28 set 2021

Aminoácidos funcionais e a sua correlação com o sistema imune



AUTOR(ES)

Especialista em suinocultura

Alicia Zem Fraga

Zootecnista, Universidade Federal de Viçosa Mestre em Zootecnia, Universidade Estadual Paulista (UNESP) campus de Jaboticabal Doutoranda em Zootecnia, UNESP, campus de Jaboticabal e L’institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE)

A demanda por produtos de origem animal é impulsionada pelo crescimento demográfico e melhoria da renda da população. Estima-se que até 2030 a população e o consumo mundial de carne suína per capita irão aumentar em torno de 1,2% (FAO, 2020; OECD, 2021). Nesse cenário de expansão, a intensificação da produção animal, associada às condições climáticas (Fraga et al., 2019), densidade de alojamento (Almeida et al., 2020) e o grau de higiene das instalações (Chatelet et al., 2018), constantemente expõe os animais a diferentes condições de desafio sanitário.

Aminoácidos funcionais e a sua correlação com o sistema imune

Aminoácidos funcionais e a sua correlação com o sistema imune                                                                                                                                                                                 

As altas temperaturas e umidade relativa geralmente observadas em regiões tropicais e subtropicais, favorecem a proliferação e disseminação de vetores e/ou patógenos, resultando em maior pressão patogênica no ambiente (Campos et al., 2017).

Adicionalmente, existe uma crescente demanda para reduzir a utilização de medicamentos de forma a permitir o desenvolvimento de sistemas sustentáveis de produção animal.

O uso de antibióticos, por exemplo, foi associado a uma maior pressão de seleção de bactérias resistentes com sérios riscos para a saúde humana e animal (Pakpour et al., 2012) levando alguns países a proibirem seu uso como promotores de crescimento na ração.

Neste contexto, pressupõe-se que os animais de produção estarão cada vez mais expostos aos desafio sanitários.

Respostas metabólicas e fisiológicas de suínos em condições de desafio sanitário

As barreiras químico-mecânicas são a primeira proteção dos animais contra patógenos. Estas incluem a pele, pH estomacal, secreção de enzimas e muco (Riera et al., 2016). Como resposta a maior produção de muco, são observados aumento na exigência de treonina (Tre; Ospina-Rojas et al., 2014), principal aminoácido (AA) constituinte das mucinas intestinais e imunoglobulinas (Ceron et al., 2016).

Adicionalmente, um dos sinais clínicos em quadros de infecção e inflamação é febre.

Aminoácidos funcionais e a sua correlação com o sistema imuneNestas condições, citocinas pró-inflamatórias como interleucinas (IL) IL-1, IL-6 e fator de necrose tumoral-alfa (TNF-α) atuam como citocinas pirogênicas e estimulam a síntese de prostaglandina E2, que é o mediador central da resposta febril (Netea et al., 2000).

Em seguida, a resposta imunológica pode ser desencadeada por dois mecanismos de defesa (imunidade inata e a adquirida) que são influenciados pela natureza do estímulo e pelos estados imunológico e nutricional do animal (Le Floc’h et al., 2014b; Lu et al., 2017).

Como resposta imediata pós-desafio (imunidade inata), ocorre aumento das concentrações plasmáticas de citocinas, maiores níveis de glicocorticoides (Campos et al., 2017), alterações de sensibilidade à insulina e menores níveis circulantes de hormônios tireoidianos (Castro et al., 2013).

Dependendo da magnitude e da natureza do desafio, são observadas respostas específicas e de memória imunitária (imunidade adquirida) que incluem a síntese de linfócitos T e B (Riera et al., 2016).

Além de potencializar a produção de células de defesa, esse tipo de resposta estabelece mecanismos de memória a longo prazo que explica o fato de animais poderem se recuperar após exposição prolongada (Nicholson et al., 2016).

Suínos respondem aos desafios sanitários por meio de ajustes neuroendócrinos e metabólicos na tentativa de restaurar a homeostase animal e integridade do corpo. Em estudo com suínos que receberam sucessivas aplicações de Escherichia coli (LPS), Escribano et al. (2014) observaram maior concentração salivar de haptoglobina, proteína C reativa, cortisol e imunoglobulina quando comparado ao grupo controle (sem aplicação), o que indica ativação do sistema imunológico em condição de desafio sanitário.

Além dessas alterações metabólicas, a redução no consumo de alimentos (anorexia) também é uma resposta dos animais alojados em ambiente sanitariamente desafiador.

Mesmo a nível subclínico, cujas consequências não são visualmente observadas, Kyriazakis et al. (2008) observaram redução de 75-80% no consumo alimentar. 

Contudo, em uma condição de desafio mais intenso (tempo e/ou dose do patógeno), no qual sinais clínicos são observados, o consumo alimentar pode ser próximo de zero (Kyriazakis et al., 2008).

Uma vez que em condições de desafio sanitário os suínos podem se encontrar em estado anoréxico, são observadas alterações metabólicas (como lipólise do tecido adiposo e proteólise do músculo esquelético) para aumento da disponibilidade de nutrientes destinados a síntese de células imunes (Le Floc’h et al., 2004).

Por exemplo, o catabolismo do músculo esquelético contribui para aumento dos níveis circulantes de AA que, por sua vez, podem ser utilizados no fígado para a síntese de proteínas de fase aguda (e outras células de defesa do corpo), bem como substrato para a gliconeogênese (Le Floc’h et al., 2004).

Aminoácidos funcionais e a sua correlação com o sistema imune

Sob essas condições, ocorrem mudanças no metabolismo de nutrientes que são redirecionados do crescimento para suportar as respostas imunológicas.

Fatores como esses podem comprometer a lucratividade dos sistemas de produção. Nesse sentido, em estudo com suínos em crescimento alojados em ambiente de baixo, moderado e alto desafio sanitário, Cornelison et al. (2018) observaram que o rendimento de carcaça foi maior para os animais alojados em desafio moderado em relação ao alto (74.1 vs. 73.6%).

Suínos em crescimento e terminação mantidos em más condições sanitárias apresentaram melhora na eficiência alimentar quando alimentados com dieta de maior nível de AA (+ 20% nos níveis de metionina, treonina e triptofano; van der Meer et al. 2016).

Similarmente, animais na fase pós-desmame alojados em má condição de higiene, ao serem alimentados com dieta de maior aporte de triptofano (+17%), apresentaram aumento no consumo de ração (Le Floc’h et al., 2009).

Percebe-se, portanto, que o status nutricional e o sistema imunológico estão interligados.

Potencial uso de estratégias nutricionais para suínos em diferentes condições de desafio

Aminoácidos funcionais são definidos como aqueles AA que regulam as principais vias metabólicas para melhorar a

  • saúde,
  • sobrevivência,
  • crescimento,
  • desenvolvimento,
  • lactação e
  • reprodução de organismos ou que formam peptídeos ou proteínas biologicamente ativos (Wu, 2010; Le Floc’h et al., 2018).

Alguns aminoácidos funcionais estão envolvidos no sistema imunológico regulando

Aminoácidos funcionais e a sua correlação com o sistema imune

Dentre os aminoácidos funcionais, incluem:
metionina e cisteína (Met e Cis),

triptofano (Trp),

glicina (Gli),

glutamina (Glu),

arginina (Arg) e

Treonina (Tre) (Li et al., 2007).

 

Estes estão envolvidos em várias vias metabólicas importantes além do crescimento, incluindo a modulação do funcionamento do sistema imunológico (Htoo, 2018).

Aminoácidos funcionais e a sua correlação com o sistema imuneEstudos recentes (Sun et al., 2016; Zhou et al., 2016) ressaltaram a função imunometabólica da Met (segundo AA limitante para suínos), cujo metabolismo pode gerar antioxidantes intracelulares, como glutationa e taurina.

Adicionalmente, existem evidências que a estimulação do sistema imune afeta o metabolismo do Trp.

 

Em condição de sistema imune ativado, o interferon (IFNy) ativa a enzima indoleamina 2,3-dioxygenase (IDO) cuja função é o catabolismo do Trp em quinurenina. Esta, por sua vez, está relacionada a funções essenciais de resposta imunológica (Le Floc’h et al., 2010; Le Floc’h et al., 2004). Além disso, cerca de 10 a 13% das glicoproteínas presentes no muco é constituída pelo aminoácido Tre (Pluske et al., 2018).

Análise das respostas plasmáticas dos aminoácidos a diferentes desafios fornece algumas indicações sobre as mudanças no metabolismo dos aminoácidos quando a saúde está comprometida (Le Floc’h et al., 2018).

Por exemplo, menores concentrações plasmáticas de Arg foram observadas em suínos co-inoculados com Mycoplasma hyopneumoniae e H1N1 virus (Le Floc’h et al., 2014a) provavelmente para suportar a maior demanda para síntese de componentes imunológicos.

De fato, Arg é um AA funcional que serve como precursor para a síntese de poliaminas, óxido nítrico (um potente mediador da resposta imune) e participa da síntese de outros AA, como creatina e ornitina, que estão envolvidos em importantes funções imunológicas (Li et al., 2007).

Adicionalmente, o estresse oxidativo, um mecanismo associado à resposta inflamatória, reduziu as concentrações plasmáticas de Trp e aumentou as de quinurenina em leitões desmamados (Lv et al., 2012). Tais mudanças no metabolismo do Trp induzidas pela inflamação estão associadas ao papel funcional deste AA durante os estados inflamatórios (Le Floc’h et al., 2018).

Todavia, em termos de nutrição animal, os efeitos dos desafios sanitários no metabolismo dos animais e nas exigências nutricionais são raramente considerados.

No Brasil, para formulação das dietas para suínos em crescimento e terminação, os níveis de aminoácidos normalmente utilizados são para maximizar a deposição de proteína em uma condição ideal de produção (sanidade, temperatura, alojamento, etc).

Nesse sentido, leitões recém-desmamados desafiados por Escherichia coli, apresentaram maior eficiência alimentar ao receberem dietas com maiores níveis de AA (acréscimo de 33 e 13% na relação triptofano/lisina e aminoácidos sulfurados/lisina, respectivamente) em relação a dieta convencional (Capozzalo et al., 2016).

Aminoácidos funcionais e a sua correlação com o sistema imune

Sendo assim, por não considerar o aumento da utilização de aminoácidos em situações de ativação do sistema imune, os programas nutricionais apresentam limitações em um contexto prático de produção. Sob essas condições, ocorre um desequilíbrio entre os nutrientes dietéticos e aqueles necessários para funções imune e de produção.

A eficiência da utilização de Trp para deposição de proteína corporal de suínos em crescimento foi reduzida durante desafio por LPS devido ao aumento do uso de Trp para funções imunológicas e portanto, um maior nível de Trp na dieta (aumento de 7%) foi necessário para manter a deposição de proteína corporal em níveis semelhantes a de suínos saudáveis (de Ridder et al., 2012).

Similarmente, aumento da demanda metabólica de Tre (para apoiar a síntese de imunoglobulinas, proteínas de fase aguda e mucinas) foi relatado em suínos de peso corporal de 10 kg desafiados com síndrome respiratória e reprodutiva porcina (McGilvray et al., 2019. Contudo, esses resultados carecem de abordagens práticas para serem extrapolados para animais criados em condições comerciais.

Perspectivas futuras 

Estudos que consideram as interações entre saúde e nutrição de suínos em um contexto prático ainda é um potencial a ser explorado. A formulação de dietas que visam atender as necessidades nutricionais específicas conforme o estado de saúde do animal pode atenuar os efeitos negativos do desafio sanitário, além de ser uma potencial alternativa ao uso de drogas.

Nesse contexto, o recente progresso nas ciências “ômicas” possibilita melhor entendimento da relação entre os nutrientes e genes.

 




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