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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
ASPECTOS BIOTECNOLÓGICOS DE UM POLISSACARÍDEO DE
SACCHAROMYCES CEREVISIAE (MANANA) NA MEDICINA
VETERINÁRIA
BIOTECHNOLOGICALASPECTSOF APOLYSACCHARIDEOFSACCHAROMYCES
CEREVISIAE(MANNAN) INVETERINARY MEDICINE
Vanessa Baker1
Dicezar Gonçalves2
RESUMO
Manana é um polissacarídeo extraído de Saccharomyces cerevisiae.A biomassa da levedura é
produzida em três setores industriais importantes no Brasil, o setor sucroalcooleiro, cervejeiro e de
panificação, além de ser fonte de nitrogênio em meios de cultura na indústria farmacêutica.Por sua
capacidade de melhorar o sistema imune, aumentar a produção de ácido lático, aumentar a
colonização de bactérias benéficas no intestino, ação antimicrobiana, entre outros benefícios, a
manana é amplamente utilizada como prebiótico na nutrição animal. É encontrada comercialmente
como BioMos®, suplemento nutricional fabricado pela Alltech, Inc. Além dos benefícios à saúde e
desempenho dos animais, a manana é utilizada como uma alternativa para a redução do uso de
antibióticos em animais de produção, devido aos prejuízos que estes causam no produto final e ao
meio ambiente. Pesquisas demonstraram também sua utilização no tratamento de Leishmaniose,
mostrando que a manana também pode ser utilizada na saúde humana.
Palavras–Chave: Antibiótico – Levedura – Prebiótico – Saúde humana
ABSTRACT
Mannanis a polysaccharideextracted fromSaccharomycescerevisiae.Theyeastbiomassis produced in
threemajor industrialsectorsin Brazil, the sugarcane sector, brewerandbakery, as well as beinga
source of nitrogenin culture mediain the pharmaceutical industry. Forits ability to enhancethe
immune system, increasing the production oflactic acid, increasing thecolonizationof beneficial
bacteriain the gut, antimicrobial, among other benefits,mannanis widely used asprebioticsin animal
nutrition.It is foundcommercially asBioMos®,nutritional supplementmanufactured byAlltech, Inc.
In addition to thebenefits to healthand performanceof animalsmannanis used asan alternative
toreduce the use ofantibioticsin farm animals, due to the damagethey causein the final productand
the environment. Surveysalso showtheir usein the treatment ofleishmaniasis, showing that
mannanmay also be usedon human health.
Key Words: Antibiotic – Yeast – Prebiotic – Human health
1
Acadêmica de Medicina Veterinária da
Faculdade Evangélica do Paraná
2
Prof. Dr. de Parasitologia e Saneamento e Zoonoses do curso de
Medicina Veterinária da Faculdade Evangélica do Paraná
Aprovado em: 05/12/2012
Autor para correspondência: Vanessa Baker
Contato: [email protected]
Revista Eletrônica da Faculdade Evangélica do Paraná, Curitiba, v.2, n.4, p.51-62, out./dez. 2012. 51
ASPECTOS BIOTECNOLÓGICOS DE UM POLISSACARÍDEO DE SACCHAROMYCES
CEREVISIAE (MANANA) NA MEDICINA VETERINÁRIA
MANANA
A manana é um polissacarídeo extraído da parede celular de cepas da levedura
saccharomycescerevisiae(1). Ela é responsável pelo reconhecimento e interações célula-célula,
interações com o ambiente e determinam a especificidade imunológica da levedura(2).
O polissacarídeo possui atividade antimutagênica e antioxidante, estimula a produção de
anticorpos(3), além de apresentar importantes características, como boa solubilidade e massa
molecular relativamente pequena (15-30KDa)(4).
Nos animais a função e a morfologia intestinais são influenciadas por esse polissacarídeo(5), pois
a manana fornece a possibilidade de sítios de ligação alternativos para bactérias gram-negativas que
atacam o epitélio intestinal usando fímbrias mannose-específica tipo 1(6), bloqueando a fixação
bacteriana ao epitélio intestinal(7),além de ligar-se a receptores de inumeras células de defesa do
intestino, que ativam as defesas imunológicas, tais como a fagocitose(8).
A suplementação com manana pode ter efeito prebiótico por aumentar a produção de ácido
lático, induzindo desde modo, a proliferação de bactérias benéficas e melhorando o sistema
imune(9).
Pesquisas laboratoriais mostraram que a incubação microbiológica deEscherichia coli,
Staphylococcus aureus, Candidatropicalis,tendo como fontes de nitrogênio a manana,suprimiu
ocrescimento de C.tropicalise E. coli, mas não deS.aureus(10).Esses autores observaram que a
manana, presente no extrato de levedurasnão sóinibiu o crescimento deE. coli, mas também
suprimiu a atividadedessas bactérias(11).
A manana pode ser encontrada comercialmente como BioMos®, um suplemento nutricional
fabricado pela Alltech, Inc.
A LEVEDURA
Saccharomyces cerevisiae é um ascomiceto leveduriforme, ou seja, o crescimento da colônia
se da por brotação das células, não existindo micélio(12,13). São fungos unicelulares e apresentam-se
na forma decélulas alongadas ou ovaladas(14).Na natureza, esta levedura pode ser encontrada em
videiras, macieiras e bromélias onde se adapta surpreendentemente bem às condições variáveis de
disponibilidade nutricional,pois se nutre basicamente dos carboidratos presentes nas flores e
frutos(15).
A biomassa de levedura Saccharomyces cerevisiae tem sido produzida no Brasil em três
setores industriais importantes: o setor sucroalcooleiro, como subproduto da produção de etanol(16);
o setor cervejeiro, o setor de panificação(17)e na indústria farmacêutica onde é muito utilizada como
fonte de nitrogênio em meios de cultura, produzidos por exemplo, pelas empresas Himedia e
Merck.
As leveduras não são habitantes normaisdo aparelho digestório; mas algumas cepaspassaram
a ser incorporadas na alimentação animal comofonte direta de proteína, geralmente a partir de
resíduos defermentados industriais ou então como probióticos a partir da ingestão direta de células
viáveis queestimulam a microbiota ruminal(18). De acordo com Arcos-García(19) e García(20), a
alimentação com probióticos, como, por exemplo, Saccharomyces cerevisiae, tem sido utilizada
para melhorar a digestibilidade de fibras em ruminantes, propiciando aumento do número de
bactérias celulolíticas, por produzir anaerobiose ruminal.Osmetabólitosproduzidos em cultura de
S.cerevisiae, como a manana, possuem efeitos modulatóriosno sistema imune(21)e atividade
antimicrobiana contra patógenos(10). Foi demonstrados que isolados proteicos obtidos a partir de
células de levedura podem ter melhor qualidade nutricional do que as células íntegras, porque o seu
conteúdo de ácidos nucléicos, a presença de componentes ativos indesejáveis e o efeito deletério da
parede celular sobre a biodisponibilidade de nutrientes são atenuados(22).
A parede celular daS. cerevisiae é organizada em duas camadas que são compostas por três
macromoléculas principais: 1) manana-proteína, um complexo no qual o polissacarídeo manana está
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covalentemente ligado à proteína; 2) glucana, um polissacarídeo de β-1,3 e β-1,6 glicose e 3)
quitina, um polímero de β-1,4 N-acetilglicosamina(23-24).A distribuição aproximada, em peso, desses
polissacarídeos e proteínas na parede celular é de: 50% β-1,3-glucanas, 10% β-1,6-glucanas,
40%manana e 1-3% quitina(25). A parede é resistente à ação de enzimas digestivas, em
monogástricos, e possui alto conteúdo de ácidos nucléicos(26-27)epor estas razões, é importante o
desenvolvimento de métodos de processamento da biomassa, que permitam minimizar os problemas
mencionados(28).É possível extrair a partir da parede celular da levedura, produtos de alto valor
biológico, utilizando-se um processo de baixo custo e etapas simples (rompimento mecânico,
extração a quente e tratamento com protease). Este processo pode ser de grande interesse para as
indústrias de fermentação alcoólica no futuro, pois viabiliza a utilização da massa celular de
levedura residual do processo de fermentação(28).
EXTRAÇÃO DA MANANA
A extração da manana geralmente é realizada a partir do fracionamento da parede celular
desengordurada de S. cerevisiae. A fração da parede celular é suspensa em NaOH 1%,
homogeneizada e aquecida a 75ºC por 20 minutos, em banho com agitação. Após resfriada a fração
é centrifugada por 30 minutos a 5ºC. Após esse processo é obtido um resíduo composto das
glicoproteínas glucana e manana que é submetido à extração com KOH 2%, durante 3 horas a 93ºC.
O sobrenadante resultante é tratado com três volumes de etanol 95% durante 30 minutos e levado
para câmara fria durante 12 horas a 4ºC. Após esse tempo é homogeneizado, centrifugado a 14.000g
por 30 minutos a 5ºC e precipitado “over night” com etanol 95%, para obtenção da fração
manana(29).
UTILIZAÇÃO EM ESPÉCIES ANIMAIS
A inclusão da manana como suplemento para dietas em animais têm mostrado um efeito
positivo sobre a resposta imune em várias espécies(30).
Bovinos
A incorporação de aditivos microbianos e culturas de S. cerevisiae na dieta vêm sendo uma
prática comum na nutrição de ruminantes. Vários produtos a base dessa levedura foram testados
para interferir no consumo de matéria seca, no pH ruminal e na digestibilidade de nutrientes(31-32-33),
porém a maioria dos estudos são realizados em vacas em lactação e estudos in vitro(11).
Adição demanana ao soro do leite fornecido a bezerros melhora a pontuação decoliformes
fecal, em comparação aos antibióticos. Nestes estudos também ocorreu à redução da diarreia
neonatal, indicando que a manana pode efetivamente substituir antibióticos(5). Este fato pode ser
explicado devido a manana bloquear a fixação destas bactérias ao epitélio intestinal(7). A
alimentaçãode bezerros com cultura de S. cerevisiae reduz a incidência de hipertermia corporalede
tratamentos com antimicrobianosdesde o nascimento até46dias deidade(34). Franklin(35)
suplementando vacas secas com manana observou um aumento da resposta imune humoral ao
rotavírus e uma tendência à melhorar a transferência de anticorpos contra o rotavírus para os
bezerros. A suplementação de vacas no período seco com manana pode aumentar a função da
barreira imunológica e prevermelhortransferência deimunidade passiva paraa prole contra
organismos específicos, o que pode resultar na diminuição do uso de antibióticos em bezerros e
tratamentos médicos(35).
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Pequenos Ruminantes
Foi demonstrado quealgumas cepas deS. cerevisiaefavorecem o estabelecimento debactérias
fibrolíticasno tratodigestivo decordeiros, o que acelerou as atividadesmicrobianasdo rúmen,
favorecendoa transiçãodeuma dieta líquida para uma dieta sólida nestes animais(36).
Suínos
Filhotes de suínos suplementadas com manana tiveram um desempenho melhor do que as
não suplementadas, isto, devido a concentrações aumentadas de imunoglobulinas colostrais das
matrizes suplementadas(37-38). O aumento das concentrações dessas imunoglobulinas foi o fator
associado à melhora nodesempenho dos suínos(35).Alimentando matrizes prenhas com 0,20% de
manana três semanas antes do parto e 0,10% ao longo do período de lactação, de 21 dias, produziu
leitões com maior peso ao nascimento e peso ao desmame(38).
A manana tem sido consideradacomo uma alternativa à suplementação de cobre em
excessona alimentação de suínospara melhora no desempenho(39).Em um experimento realizado por
Kim(40)comparando o efeito de manana e níveis de proteína na dieta de leitões, observou que a
suplementação com manana melhorou o ganho de peso e consumo de ração independentemente do
nível de proteína.
Equinos
Potros em fase de amamentação são susceptíveis a diversos patógenos que causam
diferentes problemas a saúde como diarreia, enterites, septicemia, e muitas vezes levando a morte.
Esses problemas podem resultar em grandes despesas veterinárias e perdas financeiras para o
proprietário do animal(30).
Pesquisas com a utilização de manana na nutrição de equinos não é muito citada na
literatura, porém os resultados obtidos em estudos com outras espécies sugerem que a
suplementação com manana para éguas prenhas pode aumentar os níveis de imunoglobulinas no
colostro e protegê-la da colonização de organismos patogênicos no intestino. Suplementando essas
éguas com 10 gramas de manana por 56 dias antes da data prevista de parto até os primeiros 56 dias
de lactação aumentaram significativamente os níveis de imunoglobulinas G e A e aumentaram o
teor de imunoglobulina M no colostro(30).
Fornecimento de manana para potros pode protegê-los de organismos patogênicos presentes
no meio ambiente que, por conseguinte, podem ter uma incidência reduzida de doenças causadas
por estes microorganismos. Segundo Spearman(30)esta é umaárea promissora parapesquisas futuras.
Aves
Extratos da parede de Saccharomyces cerevisiae,porpossuirem atividade imuno-moduladora,
são utilizados comoalternativas aos antibióticos, para a promoção do crescimentoe promoção da
resistência a doençasemavicultura(41).Produtos a base de manana são utilizados desde 1993 como
suplemento para frangos de corte(42).
A suplementação de manana na dieta de galinhas afetou a microflora intestinal com aumento
de Bifidobacterium spp. eLactobacillus spp., enquanto diminuiu a colonizaçao por Salmonella
enteritidis(43).Utilização de manana para pintos de corte também influenciou beneficamente as
populações bacterianas do aparelho digestivo(44). Em estudos realizados em frangos, as
concentrações de imunoglobulinas foram maiores em aves suplementadas commanana, comparado
com assuplementadas com uma dieta controle(45). Outros estudos reportaram melhorias em
desempenho,da função imune, ganho de peso, conversão alimentar, transformação linfocitária(39,46).
As paredes da levedura, fonte de manana e glucana, mostraram melhorar o crescimento tanto de
pintos de corte(47)como de perus(48).Finuance(49)suplementando perus com menos de 6 semanas de
idade, observou uma contagem superior de bactérias anaeróbias e um nível mais baixo de
Coliformes perfringens em culturas fecais.
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Mais de 150frangos de corteforam analisados paracomparar coletivamenteos efeitos
dedietassuplementadascom mananae controlenegativoe / oupositivode antibióticos nasdietas.A
conclusão foi deque os resultadosda suplementaçãocommanana resultou em melhorpeso
corporaletaxas de conversão alimentarcomparadosà suplementaçãocom antibióticoenquantoreduziu
significativamentea taxa de mortalidade(42). Em dietas dematrizes de corte,a adição
demananaaumentou
significativamente
aresposta
de
anticorposparao
vírus
da
doençabursalinfecciosa, e também aumentoutítulos de anticorpos maternos, em progênies dos
criadores(50).
Peixes e animais aquáticos
Dietas suplementadas com manana e glucana, proporcionam meios de compensar os efeitos
indesejáveis do estresse comuns àpiscicultura(51).
Pesquisas a respeito do uso de manana na dieta de animais aquáticos têm sido escassos.
Segundo autores, diferentes concentrações de manana adicionados à dieta de peixes melhoraram a
taxa de crescimento, a taxa de conversão alimentar, a absorção de proteínas, o ganho de peso e
reduzem a taxa de mortalidade(52-53-54)
Dieta para pós-larva de camarão com manana apresentou melhora no desempenho produtivo
e conversão alimentar, com maior taxa de sobrevivência e peso vivo final. Contudo houve a redução
proteica quando se aumentava o nível de inclusão de manana na dieta(55).
Suplementação alimentar com o composto manana e glucana em tilápias do Nilo reduziu a
profundidade de cripta, com a otimização da superfície de absorção intestinal representada pelo
epitélio das vilosidades resultando em melhores coeficientes de digestibilidade de proteína bruta(56).
Pequenos animais
A suplementação com manana na dieta de cães aumentou a contagem total de linfócitos e a
concentraçãosérica de imunoglobulina A, tendeu a aumentar(57).
Strickling(58)constatou que,
emcães,
a
contagem de
C.perfringensdiminuiu
quandosuplementado comcinco gramas de manana por kilograma de ração. Em cãessuplementados
com doisgramas de manana por diaapresentaram redução significativade bactérias aeróbiasnas fezes
e apresentarammaiores populaçõesde Lactobacillussp.(57).Um grama por kilogramaBWpor dia
demananaparaquatrofêmeas beagleresultouna diminuição dopHfecal(59).
MANANA COMO ALTERNATIVA AOS ANTIBIÓTICOS
A utilização e redução do uso de antibióticos em dietas de animais de produção vêm sendo
muito questionada nos últimos anos, devido ao impacto negativo deste uso nas questões ambientais
e de saúde(30). Na União Européia, por exemplo, já existe uma legislação que restringe o uso dos
antibióticos em produções leiteiras. Deste modo, produtos alternativos que demonstrem
desempenho, saúde e beneficios econômicos semelhantes aos antibióticos são necessários(35).
A S. cerevisiae é utilizada como alternativa aos aditivos antimicrobianos por mais de 10
(60)
anos . Indústrias de suínos, aves e gado têm utilizado a manana como suplemento alimentar, pois
ela pode servir como uma alternativa viável ao uso dos antibióticos na formulação de rações(30).
Um exemplo da utilização da manana em substituição aos antibióticos foi na pesquisa
realizada por Stanley(61) onde utilizou-se manana no lugar de terramicina como promotor de
crescimento em perus.
UTILIZAÇÃO DA MANANA NA SAÚDE PÚBLICA
Numa pesquisa conduzida por Marcoline, foi testada a utilização de polissacarídeos, como a
manana, como tratamento para Leishmaniose cutânea. O tratamento atual para a doença é realizado
principalmente com antimoniais pentavalentes, utilizados a mais de 60 anos, porém estes
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medicamentos além de apresentarem alta toxicidade promovem resistência parasitária e vários
efeitos colaterais.Considerando a gravidade desses efeitos, têm sido desenvolvidos estudos visando
encontrar tratamentos alternativos para as leishmanioses(62).
A doença é causada por protozoários do gênero Leishmania. O parasita existe em duas
formas, a promastigota que é infectante e invade os macrófagos, e a forma amastigota, dentro dos
macrófagos, onde é mais resistente à defesa do hospedeiro, causando as leishmanioses(62).
Foram testados os polissacarídeos por apresentarem capacidade de ativar macrófagos para
executar atividade microbicida, o que inclui a atividade leishmanicida. Cantos(63)utilizando
concentrações iguais de antimônio complexado e não complexado, observou no segundo caso 60%
de atividade leishmanicida em macrófagos peritoneais infectados in vitro com
Leishmaniaamazonensis, enquanto que o tratamento com o antimônio complexado com manana
apresentou 90% de atividade.Zimosana, uma mistura de manana e glucana preparada a partir de
leveduras,apresentou efeito ativador de macrófago(64).Também foi observado a capacidade da
manana em aumentar a produção de óxido nítrico(65), um gás produzido por macrófagos, células
endoteliais vasculares, neurônios, plaquetas, neutrófilos, células do trato respiratório, hepatócitos e
fibroblastos, altamente permeável a membranas que têm importante atuação na defesa
antimicrobiana, inflamação e angiogênese(66).
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