AUTOR(ES)

Especialista em suinocultura

Cândida Pollyanna Francisco Azevedo

Zootecnista - UFV MsC Zootecnia - UFV Doutoranda em Ciência Animal e Pastagens ESALQ/USP Redatora Grupo de Comunicação AgriNews

A compreensão da dinâmica da colonização microbiana do trato gastrointestinal (TGI) tem sido um dos objetivos primordiais de pesquisas tanto da saúde humana quanto da saúde e produção animal. Isto porque, a diversidade genética da microbiota intestinal contribui para as funções metabólicas, além de atuar sobre:

a produção de ácidos graxos voláteis,

 

reciclagem de sais biliares,

 

síntese de vitamina K,

 

digestão de fibras e

 

desenvolvimento do sistema imunológico (Kim e Isaacson, 2015).

 

O desenvolvimento da microbiota inicia-se após o nascimento, quando o feto transita de um ambiente supostamente estéril, o saco amniótico, através do canal do parto, para um ambiente denso (elevada carga microbiana). Nesta etapa ocorre colonização da membrana da mucosa e do epitélio da pele (Nowland et al., 2019).

 

A microbiota pós-parto do TGI atua, essencialmente, de três maneiras: proteção, metabolismo e trofismo (Yang et al., 2016).

  • Proteção: os microrganismos atuam como uma barreira contra organismos patogênicos pela exclusão competitiva.
  • Metabolismo: Em seguida, auxiliam na digestão e metabolismo do colostro e do leite, e na eliminação de toxinas, síntese de vitaminas e absorção iônica.
  • Trofismo: E, por fim, atuam no crescimento e diferenciação celular do epitélio que reveste o lúmen intestinal, simultaneamente à homeostase do sistema imunológico (Yang et al., 2016).

O fornecimento de colostro nas primeiras horas de vida do leitão recém-nascido, além de prover calor, energia e imunidade, atua na colonização da microbiota, através do estabelecimento de bactérias comensais (Nowland et al., 2019).

 

 

Morissette et al. (2018) observaram que o consumo de colostro e leite nas duas primeiras semanas de vida influenciou a colonização microbiana. Os autores constataram que leitões com maior ganho de peso apresentaram maiores níveis de Bacteroidetes, Bacteroides e Ruminoccocaceae e menores proporções de Actinobacillus porcinus e Lactobacillus amylovorus em comparação a leitões com baixo ganho de peso. Esses dados sugerem que consumo de leite nas duas primeiras semanas de vida influencia não apenas o ganho de peso, mas também a saúde e o desempenho dos animais a longo prazo, a partir da colonização microbiana (Nowland et al., 2019).

Outro fator importante no processo de colonização microbiana do TGI é o aspecto sanitário. Ao avaliarem a exposição de leitões recém-nascidos a diferentes ambientes sanitários, Inman et al. (2010) observaram que ambientes com baixa higiene (leitões mantidos com fêmeas suínas) ou com alta higiene (leitões isolados, alimentados com fórmulas lácteas) influenciou o desenvolvimento imunológico de leitões. Sendo que, leitões criados com a fêmea suína apresentaram maior diversidade microbiana em comparação aos leitões mantidos em ambientes germ-free.

FATORES QUE INFLUENCIAM A COLONIZAÇÃO MICROBIANA 

O estabelecimento da colonização microbiana sofre influência de fatores intrínsecos e extrínsecos, tais como:

genética,

 

idade,

 

antibióticos,

 

nutrição e

 

estresse pós-desmame.

 

A alteração do processo de colonização microbiana desencadeará em um desequilíbrio, a disbiose. Neste processo de desequilíbrio microbiano ocorre uma redução acentuada de bactérias anaeróbicas benéficas (comensais), e.g. membros das famílias Clostridia e Bacteroidia, e aumento significativo de bactérias anaeróbicas patogênicas, e.g. membros das famílias Enterobacteriaceae e Prevotellaceae (Winter et al., 2013).

 

 

Dentre os fatores intrínsecos responsáveis pela modulação da microbiota estão a genética e a idade.

A constituição genética do suíno pode ser considerada como um fator de predisposição à infecção intestinal, resultando em alterações microbianas no intestino. A Escherichia coli Enterotoxigênica (ETEC) que expressa as fímbrias F4 (ETEC F4) é conhecida por ser uma das principais causas de diarreia em leitões recém-nascidos e pós-desmame (Rampoldi et al., 2011). Vogeli et al. (1997) analisaram o gene α- (1,2) fucosiltransferase (FUT1) por suas propriedades no controle da expressão intestinal dos receptores ETEC F18.

Neste estudo, os autores constataram que leitões do genótipo FUT1 podem ser classificados de acordo com a suscetibilidade à ETECF18, com genótipos de FUT1AA como resistentes e leitões com os genótipos FUT1AG e FUT1GG como suscetíveis. Em um estudo recente, Riis et al. (2018) concluíram que leitões do genótipo FUT1AG apresentaram maior número de bactérias hemolíticas e Enterobacteriaceae em comparação aos leitões FUT1AA.

A compreensão da relação entre a microbiota intestinal e o estágio de crescimento do suíno é essencial, pois o estágio de crescimento está diretamente relacionado ao manejo alimentar (Han et al., 2018). Ao avaliarem a alteração da microbiota intestinal de suínos em diferentes estágios de crescimento, Han et al., 2018 constataram que os gêneros Lactobacillus e Clostridium, do filo Firmicutes, apresentaram correlação positiva aos 10, 21 e 93 dias de idade. Entretanto, Lactobacillus foi negativamente correlacionado com o gênero Prevotella, do filo Bacteroidetes, aos 10, 63 e 93 dias de idade, e o Clostridium foi negativamente correlacionado com Bacteroides aos 10, 21 e 63 dias de idade.

Dentre os fatores extrínsecos responsáveis pela modulação da microbiota destaca-se o uso de antibióticos como promotor de crescimento (APC), uma alternativa eficiente e economicamente viável para maximizar a eficiência da cadeia produtiva (Nowland et al., 2019). Ao avaliarem a inclusão de tilosina como um APC, Kim et al., (2012) constataram um aumento do ganho de peso e melhora da conversão alimentar de leitões que receberam doses subterapêuticas do APC.

Além disso, os autores observaram que a microbiota intestinal dos leitões alimentados com tilosina apresentou alterações populacionais microbianas, denotadas por um aumento na taxa de sucessão e maturação dos gêneros Lactobacillus, Sporacetigenium, Acetanaerobacterium e Eggerthella na microbiota intestinal.

Em contrapartida, o uso generalizado de antibióticos na produção animal provavelmente contribuiu para o aumento do número de patógenos resistentes, um grande problema de saúde humana e animal (Nowland et al., 2019).

 

O uso prolongado pode ter efeitos negativos a longo prazo no TGI do hospedeiro, incluindo a colonização por populações de bactérias patogênicas (Shigella spp., E. coli e Salmonella spp.) que permanecem muito tempo após o início do tratamento com antibiótico (Schokker et al., 2014).

Vale ressaltar que Guevarra et al., (2019) salientam quanto à escassez de pesquisas explorando o mecanismo de ação pelo qual os antibióticos induzem a disbiose e influenciam o crescimento do animal.

A microbiota intestinal do suíno apresenta composição e diversidade dinâmicas que se alteram com o tempo e ao longo de todo o trato gastrintestinal (Isaacson et al., 2012). Leitões recém-desmamados geralmente são vulneráveis a estressores nutricionais, fisiológicos e psicológicos, levando a alterações da morfologia intestinal, função fisiológica, disbiose e, consequentemente, aumento da incidência de diarreia(Meale et al., 2017).

MICROBIOTA E SUA INFLUÊNCIA SOBRE O METABOLISMO

A interação entre microbiota intestinal, metabólitos e fisiologia do hospedeiro tem ganhado cada vez mais atenção. Esses metabólitos são principalmente os ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs), bem como os ácidos graxos de cadeia ramificada.

 

Além disso, existem alguns outros metabólitos produzidos pela microbiota, incluindo metabólitos da colina, metabólitos dos ácidos biliares, indol e derivados fenólicos, que demonstraram efeitos benéficos sobre a barreira intestinal, regulação imunológica e processo inflamatório.

A partir da associação do sequenciamento do gene 16S rDNA e o método de cromatografia gasosa por espectrometria de massa (Tandem Time-of-Flight) GC-TOF/MS, Li et al. (2018) avaliaram os efeitos do estresse do desmame sobre a microbiota intestinal e os perfis de metabólitos em leitões. Ao aplicarem o método GC-TOF/MS, Li et al. (2018) observaram quantitativamente pequenos metabólitos moleculares em amostras biológicas e identificaram cinco vias metabólicas incluindo: metabolismo de fenilalanina, ciclo de Krebs, glicólise ou gliconeogênese, metabolismo do propionato e metabolismo de nicotinamida.

Ao comparar dois grupos de leitões (lactentes x desmamados), os autores constataram diferenças significativas, sendo que as famílias Lachnospiraceae, Negativicutes, Selenomonadales, Campylobacterales e outras 15 espécies aumentaram em leitões desmamados, enquanto que foi observada uma redução das espécies pertencentes às famílias Porphyromonadaceace, Alloprevotella, Barnesiella e Oscillibacter.

As espécies da família Aloprevotella estão envolvidas na síntese de succinato e acetato, o que poderia promover melhorias na barreira intestinal e exibir função antiinflamatória (Downes et al., 2013).

As espécies da Oscillospira são produtoras de butirato e podem usar glucanos do hospedeiro como fonte de energia (Konikoff & Gophna, 2016). Gophna et al. (2017) constataram que a presença da Oscillospira é reduzida em doenças que envolvem a inflamação intestinal.

Além disso, Li et al. (2018) observaram uma redução de bactérias da família Oscillospira, conhecida como produtora de butirato, em leitões recémdesmamados, o que pode indicar a diminuição da produção de AGCC após o desmame.

Evidências crescentes comprovaram que os AGCCs protegem o hospedeiro contra doenças do cólon, melhora a função da barreira intestinal e exibe efeitos anti-inflamatórios (Peng et al., 2009). Além disso, efeitos metabólicos benéficos mediados por AGCC no organismo podem ser mediados pela indução da gliconeogênese intestinal (De Vadder et al., 2014).

As espécies da família Campylobacterales são categorizadas como um dos patógenos oportunistas causadores de doença gastrointestinal com elevado índice de mortalidade (Xie et al., 2011). As populações de Campylobacteraceae e Campylobacter também foram aumentadas após o desmame.

 

O aumento dessa espécie bacteriana em leitões desmamados pode ser uma das principais causas de diarreia pós-desmame (Li et al., 2018).

O ciclo de Krebs é responsável pela degradação oxidativa de açúcares, gorduras e aminoácidos, tendo o piruvato como intermediário primordial da rota. Li et al. (2018) constataram uma redução do nível de piruvato em leitões pós-desmame e concluíram que, a redução no metabolismo energético pode fazer parte do processo de adaptação intestinal e que os microrganismos podem envolver energia para mecanismos de adaptação para assegurar as funções fisiológicas.

 

 

A administração de niacina (ácido nicotínico e nicotinamida) mostrou afetar beneficamente a interação microbiota-hospedeiro em camundongo (Hashimoto et al., 2012). Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+) é o cofator central do metabolismo, mediando a geração de ATP, desintoxicação de espécies reativas de oxigênio (ROS), processos biossintéticos, reparo de DNA e regulação gênica nutricionalmente sensível (Belenky et al., 2007).

Li et al. (2018) observaram a redução de niacina em leitões recém-desmamados, que pode ser atribuída a uma influência adversa desencadeada pelo estresse. E concluem, que o estresse do desmame, além de promover a disbiose, altera os perfis metabólicos no TGI.

MODULAÇÃO DA MICROBIOTA

A modulação da microbiota intestinal a partir da utilização de aditivos zootécnicos tornou-se uma das alternativas na nutrição de suínos pós-desmame. Em suma, os mecanismos de ação pelos quais os ingredientes funcionais afetam a ecologia microbiana intestinal são:

CONCLUSÃO

Diante do exposto, torna-se evidente a relevância de pesquisas futuras para melhor compreensão da interação entre a diversidade microbiana, aditivos zootécnicos, metabólitos e fisiologia do hospedeiro, a fim de desenvolver biotecnologias que possam atuar em conjunto com os mecanismos de defesa do organismo animal.

 




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