em harmonia para degradar a fração não digestível dos carboidratos e proteínas, como mostrado na figura 3b. Muitos estudos mostraram que quando temos um excesso de proteína na dieta, a consequência sobre a microbiota é expressa pela diminuição dos produtores de butirato, um aumento da produção de H2S e um crescimento excessivo das populações de Proteobactérias e Enterobacteriaceae, causando uma diminuição do desempenho (Figuras 3a e 3b, Ducatelle et al., 2016)

Figura 3a: Fração de carboidratos não digerível e microbiota envolvida neste processo (Ducatelle et al., 2016).

O teor e a qualidade das proteínas são cruciais para a produção de frangos de corte por muitas razões. Uma delas é pelas restrições ambientais e legais relacionadas com a excreção de nitrogênio estabelecidas por alguns países. Muitas dietas ainda promovem a excreção de altos teores de nitrogênio, com isso os produtores poderão enfrentar penalidades no futuro. Por outro lado, tal quantidade de proteína bruta (até 23% na ração inicial e 19% na fase final) é necessária para cobrir os requisitos de AA dos animais e otimizar o desempenho. Durante os últimos anos, foi realizado um extenso trabalho para determinar recomendações nutricionais para as aves e suas fases de crescimento. Esta pesquisa foi utilizada pela Evonik para desenvolver o AminoChick®, um programa que calcula as recomendações de aminoácidos para frangos de corte com base no sexo das aves, o nível de energia na dieta, a qualidade dos peletes e a fase de criação. A Evonik também trabalhou para determinar a digestibilidade ileal dos aminoácidos (SID) em diversas matérias-primas com um extenso banco de dados presente no AMINOdat 6.0. Ao balancear a dieta na base de AA e energia, a digestibilidade ideal pode ser mantida e o desempenho de crescimento pode ser otimizado. Estudos demonstraram que a redução da proteína bruta e a manutenção do desempenho é factível, por meio de uma formulação eficiente da ração e do uso de aminoácidos livres. Para mais detalhes sobre o tópico, dê uma olhada na AminoNews® Há espaço para a redução de proteína em dietas de frangos de corte sem comprometer o desempenho.

Figura 3b: Impacto do excesso de proteína na dieta dos frangos de corte (Ducatelle et al., 2016).

 

Quando a celulose, os polissacarídeos não amiláceos (PNA) e as frações de fitato estão em um nível elevado na dieta, eles alterarão as propriedades físico-químicas do ecossistema intestinal. Muitos trabalhos discutiram e revisaram o impacto das frações não digestíveis da dieta sobre a digestibilidade e as propriedades físico-químicas do TGI com o mostra a figura 4. Estes fatores antinutricionais são responsáveis pela modificação das condições físico-químicas no intestino, tais como composição e secreção de muco, acidez gástrica, secreção pancreática de peptídeos bacteriostáticos, secreção de muco quando associado à ulceração focal e inflamação da mucosa resultam em uma absorção reduzida de nutrientes e uma mudança na composição microbiana e composição de metabólitos (Figura 4; Scott et al., 2013).

As dietas são formuladas de acordo com bancos de dados que são compilados usando o coeficiente de digestibilidade padrão dos aminoácidos.

Esses bancos de dados não levam em conta as variações de qualidade entre lotes do mesmo ingrediente. Durante a última década, muitos trabalhos e revisões mostraram que os valores nutricionais dos ingredientes das rações variam de acordo com as variedades, solo, condições climáticas, armazenamento e outros fatores. A Evonik desenvolveu ferramentas de predição baseada na tecnologia NIRS (AMINONIR®, AMINOProx® e AMINONRG®) para melhor predizer o valor nutricional dos ingredientes, o que permite maior precisão durante a formulação de dietas.

Além da variação nutricional, os ingredientes das rações têm outras propriedades e componentes que podem prejudicar seu valor nutricional, conhecidos como fatores antinutricionais. Alguns exemplos de fatores antinutricionais são fibras solúveis e insolúveis, fitatos, pectina e lignina. A qualidade da soja é outro exemplo de um potencial fator antinutricional que está relacionado ao seu processamento. A soja crua contém inibidores de tripsina, que diminuem a atividade desta enzima pancreática, levando a um aumento do tamanho do pâncreas e a uma diminuição da absorção de gordura no intestino (Mohan et al., 2015). Estes fatores podem ser destruídos pelo tratamento térmico. Os ingredientes das rações que são produtos finais de diferentes processos de transformação (por exemplo, extração de óleo e produção de bioetanol) podem ter valores nutricionais mais baixos por causa de danos causados pelo calor aplicado no processamento. Para uma melhor qualificação desses danos e fatores antinutricionais, nosso serviço AMINORED® pode avaliar o prejuízo causado à digestibilidade dos AA e ajustar o valor nutricional para os ingredientes. A utilização da espectroscopia NIRS AMINORED® permite que façamos a predição destes prejuízos sobre os efeitos das condições de processamento sobre o farelo de soja, a soja extrusada, soja desativada e DDGS de milho, além da soja crua, bem como é possível avaliar a lisina reativa e fatores antinutricionais. Assim, AMINORED® permite o ajuste dos valores nutricionais destes ingredientes, particularmente os aminoácidos digestíveis.