acesse o livro na íntegra aqui

NOVOS DESAFIOS DA PESQUISA EM
NUTRIÇÃO E PRODUÇÃO ANIMAL
Edição 2010
Pirassununga – SP
2010
NOVOS DESAFIOS DA PESQUISA EM
NUTRIÇÃO E PRODUÇÃO ANIMAL
Edição 2010
Organizadores
Prof. Dr. Marcos Veiga dos Santos
Prof. Dr. Ricardo de Albuquerque
Prof. Dr. Francisco Palma Rennó
Prof. Dr. Luis Felipe Prada e Silva
Programa de Pós-Graduação em Nutrição
e Produção Animal
ISBN: 978-85-60014-09-5
Edição 2010
Os organizadores autorizam a reprodução total ou parcial deste trabalho, para
qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa,
desde que citada a fonte.
O conteúdo e revisão ortográfica são de inteira responsabilidade de
seus autores.
Edição
Editora 5D
Rua Visconde do Rio Branco, 670
Pirassununga - SP - CEP: 13630-115
Tel.: 19 3562-1514
Email: [email protected]
www.5d.ppg.br
Capa
Alexandre Rais
Alexandre de Oliveira Yamamoto
Editoração Eletrônica
Alexandre Rais
Alexandre de Oliveira Yamamoto
Paula Bertanha Izepom
Novos desafios da pesquisa em nutrição e produção animal
/ organizado por Marcos Veiga dos Santos ...
[et al.]. – Pirassununga, SP: Editora 5D; Programa
de Pós-Graduação em Nutrição e Produção Animal, 2010. 260 p.
1. Nutrição animal. 2. Produção animal.
I. Albuquerque, Ricardo de. II. Rennó, Francisco
Palma. III. Silva, Luis Felipe Prada e.
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO
CAPÍTULO I 009
CAPÍTULO II
028
CAPÍTULO III
051
CAPÍTULO IV
069
CAPÍTULO V
088
CAPÍTULO VI
105
CAPÍTULO VII
123
CAPÍTULO VIII
147
CAPÍTULO IX
165
CAPÍTULO IX
192
CAPÍTULO X
207
CAPÍTULO XI
225
CAPÍTULO XII
243
Antibióticos, probióticos, prebióticos e simbióticos como aditivos zootécnicos para
frangos de corte
Imunização passiva como potencial ferramenta para manipulação da fermentação
ruminal e seus efeitos em bovinos de corte e leite
Avaliação do potencial antimicrobiano e de cicatrização do muco de escargot achatina
SP
Fingerprinting por espectrometria de massas para identificação de agentes causadores
da mastite bovina
Biologia molecular no melhoramento do valor nutritivo de forragens tropicais
Leveduras na alimentação de monogástricos
Fontes de gordura na alimentação de vacas leiteiras: Fluxo intestinal de ácidos graxos
e manipulação do perfil de ácidos graxos do leite
Uso de enzimas exógenas na alimentação de frangos de corte
Modelagem matemática para o planejamento, otimização e avaliação da produção
agropecuária
Efeito da interação nutrição e reprodução em reprodutores suínos
Pesquisas com uso da soja como fonte de lipídeo na alimentação de ruminantes
Dieta completa extrusada na alimentação de equinos
Fisiologia do ciclo estral, sincronização do estro e ovulação em fêmeas bovinas
TEXTO APRESENTAÇÃO
FALTA O PROF. MARCOS ENVIAR
CAPÍTULO I
ANTIBIÓTICOS, PROBIÓTICOS, PREBIÓTICOS E SIMBIÓTICOS
COMO ADITIVOS ZOOTÉCNICOS
PARA FRANGOS DE CORTE
Cássia Yumi Yonemura, Francine Andrea de Russo, João
Guilherme Ferreira, Maria Fernanda de Castro Burbarelli, Maria
Tereza Antunes, Márcio José da Rocha Luppi, Nayara Tavares Ferreira,
Patricia Maria Meneghetti Pulici, Pedro de Assumpção Pimenta Ribeiro,
Ricardo de Albuquerque
1. INTRODUÇÃO
Na primeira metade do século passado a indústria animal, em especial
aquela da área avícola, desenvolveu-se de forma efetiva, melhorando os
resultados zootécnicos e disponibilizando a cada ano uma maior quantidade
e diversificação de alimentos. Este fato refletiu e vem refletindo, em nosso
país, na forma de produtos avícolas de menor custo e, conseqüentemente, em
uma maior oportunidade de consumo dos mesmos por parte dos cidadãos;
tem possibilitado, também, os excelentes resultados da balança comercial
brasileira, decorrência direta do aumento de exportação de produtos cárneos e,
de modo muito particular, da carne de frango.
Os progressos advindos de diversas áreas do conhecimento foram
fundamentais para o progresso da avicultura nacional. De fato, a relevância dos
conhecimentos angariados na área de sanidade animal, e o emprego de técnicas
de melhoramento genético vem possibilitando, indiscutivelmente, ganhos
efetivos de desempenho zootécnico. Foi assim que - através de cruzamentos e
de seleção – escolheu-se da população de aves os indivíduos mais qualificados
e que, a cada geração, foram transferindo suas qualificações genéticas, o que
permitiu a obtenção de plantéis com excelentes habilidades de produção. Este
procedimento técnico exigiu dos responsáveis pelos elos da cadeia produtiva
aviária, um acompanhamento dos animais por um período superior a 50
anos. Neste mesmo período, a evolução do conhecimento das necessidades
nutricionais das aves, bem como daqueles ligado às relações indivíduo –
indivíduo e às necessidades ambientais, permitiu uma melhora substancial dos
procedimentos de manejo em avicultura. Em seu conjunto, estas competências
têm colaborado de maneira decisiva para o aumento da eficiência zootécnica
das criações, de forma tal que se atingissem hoje, os indicadores técnicos de
excelência que pontuam o agronegócio brasileiro.
Assim, em um cenário em que os custos da ração atingem patamares
cada vez mais elevados em função, por exemplo, dos aumentos de preço
9
da soja e do milho, o rendimento adicional carreado pelo uso de aditivos
antimicrobianos não pode ser desprezado. Por outro lado, o fato de vivermos
em um país tropical e de empregarmos um tipo de manejo que permite o
aparecimento e a propagação de infecções clínicas ou sub-clínicas em nossos
plantéis praticamente condiciona o uso de medicação preventiva. Neste
contexto, e ainda que aparentemente de forma paradoxal, trabalhos recentes
têm mostrado que o banimento pela Suécia e pela Dinamarca do uso de
antimicrobianos como aditivos em avicultura está ocasionando um aumento do
consumo dos mesmos nestes países, agora na forma de medicação terapêutica
destinada ao tratamento de processos infecciosos instalados principalmente no
trato gastrintestinal das aves. O presente trabalho abordará a questão do uso
dos antimicrobianos e de alguns produtos alternativos (probióticos, prebióticos
e simbióticos) como aditivos zootécnicos em avicultura.
2. HISTÓRICO DA UTILIZAÇÃO DE PROMOTORES DO
CRESCIMENTO PARA FRANGOS DE CORTE
Verificou-se, durante a Segunda Guerra Mundial, que concentrados
protéicos animais eram superiores aos vegetais no sentido de manter o
crescimento de aves. Naquela ocasião, denominou-se de “fator protéico
animal” ao componente da ração animal responsável por este aumento de
eficiência. Pouco mais tarde, identificou-se a vitamina B12 - presente nos
tecidos hepáticos utilizados para a produção de concentrados protéicos animais
- como sendo o fator responsável pelo aumento de crescimento das aves.
Mostrou-se que a adição de vitamina B12 cristalina à ração “compensava” as
deficiências de concentrados protéicos vegetais na manutenção do crescimento
dos animais. Nesta ocasião, constatou-se serem os caldos de cultivos de
Streptomyces griseus e Streptomyces aureofaciens ricos em vitamina B12.
Encontrou-se, assim, uma importante fonte comercial para a obtenção dessa
vitamina: os resíduos cristalizados dos caldos de cultura utilizados para a
produção de estreptomicina e clortetraciclina. Estes resíduos foram, então,
testados experimentalmente como fonte alternativa de vitamina B12 em
aves. Surpreendentemente, o ganho de peso dos animais assim tratados foi
sistematicamente maior que aquele esperado em decorrência apenas do uso
da vitamina B12. Esta constatação permitiu que Stokstad e Jukes relatassem
em 1950 e, por vez primeira, que a adição de estreptomicina e clortetraciclina,
na presença de quantidades suficientes de vitaminas e de sais minerais
(incluindo-se aqui a vitamina B12) era capaz de estimular o crescimento de
aves. Este resultado inicial foi confirmado posteriormente por diversos autores
e estendido para outros antimicrobianos.
10
3. MECANISMOS DE AÇÃO DOS ADITIVOS ANTIMICROBIANOS
Os prováveis mecanismos de ação dos aditivos antimicrobianos têm
sido revisados por diversos autores; mesmo assim, os fatores responsáveis pela
promoção de crescimento das aves não estão, ainda, totalmente esclarecidos.
Neste sentido, Thonke & Elwinger, analisaram o fato de serem os aditivos
antimicrobianos absorvidos ou não pelo trato gastrintestinal das aves, uma vez
que constataram ser alguns destes medicamentos absorvidos após uso oral,
enquanto que outros eram pouco ou nada absorvidos. A divisão que fizeram
dos antimicrobianos em sistêmicos e não sistêmicos, entretanto, revelou-se
pouco útil para a compreensão do mecanismo de ação destes aditivos, visto
que o fato de serem ou não absorvidos nada tinha a ver com a eficácia dos
mesmos como aditivos. Lembra-se, a esse respeito, no entanto, que a absorção
de um antimicrobiano é fundamental para seu uso como medicação preventiva
ou curativa de processos infecciosos sistêmicos.
Outros trabalhos, realizados em seqüência mostraram que a melhora
no desempenho das aves é obtida principalmente por modificações que
ocorrem nas bactérias que compõem a flora intestinal das aves. Neste sentido,
é de amplo conhecimento que a ação ideal de um aditivo ocorre sem que haja
destruição total da flora bacteriana normal do trato intestinal das aves; de fato,
uma destruição como esta reduziria a barreira bacteriana protetora natural
do trato intestinal, fato que levaria à multiplicação de cepas patogênicas e ao
aparecimento de infecções graves e amplas, caracterizadas por diarréia de sérias
conseqüências para os animais. No entanto, há consenso entre os autores que
o entendimento do mecanismo de ação dos aditivos antimicrobianos está, ao
menos em parte, relacionado com o comportamento ecológico das numerosas
e variadas cepas bacterianas que habitam o trato intestinal das aves. Neste
sentido, mostrou-se que os aditivos antimicrobianos produzem, ainda, uma
diversidade de respostas no organismo das aves, o que nos leva a concluir que
o mecanismo de ação dos mesmos não seja único, mas múltiplo e complexo.
Rosen, em 1995, analisando os efeitos de aditivos antimicrobianos em
aves, propôs uma divisão dos mesmos em: microbiológicos, morfo-fisiológicos,
nutricionais e metabólicos. Há que salientar, no entanto, que a classificação
proposta por Rosen não é estática, mas dinâmica, tendo importância muito
mais didática que científica. De fato, as ações produzidas pelos aditivos
ocorrem em uma seqüência tipo “dominó” sendo muito difícil, às vezes, dizer
qual delas ocorreu em primeiro lugar. Neste sentido, é até provável que todas
elas ocorram simultaneamente.
O uso de aditivos antimicrobianos tem permitido a manutenção de
uma flora microbiana desejável; estes aditivos deprimem o crescimento de
cepas de microrganismos considerados indesejáveis, proporcionando um meio
favorável para a proliferação daquelas ditas desejáveis.
11
Neste sentido, a compreensão dos eventos microbiológicos induzidos
pelos aditivos antimicrobianos requer uma análise preliminar da microflora
intestinal das aves. Sabe-se ser esta microflora composta principalmente
por lactobacilos, estreptococos e estafilococos (microorganismos aeróbios
e GRAM + ); no ceco e no colon predominam cepas de Eubacterium sp e
de Clostridium sp (Gram +) bem como de Fusobacterium spp e bacterioides
(Gram -), além de outros microorganismos anaeróbicos.
A atividade bioquímica das bactérias intestinais produz um leque
amplo de substâncias, muitas das quais são altamente tóxicas para o organismo
do hospedeiro, o que requer uma constante desintoxicação. A neutralização
adequada dessas substancias tóxicas requer um constante gasto de energia
procedente da dieta cotidiana. Assim, se a atividade das bactérias intestinais
pode ser modificada, tal que não produzam substâncias tóxicas, então existirá
energia disponível para uma melhora do desempenho. Este fato seria observado
de forma constante, e eqüivaleria a um incremento na eficiência da utilização do
alimento. Tem sido demonstrado que algumas bactérias patogênicas presentes
no trato intestinal de aves produzem uma redução significativa do rendimento
do plantel. Assim, por exemplo, mostrou-se que aves criadas em ambientes
livres de germes apresentavam um rendimento melhor de carcaça que aquelas
que viviam em criadouros convencionais. Especificamente, observou-se que
frangos criados em ambientes livres de germes cresciam mais depressa e
de forma mais eficiente que aqueles criados em condições convencionais;
mostrou-se, também, que os animais criados livres de germes não respondiam
à ação dos aditivos antimicrobianos (WALTON, 1990). Por outro lado, frangos
criados em condições convencionais apresentavam um rendimento quase tão
bom quanto aquele de frangos livres de germes quando recebiam os aditivos
antimicrobianos junto com a alimentação. Em outro experimento, mostrou-se
que a inoculação de Enterococcus faecalis em aves livres de germes diminuiu
significativamente o crescimento dos animais, prejudicando a conversão
alimentar; neste sentido, a inclusão de um aditivo antimicrobiano na dieta foi
capaz de restaurar o crescimento e os índices de conversão alimentar.
4. EFEITOS BIOLÓGICOS DE ADITIVOS ANTIMICROBIANOS
USADOS EM AVICULTURA
O uso de aditivos antimicrobianos vem sendo feito no Brasil
há mais de 50 anos. Durante este período, tem sido possível avaliar a
relevância deste tipo de tratamento para a avicultura nacional. Nos sistemas
de criação usados em nosso país, convivem juntas e em um mesmo espaço
restrito, muitas aves de mesma linhagem, mesma idade, mesmas condições
nutricionais e de higiene, alimentando-se da mesma ração, bebendo da mesma
água e respirando o mesmo ar. Nestas condições o uso de aditivos, além de
12
provocar melhora na conversão alimentar e, consequentemente no ganho de
peso dos animais (pelos mecanismos acima especificados) evita o risco de
aparecimento e de disseminação de processos infecciosos no plantel. Neste
sentido, o aparecimento de um único animal doente no plantel traria graves
conseqüências para o produtor seja do ponto de vista de manejo, de sanidade e
de mortalidade, como também daquele ligado à rentabilidade do agronegócio
e, mais importante, à qualidade dos alimentos produzidos.
O Quadro 1 sumariza os resultados de 1546 experimentos conduzidos
com aditivos antimicrobianos no período de 1950 a 2000. Em todos eles
observou-se melhora dos índices zootécnicos, avaliados através do crescimento
e do peso das aves, da eficiência alimentar e do custo de produção por quilo
de frango produzido. Estes resultados foram obtidos de forma constante,
por diferentes autores, em diferentes países, usando diferentes agentes
antimicrobianos. Todavia, vale ressaltar que segundo alguns autores, estes
dados não espelham de forma correta o real impacto dos aditivos usados em
condições de campo; de fato, como já comentado acima, acredita-se que estes
agentes tenham maior eficácia em condições de campo que naquelas ditas
“laboratoriais” e em que foram realizados grande número dos experimentos
analisados.
Quadro 1 - Desempenho de frangos de corte tratados ou não com aditivos antimicrobianos.
(modificado de BUTOLO, 2002)
(1) HAYS & MUIR (1979) – aditivos (microingredientes de alimentação) utilizados: tetraciclinas,
penicilina, bacitracina de zinco, virginiamicina, flavomicina, nitrovin, olaquindox e lincomicina.
(2) BUTOLO (2001) – levantamento efetuado em trabalhos de pesquisa (USA/EU/Brasil) –
aditivos (microingredientes de alimentação) – pró-nutrientes.
ROSEN fez em 1995, uma revisão ainda mais ampla do uso de aditivos
antimicrobianos, tendo sumariado os resultados de 12.153 experimentos em
que estes produtos foram utilizados em avicultura; verificou em 72% deles,
respostas positivas no desempenho dos animais. Mais uma vez, questões de
manejo, qualidade das rações utilizadas e sanidade do plantel foram apontadas
como responsáveis pela ausência de efeitos e pelos resultados negativos do
trabalho.
13
A utilização de aditivos antimicrobianos em poedeiras comerciais
foi abordada por MILTENBURG (1999); este autor justificou a utilização
destes produtos em função das condições desfavoráveis de instalação, manejo,
clima, sanidade e outras situações envolvidas com a recria de frangas, isto é,
que dificultavam o alcance do peso ideal recomendado para postura nesta
linhagem. Obteve, na fase de postura, resultados bastante significativos em
vários aspectos ligados à produtividade. Segundo este autor, o uso de aditivos
antimicrobianos acarretou melhoras sensíveis, conforme se depreende da
leitura do Quadro 2.
Quadro 2 - Efeitos de aditivos antimicrobianos em parâmetros de desempenho avaliados em
poedeiras.
1 Segundo MILTENBURG (1999)
Neste sentido, a análise dos resultados advindos do banimento de
alguns aditivos antimicrobianos efetuado por alguns países da União Européia,
traz informações relevantes sobre o uso destes produtos. De fato, após essa
proibição e decorridos alguns anos da mesma, foram observados: 6% de
piora na Conversão Alimentar (em função de um maior consumo de ração),
5% de redução no ganho de peso, 4% de aumento no uso de medicamentos
veterinários destinados a uma terapêutica curativa, 12% de redução na
margem bruta de lucro entre os melhores criadores e 30% de redução entre
aqueles de pior desempenho e 1,6% de aumento na mortalidade total dos
animais. Mais recentemente, dados levantados em 7 países da Comunidade
Européia revelaram o impacto econômico representado pela proibição do
uso de antimicrobianos como promotores de crescimento; a perda ocorrida
foi estimada como sendo da ordem de US$ 2,124 bilhões de dólares assim
distribuídos (em bilhões de dólares): carne bovina (US$ 0,637), carne de vitela
US$ 0,178), carne suína US$ 1,103), carne de frango (US$ 0,176) e ovos (US$
14
0,030). Os autores do trabalho relataram que 42% deste custo foi absorvido
pelos consumidores e os outros 58% pelos produtores.
5. ALTERNATIVAS AO USO DE ANTIMICROBIANOS
5.1- PROBIÓTICO
O termo probiótico deriva do grego e significa “pró-vida”, sendo o
antônimo de antibiótico que significa “contra-vida” (COPPOLA; TURNES,
2004).
Os primeiros relatos do consumo de microrganismos, influênciando na
saúde, foram realizados por Metchnikoff em 1907 ao observar e descrever que
camponeses da Bulgária, que consumiam leite fermentados (um exemplo de
probiótico) com Lactobacillus acidophilus, apresentavam maior longevidade.
Essa longevidade foi atribuída à baixíssima incidência de câncer no cólon
e a proteção contra infecções gastrintestinais relacionadas ao consumo de
grandes quantidades de leite fermentado por bactérias produtoras de ácido
láctico (SILVA, 2000; ALBUQUERQUE, 2005; MACARI; FURLAN,
2005). Entretanto, o termo probiótico foi usado pela primeira vez por Lilly e
Stillwell (1965) ao verificarem a ação de microrganismos como promotores
de crescimento. Posteriormente, Parker (1974) definiu probióticos como
microrganismos ou substâncias que contribuem para o balanço da microbiota
intestinal.
O conceito moderno de probiótico foi definido por Fuller (1989) como
sendo “um suplemento alimentar constituído de microrganismos vivos capazes
de beneficiar o hospedeiro através do equilíbrio da microbiota intestinal”.
Mais tarde, o mesmo autor considerou que, para serem considerados como
probióticos, “os microrganismos deveriam ser produzidos em larga escala,
permanecendo estáveis e viáveis em condições de estocagem, serem capazes de
sobreviver no ecossistema intestinal e possibilitar ao organismo os benefícios
de sua presença”.
Nas condições atuais de produção em escala industrial de aves
de corte, o manejo exclui o contato do pinto com a galinha, impedindo a
inoculação, com microrganismos benéficos através do contado direto com a
mãe. Ao serem alojadas em aviários, as aves estão sujeitas as morbidades do
meio ambiente no qual existem os diferentes microrganismos, desde aqueles
desejáveis e benéficos (flora normal) até aqueles indesejáveis e por vezes
patógenos, como é o caso de bactérias dos gêneros Clostridium, Salmonella,
Escherichia coli, entre outros (DAY, 1992; MENTEN; PEDROSO, 2005).
Assim o equilíbrio entre a flora intestinal e o hospedeiro pode ser desafiado
pelo potencial invasivo dos microrganismos que vivem em meio ambiente
comum aos aviários e instalações avícolas (FLEMMING, 2005). Entretanto,
em equilíbrio, o trato intestinal consegue de forma mais eficiente absorver
nutrientes e impedir a fixação e multiplicação de agentes patogênicos na mucosa
intestinal (FERNANDES et al., 2000), prevenindo desta forma as instalações
de doenças entéricas e consequentemente melhorando a produtividade,
diminuindo a mortalidade e a contaminação dos produtos de origem animal
(EDENS, 2003; PATTERSON; BURKHOLDER, 2003).
Portanto, para uma boa eficiência, os probióticos devem ser utilizados
já nos primeiros dias de vida (LORENÇON, 2007), para que possam modular
beneficamente a microbiota intestinal, através dos seus mecanismos de ações
benéficas ao hospedeiro como a competição por sítios de ligação (aderência
a sítios de ligações no epitélio intestinal) e nutrientes (competição ocorre
entre as bactérias por seus nutrientes específicos), produção de substâncias
antibacterianas (produção de compostos como bacteriocinas), supressão da
produção de amônia (reduzindo a produção intestinal por amônia), neutralização
de enterotoxinas e assim favorecer melhores índices zooeconômicos, maior
produtividade, aumento no ganho de peso, melhor conversão alimentar, e o
estímulo do sistema imune, antes desse ser contaminado por alguns patógenos
(FULLER, 1989; JIN et al., 1997; ANDREATTI FILHO; SAMPAIO, 2000;
SILVA, 2000a; ANDREATTI FILHO; SILVA, 2005). Segundo Andreatti
Filho e Silva (2005), a administração dos probióticos logo na chegada das
aves ao aviário ou mesmo, ainda, no incubatório, é a mais indicada diante da
possibilidade cada vez mais freqüente da contaminação precoce por Salmonella
spp.
O modo de administração dos probióticos pode ser o mais variado
possível (adicionado na ração, em água de bebida, pulverização sobre as
aves, inoculação em ovos embrionados, através da cama usada em cápsulas
gelatinosas e via intra-esofagiana), e determina uma melhor ou pior capacidade
de colonização intestinal pelas bactérias presentes no produto utilizado (SILVA,
2000; ANDREATTI FILHO; SIVA, 2005).
As principais cepas bacterianas utilizadas no preparo de probióticos
incluem: Lactobacillus spp, Bifidobacterium sp, Enterococcus faecium e
Bacillus spp (SIMON et al., 2001; FERREIRA et al., 2002). Contudo, ainda
não é conhecida à composição microbiana ideal de um produto probiótico,
mas a eficácia do mesmo é estritamente dependente da quantidade e das
características das cepas bacterianas utilizadas na elaboração do aditivo
alimentar. Muitas vezes estes aditivos não produzem bons resultados, pois não
utilizam microrganismos que atendam os requisitos para atuar como probiótico,
como, por exemplo, sobreviver às condições adversas do trato gastrintestinal
(ação da bile e dos sucos gástricos, pancreáticos e entéricos); não ser tóxico e ou
patogênico; ter capacidades antagonistas às bactérias intestinais indesejáveis;
ser altamente viável e estável durante a estocagem, além de, comprovadamente,
benéfico ao hospedeiro (JIN et al., 1997; TOURNUT, 1998).
16
Assim, Santos e Turnes (2005), em revisão bibliográfica, concluíram
que os probióticos, além de mudarem a estrutura da microflora bacteriana do
trato gastrintestinal das aves, podem prevenir infecções e melhorar a qualidade
da carcaça, mantendo os mesmos índices de produtividade alcançados com
a utilização de antimicrobianos, reduzindo a mortalidade, as condenações de
carcaças, melhorando a conversão alimentar e o ganho de peso.
5.2- PREBIÓTICO
Os estudos sobre os prebióticos são antigos, na década de 50, a
descoberta de que o leite humano possui compostos que atuam como inibidores
de adesão de bactérias patogênicas na superfície epitelial e potencializam o
crescimento das populações de bifidobactérias e lactobacilos, aliviando os
sintomas de encefalopatia hepática em bebês (WALKER; DUFFY, 1998;
NICOLI; VIEIRA, 2000) incentivou outras explorações sobre o efeito do
consumo de compostos não digestíveis na microbiota intestinal (KULLEN et
al., 1998; SHEEHY; MORRISSEY, 1998; STRICKLING et al., 2000).
Em 1995, Gibson e Roberfroid definiram prebióticos como sendo
ingredientes alimentares que são digeridos na porção proximal do trato
gastrintestinal de monogástricos e que proporcionam efeito benéfico no
hospedeiro por estimular seletivamente o crescimento e/ou metabolismo de
um limitado grupo de bactérias no cólon. Outro aspecto importante é que para
ser considerado um prebiótico, o ingrediente não poder ser hidrolisado ou
absorvido no intestino anterior (intestino delgado), seja um substrato seletivo
para um determinado grupo de bactérias benéficas, seja capaz de alterar a
microbiota intestinal de forma favorável ao hospedeiro e possa induzir efeitos
benéficos sistêmicos ou na luz intestinal (ANDREATTI FILHO; SILVA, 2005).
Portanto, carboidratos não digeríveis como oligossacarídeos,
alguns peptídeos não digeríveis, lipídeos, fibras e álcoois de açúcares podem
ser considerados como prebióticos. Os oligossacarídeos são carboidratos
constituídos de cadeias curtas de polissacarídeos, compostos de três a dez
açúcares simples ligados entre si (SILVA, 2000a; ANDREATI FILHO; SILVA,
2005; JUNQUEIRA; DUARTE, 2005). Assim, as substâncias que têm sido
mais estudadas como prebióticos são os oligossacarídeos, principalmente
os frutoligossacarídeos (FOS), glucoligossacarídeos (GOS) e os
mananoligossacarídeos (MOS). FOS são polímeros ricos em frutose, podendo
ser naturais, derivados de plantas (inulina) como chicória, alcachofra, dália,
alho e cereais ou sintéticos, resultantes da polimerização da frutose (GIBSON;
ROBERFROID, 1995; IJI; TIVEY, 1998). GOS e MOS são obtidos a partir da
parede celular de leveduras e contém glucose e manose, respectivamente, como
os dois principais açúcares em proporções semelhantes e N-acetilglucosamina.
O MOS, adicionado às dietas animais consiste de fragmentos de parede
17
celular de Saccharomyces cerevisae com uma estrutura complexa de manose
fosforilada, glucose e proteína (SPRING, 2000). Segundo este autor, a parede
celular é separada do conteúdo intracelular, e o líquido contendo MOS é
evaporado a baixa temperatura (spray dry) para evitar a destruição da parte
funcional da molécula de MOS.
Alguns autores relatam que, os prebióticos são capazes de estimular
o desenvolvimento de bactérias benéficas como Bifidobacterium spp,
Lactobacillus spp, Eubacterium spp, pois estas bactérias podem utilizar
certos açúcares complexos como nutrientes (FERNANDEZ; HILTON; GILS,
2000; FERNANDEZ; MALAGUIDO; SILVA, 2003; SILVA; NÖRNBERG,
2003; FLEMMING, 2005). Sendo essas bactérias benéficas conhecidas pela
capacidade de produzirem ácidos graxos de cadeia curta (acético, propiônico
e butírico) e lactato, o aumento no desenvolvimento dessas bactérias, causaria
uma maior produção desses ácidos e o aumento da presença destes nos cecos,
consequentemente ocorreria à diminuição do pH do trato gastrintestinal, o
que provocaria uma inibição no desenvolvimento de bactérias patogênicas
(sensíveis a ambientes ácidos) (RADECKI; YOKAYAMA, 1991; MATHEW
et al., 1993; CORNELI, 2004; ANDREATTI FILHO; SILVA, 2005) e uma
favorável alteração na microbiota intestinal, com melhoras nas condições
luminais e nas características anatômicas do trato gastrintestinal (SILVA;
NÖRNBERG, 2003).
Mas, segundo Nunes (2008) a ação dos prebióticos não se limita ao
estímulo do desenvolvimento de bactérias benéficas, mas também ao exercerem
efeitos diretos sobre a colonização do trato gastrintestinal por bactérias
patogênicas. Para que as bactérias consigam colonizar o trato gastrintestinal e
criar uma condição patológica, é necessário a aderência à superfície epitelial.
Essa adesão ocorre através de fímbrias (moléculas de açúcares ramificadas
(polissacarídeos) que se estendem da parede externa das bactérias) ou lectinas
(glicoproteínas) que reconhecem especificamente açúcares presentes na
superfície dos enterócitos do hospedeiro. Portanto, caso estas estruturas
bacterianas se liguem a açúcares ou oligossacarídeos dietéticos, e não à
mucosa intestinal, os patógenos passarão com a digesta sendo eliminados do
trato intestinal (MATHEW et al., 1993; DAWSON; PIRVULESCU, 1999;
COLLET, 2000), e com isso, teremos a mucosa intestinal inteiramente apta às
funções de secreção, digestão e absorção de nutrientes.
Em 1994 Mewmann, relata que os mananoligossacarídeos atuariam
nessa etapa de colonização, pois algumas bactérias patogênicas que apresentam
a fimbria tipo 1 (especifica para MOS), se ligariam aos mananoligossacarídeos
e não aos sítios de ligação dos enterócitos e assim seriam eliminados.
Há relatos que os mananoligossacarídeos (MOS) também exercem
efeitos indiretos sobre as populações bacterianas e colonização intestinal
18
por bactérias patogênicas. Por exemplo, a adição de MOS na dieta de perus,
promoveria alterações na multiplicação de organismos anaeróbicos que
poderiam inibir de forma competitiva o crescimento e a atividade de clostrídios
(DAWSON; PIRVULESCU, 1999).
Assim, Silva e Nörnberg (2003), concluíram que os prebióticos são
compostos biologicamente seguros à saúde humana e animal, contudo, as
respostas biológicas na nutrição animal nem sempre são evidenciadas, o que
pode estar relacionado com a composição química dos demais ingredientes,
com a dosagem adicionada, com a adaptação e a seletividade da microbiota ao
prebiótico ou ao nível de estresse do animal.
5.3- SIMBIÓTICO
A combinação de prebiótico e probiótico é denominada simbiótico e
constitui um novo conceito na utilização de aditivos em dietas de aves. Esta
associação é uma alternativa interessante no sentido de melhorar a sanidade
do intestino delgado e cecos dos frangos de corte, através dos mecanismos
fisiológicos e microbiológicos. A ação simbiótica estabiliza o meio intestinal
e aumenta o número de bactérias benéficas produtoras de acido láctico,
favorecendo a situação de eubiose (FULLER, 1989; FURLAN et al., 2004).
A microbiota é favorecida pela ação dos prebióticos que têm a
capacidade de se ligarem às fimbrias de bactérias patogênicas, conduzindo-as
junto ao bolo fecal, estimulando o crescimento e acelerando o metabolismo
de um limitado número de microrganismos não patogênicos. A essa ação
soma-se a dos probióticos, facilitando a nutrição de células (enterócitos) que
recobrem o trato digestório e proporcionando equilíbrio e saúde intestinal as
aves (GIBSON; ROBERFROID, 1995).
Assim, Schwarz (2002), conclui que é perfeitamente possível
substituir os antibióticos por probióticos, prebióticos e simbióticos, sem perdas
no desempenho de aves.
6. MODULAÇÃO BENÉFICA DA MICROBIOTA INTESTINAL COMO
MECANISMO DE AÇÃO
Sabe-se que o equilíbrio da microbiota intestinal reflete diretamente
na integridade do estado de saúde do hospedeiro. Assim, qualquer desequilíbrio
como o resultante do estresse de qualquer natureza ou do uso de antimicrobianos
poderá favorecer a instalação e multiplicação de microrganismos patogênicos
(SILVA, 2000).
Embora ainda não exista uma classificação objetiva das bactérias
da microbiota das aves em benéficas ou prejudiciais, em humanos alguns
organismos componentes da microbiota intestinal são classificados como
estritamente benéficos para o hospedeiro (GIBSON; ROBERFROID, 1995).
19
É o caso de Lactobacillus e Bifidobacterium, cujas características benéficas
estendem-se desde a inibição do crescimento de bactérias prejudiciais, auxílio
na digestão e/ou absorção de nutrientes, síntese de vitaminas, até o estímulo da
imunidade (MENTEN e LODDI, 2003).
Os probióticos modulam beneficamente a microbiota intestinal
através da competição por sítios de ligação e nutrientes, produção de
substâncias antibacterianas, supressão da produção de amônia, neutralização
de enterotoxinas e são capazes até mesmo de atuar sobre o metabolismo
nutricional das aves (FULLER, 1989; JIN, 1997; ROLFE, 2000).
Vanbelle (1990) relata que a propriedade de competir pelos sítios
epiteliais de adesão depende do número de bactérias viáveis que atingem o
local a ser colonizado e do tipo de receptor específico para a bactéria.
As bactérias intestinais, benéficas ou patogênicas, nutrem-se de
ingredientes que não foram total ou parcialmente degradados pelas aves.
Portanto, a competição por nutrientes não ocorre entre a ave e as bactérias,
mas sim entre estas últimas. A escassez de nutrientes na luz intestinal que
possam ser metabolizados por patógenos é certamente fator limitante para a
manutenção dos mesmos neste local (SILVA, 2000).
As bactérias probióticas produzem ácidos graxos de cadeia curta
(acético, butírico e propiônico) e lactato. O aumento da produção destes ácidos
no trato gastrointestinal promove a queda do pH local, resultando na inibição
do desenvolvimento de bactérias nocivas como E. coli, Clostridium sp e
salmonelas, que são sensíveis a ambientes ácidos (MATHEW et al., 1993).
Outras substâncias antimicrobianas produzidas pelas bactérias
probióticas incluem: bacteriocinas, nisina, acidofilina, lactalina, peróxido de
hidrogênio e toxinas letais para certos patógenos (VANBELLE, 1990; JIN et
al., 1997).
Tal como os antibióticos, há relatos de que probióticos reduziriam a
produção intestinal de amônia, que pode ser tóxica para as células epiteliais
(MENTEN, 2003). Segundo Stewart e Chesson (1993), probióticos contendo
Bifidobacterium previnem a formação de aminas tóxicas pelas bactérias
intestinais.
Jin et al. (1997) citou estudos em que os probióticos reduziriam a
concentração de amônia nas excretas de frangos de corte. E, fez referência a
uma possível neutralização de enterotoxinas produzidas por patógenos através
da ação de substâncias produzidas por microrganismos probióticos.
A literatura também ressalta ação da microbiota benéfica sobre o
metabolismo nutricional das aves, aumentando a digestão e absorção de
nutrientes.
Nutrientes sobre os quais as enzimas naturais das aves não atuam
serviriam de substrato para os probióticos. E, as substâncias resultantes deste
20
processo poderiam ser absorvidas ou secundariamente metabolizadas pelas
aves (SILVA, 2000).
Jin et al. (1997) descreve a secreção de enzimas como amilase, lípase e protease
por organismos probióticos.
Ainda, os ácidos graxos voláteis de cadeia curta produzidos no
intestino podem ser usados como fonte de energia para as células epiteliais
(LEEDLE, 2000).
Da mesma forma que os probióticos, uma das propostas para o
mecanismo de ação dos prebióticos é a modulação benéfica da microbiota
intestinal (MENTEN e LODDI, 2003).
Fernandez, Hilton e Gils (2002) relatam que é grande o interesse nas
propriedades específicas e seletivas de determinados carboidratos insolúveis e
seus efeitos sobre a microbiota intestinal de humanos, aves e outros animais.
Entre estes carboidratos destacam-se os oligossacarideos à base de frutose,
manose e galactose .
Os mananoligossacarídeos exercem efeitos indiretos sobre as
populações bacterianas e colonização intestinal por patógenos.
Alguns trabalhos demonstraram que este aditivo promove alterações
na multiplicação de organismos anaeróbicos benéficos que podem inibir de
forma competitiva o crescimento e a atividade de clostrídios (DAWSON;
PIRVULESCU, 1999).
Os prebióticos são capazes de estimular o desenvolvimento de
bactérias benéficas como Bifidobacterium spp , Lactobacillus spp, Eubacterium
spp (FERNANDEZ, HILTON E GILS , 2002; FERNANDES; MALAGUIDO;
SILVA, 2003).
Contudo, a ação dos prebióticos não se limita ao estímulo do
desenvolvimento de organismos anaeróbicos benéficos. Sabe-se que os
prebióticos também exercem efeitos diretos sobre a colonização do trato
gastrointestinal por bactérias patogênicas.
Para que as bactérias consigam colonizar o trato intestinal e criar
uma condição patológica, é necessária a aderência à superfície epitelial. Esta
adesão pode ocorrer através de fímbrias ou lectinas (glicoproteínas) que
reconhecem especificamente açúcares presentes na superfície dos enterócitos
do hospedeiro. Portanto, caso estas estruturas bacterianas se liguem a açúcares
ou oligossacarídeos dietéticos, e não à mucosa intestinal, os patógenos passarão
com a digesta sendo eliminados do trato intestinal (COLLETT, 2000; CLOSE,
2001).
Alguns autores relatam que os oligossacarídeos prebióticos
(principalmente a D-manose) atuariam exatamente nesta etapa de colonização,
ao competir com os carboidratos da superfície dos enterócitos pelas fímbrias
bacterianas (SPRING, 2000; SILVA, 2000).
21
Flemming et al. (2004) relata que mananoligossacarídeos podem
ser usados como substrato pelas bactérias benéficas. Atuando sobre certas
substâncias parcialmente ou não digeridas pelas enzimas das aves, como
os oligossacarídeos, bactérias benéficas produziriam ácidos orgânicos
(ANDREATTI FILHO; SILVA, ?).
A literatura aponta outros estudos fazendo uso de FOS e MOS na
ração em que não foram encontradas diferenças significativas quanto ao total
de bactérias benéficas em relação aos tratamentos controle e com adição de
prebiótico. Sugere-se que esta variação esteja relacionada às diferenças nas
composições das populações microbianas nas diferentes espécies animais, bem
como às diferenças de estrutura química e propriedades físico-químicas dos
compostos utilizados como prebióticos (SUNVOLD et al., 1995).
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Produtores, nutricionistas e geneticistas estão agudamente
conscientes dos desafios a serem enfrentados na indústria da produção
animal e freqüentemente a resposta ao desafio pode ser convertida em uma
oportunidade. Em um mercado altamente competitivo estes são os primeiros
a responder com sucesso adquirindo uma vantagem com o crescimento nas
vendas através do sucesso do marketing, criando potencial para ser o melhor
preparado para enfrentar os desafios. Até recentemente o objetivo de formular
dietas com baixos custos foi realizado com ótimos ganho de peso vivo e eficiente
conversão alimentar em base de nutrientes mínimos e a menor custo. Enquanto
que, investigações e pesquisas têm demonstrado que certos ingredientes ou
aditivos alimentares têm valor, particularmente em termos de promover a
saúde e merecem seu uso em maiores quantidades que seriam especificadas nas
formulações de dieta de menor custo ou para estimar requerimentos mínimos.
Aditivos alimentares que aumentem o crescimento e a produção de
ovos têm sido propostos ao longo de muitos anos. Somente aqueles que têm
dados de testes resultantes de estudos cuidadosos em laboratórios de pesquisas
e que tem provado por si mesmo, serem seguros e efetivos no campo, têm
sido preconizados para o uso na indústria avícola. A utilização destes produtos
deve ser realizada com muito cuidado, a despeito das perspectivas promissoras
relativas às vantagens econômicas e nutricionais.
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALBINO, L. F. T.; FERES, F. A.; DIONOZIO, M. A.; ROSTAGNO, H. S.; VARGAS JÚNIOR,
J. G.; CARVALHO, D. C. O.; GOMES, P. C.; COSTA, C. H. R. Uso de prebióticos a base de
mananoligossacarídeo em rações para frangos de corte. Revista Brasileira de Zootecnia, v. 35, n.
3, p.742-749, 2006.
22
ALBINO, L. F. T.; BUNZEN, S.; ROSTADNO, H. S. Ingredientes promotores de desempenho
para frangos de corte. In: SEMINÁRIO DE AVES E SUÍNOS, 7., 2007, Belo Horizonte. Anais...
Belo Horizonte: AveSui, 2007. p. 73-90.
ALBUQUERQUE, R. Antimicrobianos como aditivos zootécnicos promotores de crescimento. In:
PALERMO NETO, J.; SPINOSA. H. S.; GÓRNIAK, S. L. Farmacologia aplicada à avicultura.
São Paulo: Roca, 2005. cap. 9, p. 149-159.
ANDREATTI FILHO, R. L.; SAMPAIO H. M. Probióticos e prebióticos: realidade na avicultura
moderna. Avicultura Industrial, v. 1078, p. 16-32, 2000.
ANDREATTI FILHO, R. L.; SILVA, E. N. Probióticos e correlatos na produção avícola. In:
PALERMO NETO, J.; SPINOSA, H. S.; GÓRNIAK, S. L. Farmacologia aplicada à avicultura.
São Paulo: Roca, 2005. cap. 15, p. 225-248.
ARAUJO, J. A.; SILVA, J. H. V.; AMÂNCIO, A. L. L.; LIMA, M. R.; LIMA, C. B. Uso de aditivos
na alimentação de aves. Acta Veterinaria Brasílica, v. 1, n. 3, p. 69-77, 2007.
BUTOLO, J. E. Uso de aditivos na alimentação das aves: frangos de corte. In: SIMPÓSIO
SOBRE AS IMPLICAÇÕES SÓCIO-ECONÔMICAS DO USO DE ADITIVOS NA NUTRIÇÃO
ANIMAL, 1999, Piracicaba. Anais... Piracicaba: CBNA, 1999. p. 85-94.
BUTOLO,J.E. Qualidade de Ingredientes na Alimentação Animal. Campinas, São Paulo, Brasil:
Colégio Brasileiro de Nutrição Animal (Ed.), 2002, 430p.
COLLET, J. E. Uso de aditivos e produtividade. In: RONDA LATINO AMERICANA DA
ALLTECH, 10., 2000, Campinas, São Paulo. Anais... Campinas: Alltech, 2000. p. 20-30.
COPPOLA, M. M.; TURNES, C. G. Probióticos e resposta imune. Ciência Rural, v. 34, n. 4, p.
1297-1303, 2004.
CORNELI, J. Avaliação de promotores de crescimento alternativos em substituição aos
convencionais sobre o desempenho, característica de carcaça e morfologia intestinal em frangos
de corte. 2004. 59 f. Dissertação (Mestrado em Zootecnia) – Universidade Federal de Santa Maria,
Rio Grande do Sul, 2004.
COTTER, P. F. Modulation of immune response: current perceptions and future prospects with an
example from poultry. In: ALLTECH’S ANNUAL SYMPOSIUM ON 90 BIOTECHNOLOGY
IN FEED INDUSTRY, 10., 1994, Nottingham. Proceedings… Loughborough, UK: Nottingham
University Press, 1994. p. 105-203.
COUNCIL OF THE EUROPEAN UNION. Council regulation on the authorization of the additive
avilamycin in feedingstuffs. Brussels, 2003. Disponível em: http://register.consilium.eu.int/pdf/
en/03/st06/st06120en03,pdf. Acesso em: 01 jul. 2008.
DAY, C. A. Competitive exclusion in poultry: a review. Worcestershire: Life Care Products Ltd.,
1992. 18 p.
DAWSON, K. A.; PIRVULESCU, M. Mananoligossacarídeos derivados de leveduras
como moduladores da resposta imunológica e alternativas aos promotores de crescimento
antimicrobianos. In: RONDA LATINO AMERICANA DA ALLTECH, 9., 1999, Curitiba, Paraná.
Anais... Curitiba: Alltech, 1999. p. 33-41.
DIONIZIO, M. A.; BERTECHINI, A. G.; KATO, R. K.; TEIXEIRA, A. S. Prebióticos como
promotores de crescimento para frangos de corte – desempenho e rendimento de carcaça. Ciência
Agrotécnica, Lavras. p. 1580-1587, dez., 2002. Edição Especial,
23
EDENS, F. W. Na alternative for antibiotic use in poultry: probiotic. Revista Brasileira de Ciência
Avicola. v. 5, n. 2, p. 75-97, 2003.
ERICKSON, K. L.; HUBBARD, N. E. Probiotic immunomodulation in health and diseases.
Journal of Nutrition, v. 130, p. 403-409, 2000.
FERKET, P. R. Fatores que afetam a resposta imunológica: nutrição. In: CONGRESSO DE
PRODUÇÃO E CONSUMO DE OVOS, 1.,I, 1999, São Paulo: Anais... São Paulo: Associação
Paulista de Avicultura, 1999, p. 53-69.
FERKET, P. R. Manutenção da saúde intestinal em um mundo sem antibióticos. In: 13º RONDA
LATINO AMERICANA DA ALLTECH, 13., 2003, Campinas. Anais... Campinas: Alltech, 2003,
p. 26-39.
FERNANDES, P. C. C.; LADEIRA, I. Q.; FERREIRA, C. L. L. F.; RODRIGUEZ, N. M.; SILVA,
A. V. Viabilidade do uso de probióticos na alimentação de monogástricos. Caderno Técnico de
Veterinária e Zootecnia, n. 31, p. 53-71, 2000.
FERNANDEZ, F.; HINTON, M.; GILS, V. B. Dietary mannan-oligasaccharides and their effect
on chicken caecal microflora in relation to Salmonella Enteritidis colonization. Avian Pathology,
v. 31, p. 49-58, 2000.
FERNANDEZ, P. C. C.; MALAGUIDO, A.; SILVA, A. V. Manejo nutricional visando substituir
a utilização de antimicrobianos em alimentos para aves. In: SIMPÓSIO SOBRE MANEJO E
NUTRIÇÃO DE AVES E SUÍNOS, 2003, Campinas, São Paulo. Anais... Campinas: CBNA, 2003.
p. 135-136.
FERREIRA, A. J. P.; PIZARRO, L. D. C. R.; LEME, I. L. Probióticos e prebióticos. In: SPINOSA,
H. S.; GORNIAK, S. L.; BERNARDI, M. M. Farmacologia aplicada à medicina veterinária. 3. ed.
Rio de Janeiro: Ed. Guanabara Koogan, 2002. p. 574-578.
FLEMMING, J. S. Utilização de leveduras, probióticos e mananoligossacarídeos (MOS) na
alimentação de frangos de corte. 2005. 109 f. Tese (Doutorado em Tecnologia de Alimentos) –
Universidade Federal do Paraná, Paraná, 2005.
FULLER, R. Probiotic in man and animals. Journal of Applied bacteriology, v. 66, p. 365-378,
1989.
FURLAN, R. L.; MACARI, M.; LUQUETTI, B. C. Como avaliar os efeitos do uso de prebióticos,
probióticos e flora de exclusão competitiva. In: SIMPOSIO TÉCNICO DE INCUBAÇÃO,
MATRIZES DE CORTE E NUTRIÇÃO, 5., 2004, Balneário Camboriú, Santa Catarina. Anais...
Balneário Camboriú, 2004, p. 6-28.
GIBSON, G. R.; ROBERFROID, M. B. Dietary modulation of the human colonic microbiota:
introducing the concept of prebiotics. Journal of Nutrition, v. 125, p. 1401-1412, 1995.
HAMANN, L.; EL-SAMALOUTI, V.; ULMER, A. J.; FLAD, H. D.; RIETSCHEL, E. T.
Components of gut bacteria as immunomodulators. International Journal of Food Microbiology,
v. 41, p. 141-154, 1998.
HAYS,V.M.; MUIR,L.A. Efficacy and safety of feed additive use of antibacterial drugs in animal
production. Canadian Journal Animal Science, 59, p. 447-456, 1979.
IJI, P. A.; TIVEY, D. R. Natural and synthetic oligossaccarides in broiler chicken diets. World’s
Poultry Science Journal, v. 54, p. 129-143, 1998.
JIN, L. Z.; HO, Y. W.; ABDULLAH, N.; JALALUDIN, S. Probiotic in poultry: modes of action.
World’s Poultry Science Journal, v. 53, p. 351-368, 1997.
24
JUNQUEIRA, O. M.; DUARTE, K. F. 2005. Resultados de pesquisa com aditivos alimentados no
Brasil. In: REUNIÃO ANUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE ZOOTECNIA, 52., 2005,
Goiânia, GO, p. 169-182.
KULLEN, M. J.; KHIL, J.; BUSTA, F. F.; GALLAHER, D. D.; BRADY, L. J. Carbohydrate
source and bifidobacteria influence the growth of Clostridium perfringens in vivo and in vitro.
Nutrition Research, Oxford, v. 18, n. 11, p. 1889-1897, 1998.
LANCINI, J. B. Fatores exógenos na função gastrintestinal. Aditivos. In: FUNDAÇÃO APINCO
DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA, 1994. Campinas: FACTA. 1994, p. 99-126.
LILLY, D. M.; STILLWELL, R. H. Probiotics: growth promoting factors produced by
microorganisms. Science, v. 147, p. 747-748, 1965.
LODDI, M. M. Probióticos, prebióticos e acidificantes orgânicos em dietas para frangos de corte,
2003. 52 f. Tese (Doutorado em Zootecnia) - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias,
Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Jaboticabal, 2003.
LODDI, M. M.; GONZALES, E. Efeito da adição de probiótico e antibiótico como promotores de
crescimento de frangos de corte. In: REUNIÃO ANUAL DA SBZ, 34., 1998, Botucatu. Anais....
Botucatu: SBZ, 1998. p. 189-191.
LORENÇON, L.; NUNES, R. V.; POZZA, P. C.; POZZA, M. S. S.; APPELT, M. D.; SILVA,
W. T. M. Utilização de promotores de crescimento para frangos de corte em rações fareladas e
peletizadas. Acta Scientiarum. Animal Science, v. 29, n. 2, p. 151-158, 2007.
MACARI, M.; FURLAN, R. L. Probióticos. In: CONFERÊNCIA APINCO DE CIÊNCIA E
TECNOLOGIA AVICOLAS, 2005, Santos, São Paulo. Anais... Campinas: FACTA, 2005. v. 1,
p. 53-71.
MACARI, M.; FURLAN, R. L.; GONZALES, E. Fisiologia aviária aplicada a frangos de corte. 1.
ed. Jaboticabal: FUNESP/UNESP, 1994. 296 p.
MACARI, M.; MAIORKA, A. Função gastrointestinal e seu impacto no rendimento avícola. In:
CONFERÊNCIA APINCO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA AVICOLAS, 2000, Campinas, São
Paulo. Anais... Campinas: FACTA, 2000. v. 2, p. 455-457.
MAIORKA, A. Adaptações digestivas pós-eclosão. In: CONFERÊNCIA APINCO DE CIÊNCIA
E TECNOLOGIA AVÍCOLAS, 2001, Santos, São Paulo. Anais... Campinas: FACTA, 2001. v. 2,
141-151.
MATHEW, A. G.; SUTTON, A. L.; SCHEIDT, A. B. Effect of galactan on selected microbial
populations and pH and volatile fatty in the ileum of the weaning pig. Journal of Animal Science,
v. 71, p. 1503-1509, 1993.
MENTEN, J. F. M.; LODDI, M. M. Probióticos, prebióticos e aditivos fitogênicos na nutrição de
aves. In: SIMPÓSIO DE NUTRIÇÃO DE AVES E SUÍNOS, 2003, Campinas, São Paulo. Anais...
Campinas: Colégio Brasileiro de Nutrição Animal, 2003. p. 107-138.
MENTEN, J. F. M.; PEDROSO, A. A. Fatores que interferem na eficácia de probióticos. In:
CONFERÊNCIA APINCO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA AVICOLAS, 2005, Santos, São
Paulo. Anais... Campinas: FACTA, 2005. v. 1, p. 41-52.
METCHNIKOFF, I. The prolongation of life. London: Heinemamm. 1907. p. 158.
MILTEMBURG, G. Promotores e aditivos promotores de crescimento em Avicultura. In:
CONFERÊNCIA APINCO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA AVICOLAS, 2000, Campinas.
Anais... Campinas: FACTA, 2000. p. 204-215.
25
MILTENBURG,G. Uso de aditivos na nutrição de poedeiras comerciais. In: Colégio Brasileiro
de Nutrição Animal (Ed.). Anais do Simpósio sobre as Implicações Sócio-Econômicas do Uso de
Aditivos na Produção Animal. Piracicaba, São Paulo, Brasil, p:95-98, 1999.
NEWMAN, K. Mannanologosaccharides: natural polymers whith significant impact on the
gastrointestinal microflora and immune system. In: BIOTECNOLOGY IN THE FEED INDUSTRY
OF ANNUAL SYMPOSIUM, 10., 1994, London. Proceedings… London: Nottingham University
Press, 1994. p. 155-166.
NICOLI, J. R.; VIEIRA, L. Q. Probióticos, prebióticos e simbióticos – Moduladores do ecossistema
digestivo. Ciência Hoje, São Paulo, v. 28, n. 163, p. 34-38, 2000.
NUNES, A. D. Influência do uso de aditivos alternativos a antimicrobianos sobre o desempenho,
morfologia intestinal e imunidade de frangos de corte. 2008. 111 f. Dissertação (Mestrado em
Medicina Veterinária) – Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São
Paulo, São Paulo, 2008.
PALERMO-NETO, J. Antimicrobianos como aditivos em animais de produção. In: Spinosa, H.S.;
Górniak, S.L. & Bernardi, M.M. Farmacologia Aplicada à Medicina Veterinária. 3a Ed. Guanabara
Koogan, São Paulo, pp 558-573, 2002.
PARKER, R. B. Probiotics, the other half of antibiotic story. Animal of Nutrition Health, v, 29,
p. 4-8. 1974.
PATTERSON, J. A.; BURKHOLDER, K. M. Application of prebiotics and probiotics in poultry
production. Poultry Science, v. 82, p. 627-631, 2003.
QURESHI, M. A. Interação entre nutrição e o sistema imune e produtividade das aves. In:
CONFERÊNCIA APINCO 2002 DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA AVÍCOLAS, Campinas.
Anais... Campinas: Fundação APINCO de Ciências e Tecnologias Avícolas, 2002, v. 2, p. 243-251.
RADECKI, S. V.; YOKOYAMA, M. T. Intestinal bacteria and their influence on swine nutrition.
In: MILLER, E. R.; DUANE, E. U.; LEWIS, A. J. Swine nutrition. Boston: ButterworthHeinemann, 1991. p, 439-447.
RIBEIRO, A. M.; RUDNIK, L. Modulação nutricional e resposta imunológica, In: SIMPÓSIO
SOBRE MANEJO E NUTRIÇÃO DE AVES E SUÍNOS E TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE
RAÇÕES, 2002, Campinas. Anais... Campinas: CBNA, 2002. p. 227-238.
ROSEN,G.D. Antibacterials in poultry and pig nutrition. In: Wallace,RJ, Chesson,A (Eds.)
Biotechnology in animal feeds and animal feeding, VCH Verlagsgesellshcaft, Weinheim.
Germany, p:143-172, 1995.
SANTIN, E.; MAIORKA, A.; MACARI, M.; GRECCO, M.; SANCHEZ, J. C.; OKADA, T. M.;
MYASAKA, A. M. Performance and intestinal mucosa development of broiler chickens fed diets
containing Saccharomyces cerevisae cell wall. Journal Applied Poultry Research, v. 10, p. 236244, 2001.
SANTOS, J. R. G.; TURNES, C. G. Probióticos em avicultura. Ciência Rural, Santa Maria, v. 35,
n. 3, p. 741-747, mai-jun, 2005.
SAVAGE, T. F.; ZAKRZEWSKA, E. I. The effects of feeding diets to poultry on performance end
the morphology of the small intestine. Poultry Science, v. 76, p. 139, 1997. Supplement, 1.
SCHWARZ, K. K. Substituição de antimicrobianos por probióticos e prebióticos na alimentação
de frangos de corte. 2002. 46 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias) – Universidade
Federal do Paraná, Curitiba, 2002.
26
SHEEHY, P. J. A.; MORRISSEY, P. A. Functional foods: prospects and perspectives. In: HRNRY,
C. J. A.; HEPPELL, N. J. Nutritional aspects of food processing and ingredients. Gaithersburg:
Aspen, 1998. p. 45-65.
SILVA, E. N. Probióticos e prebióticos na alimentação de aves. In: CONFERÊNCIA APINCO
DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA AVÍCOLAS, 2000, Campinas, São Paulo. Anais... Campinas:
FACTA, 2000a, v. 2, p. 241-251.
SILVA, L. P.; NORNBERG, J. L. Prebióticos na nutrição de não-ruminantes. Ciência Rural, v. 33,
n. 5, p. 983-990, 2003.
SIMON, O.; JADAMUS, A.; VAHJEN, E. Probiotic feed additives – effectiveness and expected
modes of action. Journal of Animal Feed Science, v. 10. p, 51-67. 2001.
SPRING, P. Yeast’s secret weapon aids animal production. In: SIMPÓSIO SOBRE ADITIVOS
ALTERNATIVOS NA NUTRIÇÃO ANIMAL, 2000, Campinas, São Paulo. Anais... Campinas:
CBNA, 2000. p. 41-50.
STRICKLING, J. A. et. al. Evaluation of oligosaccharide addition to dog diets: influences on
nutrient digestion and microbial populations. Animal Feed Science and Technology. Amsterdam,
v. 86, n. 2, p. 205-219, 2000.
THOMKE,S.; ELWINGER,K. Growth promotants in feeding pigs and poultry. II. Mode of action
of antibiotic growth promotants. Annales de Zootechnie, 47:153-167, 1998.
TOURNUT, J. R. Probiotics. In: REUNIÃO DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE ZOOTECNIA.
35., 1998, Botucatu. Anais... Botucatu: SBZ, 1998, p. 179-199.
UNI, Z.; NOY, Y.; SKLAN, D. Development of the small intestine in heavy and light starin
chickens before and after hatching. British Poultry Science, v. 36, p. 63-71, 1996.
WALKER, W. A.; DUFFY, L. C. Diet and bacterial colonization: Role of probiotics and prebiotics.
Journal of Nutritional Biochemistry, New York, v. 9, n. 2, p. 668-675, 1998.
WALTON,J.R. Modo de acción y aspectos de seguridad de los agentes promotores del crecimiento.
Avicultura Profesional, 7(3):101-106, 1990.
27
CAPÍTULO II
Imunização passiva como potencial ferramenta para
manipulação da fermentação ruminal e seus efeitos
em bovinos de corte e leite
Carolina Tobias Marino¹, Walter Guimarães Otero¹, João Paulo Sigolo
Teixeira Bastos², Danilo Domingues Millen³, Rodrigo Dias Lauritano
Pacheco², Fernanda Altieri Ferreira¹, Mário de Beni Arrigoni², Paulo
Henrique Mazza Rodrigues¹
¹Departamento de Nutrição e Produção Animal, FMVZ-USP, Pirassununga-SP, Brasil.
²Departamento de Melhoramento e Nutrição Animal, FMVZ-UNESP, Botucatu-SP,
Brasil.
³Faculdade de Zootecnia, UNESP, Dracena-SP, Brasil.
Resumo
Nas últimas décadas tem sido notável o desenvolvimento mundial na
produção de carne e leite bovina. Na área de manejo nutricional, a utilização
de ionóforos tem sido imprescindível para otimizar a eficiência das dietas
utilizadas e prevenir os distúrbios metabólicos que podem ser provocados pelo
aumento da proporção de alimentos prontamente fermentescíveis presentes
na dieta. Porém, a busca do mercado consumidor por produtos de origem
animal oriundos de criações que utilizam a menor quantidade de substâncias
sintéticas quanto possível, abre espaço para a pesquisa de novos aditivos
alimentares. Neste contexto, surge a possibilidade da utilização do conceito
de imunização passiva para manipulação da fermentação ruminal através
de anticorpos policlonais produzidos contra bactérias ruminais específicas.
Assim, esta revisão bibliográfica tem como objetivo apresentar os resultados
com a utilização dos anticorpos policlonais no comportamento ingestivo,
desempenho de bovinos de corte e na manipulação da fermentação ruminal.
Palavras chave: acidose, fermentação ruminal, imunização passiva,
ruminante
Introdução
Nas últimas décadas vem sendo notável o crescimento da produção
brasileira de carne bovina, em termos quantitativos como qualitativos. Dentro
deste contexto, a indústria vem identificando constante melhora na qualidade
dos animais e, conseqüentemente, no produto final produzido. Este avanço
deve-se ao esforço conjunto de todos os setores da cadeia produtora, no intuito
28
de desenvolver e implementar tecnologias que aumentem a eficiência de
produção, desde a fazenda até a mesa do consumidor.
Na área de manejo nutricional, a utilização de ionóforos como
aditivos alimentares para bovinos se tornou imprescindível na manipulação da
fermentação ruminal, aumentando a eficiência no aproveitamento das dietas
empregadas. Nestes confinamentos, é observado um aumento na utilização de
dietas com alta proporção de carboidratos prontamente fermentescíveis, com
intuito de obter maior ganho de peso diário. Com isso, há diminuição dos dias
necessários para a terminação dos animais. Neste caso, a inclusão de ionóforos
garante a saúde animal por controlar microorganismos relacionados com
quadros de acidose. Porém, há questões sanitárias e de segurança alimentar
relacionadas ao seu uso que vem sendo discutidas mundialmente há alguns
anos. O Brasil, como importante produtor e exportador de alimentos de origem
animal, deve estar atento à nova realidade do mercado mundial.
A Comunidade Européia, através do Regulamento (EC) N° 1831/2003
(EUROPA, 2003), determinou a proibição da utilização de antibióticos e
coccidiostáticos como aditivos alimentares para bovinos. Alguns princípios
farmacêuticos já não se encontram em comercialização; outros, porém, estão
sendo retirados de forma gradual. Apesar de não haver comprovação científica,
esta medida foi adotada como prevenção à possível relação entre o aumento
da incidência de microorganismos resistentes aos antibióticos, observado na
medicina humana, e o uso destas substâncias nas rações animais. Além disso,
há solicitação crescente do mercado consumidor por alimentos de origem
vegetal e animal saudáveis e naturais, que provêem de criações conduzidas
com a menor utilização de substâncias sintéticas, quanto possível.
Desta forma, surge a oportunidade de pesquisa e desenvolvimento
de novos aditivos que desempenhem funções semelhantes aos antibióticos e
ionóforos e que sejam seguros à saúde humana (Newbold, 2007).
O objetivo desta revisão bibliográfica é apresentar os resultados com a
utilização de um novo aditivo alimentar, o preparado de anticorpos policlonais,
sobre a manipulação da fermentação ruminal, sobre a microbiota ruminal, a
digestão ruminal e total, além de respostas de desempenho em gado leiteiro e
de corte.
Caracterização do processo de fermentação
ruminal
O processo digestivo das espécies ruminantes compreende uma
das relações simbióticas entre seres vivos mais bem sucedidas na natureza.
O principal órgão digestório dos ruminantes, o rúmen, é considerado uma
câmara de fermentação que apresenta condições ambientais adequadas, tais
como temperatura entre 38-41°C, pH entre 5,5-7,2, umidade entre 85-90%,
29
osmolaridade entre 260-340 mOsm e ambiente anaeróbio. Além disso, há
presença constante de substratos para fermentação oriundos da alimentação,
um padrão de motilidade ruminal que permite a mistura do conteúdo e remoção
periódica dos subprodutos de fermentação não utilizados pela microbiota
através de absorção pelo epitélio ruminal (Carvalho et al., 2003). Estes, por sua
vez, degradam e fermentam os alimentos ingeridos pelo hospedeiro, obtendo,
como produtos, nutrientes necessários para sua sobrevivência e ácidos graxos
de cadeia curta (AGCC) que não são utilizados pelos microorganismos, mas
sim pelos ruminantes, como fonte de energia para os diversos processos
metabólicos.
O objetivo do ruminante é manter as condições ruminais descritas
acima para assegurar que o metabolismo dos microorganismos mantenha-se
ativo para fermentar os nutrientes da dieta. A não manutenção destas condições
poderá acarretar distúrbios metabólicos, como acidose ruminal.
O principal diferencial entre ruminantes e outras espécies de
mamíferos é que, através da relação simbiótica com os microorganismos, é
possível o aproveitamento dos nutrientes contidos nos carboidratos estruturais
e nos compostos nitrogenados não-protéicos. Isto se deve à presença de
enzimas no metabolismo dos microorganismos que permitem degradar estes
compostos (Valadares Filho & Pina, 2006).
No final do século XVIII, Tappeiner (1884) (citado por Bergman,
1990) demonstrou que os microrgasnimos presentes no rúmen fermentavam
celulose e como produtos obtinham ácidos graxos de cadeia curta, metano e
dióxido de carbono. Desde esta época, a comunidade científica busca entender
os processos metabólicos que ocorrem neste órgão e suas interações, bem como
desenvolver estratégias de manipulação da fermentação ruminal com intuito de
melhorar a eficiência energética destas reações. Esta energia disponível pode
ser utilizada para incremento dos fins produtivos do animal, como ganho de
peso ou produção leiteira.
Etiopatogenia da acidose ruminal
O rúmen possui um ecossistema basicamente anaeróbio que converte
substratos fermentescíveis da dieta ingerida em ácidos orgânicos, que
posteriormente são removidos através de absorção. Portanto, se a produção
desses ácidos for estável, sua absorção também o será e, conseqüentemente,
haverá manutenção do pH em níveis aceitáveis para a microbiota (5,8–6,5). Os
fatores que influenciam na flutuação do pH são a quantidade de carboidratos
rapidamente fermentescíveis que o animal ingere, a capacidade animal de
produção de tampão (presentes na saliva) e a taxa de utilização e absorção dos
ácidos produzidos. Quando algum destes fatores é alterado, ocorrerá acúmulo
dos ácidos no rúmen, levando a queda do pH (abaixo de 5,5), estimulando
30
assim bactérias produtoras de lactato e inibindo as bactérias fermentadoras
deste mesmo ácido (Nagaraja & Titgemeyer, 2007).
Owens et al. (1998) descreveram alguns itens que ilustram bem as
origens da acidose, como: 1) concentração de amido e sua conversão à glicose:
a apresentação do amido na dieta e sua quantidade nesta influi na velocidade
de sua fermentação, já o açúcar livre no rúmen pode aumentar a osmolaridade
do conteúdo ruminal, aumentando assim o acúmulo de AGCCs no rúmen e
inibindo sua absorção; 2) fornecimento de amido e açúcar: a quantidade
de carboidrato altamente fermentescível na dieta influi diretamente no
surgimento da acidose; 3) produção de AGCC e produção e utilização lactato:
a disponibilidade de substrato pode alterar o balanço entre bactérias produtoras
e as utilizadoras de lactato, sendo as últimas sensíveis à quedas pronunciadas
de pH; 4) depressão do pH ruminal: o pH ruminal é mantido por elementos
ácidos, básicos e tamponantes, um desbalanceamento destes leva a flutuação
do pH ruminal; 5) osmolaridade ruminal: AGCC, lactato, minerais e glicose
são solutos presentes no conteúdo ruminal e, com excesso de um destes, a
osmolaridade se eleva, gerando um aumento da passagem de água para dentro
do rúmen que inibe a absorção dos ácidos.
Os sintomas clínicos da maior disponibilidade de carboidratos
altamente fermentescíveis variam de acordo com o tipo e quantidade destes
carboidratos consumidos, assim como a cascata de efeitos relacionados à
acidose. A fermentação destes carboidratos leva à produção de ácidos fora do
limite fisiologicamente suportável e o pH é reduzido. O limiar do pH não está
somente relacionado com a taxa de crescimento microbiano e mudanças em
suas populações, mas também com o estado metabólico sistêmico do animal e
sua habilidade de catabolizar ou excretar certos metabólitos (Nocek, 1997).
O bicarbonato é um dos tamponantes responsáveis pela manutenção
do pH no rúmen. Metade deste bicarbonato chega ao rúmen, via saliva, durante
o processo de mastigação e ruminação. A outra metade chega via corrente
sanguínea, através de trocas por ácidos graxos ionizados, durante o processo
de absorção destes. Na acidose ruminal, há comprometimento do fornecimento
deste tamponante via saliva e o animal deve manter o pH ruminal neutro com
o bicarbonato provindo da corrente sanguínea. Porém, se o ruminante não
conseguir manter a homeostase corporal, ocorrerá acidose metabólica (Owens
et al., 1998).
Huber (1976), em revisão sobre acidose em gado confinado, afirmou
que a ingesta ruminal se torna hipertônica pela alta presença de ácido lático,
que durante todo o processo acidótico eleva sua concentração molar de 0,08
para 89,2 mM, elevando, assim, a osmolaridade ruminal de 255 para 401 mM,
causando perda de água do plasma para o rúmen, o que leva à desidratação
do animal. Nocek (1997) descreveu que alterações na osmolaridade
31
sanguínea podem levar à laminite. Durante a acidose ruminal, a presença
de alta concentração de lactato no rúmen leva a lesões no epitélio ruminal
que possibilitam a instalação de agentes bacterianos, como Fusobacterium
necrophorum e Actinomyces pyogenes, que, além de colonizarem e lesionarem
o epitélio deste órgão, o que resulta em redução da superfície de absorção
deste, também podem chegar ao fígado, levando ao surgimento de abscessos
hepáticos (Nagaraja & Chengappa, 1998).
A acidose pode ser classificada em clínica e a subaguda. Na acidose
clínica, bovinos que consumiram grandes quantidades de carboidratos não
fibrosos, como grãos, apresentam maiores produções de ácidos graxos de
cadeia curta (Galyean & Rivera, 2003). A concentração de ácido lático
ruminal também é abruptamente aumentada com o aumento da produção de
ácidos graxos de cadeia curta, resultando em drástica redução do pH ruminal.
Concentrações de ácido lático no rúmen maiores que 40 mM (ambas as formas
isômeras D e L) são consideradas reflexos de acidose clínica (Owens et al.,
1998). O pH ruminal menor que 5,2 é considerado a barreira para acidose
clínica (Owens et al., 1998; Galyean & Rivera, 2003). Ainda, pode ocorrer
a acidose ruminal subaguda, definida por Krause & Oetzel (2006) como
um período de depressão moderada do pH ruminal (5,5-5,0), que pode
estar associada à laminite ou outro problema de saúde, levando à queda da
produção. Goad et al. (1998) utilizaram animais adaptados à dieta à base de
forragens para induzir acidose subaguda mudando subitamente para dieta
exclusiva em grãos. Estes autores observaram diminuição de pH (5,0-5,5),
concentração normal de ácido lático (5 mM), além de mudanças normais
na população bacteriana relacionadas a animais em adaptação à dietas com
maior proporção de carboidratos prontamente fermentescíveis, como maior
presença de bactérias amilolíticas, aumento da população de Lactobacillus spp
e presença de bactérias utilizadoras de lactato. Porém, o que chamou a atenção
foi a diminuição da população total de protozoários ciliados após 48 horas de
desafio, o que, segundo os autores, pode ser um bom indicador de um potencial
ambiente acidótico dentro do rúmen.
Métodos de controle da acidose
O balanço entre a produção fermentativa dos ácidos e sua remoção ou
neutralização está diretamente ligada a um ótimo ambiente ruminal.
Pode-se dizer que a prevenção da acidose está relacionada com dois
princípios: o primeiro seria proporcionar uma adaptação correta da mucosa e
microbiota ruminal para absorção e metabolização dos altos níveis de ácidos
graxos de cadeia curta (AGCC) e a segunda estaria relacionada com métodos
de manutenção do pH ruminal quando o animal tem acesso a dietas com altos
níveis de energia. Desta forma, procura-se atuar na prevenção das desordens da
32
fermentação, principalmente no manejo dos animais e da alimentação destes,
ou na regulação dos processos fermentativos, com regulação do conteúdo de
fibra ou com uso de aditivos na dieta (Kleen et al., 2003).
Imunização como potencial aditivo alimentar
Alguns autores (Hardy, 2002; Berghman & Waghela, 2004) tem citado a
utilização do conceito de imunidade como potencial ferramenta na manipulação
da fermentação ruminal. Lee et al. (2002) testaram in vitro anticorpos contra
Salmonella enteritidis e Salmonella thyphimurium e observaram inibição de
crescimento dos microrganismos em meio líquido e também a existência de
uma reação cruzada entre os anticorpos das duas espécies testadas. Em análise
microscópica, foi demonstrado que a IgY específica para Salmonella se liga ao
antígeno expressado na superfície da bactéria, levando à alterações estruturais
que diminuem o crescimento destas.
Shu et al. (1999) observaram que a imunização de novilhos contra
bactérias produtoras de ácido lático, o Streptococcus bovis e o Lactobacillus,
foi eficaz em manter o consumo alimentar, diminuir a concentração ruminal
de lactato e a contagem de S. bovis e Lactobacillus após desafio, com dieta
composta por 90% de concentrado. Gill et al. (2000) observaram resultados
semelhantes quando ovinos alimentados à base de forragem foram imunizados
contra Streptococcus bovis Sb-5. Os animais foram desafiados com a
introdução súbita de alta proporção de grãos na dieta. Os ovinos vacinados
mantiveram o consumo alimentar e o pH ruminal, bem como tiveram menores
concentrações ruminais de lactato e menores escores de diarréia severa quando
comparados aos animais controle. Ainda, Shu et al. (2000) observaram que
ovinos imunizados contra S. bovis mantiveram o consumo alimentar e o pH
ruminal, com menores escores de diarréia severa, quando comparados aos
animais controle (não-vacinados).
Em relação à imunização passiva, Sherman et al. (1983) observaram
que a administração oral de anticorpos monoclonais de origem aviária
contra o antígeno K99 da bactéria enterotoxinogênica Escherichia coli foi
eficaz em atenuar a severidade da enfermidade e o grau de desidratação dos
animais acometidos por quadros de diarréia, reduzindo a taxa de mortalidade.
Resultados semelhantes foram encontrados por Yokoyama et al. (1992), onde
a imunização passiva em leitões neonatos contra a bactéria enterotoxigênica
Escherichia coli foi alcançada com a administração oral de anticorpos de
origem aviária fornecidos logo após a exposição induzida aos antígenos. Em
bezerros neonatos, Ikemori et al. (1992) observaram que a administração de
anticorpos monoclonais de origem aviária contra a bactéria enterotoxigênica
Escherichia coli foi capaz de proteger os animais contra o principal sintoma
da infecção por este agente, a diarréia severa e conseqüente morte. Já no grupo
33
controle, a taxa de mortalidade foi 100%.
Ikemori et al. (1997) avaliaram a eficácia da imunização passiva contra
coronavírus bovino, utilizando gema de ovo ou colostro em pó preparados a
partir de galinhas ou vacas vacinadas com o vírus inativado de coronavírus
bovino. Os bezerros foram desafiados 24 a 36 h após o nascimento com uma
cepa virulenta do vírus. A administração da gema de ovo ou colostro em pó
por via oral foi iniciada 6 h após o desafio e estendeu-se por mais 7 dias. Os
animais do grupo controle apresentaram diarréia severa e todos morreram 6
dias após a infecção. Já nos tratamentos com gema de ovo de título de 1:2560
e colostro de título de 1:10240, todos os animais sobreviveram e ganharam
peso. O pó de gema de ovo foi mais eficaz que o colostro, pois foi necessária
menor concentração de título de anticorpo para promover a proteção contra os
antígenos.
Estes trabalhos de pesquisa mostram que o princípio da imunização
tem potencial para originar novos aditivos alimentares. Dentro deste princípio,
foram desenvolvidos os preparados de anticorpos policlonais (PAPs),
específicos para as bactérias alvo presentes no ambiente ruminal e que podem
ser adicionados à dieta animal.
Preparado de anticorpos policlonais
Segundo Hau & Coenraad (2005), os princípios da resposta imune
específica ao antígeno são: ativação das células B, responsáveis pela produção
de anticorpos; ativação das células T, responsáveis pela resposta citotóxica ao
antígeno; ativação das células Th (T helper), responsáveis pela estimulação
das células B e T. A manutenção da resposta antígeno-anticorpo é realizada
através de comunicação intercelular, pelo contato célula-célula (mediado pelas
citosinas).
Para a produção de anticorpos policlonais, galinhas são imunizadas
via intramuscular contra antígenos inativados. Para cada antígeno, há um
calendário de reforços. O sistema imune da ave reage, produzindo anticorpos
específicos (IgY) para cada antígeno. Quando o ovo ainda está no ovário,
a galinha transfere suas imunoglobulinas séricas Y para a gema do ovo. À
medida que o ovo passa pelo oviduto, os anticorpos IgM e IgA são adicionados
à albumina (Schade et al., 2001). Assim, as imunoglobulinas podem ser
extraídas da gema do ovo por diversas técnicas, sendo que uma das mais
utilizadas envolve a precipitação protéica com sulfato de amônia.
Este método de produção de anticorpos foi avaliado pelo Centro
Europeu de Validação de Métodos Alternativos (Schade et al., 1996), órgão
que promove a aceitação científica e regulamenta métodos laboratoriais
alternativos, com fins de reduzir ou substituir a utilização de animais de
laboratório. O uso desta técnica foi incentivado, pois reduz a necessidade de
34
animais de laboratório, já que uma galinha produz em média 5 - 7 ovos por
semana. Além disso, causa menor estresse aos animais por não haver sangria
após a imunização.
As imunoglobulinas Y, produzidas de ovos de galinhas, possuem
características fundamentais para atuação no ambiente ruminal, como
resistência a pH até 4,5, temperatura de 120°C, à proteólise e, mesmo após
sua quebra, não perdem o sítio de ligação (Alfredo diConstanzo, comunicação
pessoal). Acredita-se que esta resistência à proteólise esteja relacionada à
presença de ligações dissulfeto na composição das imunoglobulinas, mais
difíceis de serem rompidas pelas enzimas proteolíticas (Santos, 2006).
Respostas à utilização dos anticorpos policlonais
Efeitos sobre os microrganismos ruminais
Cada preparado de anticorpos policlonais foi desenvolvido para
agir contra microrganismos ruminais específicos. DiLorenzo et al. (2006
e 2008) observaram que a adição de preparados de anticorpos policlonais
(PAP) contra Streptococcus bovis (PAP-Sb) ou Fusobacterium necrophorum
(PAP-Fn) foi eficaz na redução das concentrações ruminais das bactérias
alvo. Ainda, a concentração de F. necrophorum não foi alterada pelo uso de
PAP-Sb e a concentração de S. bovis não se alterou pela utilização de PAPFn, demonstrando a alta especificidade dos PAPs. Já Blanch et al. (2009) não
observaram diferenças entre o grupo tratado com PAP-Sb e o grupo controle
avaliado pela técnica de PCR em tempo real. Numericamente, a concentração
de DNA da bactéria produtora de lactato (S. bovis) foi mais elevada no grupo
controle em relação ao PAP-Sb (91,6 ± 54 e 49,5 ± 11 ng/mL no fluido ruminal,
respectivamente), mas estas diferenças não foram significativas devido à
grande variação de animal para animal.
Em trabalho de pesquisa desenvolvido no Departamento de Nutrição
e Produção Animal, FMVZ/USP com animais tratados com dois diferentes
modificadores ruminais (monensina e PAP contra Streptococccus bovis,
Fusobacterium necrophorum e cepas de bactérias proteolíticas) e 3 fontes
energéticas distintas, Otero (2008) descreveu que não foi possível atribuir um
padrão na estrutura de amplificação das comunidades Bacteria ou Archaea do
conteúdo ruminal avaliado pela técnica da eletroforese em gel com gradiente
de desnaturação (DGGE). O mesmo foi relatado por Blanch et al. (2009).
Em relação aos protozoários, Otero (2008) relatou que o PAP contra
Streptococccus bovis, Fusobacterium necrophorum e cepas de bactérias
proteolíticas aumentou em 93,65% a contagem relativa de Isotricha em
relação ao grupo controle, às 4 horas após a alimentação, independentemente
das dietas utilizadas. Em outras palavras, quando da contagem de protozoários
do gênero Isotricha, o efeito de modificador não dependeu do tipo de fonte
35
energética adotada, sendo possível o estudo apenas do efeito principal de tipo
de modificador ruminal utilizado (ausência ou monensina ou PAP), conforme
foi apresentado na Figura 1.
Figura 1. Contagem relativa de protozoários do gênero Isotricha (x 103/mL) obtida com os
tratamentos compostos por diferentes modificadores ruminais. Letras diferentes acima das
barras indicam diferença estatística, quando cada momento de coleta foi estudado.
O efeito do PAP no aumento de Isotricha pode demonstrar a ação deste
produto na diminuição do número de bactérias responsáveis pela acidificação
do ambiente, uma vez que baixo pH foi comumente associado à defaunação
ruminal (Vance et al., 1972; Lyle et al., 1981). Assim, pode ser que a utilização
de PAP em dietas de alto teor de concentrado possa ser associada à proliferação
de bactérias, uma fonte de substrato para protozoários, tornando possível a
sobrevivência destes últimos no ambiente ruminal. Em contrapartida, Blanch
et al. (2009) não observaram diferença na contagem de protozoários entre o
grupo tratado com PAP-Sb e o grupo controle. O mesmo foi observado por
Bastos (2009) que testou diferentes dosagens de um preparado de anticorpos
policlonais contra Streptococccus bovis, Fusobacterium necrophorum e cepas
de bactérias proteolíticas.
A diversidade microbiana ruminal é determinada pelas características
do rúmen (temperatura, pressão osmótica e pH), tipo de nutriente disponível,
além de interações, como predação, mutualismo e antibiose, que ocorrem entre
os microrganismos ruminais. O impacto da retirada de uma ou mais espécies
bacterianas do ambiente ruminal não é bem conhecida (Arcuri et al., 2006).
As bactérias ruminais produzem produtos em culturas puras que não são
observadas em culturas mistas, porque a relação sintrófica entre as espécies
envolve uma dependência de metabolismo e alimentação cruzada (Van Soest,
1994).
36
A bactéria Streptococcus bovis, uma das principais bactérias-alvo
do preparado de anticorpos policlonais, é classificada como fermentadora
de carboidratos não-estruturais, principalmente amido e açúcares. São
anaeróbias facultativas de curto tempo de geração (máximo 24 min). É uma
bactéria oportunista que apenas se torna uma espécie dominante se grandes
quantidades de carboidratos solúveis são adicionados à dieta (Russell, 2002).
É possível pressupor que, se esta bactéria é retirada do ambiente ruminal, seu
nicho será ocupado por espécies que disputem os mesmos substratos para
fermentação, como Bacteroides ruminicola, Selenomonas ruminantum ou,
ainda, protozoários. Porém, os metabólitos produzidos podem ser diferentes, o
que pode acarretar novas alterações no ambiente ruminal.
Efeitos sobre a fermentação ruminal
Os resultados de pH ruminal com a utilização dos preparados de
anticorpos policlonais são variados. Em diversas condições experimentais,
o pH ruminal não foi influenciado pela sua utilização (Dahlen et al., 2003;
DiLorenzo et al., 2008; Blanch et al. 2009). Bastos (2009) em outro trabalho
desenvolvido no Departamento de Nutrição e Produção Animal da FMVZ/USP
observou que diferentes doses (0; 1,5; 3,0 e 4,5 g/anim/dia) de um PAP contra
S. bovis, F. necrophorum e várias cepas de bactérias proteolíticas não alteraram
o pH ruminal de vacas fistuladas alimentadas com dietas de alto concentrado. Já
em um experimento com vacas leiteiras, o preparado de anticorpos policlonais
foi efetivo em manter o pH ruminal em animais em início de lactação, quando
comparado ao grupo controle (DiLorenzo et al., 2007). Marino (2008), ao
trabalhar com vacas canuladas no rúmen em outro experimento realizado no
Departamento de Nutrição e Produção Animal (FMVZ/USP) e alimentadas
com dietas com alta proporção de concentrado, sendo estas compostas por três
fontes energéticas (milho seco moído, silagem de grão úmido de milho e polpa
cítrica), observou que o PAP contra S. bovis, F. necrophorum e várias cepas
de bactérias proteolíticas (Clostridium stricklandi, Clostridium aminophilum e
Peptostreptococcus anaerobius) foi tão eficaz quanto a monensina em manter
o pH ruminal às 4 h após a alimentação. Ainda, o efeito dos modificadores
foi aditivo à inclusão da polpa cítrica nas dietas em elevar o pH ruminal
(Figura 2). Nela, observa-se que o pH ruminal dos animais suplementados
com milho seco sofre um aumento de 0,21 unidades de pH (3,8%) com a
utilização da monensina (5,79), em relação ao grupo controle (5,58). Quando
avalia-se os grupos de animais tratados sem aditivos, observa-se que a adição
da polpa cítrica (5,89) acarreta aumento de 0,31 unidades de pH (5,6%),
quando comparado ao grupo suplementado com milho seco (5,58). Quando
se compara o grupo suplementado com polpa cítrica e monensina (6,27) com
o grupo milho seco sem monensina (5,58), observa-se que a diferença entre
37
esses dois grupos é igual à 0,69 unidades de pH. Esta diferença é compatível
com os aumentos isolados de pH causados pela polpa cítrica e pela monensina
(0,31 + 0,21 = 0,52). O mesmo raciocínio é válido para o PAP, indicando que
os modificadores PAP e MON apresentaram efeito aditivo à inclusão da polpa
cítrica em elevar o pH ruminal. Entretanto, a inclusão do PAP não alterou, ao
longo do dia, o tempo em que o pH ruminal permaneceu abaixo de 6,0.
Figura 2. Efeito de fonte energética (MS = milho grão seco, SGUM = silagem de grão úmido de
milho, PC = polpa cítrica) ou aditivo alimentar [CON = controle, MON = monensina, PAP =
anticorpos policlonais] no pH ruminal 4 h após a alimentação de vacas Holstein.
A concentração total de ácidos graxos de cadeia curta, bem como a
proporção molar do ácido acético, propiônico e butírico, não foi alterada com
a inclusão dos PAPs nas dietas (Dahlen et al., 2003; DiLorenzo et al., 2008;
Marino, 2008; Bastos, 2009; Blanch et al., 2009). Provavelmente, a retirada de
algumas espécies bacterianas do ambiente ruminal não é suficiente para alterar
a proporção dos ácidos graxos de cadeia curta. O mesmo foi observado para a
concentração de ácido lático. Nos experimentos citados, as concentrações de
ácido lático observadas foram baixas ou não detectadas. Provavelmente, isto
está relacionado com as variações diárias de pH ruminal observadas (5,706,27). Somente quando o pH ruminal diminui abaixo de 5,5, as bactérias que
utilizam lactato são inibidas e este ácido começa a se acumular (Nagaraja &
Titgemeyer, 2007).
Apesar de alguns anticorpos policlonais agirem contra bactérias
proteolíticas, a concentração ruminal de nitrogênio amoniacal não foi alterada
com sua utilização (Dahlen et al., 2003; DiLorenzo et al., 2008; Marino, 2008;
Bastos, 2009; Blanch et al., 2009).
38
Em outro projeto de pesquisa conduzido no Departamento de Nutrição
e Produção Animal – FMVZ/USP (Pacheco, comunicação pessoal), visou-se
avaliar o preparado de anticorpos policlonais contra as bactérias ruminais
precursoras de distúrbios nutricionais (Streptococccus bovis, Lactobacillus
ssp. e Fusobacterium necrophorum), como aditivo alimentar preventivo à
acidose em bovinos. Nove vacas canuladas no rúmen com 677±98 kg de peso
vivo médio foram agrupadas em baias individuais através de delineamento em
blocos casualizados com dois períodos de 20 dias. Separaram-se os animais em
três tratamentos: controle (CTL), preparado de anticorpos policlonais (PAP)
e monensina sódica (MON). Nos primeiros cinco dias de cada período, os
animais receberam apenas cana-de-açúcar e úreia como alimento, em seguida,
foi fornecida a dieta desafio com aproximadamente 74% de concentrado, com
o intuito de causar acidose ruminal. Não foi observado efeito de tratamento
(P>0.05) para a ingestão de matéria seca. Os animais tratados com monensina
apresentaram pH mais elevado (P<0.0001) que os demais tratamentos (MON =
6.06 vs. PAP = 5.89 e CTL = 5.91). O nível de lactato ruminal permaneceu baixo
(0.23 mM), mesmo após o desafio (Tabela 1). A concentração de N-amoniacal
do CTL foi menor (P=0.0039), comparado à MON e PAP (11.20 vs. 14.74 e
13.64 mg/dL, respectivamente). Os tratamentos não influenciaram a proporção
molar de acetato (P=0.3288). Entretanto, houve interação dia x tratamento
(P=0.0079) para a proporção molar de propionato, na qual a MON aumentou a
proporção deste ácido nos quatros dias subseqüentes ao desafio (Figura 3). Da
mesma forma, a MON reduziu (P = 0.0007) a relação acetato:propionato nos
três dias seguintes ao desafio (Figura 4). Ambos os tratamentos foram eficazes
em diminuir (P = 0.0001) a proporção molar de butirato (18.43 vs. 15.42 e
16.35 mol/100 mol; para CTL, MON e PAP, respectivamente). A acidose
gerada não foi lática e, assim, talvez não tenham sido atingidas as condições
para o PAP agir sobre as bactérias produtoras de lactato. Em contrapartida,
a MON foi eficaz em controlar o pH e melhorar a fermentação ruminal de
animais em condições de acidose subaguda.
39
Tabela 1. Valores de pH ruminal, dias em que os animais apresentaram acidose (DEA),
concentração de lactato, ácidos graxos de cadeia curta totais (AGCCt) e nitrogênio amoniacal
(N-NH3) de bovinos induzidos à acidose ruminal recebendo PAP ou MON.
1 Média dos tratamentos; 2 EPM = erro padrão da média; 3 DEA = contabiliza-se os dias a
partir do desafio com a dieta de alto concentrado cujo pH mensurado na terceira hora pósprandial foi < 5,66; 4 AGCCt = ácidos graxos de cadeia curta totais.
Figura 3. Proporção molar de propionato em bovinos induzidos à acidose ruminal. A seta em
negrito representa a mudança da dieta de 100% forragem para a de 74% concentrado, juntamente
com o fornecimento dos aditivos alimentares.
40
Figura 4. Relação Acetato:propionato em bovinos induzidos à acidose ruminal. A seta em
negrito representa a mudança da dieta de 100% forragem para a de 74% concentrado,
juntamente com o fornecimento dos aditivos alimentares.
Efeitos sobre a digestão
Otero (2008) estudou os efeitos da administração de dois modificadores
de fermentação ruminal, PAP ou monensina, em três tipos de dietas, segundo
o principal ingrediente energético das mesmas: milho seco moído, silagem
de grão úmido ou polpa cítrica. Ao avaliar a degradabilidade potencial (Dp)
da FDN da cana-de açúcar, houve interação entre os fatores modificador e
tipo de dieta (P=0,0174), sendo possível a comparação entre aditivos somente
dentro de cada dieta estudada. Desta forma, em dietas com silagem de milho
úmido, a Dp da FDN da cana-de açúcar foi três vezes maior para vacas que
receberam PAP do que vacas do tratamento monensina. Este resultado é
muito interessante, pois o modificador de fermentação ruminal mais utilizado
atualmente, a monensina, pode estar associado à queda na degradabilidade
da FDN de alimentos fibrosos (Newbold et al., 1990; Katsuki et al., 2006;
Rodrigues et al., 2007). Sendo assim, o PAP poderia ser alternativa interessante
à monensina, principalmente em dietas contendo silagem de grão úmido, como
demonstrado por Otero (2008). Em contrapartida, em dietas com milho seco
ou polpa cítrica, a Dp da FDN da cana se mostrou muito semelhante entre PAP
e monensina, não havendo significativas alterações desta variável nestas dietas
(Figura 5).
41
Figura 5. Efeito de modificadores ruminais PAP ou monensina sobrea a degradabilidade potencial
da cana-de-açúcar, em diferentes dietas. Os animais controle não receberam nenhum aditivo
alimentar.
Apesar de o PAP ser produzido para agir contra bactérias
proteolíticas, Otero (2008) não observou nenhum efeito deste produto sobre
a degradabilidade in situ da proteína bruta do farelo de soja, a fonte protéica
utilizada neste estudo. Em relação às fontes energéticas, o efeito do PAP foi
limitado. O grupo tratado com PAP apresentou diminuição da fração solúvel
“a” do amido do milho seco moído de 45,26% e 45,37% em relação ao grupo
controle e monensina, respectivamente. Não foram observados efeitos do PAP
em nenhum parâmetro de degradabilidade in situ do amido do grão úmido de
milho ou da pectina da polpa cítrica (Otero, 2008).
Marino (2008) observou diminuição da digestibilidade da FDN, FDA
e amido, além do NDT com a utilização do PAP. Não há outros relatos na
literatura a respeito dos efeitos da administração de anticorpos policlonais na
digestibilidade in vivo. Uma hipótese para a diminuição na digestibilidade das
frações fibrosas da dieta com a utilização do PAP seria sua atuação contra
as bactérias proteolíticas. Sabe-se que as bactérias celulolíticas necessitam
de amônia para degradar a fibra e uma interferência na disponibilidade
de nitrogênio amoniacal, poderia estar relacionada com a diminuição da
digestibilidade destas frações. Di Lorenzo et al. (2006) observaram que houve
diminuição na contagem de S. bovis e F. necrophorum com a utilização do PAP
específico para estas bactérias. Porém, no estudo de Marino (2008) não foram
realizados ensaios para a contagem dos microrganismos específicos aos quais
este produto foi direcionado.
Efeitos em gado de corte
Espera-se que animais em engorda tenham melhor desempenho
se não forem acometidos por acidose subaguda que provoca flutuações no
consumo, diminuindo o ganho de peso e aumentando os dias necessários para
42
o abate. Acredita-se que o controle do Streptococcus bovis, bactéria produtora
de ácido lático, pode contribuir para manter um ambiente ruminal mais estável,
contribuindo assim para o desempenho animal. Dahlen et al. (2004) observaram que novilhos que receberam um
PAP contra Streptococcus bovis (PAP-Sb) ou Fusobacterium necrophorum
(PAP-Fn) tiveram maiores pesos finais ao abate quando comparados ao grupo
controle. Os animais alimentados com a dieta PAP-Sb obtiveram melhor
eficiência alimentar do que os alimentados com as dietas controle ou PAP-Sb
+ PAP-Fn. As carcaças dos novilhos com a dieta PAP-Sb foram mais pesadas,
com maior camada de gordura subcutânea e melhores classificações ao abate,
quando comparadas às carcaças dos animais recebendo as dietas com ambos
PAPs (Sb e Fn) ou controle.
Millen et al. (2007) relataram que animais suplementados com
anticorpos apresentaram menor incidência de rumenites quando comparado
aos animais suplementados com monensina, sem diferença significativa com
respeito ao desempenho em confinamento. O incremento na saúde das papilas
ruminais permite maior absorção de ácidos graxos voláteis, promovendo,
assim, a saúde e o desempenho do animal com menores riscos de ocorrência
de quadros de acidose e abscessos hepáticos. A severidade dos abscessos
hepáticos foi diminuída com a utilização de um PAP contra F. necrophorum,
bactéria envolvida com o desenvolvimento destes abscessos (DiLorenzo et
al., 2008). Sarti et al. (2009) observaram que a inclusão do PAP contras as
bactérias S. bovis, F. necrophorum, Lactobacillus spp., E. coli e endotoxinas
na dieta não melhorou a superfície de absorção da parede ruminal; no entanto,
a suplementação com monensina sódica mostrou ser efetiva em aumentar a
superfície de absorção por cm2 de parede do rúmen quando foram comparados
aos animais que não receberam monesina (24,92 vs. 19,45 cm2). A maior
superfície de absorção do epitélio ruminal pode indicar maior absorção de
ácidos graxos de cadeia curta e ainda menor extensão de lesões (rumenites).
DiLorenzo et al. (2008) observaram que um PAP contra S. bovis (PAPSb) foi efetivo em elevar a eficiência alimentar. Porém, no grupo alimentado
com um PAP contra F. necrophorum (PAP-Fn), houve diminuição no rendimento
de carcaça. As prováveis razões para estas observações são desconhecidas.
Pacheco et al. (2008) e Millen et al. (2009) observaram que a utilização do
preparado de anticorpos policlonais não afetou as características de carcaça e
qualidade de carne, com exceção de diminuição do rendimento de carcaça no
estudo de Pacheco et al. (2008), demonstrando que não há possíveis perdas na
qualidade da carne. O pesquisador atribuiu essa diferença aos procedimentos
normais sofridos pela carcaça na linha de abate, uma vez que não houve
diferença estatística em nenhuma das outras variáveis estudadas. Da mesma
forma, de acordo com Fossa et al. (2008), bovinos jovens com diferentes graus
43
de sangue Zebu alimentados com PAP (contra as bactérias ruminais S. bovis, F.
necrophorum, E. coli e várias cepas de bactérias proteolíticas) ou monensina
sódica apresentaram algumas similaridades no perfil de ácidos graxos da
gordura subcutânea do músculo Longissimus. Foram observados resultados
similares para os ácidos mirístico (C14:0), esteárico (C18:0), oléico (C18:1),
linoléico (C18:2) e linolênico (C18:3). No entanto, para os ácidos palmítico
(C16:0) e margárico (C17:0), foram encontradas maiores concentrações dos
mesmos na gordura subcutânea de animais suplementados com monensina.
Millen et al. (2007), ao testarem um PAP contra as bactérias ruminais
S. bovis, F. necrophorum, E. coli e várias cepas de bactérias proteolíticas
sobre o desempenho de bovinos jovens com diferentes graus de sangue
Zebu, relataram que animais suplementados com PAP apresentaram ganho
de peso diário (1,35 vs. 1,31 kg), ingestão de matéria seca em quilos (8,37
vs. 8,14 kg) e eficiência alimentar (0,159 vs. 0,160) similares aos de animais
suplementados com monensina sódica. Já em porcentagem do peso vivo,
animais suplementados com anticorpos policlonais aviários consumiram mais
que aqueles suplementados com monensina sódica (2,20 vs. 2,14%). Os dados
de Millen et al. (2009), em estudo similar, concordam com o experimento
anterior, onde nenhuma diferença em ganho de peso diário e conversão
alimentar foi detectada, com maiores ingestões de matéria seca para bovinos
que receberam PAP comparados àqueles que foram suplementados com
monensina sódica. O aumento da ingestão de matéria seca devido ao uso de
PAP na alimentação de bovinos alimentados com dietas de alta energia tem
sido relatado por diversos autores (Shu et al., 1999; Gill et al, 2000; Shu et al.,
2000).
Barducci et al. (2009) estudaram a inclusão ou não de monensina
sódica ou PAP contras as bactérias S. bovis, F. Necrophorum, Lactobacillus
spp., E. coli e endotoxinas em dietas com altos teores de concentrado para
bovinos jovens Brangus em confinamento. Os animais suplementados com
monensina apresentaram melhor eficiência alimentar (0,180 vs. 0,173 kg/
kg), maiores ganho de peso diário (1,68 vs. 1,57 kg) e peso de carcaça quente
(248,46 vs. 240,20 kg) que aqueles que não receberam monensina. Por outro
lado, a adição de PAP na dieta não melhorou o desempenho dos bovinos
confinados e nem afetou negativamente a ingestão de matéria seca (9,16 vs.
9,08 kg) ou o rendimento de carcaça (52,38 vs. 52,12 kg).
Anticorpos policlonais x Comportamento Ingestivo
Mariani (2009) reportou que animais suplementados com monensina
apresentaram maior número de refeições/dia e menor tempo de alimentação/
refeição que animais recebendo PAP (contra as bactérias ruminais S. bovis,
F. necrophorum, E. coli e várias cepas de bactérias proteolíticas), indicando
44
que como a ingestão de matéria seca por refeição foi numericamente
menor, animais suplementados com monensina foram mais vezes ao cocho,
aumentando, com isso, a taxa de passagem da digesta do rúmen para o omaso
e, consequentemente, aumentando o tempo de ruminação desses animais,
o qual foi observado apenas no período de terminação. O menor tempo de
alimentação por refeição e o maior número de refeições por dia em bovinos
recebendo monensina devem estar ligados à reduzida variação na ingestão de
matéria seca. Burrin et al. (1988) e Stock et al. (1995) reportaram reduzida
variação na ingestão de matéria seca quando monensina foi fornecida a bovinos
confinados. No entanto, no mesmo estudo de Mariani et al. (2009) não foram
encontradas diferenças para eficiências de alimentação e ruminação da matéria
seca e do FDN quando animais que receberam PAP foram comparados àqueles
suplementados com monensina sódica.
Efeitos em gado leiteiro
Limitadas são as informações dos efeitos do PAP sobre o desempenho
produtivo ou composição do leite em vacas leiteiras. Quando vacas leiteiras
foram alimentadas com PAP contra bactérias proteolíticas ruminais Clostridium
stricklandi, Clostridium aminophilum e Peptostreptococcus anaerobius,
a produção leiteira dos animais em início (<140 dias) ou estágio avançado
(>140 dias) de lactação não foi afetada pela utilização dos anticorpos. Ainda, a
concentração de gordura e proteína no leite, bem como a contagem de células
somáticas ou a quantidade de uréia no leite, não foram alteradas pela utilização
deste aditivo. Já a concentração de sólidos no leite foi reduzida (Dahlen et al.,
2003).
Conclusões
Os resultados acima citados demonstram o potencial dos anticorpos
policlonais no controle de populações bacterianas ruminais. Ainda, sua
metodologia de produção é conceituada e aprovada pela menor necessidade
de animais de laboratório e exposição dos mesmos a condições de estresse. O
uso da imunização passiva oral é uma tecnologia que surge como alternativa
eficaz para a produção de novos aditivos alimentares. Neste contexto, novos
estudos são necessários acerca deste potencial aditivo alimentar, no intuito de
melhor compreender seus efeitos na manipulação da fermentação ruminal e,
desta forma, inferir as condições de uso mais adequadas dentro da produção de
ruminantes.
Agradecimentos
Os autores agradecem aos funcionários do Departamento de Nutrição
e Produção Animal da FMVZ/USP, Gilmar Botteon pelo cuidado e carinho com
45
os animais e discentes, aos técnicos do laboratório de Bromatologia, Ari Luiz
de Castro, Everson J. Lázaro, Gilson L.A. de Godoy, Isabel G. Ramos e Simi
L. D. Aflalo, pela paciência, disponibilidade para ensinar e participar de todas
as etapas das análises laboratoriais e a Alessandra de Cassia Terassi da Silva e
José Francisco Malachias Ferreira por toda assistência com o desenvolvimento
do projeto.
Agradecem também ao Departamento de Nutrição e Melhoramento
Animal da FMVZ/UNESP (Botucatu), representado por seus docentes,
alunos e funcionários, pelo apoio na execução da parte do projeto que coube
a Pirassununga. Esses experimentos são produtos da frutífera parceria entre a
UNESP e a USP.
Agradecem ainda à Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado de São
Paulo (FAPESP) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e
Tecnológico (CNPq) pela concessão de auxílio financeiro ao projeto e bolsas
de treinamento técnico, mestrado, doutorado, pós-doutorado e produtividade
pesquisa a todos os envolvidos.
Comunicação pessoal
Dr. Alfredo DiCostanzo - Departamento de Ciência Animal,
Universidade de Minnesota, St. Paul, E.U.A, 550108. E-mail: dicos001@umn.
edu
Rodrigo Dias Lauritano Pacheco – Departamento de Melhoramento
e Nutrição Animal, FMVZ/UNESP, Botucatu, Brasil. E-mail: pachecozoo@
yahoo.com.br
Referências BIBLIOGRÁFICAS
ARCURI, P.B.; LOPES, F.C.F.; CARNEIRO, J.C. Microbiologia do rúmen. In: BERCHIELLI,
T.T.; PIRES, A.V.; OLIVEIRA, S.G. (Ed.) Nutrição de Ruminantes. 1. ed. Jaboticabal: Funep,
2006. p.151-179.
BARDUCCI, R.S.; SARTI, L.M.N.; ARRIGONI, M.D.B.; PACHECO, R.D.L.; MILLEN, D.D.;
MARTINS, C.L.; BALDIN, S.R.; PARRA, F.S.; ROCHENSEL, J.R.; MARIANI, T.M.; BASTOS,
J.P.S.T.; PUTAROV, T.C.; TOMAZELLA, D.; ROSA, H.D. Feedlot performance of Brangus
cattle fed monensin or polyclonal antibody preparation against lactate-producing rumen bacteria.
Journal of Animal Science, v.87, n.E-suppl.2, p.283-284, 2009.
BASTOS, J.P.S.T. Efeito de diferentes dosagens do preparado de anticorpos policlonais
específicos sobre as variáveis ruminais, degradabilidade in situ e digestibilidade in vivo de bovinos
alimentados com dieta de alto concentrado. 2009. 112 p. Dissertação (Mestrado) - Universidade
Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, UNESP, Botucatu.
BERGHMAN, L.R.; WAGHELA, S.D. Antibodies: an alternative for antibiotics? Journal of
Animal Science, v.82 (Supl. 1), p.82, 2004.
BERGMAN, E.N. Energy contributions of volatile fatty acids from the gastrointestinal tract in
various species. Physiological Reviews, v.70, n.2, p.567-590, 1990.
46
BLANCH, M.; CALSAMIGLIA, S.; DILORENZO, N.; DICOSTANZO, A.; MUETZEL, S.;
WALLACE, R.J. Physiological changes in rumen fermentation during acidosis induction and its
control using a multivalent polyclonal antibody preparation in heifers. Journal of Animal Science,
v.87, n.5, p.1722-1730, 2009.
BURRIN, D.G.; STOCK, R.A.; BRITTON, R.A. Monensin level during grain adaptation and
finishing performance in cattle. Journal of Animal Science, v.66, n.2, p.513-521, 1988.
CARVALHO, F.A.N.; BARBOSA, F.A.; MCDOWELL, L.R. Nutrição de Bovinos a Pasto.
CARVALHO, F.A.N. E F.A. BARBOSA (Eds.). 2a ed. Belo Horizonte: Papelform, 2003. 428p.
DAHLEN, C.R.; DICOSTANZO, A.; MITTENESS, B.M.; NASH, P.; LARSON, J.E.;
DILORENZO, N.; MARX, G.D. Influence of a polyclonal antibody preparation against rumen
proteolytic bacteria on rumen fermentation and yield of milk and milk components. Journal of
Animal Science, v.81 (Supl.1), p.58, 2003.
DAHLEN, C.R.; DILORENZO, N.; DICONSTANZO, A.; LAMB, G.C.; SMITH, L.J. Effects
of feeding a polyclonal antibody preparation against Streptococcus bovis or Fusobacterium
necrophorum on performance and carcass characteristics of feedlot steers. Journal of Animal
Science, v.82 (Supl.1):270 (Abs.), 2004.
DILORENZO, N.; DAHLEN, C.R.; DIEZ-GONZALEZ, F.; LAMB, G.C., LARSON, J.E.;
DICOSTANZO, A. Effects of feeding polyclonal antibody preparations on rumen fermentation
patterns, performance, and carcass characteristics of feedlot steers. Journal of Animal Science,
v.86, n.11, p.3023-3032, 2008.
DILORENZO, N.; DAHLEN, C.R.; LARSON, J.E.; GILL, R.K.; DICOSTANZO, A. Effects
of feeding a polyclonal antibody preparation against selected rumen bacteria on rumen pH of
lactating dairy cows. Journal of Animal Science, v.85, p.135, 2007.
DILORENZO, N.; DIEZ-GONZALEZ, F.; DICOSTANZO, A. Effects of feeding polyclonal
antibody preparations on ruminal bacterial populations and ruminal pH of steers fed high-grain
diets. Journal of Animal Science, v.84, n.6, p.2178-2185, 2006.
EUROPA. Regulation EC N° 1831/2003 of the European Parliament and Council of 22 September
2003 on additives for use in animal nutrition, 2003. Disponível em: <http://eur-lex.europa.eu/
LexUriServ/site/en/oj/2003/l_268/l_26820031018en00290043.pdf> Acesso em: 05 fev. 2006.
FOSSA, M.V.; PACHECO, R.D.L.; MILLEN, D.D.; et al. Fatty acid profile, meat cholesterol
and total lipids of Bos indicus based types bullocks fed monensin or polyclonal antibodies against
lactate-producing rumen bacteria. Journal of Animal Science, v.86 (E-suppl.2), p.200, 2008.
GALYEAN, M.L.; RIVERA, J.D. Nutritionally related disorders affecting feedlot cattle. Canadian
Journal of Animal Science, v.83, n.1, p.13-20, 2003.
GILL, H.S.; SHU, Q.; LENG, A. Immunization with Streptococcus bovis protects against lactic
acidosis in sheep. Vaccine, v.18, n.23, p.2541-2558, 2000.
GOAD, D.W.; GOAD, C.L.; NAGARAJA, T.G. Ruminal microbial and fermentative changes
associated with experimentally induced subacute acidosis in steers. Journal of Animal Science,
v.76, n.1, p.234-241, 1998.
HARDY, B. The issue of antibiotic use in the livestock industry: What have we learned? Animal
Biotechnology, v.13, n.1, p.129-147, 2002.
HAU, J.; COENRAAD, F.M.H. Refinement of polyclonal antibody production by combining oral
immunization of chickens with harvest of antibodies from the egg yolk. ILAR Journal, v.46, n.3,
p.294-299, 2005.
47
HUBER, T.L. Physiological effects of acidosis on feedlot cattle. Journal of Animal Science, v.43,
n.4, p.902-909, 1976.
IKEMORI, Y.; KUROKI, M.; PERALTA, R.C.; YOKOYAMA, H.; KODAMA, Y. Protection of
neonatal calves against fatal enteric colibacillosis by administration of egg yolk powder from hens
immunized with K99-piliated enterotoxigenic Escherichia coli. American Journal of Veterinary
Research, v.53, n.11, p.2005-2008, 1992.
IKEMORI, Y.; OHITA, M.; UMEDA, K.; ICATLO JR. F.C.; KUROKI, M.; YOKOYAMA, H.;
KODAMA, Y. Passive preparation of neonatal calves against bovine coronavirus-induced diarrhea
by administration of egg yolk or colostrum antibody powder. Veterinary Microbiology, v.58, n.2-4,
p.105-110, 1997.
KATSUKI, P.A.; MIZUBUTI, I.Y.; PEREIRA, E.S.; RAMOS, B.M.O.; RIBEIRO, E.L.A.;
MOREIRA, F.; ROCHA, M.A.; PINTO, A.; ALVES, T.C. Cinética ruminal de degradação de
nutrientes da silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com diferentes aditivos. Revista
Brasileira de Zootecnia, v.35, n.6, p. 2421-2426, 2006.
KLEEN, J.L.; HOOIJER, G.A.; REHAGE, J.; NOORDHUIZEN, P.T.M. Subacute ruminal
acidosis (SARA): A review. Journal of Veterinary Medicine, v.50, n., p.406-414, 2003.
KRAUSE, K.M.; OETZEL, G.R. Understanding and preventing subacute ruminal acidosis in
dairy herds: A Review. Animal Feed Science Technology, v.126, n.3-4, p.215-236, 2006.
LEE, E.N.; SUNWOO, H.H.; MENNINEN, K.; SIM, J.S. In vitro studies of chicken egg yolk
antibody (IgY) against Salmonella enteritidis and Salmonella typhimurium. Poultry Science, v.81,
n.5, p.632-641, 2002.
LYLE, R. R.; JOHNSON, R. R., BACKUS, W.R. Ruminal characteristics as affected by monensin,
type of protein supplement and proportions of whole wheat and corn in forage-free diets fed to
fininshing steers. Journal of Animal Science, v.53, n.5, p.1377-1382, 1981.
MARIANI, T. M. Suplementação de Anticorpos Policlonais ou Monensina Sódica sobre o
Comportamento Ingestivo e Desempenho de Bovinos Brangus e Nelore Confinados. 2010. 90
p. Dissertação (Mestrado), Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, UNESP.
Botucatu.
MARINO, C.T. Efeito do preparado de anticorpos policlonais sobre o consumo alimentar,
fermentação ruminal e digestibilidade in vivo de bovinos suplementados com três fontes
energéticas. 2008. 121 p. Tese (Doutorado), Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita
Filho, UNESP. Botucatu.
MILLEN, D. D.; PACHECO, R. D. L.; ARRIGONI, M. D. B. et al. Feedlot performance and
rumen parakeratosis incidence in Bos indicus type bullocks fed high grain diets and monensin
or polyclonal antibodies preparations against rumen bacteria. Journal of Animal Science, v.85,
(supplement1), p.552, 2007.
MILLEN, D. D.; PACHECO, R. D. L.; ARRIGONI, M. D. B.; GALYEAN, M. L.;
VASCONCELOS, J. T. A snapshot of management practices and nutritional recommendations
used by feedlot nutritionists in Brazil. Journal of Animal Science, v.87, n.10, p.3427-3439, 2009.
NAGARAJA, T.G.; CHENGAPPA, M.M. Liver abscess in feedlot cattle: A review. Journal of
Animal Science, v.76, n.1, p.287-298, 1998.
NAGARAJA, T.G.; TITGEMEYER, E.C. Ruminal acidosis in beef cattle: the current
microbiological and nutritional outlook. Journal of Dairy Science, v 90, p.E17-E38, 2007.
48
NEWBOLD, C.J. New products for rumen manipulation. British Journal of Nutrition, v.98, n.1,
p.15-16, 2007.
NEWBOLD, C.J.; WALLACE, R.J.; MCKAIN, N. Effect of the ionophore tetronasin on nitrogen
metabolism of rumem microorganism in vitro. Journal of Animal Science, v.76, n. 8, p. 2190-2196,
1990.
NOCEK, J.E. Bovine acidosis: implications on laminitis. Journal of Dairy Science, v.80, n.5,
p.1005-1028, 1997.
OTERO, W.G. Avaliação da diversidade microbiana e degradabilidade in situ em animais tratados
com preparado de anticorpos policlonais contra bactérias produtoras de lactato e bactérias
proteolíticas. 2008. 85p. Dissertação (Mestrado), Universidade da São Paulo, USP. Pirassununga.
OWENS, F.N.; SECRIST, D.S.; WILL, W.J.; GILL, D.R. Acidosis in cattle: A review. Journal of
Animal Science, v.76, n.1, p.275-286, 1998.
PACHECO, R.D.L. Características físicas e químicas da carcaça de bovinos jovens suplementados
com monensina sódica ou anticorpos policlonais aviários. 2008. 82 p. Dissertação (Mestrado),
Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, UNESP. Botucatu.
RODRIGUES, P.H.M.; PEIXOTO Jr.; K.C.; MORGULLIS, S.C.F.; SILVA, E.J.A.; MEYER,
P.M.; PIRES, A.V. Avaliação da monensina administrada pela forma convencional ou por
dispositivo de liberação lenta em bovinos alimentados com forragens de baixo valor nutritivo e
suplementados ou não com uréia. Revista Brasileira de Zootecnia, v.36, n.6, p.1937-1944, 2007.
RUSSELL, J.B. Rumen microbiology and its role in ruminant nutrition. Ithaca: Russell, J.B.,
2002. 119p.
SANTOS, F.A.P. Metabolismo de proteínas. In: Berchielli, T.T., A.V. Pires e S.G. Oliveira.
Nutrição de Ruminantes. Funep. Jaboticabal, 2006. p.151-179.
SARTI, L. M.N.; BARDUCCI, R.S.; MILLEN, D.D.; PACHECO, R.D.L.; ARRIGONI, M.D.B.;
MARTINS, C.L.; COSTA, S.F.; MELO, L.Q.; PARRA, F.S.; RONCHESEL, J.R.; TOMAZELLA,
D.; ROSA, H.D.; LEIVA, T.; BALDIN, S.R.; CÔNSOLO, N.R.B. Rumen papillae measurements
of feedlot cattle fed monensin or polyclonal antibody preparation against lactate-producing rumen
bacteria. Journal of Animal Science, v.87, E-Suppl.2, p.284, 2009.
SCHADE, R.; BEHN, I.; ERHARD, M. Chicken egg yolk antibodies production and application
IgY-Technology. 1a ed. Springer. Alemanha, 2001. 255p.
SCHADE, R.; STAAK, C.; HENDRIKSEN, C.; ERHARD, M.; HUGI, H.; KOCH, G.; LARSSON,
A.; POLLMANN, W.; REGENMORTEL, M.V.; RIJKI, E.; SPIELMANN, H.; STEINBUSCH,
H.; STRAUGHAN, D. The production of avian (Egg Yolk) antibodies: IgY, 1996. Disponível em:
<http://altweb.jhsph.edu/publications/ECVAM/ecvam.21.htm> Acesso em: 05 fev. 2006.
SHERMAN, D.M.; ACRES, S.D.; SADOWSKI, P.L.; SPRINGER, J.A.; BRAY, B.; RAYBOULD,
T.J.G.; MUSCOPLAT, C.C. Protection of calves against fatal enteric colibacillosis by orally
administered Escherichia coli K99-specific monoclonal antibody. Infection and Immunity, v.42,
n.2, p.653-658, 1983.
SHU, Q.; GILL, H.S.; HENNESSY, D.W.; LENG, R.A.; BIRD, S.H.; ROWE, J.B. Immunisation
against lactic acidosis in cattle. Research in Veterinary Science, v.67, n.1, p.65-71, 1999.
SHU, Q.; GILL, H.S.; LENG, R.A.; ROWE, B. Immunisation with a Streptococcus bovis vaccine
administered by different routes against lactic acidosis in sheep. The Veterinary Journal, v.159,
n.3, p.262-269, 2000.
49
STOCK, R.A.; LAUDERT, S.B.; STROUP, W.W.; LARSON, E.M.; PARROTT, J.C.; BRITTON,
R.A. Effects of monensin and monensin and tylosin combination on feed intake variation of
feedlot steers. Journal of Animal Science, v.73, n.1, p.39-44, 1995.
VALADARES FILHO, S.C.; PINA, D.S. Fermentação ruminal. In: BERCHIELLI, T.T.; PIRES,
A.V.; OLIVEIRA, S.G. Nutrição de Ruminantes. Funep. Jaboticabal, 2006. p.151-179.
VAN SOEST, P.J. Nutritional ecology of the ruminant. 2.ed. Ithaca:Cornell University Press, 1994.
476p.
VANCE, R. D.; PRESTON, R. L.; KLOSTERMAN, E. W.; CAHILL, V. R. Utilization of whole
shelled and crimped corn grain with varying proportions of corn silage by growing-finishing
steers. Journal of Animal Science, v.35, n.3, p.598-605, 1972.
YOKOYAMA, H.; PERALTA, R.C.; DIAZ, R.; SENDO, S.; IKEMORI, Y.; KODAMA, Y. Passive
protective effect of chicken egg yolk immunoglobulins against experimental enterotoxigenic
Escherichia coli infection in neonatal piglets. Infection Immunology, v.60, n.3, p.998-1007, 1992.
50
CAPÍTULO III
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL ANTIMICROBIANO E DE
CICATRIZAÇÃO DO MUCO DE ESCARGOT ACHATINA SP
MARTINS, M.F.; PIERUZZI, P.A.P.; PAIM, E.F.
Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia da Universidade de São Paulo,
Departamento de Nutrição e Produção Animal -VNP
RESUMO
Os caracóis terrestres pertencem à família Achatinidae (África) e
Helicidae (Europa). A espécie mais conhecida é o Achatina fulica (Gigante
africano), sendo a mais recomendada para as regiões tropicais e subtropicais
devido a sua capacidade de adaptação a estes climas. O muco de caracóis
terrestres Achatina sp tem sido pesquisado devido a sua atividade cicatrizante,
antimicrobiana, antitumoral e cosmética. Em busca de produtos de origem
animal de importância terapêutica, a exemplo de venenos dos aracnídeos,
própolis e mel das abelhas e, com a experiência acumulada ao longo desses
anos sobre as propriedades farmacológicas do muco do escargot Achatina sp,
muitas questões estão sendo revisadas e indagações suscitadas com o propósito
de suas aplicações terapêuticas e cosméticas utilizadas desde os primórdios da
humanidade.
1. Introdução
As investigações científicas relacionadas ao muco de escargots
Achatina sp envolvem diferentes parâmetros alicerçados no conhecimento
científico ou popular, passando pelo misticismo de algumas seitas como o
candomblé, na qual o escargot Achatina monocromatico ou escargot africano
branco é considerado uma iguaria importante para os orixás se purificarem
(Santos, comunicação pessoal, 2000).
O muco de escargots Achatina sp é armazenado em estruturas
secretoras internas revestidas por células epiteliais e são distinguidas em
constitutivas, pré formadas e armazenadoras ou induzidas, reação a trauma.
Essas estruturas são encontradas no pé do animal, órgão muscular, totalmente
revestido por glândulas e que corresponde à porção comestível do escargot
(Sírio, 2005).
O prazer e o desafio de estudar detalhadamente esse intrigante molusco
permite determinar de modo racional, desde a forma de extração do muco ao seu
estudo biológico, genético, bioquímico, histológico e citotóxico em diferentes
51
espécies animais, do camundongo hairless do biotério ao estábulo na mastite
bovina encontrando nesse muco, uma importante contribuição para o reparo
tecidual e capacidade antimicrobiana. Estas características promovem efeitos
terapêuticos em diferentes espécies com perspectivas de aplicação na espécie
humana, o que já ocorre com um xarope da medicina popular denominado
Helicidine®, produzido nas bouticas francesas (Figura 1) assim como na área
cosmética. Desse modo, podemos destacar a distribuição do muco na Europa,
Chile e EUA.
Figura 1. Xarope francês a base de muco de escargots Helix pomatia.
2. Considerações Gerais sobre os Moluscos Achatina sp
Os moluscos são animais invertebrados que constituem um filo
distinto e particular destituído de semelhança ou afinidade filogenética com
qualquer outro grupo vivente. O filo Mollusca possui uma abundância de
espécies, cerca de 100.000 espécies vivas, constituindo o segundo maior filo
animal. Sucesso este atribuível à extrema plasticidade e adaptabilidade do
plano básico corporal. Os moluscos podem ser encontrados no mar, na água
doce e na terra e, devido a sua imunidade natural, formadas pela barreira de
proteção anatômica e química que previnem danos aos tecidos básicos, perda
de fluido corporal e infecções por microrganismos patógenos e parasitas,
obtiveram grande sucesso adaptativo e reprodutivo. A principal barreira física
é a concha e o muco que envolve todo o corpo do animal (Lorenzi et al., 2008).
O gênero Achatina fulica no Brasil está entre as 100 espécies
invasoras do mundo, pois foi introduzido em diversos países, apresentando
grande sucesso de adaptação e dispersão (Alowe et al., 2004).
52
Sua introdução no Brasil deu-se a partir do ano de 1988, quando
produtores brasileiros importaram-no como possível alternativa barata para o
escargot do gênero Helix (Martins, 2000).
A disseminação desse molusco, que é conhecido como escargot
gigante africano, estendeu-se por todo o território brasileiro atacando diferentes
culturas agrícolas, porém não causou nenhum tipo de óbito ou doenças
(Instituto Horus de Desenvolvimento e Conservação Ambiental, 2005).
O gênero Achatina pertence à família Achatinidae, são animais lentos
e intimamente associados ao substrato, mas apesar desta condição, apresentam
uma notável capacidade de irradiação adaptativa que reflete no tipo de concha,
nos tipos de alimentação e na especialização de diversos micro habitats e
nichos (Barnes et al., 1995).
A pele representa a interface entre o meio externo e o meio interno dos
animais e em muitos moluscos a epiderme está envolvida na troca respiratória,
no fluxo de água e, provavelmente, na regulação iônica. É bastante inervada
e contém um número de órgãos sensitivos de grande importância para o
seu contato com o meio externo. Muitos moluscos também secretam uma
variedade de substâncias derivadas de ácidos de ésteres aromáticos que podem
atuar como protetores (Simkiss & Wilbur, 1977).
O corpo dos caracóis Achatina sp é revestido por uma rica secreção
mucoglicoprotéica que apresenta funções já identificadas como facilitador de
seus movimentos e prevenção de desidratação (Mitra et al., 1988).
Iguchi (1982) descreveu o muco como um fluido viscoelástico
resultante da mistura da secreção de várias glândulas e apresenta como
funções: veículo de transporte de partículas da superfície ciliada, secreção de
produtos, transferência de água e eletrólitos através da epiderme, auxílio na
locomoção, sendo que a principal função da secreção glicoprotéica envolve
a proteção do corpo do animal contra a desidratação. De acordo com o autor,
esses invertebrados possuem fatores de defesa que impedem a entrada de
materiais estranhos, para tal, os moluscos apresentam fatores antimicrobianos
que exibem atividades contra bactérias Gram positivas e Gram negativas.
De acordo com Fuchino et al., (1992) os fatores de defesa dos
moluscos são principalmente as reações de defesa celular e humoral, sendo que,
na primeira envolvem fagocitose e, na segunda, englobam: lisozimas, lecitinas,
fatores antibacterianos ou antivirais e opsonização. Em observação a atividade
bactericida da glicoproteína, achacin, presente no muco do caracol da espécie
Achatina fulica (Figura 2), assim como na membrana citoplasmática e nas
células da parede da bactéria Gram negativa Escherichia coli, observou-se por
microscopia imunoeletrônica que não houve qualquer atividade bacteriostática
apenas nos estágios de crescimento da bactéria.
53
Figura 2. Caracol terrestre Achatina fulica
.
Segundo Ehara et al., (2002) a achacin está intimamente ligada à fase
de crescimento da bactéria, ou seja, uma função importante na fase dependente
de crescimento bacteriano e também pode atuar como uma defesa molecular
contra invasão bacteriana.
Os componentes humorais da imunidade dos moluscos são formados
por atividades lisoenzimática, lecitinas e o sistema feniloxidase, sendo que
o mecanismo de defesa interno dos moluscos envolve reações celulares, tais
como: fagocitose, formação de nódulos, encapsulação, atrofia, necrose e
liquefação do tecido (Glinski & Jarosz, 1997).
Os caracóis terrestres Achatina fulica possuem uma proteína
glicosaminoglicana presente em seu corpo, chamada Acharan sulfato, que
representa cerca de 3 a 5% do peso seco dos tecidos deste animal e constitui
quase inteiramente o muco produzido por esses animais (Jeong et al.,
2001).
Estes moluscos possuem hábitos generalistas, alta resistência
aos rigores ambientais, aliado ao alto potencial reprodutivo, favorecendo
a disseminação da espécie a partir dos locais de introdução. É um molusco
pseudohermafrodita, pode produzir cerca de 350 ovos por postura, indicando a
necessidade de compreender o impacto causado pela introdução dessa espécie
exótica nas populações de vários estados brasileiros (Barbosa & Salgado,
2001).
Baseado nesse fato, o enfoque etnoecológico associado às práticas
educativas, como o projeto “Dr. Escargot”, apoiado pela FAPESP (Martins,
2000), levou a uma diversidade cultural e de respeito a todas as formas de vida
para dentro das escolas de Pirassununga, aprofundando a compreensão desse
molusco exótico e as relações desse animal com o ser humano.
54
O impacto causado na natureza pelo homem ao introduzir um
animal diferente de nossa forma aliado as pesquisas envolvendo seu muco e
a zooterapia propriamente dita proporcionou interagir crianças com ou sem
necessidades especiais, nas escolas gerando aprendizado e motivação (Martins,
2000, 2001, 2002, 2003, 2004).
3. Biofármacos
Os biofármacos são definidos como todo o medicamento manufaturado
obtido exclusivamente de princípios ativos de animais ou vegetais, com a
finalidade de interagir com meios biológicos a fim de auxiliar no diagnóstico,
reduzir ou prevenir manifestações patológicas promovendo benefícios para
os animais ou seres humanos. São também caracterizados pelo conhecimento
da eficácia dos riscos advindos do seu uso assim como a reprodutibilidade e
constância de sua qualidade e o produto final acabado, embalado e rotulado
(ANVISA, 2010).
Nos últimos anos a gama de biofármacos disponíveis para seu
emprego terapêutico ou cosmético tem aumentado progressivamente. Os
componentes dos produtos de origem animal, marinha ou vegetal têm sido
elucidados, principalmente, no que diz respeito as suas proteínas com uma
ampla gama de estruturas e pesos moleculares (Barbosa & Salgado, 2001)
sendo disponibilizados para o mercado.
Em nosso laboratório do Departamento de Nutrição e Produção
Animal da FMVZ – USP, Campus de Pirassununga, associados também aos
grupos de pesquisa do laboratório de Morfologia e Anatomia das Faculdades
de Odontologia e Farmácia da USP de Ribeirão Preto, atualmente investigase o muco de escargots Achatina sp quanto as suas propriedades cicatrizantes
e antimicrobianas. Desse modo, resultados obtidos em estudos prévios como
“Avaliação fenotípica e histológica de feridas cirúrgicas de coelhos tratados
com secreção mucoglicoprotéica de escargots Achatina fulica”, abrem
perspectivas para a utilização terapêutica e cosmética do muco de escargots
Achatina sp não só para animais mas também para os seres humanos.
4. Atividade Cosmética e Hidratante de Escargots
Achatina sp
O uso medicinal do muco de escargots Achatina sp e sua utilização
com essa finalidade é reportada desde o tempo clássico de povos gregos e
romanos, com aplicação nas feridas dos cavalos em combate e sua carne
consumida pelos guerreiros (Lobão, 2001).
No Brasil, sua exploração foi iniciada nos anos 90, essencialmente para
a produção de carne. Durante o ano 2000, Martins e colaboradores iniciaram
estudos com o muco de escargots analisando conjuntamente pesquisas sobre
55
sua atividade cicatrizante e antimicrobiana. Nessas análises, verificou-se o
efeito do uso profilático do muco na desinfecção de tetos de vacas leiteiras
(Yokoya, 2010), no pré e pós dipping, com redução significativa na microbiana
do teto e discreta atividade antimicrobiana sobre Staphylococcus aureus,
Streptococcus sp e Micrococcus sp da mastite bovina, quando comparado com
outros princípios desinfetantes comumente utilizados, como o iodo. Neste
trabalho, observou-se que os tetos submetidos à solução de dipping de muco
apresentaram hidratação cutânea, ao contrário dos tetos tratados com iodo que
apresentaram ressecamento.
Atualmente, encontramos produtos disponíveis para venda à base do
muco de escargots, os mesmos são utilizados em humanos com finalidades
cosméticas (Figura 3) e/ou dermatológicas, prometendo alto potencial de
hidratação cutânea, pelo fato do muco ser rico em alantoína, substância com
propriedades umectantes e emolientes, que protegem a função de barreira da
pele.
Figura 3. Creme hidratante e regenerador a base de muco de escargots.
A busca constante da manutenção de uma aparência jovem e
saudável tem favorecido cada vez mais o crescimento da indústria cosmética,
despertando o interesse pelo muco dos escargots Achatina sp, que pode vir
a ser uma inovação tecnológica, envolvendo equipes multidisciplinares de
universidades, centros de pesquisas e produtores destes moluscos para a
retirada e comercialização do muco, porém existe uma carência de estudos
visando a obtenção de um produto estável, seguro e eficaz, considerando
que na literatura ainda há poucos estudos que comprovem a eficácia dessa
substância.
Faz-se necessário estudos de estabilidade, pH, aparência, odor e
consistência que serão de grande importância para que sejam mantidas as
características iniciais exigidas para uma formulação ser considerada de
56
qualidade, eficaz e estável. Segundo Pires de Campos et al., (2003) estudos de
estabilidade fornecem informações sobre a estabilidade física da formulação,
ou seja, verificam se há reações de oxidação e hidrólise, para que este produto
possa ser registrado na Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA).
Assim, para a avaliação do muco, dentre as metodologias disponíveis
atualmente, estão os ensaios biológicos em animais do biotério ao estábulo
(pré-clínicos), para que futuramente possamos aplicá-lo em humanos (clínicos).
O muco de escargots por apresentar esse efeito cicatrizante e
regenerador da matriz celular, possivelmente deve estimular a síntese
de colágeno e fibronectina, aumentando o espessamento da pele e
consequentemente sua firmeza. Em nossos estudos nos tetos das vacas, tal
efeito pode ser verificado, porém com a necessidade de novas pesquisas para
confirmação da hipótese levantada. Nesse sentido, os estudos propostos são de
fundamental importância, pois permitirão maior conhecimento desse produto,
com potencial desenvolvimento do mesmo para aplicação terapêutica no
controle e tratamento da mastite bovina, ou na cosmetologia para o lançamento
desse biofármaco.
5. Importância do Muco de Escargots na Cicatrização
Segundo Gillitzer & Goebeler, 2007, a cicatrização é um processo
interativo que envolve mediadores solúveis, componentes da matriz
extracelular e células como queratinócitos, fibroblastos, células endoteliais,
nervosos e ainda, infiltrados de diferentes subtipos de leucócitos que participam
diferentemente na classificação de cada uma das três fases da cicatrização:
inflamatória, proliferativa e remodelação.
A cicatrização da pele inicia-se imediatamente após uma injúria e
consiste em 3 fases gerais: inflamatória, que consiste em agregar e recrutar
células inflamatórias; proliferativa, que envolve migração e proliferação
de queratinócitos, fibroblastos, células endoteliais e formação do tecido
de granulação; e remodelação, com migração de células inflamatórias,
inicialmente, neutrófilos no local da lesão, sendo estes a primeira linha de
defesa que realiza limpeza de partículas e bactérias. Os neutrófilos são o
primeiro sinal para ativação dos fibroblastos e queratinócitos. Os macrófagos
são responsáveis por debridamento através de fagocitose de microrganismos
mediadores dos fatores de crescimento, como por exemplo, o fator básico de
crescimento de fibroblasto (Yukami et al., 2007).
Segundo Wilgus (2008) a neovascularização é um processo
importante para a cicatrização devido ao suplemento de oxigênio e nutrientes
para o crescimento das células mediadoras de reparo. A angiogênese é um
processo de crescimento de novas células sanguíneas, é o elemento chave da
fase proliferativa da cicatrização.
57
No trabalho realizado por Silva (2009) foi avaliada a dinâmica da
cicatrização de feridas provocadas cirurgicamente em camundongos mediante
diferentes concentrações do muco e também com a adição de própolis à ração
dos moluscos com a finalidade de implementar a cicatrização, pelo muco de
escargots Achatina sp.
Os resultados indicaram que o uso do muco na promoção da cicatrização
das feridas acelerou a formação de tecido de granulação, como também
aumentou a diferenciação celular em miofibroblastos com neovascularização.
O decréscimo do tamanho da ferida (Quadro 1) e a cicatrização podem ser
observados a partir de 3 a 5 dias despertando o interesse de seu estudo não só
para os animais, mas também para o ser humano.
Quadro 1. Diâmetro da lesão, em milímetros (mm), nos diferentes grupos experimentais ao 5°
dia de tratamento. Peso dos camundongos em gramas (g), no dia da cirurgia (dia 0), ao segundo
dia do tratamento (dia 2) e ao quinto dia de tratamento (dia 5).
A perspectiva de utilização do muco de escargots Achatina sp no
tratamento de feridas é promissora, uma vez que as bases desenvolvidas sob
nossa orientação (Sírio, 2005; Lorenzi, 2008; Silva, 2009; Yokoya, 2010) têm
mostrado que o muco de escargots tem capacidade de acelerar o processo
de cicatrização, com reepitelização mais rápida impedindo complicações
posteriores, como subsequente infecções, o que vem de encontro as pesquisas
de Iguchi (1982) que descreveram o princípio antimicrobiano do mesmo.
Em modelo de feridas excisionais em camundongos hairless, tratados
com muco de escargots Achatina sp, por três e cinco dias subsequentes a
excisão, não só reduziu o tempo de cicatrização como também, o muco foi
mais eficiente em promover a reepitelização das feridas quando comparados ao
controle com uso de soro fisiológico (Martins et al., 2003; Sírio, 2005; Silva,
58
2009) pelos achados histológicos.
O muco tem acelerado a formação de tecido de granulação através de
mecanismos diretos, parece ser indutor da diferenciação em miofibroblastos e,
indiretos, através de efeitos parácrinos, com a produção de alguns fatores de
crescimento (Silva, 2009).
Nossos trabalhos realizados até o momento, fazendo uso do muco de
escargots Achatina sp na cicatrização de feridas provocadas, tem destacado
um possível potencial parácrino do mesmo e necessita de mais repetições para
demonstrar se o seu efeito pode promover a transdiferenciação celular capaz
de promover a cicatrização cutânea .
6. Análise Histopatológica das Lesões
Análises histológicas foram realizadas através da observação de
lâminas contendo tecidos corados por hematoxilina e eosina no período
que compreende o terceiro e o quinto dia após o procedimento da injúria
experimental em ratos hairless tratados com o muco de escargots (Silva,
2009). Cortes histológicos referentes ao processo de cicatrização dos animais
nesse período encontram-se evidenciados na figura abaixo (Figuras 4, 5 e 6).
Figura 4. Fotomicrografia da borda da lesão do grupo tratado com muco + própolis. A coloração
específica revela feixes de fibras colágenas (seta grossa) bem constituídos entre as fibrilas
colágenas delgadas (seta). Coloração de Picro-sírius, aumento de 40X.
59
Figura 5. Fotomicrografia da borda da lesão do grupo tratado com muco puro. A coloração
específica revela na porção profunda feixes de fibras colágenas com indícios de agrupamento
(seta grossa) e na porção superficial as fibrilas colágenas delgadas (seta). Coloração de Picrosírius, aumento de 40X.
Figura 6. Fotomicrografia do grupo controle com soro fisiológico. A coloração específica revela
fibrilas colágenas delgadas (seta) e escassos feixes de fibras colágenas (seta grossa). Coloração
de Picro-sírius, aumento de 40X.
Em estudos realizados por Martins et al., (2003) e Sírio (2005)
a pontuação atribuída a partir dos achados histológicos observados nos
grupos tratados com o muco de escargots e também associado a plantas com
princípios cicatrizantes bem elucidados, como é o caso do confrei e da própolis,
evidenciam um maior número de vasos sanguíneos nas regiões dessas feridas
pertencentes ao grupo tratado e que o confrei e a própolis acrescido à ração dos
escargots promoverá um menor processo inflamatório nas lesões provocadas
quando comparadas ao controle (Quadro 2).
60
Quadro 2. Avaliação histopatológica dos animais submetidos a injúria cirúrgica no quinto dia de
tratamento com o muco de escargots Achatina sp (MARTINS et al., 2003; SÍRIO, 2005).
A partir das análises histológicas das regiões tratadas com o muco de
escargots podemos inferir que houve o surgimento do tecido de granulação. O
tecido de granulação é o primeiro tecido a ser formado em regiões do epitélio
lesado, apesar de ser um tecido desorganizado no qual ainda não há evidências
de estruturas fundamentais da pele, é um tecido extremamente importante,
principalmente por ser vascularizado. Além disso, estão presentes no tecido de
granulação células imunologicamente competentes (Witte & Barbul, 1997).
Investigando-se o conteúdo de neutrófilos na região da lesão no
terceiro e quinto dia de tratamento com o muco de escargots Achatina sp,
observamos que nesse período o número desse tipo celular na região da injúria
não apresentou relevância significativa entre os tratamentos devido a grande
61
variação individual entre os animais de um mesmo grupo (Martins et al., 2003).
Sabe-se que neutrófilos são células de imunidade inata que apresentam
grande importância na erradicação de microrganismos, porém o pico de
atividade desse tipo celular ocorre em períodos muito iniciais. Este tipo celular
poderia estar relacionado a uma diminuição do conteúdo microbiológico
das lesões, o que poderia reforçar a capacidade antimicrobiana do muco de
escargots, porém não podemos fazer essa correlação do aumento ou diminuição
da infecção nos ensaios de cicatrização, pois não foram observadas diferenças
entre a colonização microbiológica dos animais ensaiados (Martins et al.,
2003).
As análises histológicas do período não demonstram grandes
diferenças entre os achados histopatológicos de animais tratados com muco
+ confrei, muco + própolis e muco puro, sendo que foi observado tecido de
granulação, presença de vasos sanguíneos, em todos os grupos tratados. Dessa
forma, a utilização do muco de escargots, seja na sua forma pura ou acrescida
de plantas com princípio cicatrizante definido, foi efetiva quando comparada
ao controle, promovendo a aceleração do processo cicatricial (Sírio, 2005).
Outra propriedade a ser investigada no muco refere-se à possível
propriedade imunorreguladora in vitro, no qual possivelmente esse muco
estimula a função imunológica de várias populações celulares do sistema
imune, tais como células T e expressão de alguns marcadores de superfície
celular CD45, CD34, CD19 entre outros acelerando processo de cicatrização,
impedindo complicações posteriores como subsequentes infecções pela
sua capacidade antimicrobiana, hipóteses a serem confirmadas em nossas
pesquisas.
Os mecanismos envolvidos nesse processo ainda não foram elucidados
durante a nossa pesquisa, consequentemente em um segundo momento serão
estudados esses mecanismos, inclusive em colaboração com a Faculdade de
Farmácia da USP de Ribeirão Preto, evidenciando que maiores investigações
mostram-se necessárias a fim de confirmar nossas hipóteses de que o muco de
escargots tem potencial angiogênico e regenerativo promovendo uma maior
rapidez na cicatrização.
O efeito da atividade citotóxica exercida pelo muco dos escargots
Achatina sp foi estudado por Silva (2009) com a finalidade de verificar se
o mesmo danificava ou matava as células ou até mesmo se perturbava os
mecanismos fundamentais da proliferação celular, o que não ocorreu nos testes
realizados. Na prática, o efeito citotóxico é utilizado para indicar os fármacos
que inibem a divisão celular e são potencialmente úteis no tratamento do
câncer, o que vem de encontro às pesquisas realizadas por Ghosh (2002).
62
7. Atividade Antitumoral do Muco de Escargots
Achatina sp
De acordo com os estudos Ghosh et al., (2002) a angiogênese,
crescimento de novos vasos sanguíneos a partir de uma vascularização
pré-existente, é esperado para ser um alvo promissor para o tratamento de
várias doenças, incluindo inflamação crônica, como a artrite reumatóide,
aterosclerose, retinopatia diabética, psoríase e inflamação crônica das vias
aéreas, além de sólido crescimento tumoral.
No câncer, este processo contribui para o crescimento progressivo
de metástases de tumores sólidos. A Angiogênese tumoral é regulada pela
produção de estimuladores angiogênicos incluindo membros do fator de
crescimento fibroblástico (FGF) e famílias do fator de crescimento endotelial
vascular (VEGF). Os medicamentos que interferem com a angiogênese, por
travar a ação das proteínas angiogênicas, poderia reduzir o tamanho dos tumores
e mantê-los em um estado dormente, assim como os inibidores angiogênicos
tais como angiostatina e endostatina que podem modular esse processo, tanto
no sítio primário quanto nos sítios de metástases (Ghosh, 2002). O potencial
uso destes e de outros inibidores da angiogênese naturais e sintéticas está
atualmente a ser estudado intensamente por muitos laboratórios (Lee et al.,
2003).
A angiogênese, em um estado inflamatório crônico, facilita a migração
de células inflamatórias para o sítio inflamatório e fornece nutriente e oxigênio
para o tecido de granulação. De fato, a indução e manutenção dessas doenças
são largamente dependentes da angiogênese e no tratamento destas doenças
existe a necessidades do desenvolvimento de novos agentes terapêuticos
devido a atual falta de agentes terapêuticos satisfatórios (Dam et al., 2004).
Os glicosaminoglicanos são um dos membros da sua família linear
aniônico polissacáridos que são tipicamente proteoglicanos, isolados como
uma proteína ligada ao núcleo. As funções biológicas dos proteoglicanos,
incluindo a regulação do crescimento celular e são expressos pela interação das
cadeias de glicosaminoglicanos, com proteínas proteoglicanas como fatores de
crescimento e seus receptores. O acharan sulfato é um glicosaminoglicano que
foi isolado e purificado a partir do caramujo gigante africano Achatina fulica
(Kim et al., 2007).
O acharan sulfato é constituído principalmente por repetição de um
dissacarídeo cuja estrutura α-DN-acetylglucosaminyl (1 → 4) 2-sulfoiduronic
ácido (Figura 7). O acharan sulfato é armazenado no interior do grânulo corpo
do caramujo e é secretado para a superfície exterior mediante estimulação
(Kim et al., 2007).
63
Figura 7. Estrutura do acharan sulfato (n=240).
A média de peso molecular de acharan sulfato é conhecido como 114
kilodaltons baseados em gel de filtração cromatografia. O acharan sulfato tem
uma vasta gama de atividades biológicas incluindo a atividade antitumoral, que
foi relatado anteriormente por inibir o crescimento de tumores. A atividade
antitumoral de acharan sulfato pode estar relacionada com a inibição da
angiogênese porque este composto inibe o fator de crescimento fibroblástico
básico e a angiogênese vascular fator de crescimento endotelial (VEGF)induzido vascular tubo formação in vivo (Ghosh et al., 2002; Lee et al., 2003;
Kim, 2007).
Acredita-se também que a atividade antitumoral do acharan sulfato
também pode ser devido à ativação de mecanismos de defesa do hospedeiro
que aumentar a atividade fagocítica in vivo (Kim et al., 2007).
No estudo de Lee et al., (2003) foram realizados experimentos para
avaliar a atividade antiangiogênica do acharan sulfato. Demonstrou-se que o
mesmo inibiu a formação de novos vasos sanguíneos, in vivo de matrigel e
na membrana teste chorioallantoica. Além disso, observou-se uma substancial
atividade antitumoral contra o sarcoma 180-induzido em tumores primários e
do pulmão.
Sendo assim, acreditamos que o acharan sulfato pode agir como um
inibidor da angiogênese e como um agente antitumoral. Mais estudos são
necessários para elucidar estes mecanismos, atentando para mais uma possível
utilização do muco de escargots Achatina sp, reafirmando suas possibilidades
de ser utilizado como um emergente biofármaco.
8. Utilização do Muco de Escargots Achatina sp nos
Processos de Mastite Bovina
A bovinocultura leiteira é um campo emergente de pesquisa com
o muco de escargots Achatina sp, sua utilização nos processos de mastites
bovinas abrem perspectivas terapêuticas para seu emprego nesta área.
Trabalhos como a dissertação de mestrado de Eugênio Yokoya,
financiado pela Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo –
64
FAPESP e finalizado em maio de 2010, intitulado: “Controle de Infecções
intramamárias no Gado Leiteiro Usando as Propriedades Antibacterianas
e Cicatrizantes do Muco de Escargots Achatina sp no Pré e Pós Dipping”,
demonstra que no estado de São Paulo, cuja produção leiteira gira em torno de
28.000 litros/mês/ propriedade, tem- se uma perda de aproximadamente 4.800
litros/mês/ propriedade, em função da mastite bovina. Com a utilização do
muco de escargots como agente desinfetante, o mesmo mostrou ser tão eficiente
quanto o iodo, no controle desta afecção no pré e pós dipping (Figura 8), com
a vantagem de que o muco dos escargots Achatina sp, interfere no processo de
regeneração epitelial hidratando a pele dos tetos das vacas evitando a presença
de fissuras que representam porta de entrada a infecções.
Figura 8. Aplicação do muco de escargots Achatina sp como antisséptico no pré e pós dipping de
vacas leiteiras.
O muco destes moluscos apresenta uma glicoproteína antibacteriana,
achacin, e de acordo com Fuchino et al., (1992) a ação dessa glicoproteína
assemelha-se aquela de antimicrobianos pertencentes ao grupo dos betalactâmicos que inibem a síntese de peptideoglicanos na superfície celular,
assim como ocorre na utilização das penicilinas.
Apesar das propriedades que vem sendo atribuídas ao muco de escargots como
cicatrizante, antimicrobiana, antitumoral e também como cosmético, ainda
existem poucos relatos na literatura envolvendo estudos que comprovam os
reais benefícios destes em animais ou humanos.
9. Considerações Finais
Apesar dos modestos resultados encontrados em nosso laboratório,
acreditamos na utilização do muco de escargots tanto para os animais, pois
65
os nossos testes pré clínicos realizados até o momento apontam direções
importantes e possível emprego em humanos (testes clínicos). Essa é uma
linha de pesquisa que abraçamos e que hoje compartilhamos com parceiros
nas faculdades de Odontologia e Farmácia da USP de Ribeirão Preto que
possibilita a abertura para estudos de alunos de iniciação científica, mestrado,
doutorado e pós doutorado.
Somos imensamente gratos à FAPESP e aos seus auditores que ao
apontar indagações suscitam ao nosso grupo à busca por respostas e caminho
no avanço de pesquisas que começaram no biotério e que atualmente caminham
para o estábulo, com uma nova mestranda que se propõe a estudar o efeito
antimicrobiano desse muco nos processos de mastite bovina, o que sem dúvida
poderá contribuir para com a produção leiteira que hoje tem na mastite um
grande desafio quanto a sua profilaxia e tratamento.
10. Referências Bibliográficas
ALOWE, S.; BROWNE, M.; BOUDJELAS, S. 100 of the world’s worst invasive alien species. A
selection from the global invasive species database. Disponível em www.issg.org/database, 2004.
BARBOSA, A. F.; SALGADO, N. C. Quando o escargot vira praga. Revista Ciência Hoje, v.30,
n.175, p.51-53, 2001.
BARNES, R.S.K.; CALOW, P.; OLIVE, P.J.W. Os Invertebrados. São Paulo: Atheneu Editora,
1995. 526p.
CHOWDHURY, S.; BANDYOPADHYAY, S.; MANDAL, C.; CHANDRA, S.; MANDAL, C.
Flow-cytometric monitoring of disease-associated expression of 9-O-acetylated sialoglycoproteins
in combination with known CD antigens, as an index for MRD in children with acute lymphoblastic
leukaemia: a two-year longitudinal follow-up study. BMC Cancer, v.8, n.40, p.1-16, 2008.
DAM, G.B.T.; VAN DE WESTERLO, E.A.; SMETSERS, T.F.C.M.; WILLEMSE M.; MUIJEN,
G.N.P.V.; MERRY, C.L.R.; GALLAGHER, J.T.; KIM, Y.S.; KUPPEVELT, T.H.V. Detection
of 2-O-Sulfated Iduronate and N-Acetylglucosamine Units in Heparan Sulfate by an Antibody
Selected against Acharan Sulfate. The Journal of Biological Chemistry, v.279, n.37, p.38346–
38352, 2004.
EHARA, T.; KITAJIMA, S.; KANZAWA, T.; TSUCHIYA, T. Antimicrobial Action of Achacin is
Mediated by L-amino Acid Oxidase Octivity. FEBS letters, v.3, n.531, p.509-512, 2002.
FUCHINO, H.O.; WATANBE, Y.; HIRAKAWA, C.; TAMIYA, T.; MATSUMOTO, J.J.;
TSUCHIYA, T.; Bactericidal action of a glycoprotein from the body surface mucus of giant african
snail. Comparative Biochemical Physiology, v.101C, n.3, p.607-613, 1992.
GILLITZER, Z.; GOEBELER, M. Chemokines in Cutaneous Wound Healin. Journal of Leukocyte
Biology, v.69, April, 2001.
GHOSH, A.K.; HIRASAWA, N.; LEE,Y. S.; KIM,Y. S.; SHIN, K.H.; RYU, N.; OHUCHI,
K. Inhibition by acharan sulphate of angiogenesis in experimental inflammation models. Br J
Pharmaco, v.4, n.137, p.441–448, 2002.
66
GLINSKI, G.; JAROSZ, J. Molluscan Immune Defenses. Archivum Immuologiae et Terapiae
Experimentalis, v.45, n.2-3, p.149-155, 1997.
IGUCHI, S.M.M.; AIKAWA, T.; MATSUMOTO, J.J. Antibacterial activity of snail mucus mucin.
Comparative Biochemistry and Physiology, v.72A, n.3, p.571-574, 1982.
Instituto Horus de Desenvolvimento e Conservação Ambiental: Molusco Achatina sp. 2005.
Disponível em: <http://www.institutohorus.org.br/download/fichas/Achatina_fulica.htm, acesso
em 10 de agosto de 2010.
JEONG, J.; TOIDA, T.; MUNETA, Y.; KOSIISHI, I.; IMANARI, T.; LINHARDT, R.J.; CHOI,
H.S.; WU, S.J.; KIM, Y.S. Localization and characterization of acharan sulfate in the body of the
giant African snail Achatina fulica. Comparative Biochemistry and Physiology, v. 130B, p.513519, 2001.
LEE, Y.S.; YANG, H.O.; SHINA, K.H.; CHOIA, H.S.; JUNGA, S. H.; KIMB, Y.M.; OHC
D.K.; LINHARDTD, R.J.; KIMA, Y.S. Suppression of tumor growth by a new glycosaminoglycan
isolated from the African giant snail Achatina fulica. European Journal of Pharmacology, v.465,
p.191–198, 2003.
LORENZI, A.T.; MARTINS, M.F. Análise Colorimétrica e Espectroscópica do Muco de Caracóis
Terrestres Achatina sp Alimentados com Ração Diferenciada. R. Bras. Zootec., v.37, n.3, p.572579, 2008.
MARTINS, M. F. Escargot sem preconceito. Boletim de Notícias FAPESP, v.51, p.32-34, 2000.
MARTINS, M. F.; PACHECO, P.; MIZUSAKI, C. I.; IYOMASA, M. M.; SILVESTRINI JR, P.I.;
FUZETO, A.P. Avaliação fenotípica e histológica de feridas cirúrgicas de coelhos tratados com
secreção mucoglicoprotéica de escargots Achatina fulica. Arquivo do Instituto Biológico, n.67,
p.1-145, 2000.
MARTINS, M.F. Escargots como Pet: sem preconceitos. Jornal O Movimento, Pirassununga, 21
out. 2000.
MARTINS, M.F. Projeto Dr. Escargot na Educação Infantil. Jornal C. J. K. Jornal É notícia,
Pirassununga, p.4, 01 fevereiro, 2001.
MARTINS, M.F. Dr. Escargot, mestre e terapeuta. Jornal da USP, São Paulo, p. 09 - 10, 20 maio,
2002.
MARTINS, M.F. Os animais como promotores de saúde mental: utopia ou realidade? Jornal O
Movimento, Pirassununga, v.1, p A8 - A8, 21 fevereiro, 2003.
MARTINS, M.F.; SÍRIO, O.; PACHECO, P. Ação Bactericida do Muco Podal do Escargot
Achatina fulica. In: Congresso Brasileiro de Medicina Veterinária, 29, 2003. Manaus. Anais.
Manaus: Sociedade Brasileira de Medicina Veterinária, v.1, p.121, 2003.
MARTINS, M.F.; PACHECO, P.; SÍRIO, O. CAETANO, F.A.M.; YIOMASA, M.M.;
FIGUEIREDO, L.D.; MIZUSAKI, C.I. Avaliação macro e microscópica da cicatrização de lesões
experimentalmente provocadas em pele de coelhos tratadas com secreção mucoglicoprotéica do
escargot Achatina fulica. Braz. J. Vet. Res. Anim. Sci. v.40, suppl.3, São Paulo, 2003.
MARTINS, M. F. Os animais no nosso cotidiano. Jornal O Movimento, Pirassununga, v.1, p. A12
- A12, 07 fevereiro, 2004.
67
MARTINS, M. F. A revolução dos bichos. Folha de São Paulo, São Paulo-SP, p.06 - 08, 26 agosto,
2004.
MITRA, D.; SARKAR, M.; ALLEN, A.K. Purification and Characterization of an Agglutininin
from Mucus of Snail Achatina fulica. Biochimie, v.70, n.12, p.1821-1829, 1988.
PIRES DE CAMPOS, M.S.M.; ZAGUE, V.; LEONARDI, G.R. Estudo da permeação cutânea
in vitro do d-pantenol sob ação do ultrassom. In: 11º Congresso de Iniciação Científica e 1ª
Mostra Acadêmica, 2003, Piracicaba. Anais do 11º Congresso de Iniciação Científica. Piracicaba
: Unimep, 2003. p. 61-64.
SILVA, M.R. O Achatina fulica e sua Utilização Zooterápica Através de Dietas Acrescidas de
Própolis. 64p. Dissertação (Plano Mestrado, Nutrição e Produção Animal), Faculdade de Medicina
Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, Pirassununga, 2009.
SIMKISS, K.; WILBUR, K.M. The Molluscan Epidermis and its Secretions. Symposio of the
Zoological Society of London, v.39, p.35-76, 1977.
SÍRIO, O.J. Verificação da Potencialização do Efeito Cicatrizante do Muco de Caracóis do Gênero
Achatina Promovida por Ração à Base de Confrei. 87p. Dissertação (Plano Mestrado, Nutrição e
Produção Animal), Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo,
Pirassununga, 2005.
WILGUS, T. Regulation of Scar Formation by Vascular Endothelial Growth Factor. Laboratory
Investigation, v.88, p.579-590, 2008.
WITTE, M.B.; BARBUL, A. General principles of wound healing. Surg. Clin. North Am.,
Philadlephia, v.77, p.509-528, 1997.
YOKOYA, E. Controle de Infecções intramamárias no Gado Leiteiro Usando as Propriedades
Antibacterianas e Cicatrizantes do Muco de Escargots Achatina spp no Pré e Pós Dipping. 95p.
Dissertação (Plano Mestrado, Nutrição e Produção Animal), Faculdade de Medicina Veterinária e
Zootecnia, Universidade de São Paulo, Pirassununga, 2010.
YUKAMI, T. Endothelial Selections Regulate Skin Wound Healing in Cooperation with I-selection
and içam-1. Journal of Leucocyte Biology, v.82, September, 2007.
68
CAPÍTULO IV
FINGERPRINTING POR ESPECTROMETRIA DE MASSAS PARA
IDENTIFICAÇÃO DE AGENTES CAUSADORES DA MASTITE
BOVINA
Juliana Regina Barreiro¹, Daniele Cristine Beuron¹, Julianne de Rezende
Naves¹, Juliano Leonel Gonçalves¹, Cristina Simões Cortinhas¹, Elmeson
Ferreira de Jesus¹,
Christina Ramires Ferreira², Marcos Veiga dos Santos¹
¹Universidade de São Paulo, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia – VNP/
USP – A. Duque de Caxias Norte, 225, 13635-900 – Pirassununga, SP,
[email protected].
²Laboratório ThoMSon de Espectrometria de Massas, Instituto de Química,
Universidade de Campinas - UNICAMP Campinas, 13083-970, São Paulo,
RESUMO
A mastite é uma das principais doenças de vacas leiteiras em todo o
mundo. O diagnóstico de rotina pode ser feito por meio de cultura microbiológica,
cujo procedimento é demorado. A espectrometria de massas, utilizando matriz
assistida por dessorção e ionização por tempo-de-vôo (MALDI-TOF MS) vem
sendo usada para identificar e caracterizar microrganismos de forma rápida,
utilizando protocolo de extração de amostra de fácil execução. Esta técnica
permite a identificação de bactérias com alta confiabilidade e velocidade a
partir de extrato bruto bacteriano ou bactérias lisadas. Com o uso de MALDITOF MS, 33 isolados bacterianos do leite obtidos de diferentes vacas leiteiras
foram analisadas e os resultados foram comparados com aqueles obtidos
pelo método microbiológico.A metodologia de MALDI-TOF MS apresentou
confiabilidade para a identificação bacteriana de bactérias isoladas em 24 h de
cultivo em casos de mastite subclínica, possibilitando emprego imediato de
medidas de controle da mastite e controle da qualidade do leite na indústria
de laticínios.
INTRODUÇÃO
A mastite (do grego mastos) bovina é uma doença de grande
importância econômica. A maioria das mastites não apresenta sinais físicos
de processo inflamatório agudo, sendo crônicas ou incipientes, no entanto,
causam elevados prejuízos econômicos e servem de fonte de infecção. A
resposta inflamatória ocorre em resposta à invasão bacteriana, fúngica, ou
infecções por algas da glândula mamária (Radostits et al., 2002).
69
O leite é uma mistura complexa, nutritiva e estável de gordura,
proteínas e outros componentes, os quais se encontram suspensos ou
solubilizados em água (Gianola et al., 2004). Segundo Dingwell et al., (2004),
a qualidade do leite está diretamente relacionada à diversos fatores, como
saúde, alimentação e manejo dos animais, com a qualidade da mão-de-obra,
manejo adequado dos equipamentos e utensílios utilizados durante a ordenha
e transporte até a indústria. Todos esses fatores influenciam a composição e as
características sensoriais, certificando ou não a qualidade do produto.
O diagnóstico da mastite clínica pode ser feito por meio da
sintomatologia, como inflamação do úbere, secreção láctea com grumos,
sangue, pus, entre outras alterações visuais. Entretanto, para diagnosticar
a mastite subclínica é necessária a utilização de exames complementares
baseados no conteúdo celular ou alterações da composição do leite. Além
disso, existe a necessidade da cultura microbiológica e isolamento dos agentes
etiológicos envolvidos, visando o uso de métodos de tratamento e estratégias
de controle e profilaxia adequados (Dias, 2007).
Segundo Radostits et al., (2002), o diagnóstico clínico de mastite é
simples, visto que qualquer vaca com úbere inflamado, difuso ou focalmente,
ou dolorido em um ou mais quartos, mas secretando leite com sangue, pus,
grumos apresenta mastite. Entretanto, mastites subclínicas crônicas, que
podem reduzir a capacidade funcional da glândula mamária, causando
prejuízos econômicos, não são diagnosticadas pelos métodos rotineiros de
exame clínico: inspeção do animal, leite e palpação.
A técnica de espectrometria de massas com fonte de ionização do tipo
dessorção e ionização por matriz assistida à laser – MALDI (do inglês matrix
assisted laser desorption/ionization) tem sido utilizada de modo crescente em
microbiologia clínica humana para a identificação de microrganismos devido à
sua capacidade de analisar moléculas de massas elevadas, misturas complexas
de biomoléculas, e ainda por apresentar alta sensibilidade mesmo em reduzida
quantidade de amostra (Siuzdak, 2006). Essa técnica possui um tipo de
ionização branda, que permite a dessorção de peptídeos e proteínas a partir de
cultivos bacterianos ou extratos bacterianos (Ruelle et al., 2004). Os íons são
separados e detectados de acordo com a massa molecular e número de cargas.
Cada pico de massa corresponde a um fragmento molecular desprendido da
superfície celular durante a dessorção à laser (Holland et al., 2006; Siuzdak,
2006).
A técnica de MALDI-MS possui alta sensibilidade a mudanças
mínimas de composição química; de forma que a reprodutibilidade de espectros
é um fator crítico na comparação de espectros bacterianos (Zhang et al., 2004).
Com a utilização desse método, pode-se identificar bactérias pela comparação
do espectro de massas (obtido em poucos segundos), com espectros referência
70
de cepas por meio de análise estatística multivariada. Desta forma, tem-se um
diagnóstico para o patógeno da mastite com mais rapidez do que os métodos
convencionais.
MASTITE: CONCEITOS, MÉTODOS DIAGNÓSTICOS E PRINCIPAIS
AGENTES
Mais de 80 diferentes espécies de microrganismos foram identificadas
como agentes causadores de mastite bovina, sendo que as espécies mais
frequentemente isoladas são Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae,
Corynebacterium sp, Streptococcus dysgalactiae, Streptococcus uberis
e Escherichia coli (Holtenius, 2004). Santos et al., (2004) relatou que a
colonização da glândula mamária bovina por bactérias patogênicas resulta
em eventos que conduzem a alterações na composição do leite, seguida pelo
aumento marcante no número de células somáticas.
Santos & Fonseca (2007) afirmam que a mastite inicia-se quando
os microrganismos invadem a glândula mamária atravessando o canal do
teto e multiplicam-se no interior dos tecidos. A invasão microbiana pode
ocorrer por diversas formas, como a colonização da pele e do canal do teto
entre as ordenhas, flutuações de vácuo durante a ordenha que introduzem os
microrganismos para dentro do teto e introdução de cânulas contaminadas no
momento do tratamento intramamário. Após a invasão, ocorre intensa migração
de leucócitos do sangue para o leite, com o objetivo de eliminar o agente
patogênico, além de alterações da permeabilidade vascular e outros sinais de
inflamação. Os autores também citam quatro fatores principais que envolvem
a ocorrência da mastite, como a resistência da vaca, o agente patogênico, o
ambiente e o estágio de lactação.
Um programa de controle da mastite tem como objetivos eliminar
infecções existentes, monitorar a saúde da glândula mamária e minimizar a
incidência de novas infecções (Dohoo & Leslie, 1991; Santos & Fonseca,
2007). Detectar a infecção intramamária é de grande importância para manter
o padrão de qualidade do leite e a saúde do rebanho. Os principais métodos de
diagnóstico da mastite são: condutividade elétrica (EC), contagem de células
somáticas (CCS), Califórnia Mastitis Test (CMT), teste da caneca, Wisconsin
Mastitis Test (WMT) e cultura microbiológica (Santos & Fonseca, 2007;
Kamphuis et al., 2008).
Medidas de controle da mastite incluem o uso do pré-dipping e pósdipping (imersão dos tetos em solução desinfetante), terapia de vaca seca
com antibiótico de longa duração, segregação e descarte de animais com
mastite crônica e controle ambiental. O pós-dipping previne novas infecções
intramamárias causadas por patógenos contagiosos, já a terapia de vaca seca
visa eliminação de casos de mastite subclínica e prevenção de novos casos
71
durante o período seco. Medidas como a redução da exposição do animal
ao agente, o aumento da resistência da vaca (por meio da dieta, vacinação e
prevenção ao estresse) diminuem a incidência de mastite causada por patógenos
ambientais (Sargeant et al., 2001).
A mastite pode resultar na substituição de células epiteliais secretoras
por tecido conjuntivo, ocasionando queda na produção de leite. Durante a
infecção ocorre migração de células somáticas para o interior dos alvéolos,
sendo que durante este processo pode ocorrer destruição de células epiteliais
(Sommerhauser et al., 2003).
O aumento da CCS é dos principais métodos de diagnóstico indireto
da mastite subclínica, já que é um bom indicador da probabilidade de ocorrência
de uma infecção intramamária. Quanto maior a CCS maior é a probabilidade
de que a vaca esteja infectada. O leite de um quarto não infectado apresenta
CCS < 100.000 cel/ml, enquanto a CCS de um quarto infectado é geralmente
> 200.000 cel/ml, indicando a ocorrência de mastite subclínica ou que o quarto
está se recuperando da infecção. O CMT é um dos testes mais conhecidos e
práticos para o diagnóstico da mastite subclínica. Seu princípio baseia-se na
estimativa da contagem de células somáticas no leite. O resultado do teste
é avaliado em função do grau de gelatinização ou viscosidade da mistura de
partes iguais de leite e reagente, sendo o teste realizado em bandeja apropriada
e ao pé da vaca. Os resultados são expressos em cinco escores: negativo,
traços, um, dois e três cruzes, os quais apresentam boa correlação com a CCS
(Esslemont & Kossaibati, 2002; Santos & Fonseca, 2007).
Segundo Berglund et al., (2007) a infecção intramamária é a
principal causa do aumento da CCS. Prestes et al., (2002) mencionaram que
microrganismos contagiosos (Staphylococcus aureus, Staphylococcus sp.
coagulase negativa, Streptococcus agalactiae, Streptococcus dysgalactiae
e Corynebacterium bovis) levam ao aumento da CCS, por outro lado, os
microrganismos ambientais (Escherichia coli, Klebsiella sp., Enterobacter
sp., Streptococcus uberis e Pseudomonas aeruginosa) podem ou não alterar os
valores da CCS devido às diferenças das respostas imunológicas e do agente
etiológico evolvido na infecção intramamária.
A cultura bacteriológica do leite é considerado um teste qualitativo e
para que um resultado seja positivo é preciso o isolamento de pelo menos um
microrganismo viável, no entanto, qualquer contaminação externa pode gerar
resultado falso-positivo ou erros na preparação das amostras e dos meios de
cultura podem gerar resultados falso-negativos. Por ser considerado um teste
caro e demorado como exame de rotina na fazenda; outros testes de diagnóstico
da mastite devem ser empregados (Urech et al., 1999).
O diagnóstico microbiológico e a identificação dos agentes infecciosos
de amostras do leite de tanque é um método auxiliar no monitoramento das
72
mastites contagiosas, entretanto, apresenta algumas limitações como o tempo
necessário para o diagnóstico, a identificação dos agentes e os procedimentos
de conservação e transporte das amostras. O diagnóstico molecular, baseado na
técnica de reação em cadeia pela polimerase (PCR), possibilita a identificação
do agente sem a necessidade do mesmo estar viável na amostra (Santos, 2006).
A infecção por S. aureus apresenta geralmente caráter subclínico
e resposta imune branda, condição que contribui para sua habilidade de
estabelecer infecções intramamárias crônicas (Bannerman et al., 2004). Além
disso, o S. aureus possui grande capacidade de invasão, instalando-se em partes
profundas da glândula mamária. A taxa de cura desse tipo de infecção durante
a lactação tende a ser bastante reduzida. Tratamentos de maior duração foram
associados a maiores chances de cura, porém é necessário avaliar o custobenefício de tal tratamento. Visando maximizar a cura o tratamento durante
a lactação deve ser realizado em animais jovens com infecção recente tendo
apenas um quarto do úbere comprometido (Hensen et al., 2000).
Os Staphylococcus coagulase negativa vivem na pele do teto e podem
infectar a glândula mamária. As infecções causadas por este patógeno resultam
em elevação moderada da CCS. Casos clínicos são comumente observados
(Costa et al., 1995) e tanto a taxa de cura espontânea quanto a resposta ao
tratamento antibiótico ocorrem frequentemente. Vacas adultas e novilhas
apresentam alta prevalência de mastite causada por esse tipo de agente após
o parto, com rápido declínio dos casos após a segunda semana de lactação
(Santos & Fonseca, 2007).
A principal fonte de eliminação dos Streptococcus agalactiae e
Staphylococcus aureus, dentro do rebanho, é a própria glândula mamária
infectada. Porém, os microrganismos ambientais, Streptococcus uberis,
Streptococcus dysgalactiae e coliformes; quando isolados de amostras de leite,
do tanque especialmente, podem ser oriundos de outras fontes externas e não
específicas do leite (Brito et al., 1998).
A infecção por S. agalactiae frequentemente se apresenta na forma
subclínica com acentuado aumento da contagem de células somáticas.
Entretanto, a infecção causada por essa bactéria apresenta boa resposta ao
tratamento antibiótico intramamário durante a lactação. Vacas infectadas por
S. agalactiae apresentaram maior taxa de cura durante a lactação, quando
comparadas com outros tipos de patógeno (Wilson et al., 1999). Vacas com
mastite por esse patógeno tornam-se reservatórios da bactéria no rebanho e
a ordenha é considerada o momento de maior transmissão da bactéria. Essa
espécie bacteriana reside somente no úbere de vacas infectadas e elimina
elevado número de bactérias no leite, podendo influenciar a contagem
bacteriana total (CBT) do leite do tanque. Devido ao limitado habitat do S.
agalactiae e a maior taxa de cura seguida de tratamento, algumas fazendas
73
optam por erradicar o patógeno do rebanho. O programa de controle de S.
agalactiae é baseado em cultura microbiológica e tratamento antibiótico de
todos os quartos do úbere infectados pelo patógeno. Vacas não responsivas a
segunda fase de tratamento devem ser separadas do rebanho ou descartadas
(Santos & Fonseca, 2007).
Infecções causadas por Streptococcus ambientais têm natureza
variada devido a distintas características de dois constituintes desse grupo, S.
uberis e S. dysgalactiae. Diferentes linhagens de S. uberis apresentam não
somente padrão epidemiológico ambiental como também padrão contagioso.
O S. dysgalactiae também mostra padrões alternados e o aumento de sua
prevalência nos rebanhos leva à necessidade de mais trabalhos sobre essa
espécie bacteriana (Santos & Fonseca, 2007). Na rotina de isolamento
microbiológico, os Enterococcus spp. são muitas vezes classificados como
parte do grupo dos Streptococcus ambientais (ou não agalactiae). As bactérias
do gênero Enterococcus spp. são mais resistentes aos antimicrobianos e
sobrevivem em ambientes pouco favoráveis, o que pode afetar a prevalência e
a taxa de cura dos estreptococos (Santos et al., 2007).
Casos de mastite causada por bactérias Gram negativas envolvem
principalmente Escherichia coli e Klebsiella spp. Os casos clínicos desse grupo
de bactérias, em geral, apresentam-se de forma aguda. A destruição da bactéria
pelo sistema imune causa a exposição de fatores estimulantes da inflamação
que desencadeiam os típicos sinais clínicos da infecção (Bannerman et al.,
2004). A quantidade de estímulo ao sistema imune determina a severidade
da infecção, e em cerca de 40% dos casos severos o animal pode apresentar
bacteremia (Wenz et al., 2001).
Outra bactéria causadora da mastite frequentemente isolado de casos
clínicos é Corynebacterium sp. (Costa et al., 1995). O canal do teto parece
ser um dos principais locais de ocorrência desse agente, ainda que a infecção
possa se localizar na cisterna da glândula. Com relação à patogenicidade, o
Corynebacterium spp. é considerado um patógeno de significância limitada,
apresentando-se na forma decasos subclínicos e leves, mas é altamente
contagioso, fato que aumenta sua frequência de isolamento nas mastites. O
Arcanobacterium pyogenes é conhecido por causar mastites severas com
extensa destruição do tecido mamário. Esse microrganismo é encontrado
nas membranas mucosas dos animais, mas age como patógeno oportunista
causando infecções piogênicas. Nas mastites, o Arcanobacterium pyogenes
apresenta baixa resposta ao tratamento de antibióticos (Santos & Fonseca,
2007).
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
A espectrometria de massas (MS) é uma técnica analítica que permite a
74
identificação da composição química de um determinado composto isolado, ou
de diferentes compostos em misturas complexas, por meio da determinação de
suas massas moleculares na forma iônica, (ou seja, com carga elétrica líquida,
positiva ou negativa), baseada na sua movimentação através de um campo
elétrico ou magnético. Esta movimentação é determinada pela razão entre a
massa de um determinado composto (analito) e sua carga líquida, designada
por m/z (mass-to-charge ratio). Assim, conhecendo o valor de m/z de uma
molécula é possível inferir sobre a composição química elementar, e com isso
determinar sua estrutura. A espectrometria de massas pode ser utilizada em
análises quantitativas, mas é em análises qualitativas que ela tem se destacado,
como na identificação de compostos em misturas e, principalmente, na
caracterização estrutural de compostos desconhecidos, que pode ser alcançado
através da formação de íons-molécula e de seus respectivos íons-fragmentos
(Souza, 2008).
Devido a sua elevada sensibilidade, exatidão e resolução
proporcionadas por essa técnica na identificação das massas das proteínas, ela
pode ser considerada a principal ferramenta analítica no campo da proteômica.
Métodos tradicionais exigem grande número de amostras biológicas e diversas
etapas de purificação de proteínas são exigidas para sua análise. O uso da MS
proporcionou o desenvolvimento de métodos rápidos e eficientes de separação
(Fernandez-Lima et al., 2005).
Um espectrômetro de massas é composto por três módulos principais:
fonte de íons, analisadores de massas e os detectores (Figura 1). Fontes de íons
é parte do espectrômetro responsável pelo processo de ionização das moléculas,
ou seja, transformação de moléculas neutras em íons; os analisadores de massas
são parte do espectrômetro responsável pela separação dos íons de acordo com
seu m/z, realizado através de aplicações de campos elétricos e magnéticos;
e os detectores representando a parte final de um espectrômetro de massas,
responsável pela detecção e amplificação dos íons.
Figura 1: Representação esquemática de um espectrômetro de massas.
A ionização é o processo físico/químico de conversão de um átomo
ou molécula em um íon, adicionando ou removendo partículas carregadas,
como elétrons ou outros íons. Este processo funciona de maneira diferente
dependendo se um íon positivo ou negativo está sendo produzido. Um íon
de carga positiva é produzido quando um elétron ligado a um átomo (ou
75
molécula) absorve energia suficiente para escapar da barreira elétrica que o
limitava, desfazendo assim o vínculo com o núcleo, sendo expelido para fora
da eletrosfera. A quantidade de energia necessária é chamada de potencial de
ionização. Um íon negativamente carregado é produzido quando um elétron
livre choca com um átomo e é então capturado, ficando no interior da barreira
do potencial elétrico. Em alguns casos, um próton pode ser adicionado ou
subtraído da molécula, rendendo os íons [M+H]+ ou [M-H]-, respectivamente.
Em outros casos, os íons são formados através da interação com adutores,
como metais alcalinos (por exemplo, Li+, Na+, K+), formando íons positivos,
ou então com anions como Cl-, rendendo íons com cargas negativas (Dass,
2007; Hoffmann & Stroobant, 2007).
Tendo em vista que os processos de ionização são fundamentais para
a espectrometria de massas, diversas fontes de ionização foram desenvolvidas
ao longo da sua história, como Ionização Eletrônica (EI), Ionização Química
(CI), Ionização por Bombardeamento Rápido de Átomos (FAB), Ionização
por Dessorção a Laser Assistida por Matriz (MALDI), Ionização por Spray de
Elétrons (ESI), Ionização Química a Pressão Atmosférica (APCI), Ionização
por Dessorção de Spray de Elétrons (DESI), entre outras técnicas de ionização.
Segundo Watson & Sparkman (2007) a fonte de ionização é a parte
do espectrômetro de massas que produz os íons a partir dos analitos, e realiza
sua transferência para a fase gasosa (nos casos onde a ionização não precisa
ocorrer direto em amostra voláteis). Estes íons são então levados para dentro do
espectrômetro, sob um ambiente de vácuo, e então conduzidos até o detector. A
base da espectrometria de massas é a separação destes íons por suas diferenças
de m/z. Para atender esta necessidade, foram desenvolvidas diferentes
formas para controlar a trajetória desses íons através do espectrômetro,
as quais são realizadas por campos elétricos e magnéticos, chamados de
analisadores de massas (na realidade são analisadores de íons, ou m/z), e são
quase tão diversificados quanto às fontes de íons. Sendo os mais conhecidos
os analisadores Quadrupolares (Q – Quadrupole), Armadinha de Íons (IT –
Íon Trap, ou QIT – Quadrupole Íon Trap), Tempo-de-Vôo (TOF – Time-ofFlight), Analizadores com Transformada de Fourier (FT – Fourier Transform),
Analisadores de Mobilidade de Íons (IM – Íon Mobility), etc.
Os detectores compreendem a porção final dos espectrômetros de
massas, sua função é detectar os íons que chegam até eles e amplificar o sinal.
Os detectores funcionam pela conversão dos feixes de íons em sinais elétricos,
que podem ser armazenados e traduzidos em imagens, entre eles se destacam
os detectores Faraday crup, Multiplicadores de Elétrons (EM – Electron
Multiplier), Multiplicadores de Fótons, entre outros (Watson & Sparkman,
2007).
A técnica de MS com fonte de ionização do tipo MALDI tem sido
76
amplamente utilizada para a caracterização de microrganismos devido à sua
capacidade de analisar moléculas de massas elevadas, misturas complexas de
biomoléculas, e ainda por apresentar alta sensibilidade mesmo em reduzida
quantidade de amostra (Siuzdak, 2006). Essa técnica possui um tipo de
ionização branda, que permite a dessorção de peptídeos e proteínas a partir
de cultivos bacterianos ou extratos bacterianos (Ruelle et al., 2004). Os íons
são separados e detectados de acordo com sua massa molecular e número
de cargas. Cada pico de massa corresponde a um fragmento molecular
desprendido da superfície celular durante a dessorção à laser (Holland et al.,
2006; Siuzdak, 2006). Utilizando esse método, pode-se identificar bactérias
por meio da comparação do espectro de massas (obtido em poucos segundos)
com espectros referência de cepas por meio de análise estatística multivariada.
Na ionização por MALDI, a amostra deve ser misturada a uma matriz específica
que auxiliará na sua ionização. A amostra é misturada a uma determinada
matriz que quando seca, cristaliza-se juntamente com o analito. A transferência
de energia por MALDI ocorre por meio da irradiação pulsada de laser, a matriz
energizada converte a energia do laser em energia para a excitação do analito,
promovendo sua ionização (Figura 2). Esta forma de transferência de energia é
eficiente na obtenção de moléculas intactas, já que elas não sofrem incidência
direta da excessiva energia do laser, o que poderia causar sua decomposição.
Este processo ocorre em uma câmara sob vácuo e os íons então formados na
fase gasosa são acelerados por campos eletrostáticos em direção ao analisador
(Ardrey, 2003; Hoffmann & Stroobant, 2007; Dass, 2007).
Existe uma grande variedade de matrizes que podem ser utilizadas
em MALDI, constituídas principalmente de compostos aromáticos. As fontes
de laser também podem variar, no entanto a mais comum é a de N2, com
comprimento de onda de 337 nm. Os íons formados apresentam-se de modo
geral protonados monocarregados em modo positivo, desprotonados em
negativo. Contudo, é comum de serem formados íons com duas ou mais cargas,
ou com adutores como Na+ ou K+ (Hoffmann & Stroobant, 2007; Dass, 2007).
77
Figura 2 – Ionização por fonte de MALDI.
Fonte: Adaptado de http://www.chm.bris.ac.uk/ms/images/maldi-mechanism.gif
Analisadores de tempo-de-vôo são baseados no princípio de que
os íons com a mesma carga têm energias cinéticas iguais, e velocidade
inversamente proporcional à raiz quadrada da sua massa. Então se dois íons
com mesma carga, mas com massas diferentes, são acelerados através de um
campo elétrico com potencial constante, suas velocidades serão dependentes
de suas massas, e eles atingirão o detector com “tempos de vôo” diferentes.
Assim, o íon de menor valor de m/z (menor massa neste caso) atingirá o
detector primeiro, enquanto que o de maior massa levará mais tempo para
chegar ao detector (Hoffmann & Stroobant, 2007; Dass, 2007).
O potencial de aplicação da MS para estudos biológicos tem sido
bastante estendido devido aos avanços observados nos últimos anos em
aplicações nas áreas de genômica, transcriptoma, metabolômica, proteômica,
lipidoma e outras plataformas “omics”, e ao desenvolvimento extraordinário
dos equipamentos (Hoffmann et al., 2007; Feng et al., 2008). A MS é atualmente
a técnica de escolha para identificação de proteínas e para o estudo de
modificações protéicas pós-traducionais em diferentes condições fisiológicas.
Além disso, a MS vem sendo utilizada no monitoramento e caracterização de
diversos processos industriais como, por exemplo, em processos fermentativos
(Royce, 1993) e até mesmo na análise de microorganismos intactos (Claydon
et al., 1996; Fenselau & Demirev, 2001).
A discriminação e caracterização de micobactérias foi relatada por
MALDI-TOF MS (Hettick et al., 2006). A técnica foi usada também para
78
quimiotaxonomia bacteriana (Claydon et al., 1996; Smole et al., 2002; Ruelle
et al., 2004).
A espectrometria de massas também é utilizada na determinação
de razões isotópicas. Por exemplo, a análise de uma amostra de NaCl. Em
solução os íons Na+ e Cl- estarão dissociados, e quando analisados em modo
de detecção de íons positivos, será obtido apenas um íon de m/z 23 referente
ao Na+. Entretanto, quando analisamos esta mesma solução em modo de
detecção de íons negativos veremos o aparecimento de dois íons, um de m/z
35 sendo este o íon base (aquele aparece representando 100%) e outro de m/z
37, que deverá representar cerca de 1/3 do íon base. Estes resultados devem-se
à relação isotópica apresentada pelos íons analisados (Souza, 2008).
ESPECTROMETRIA DE MASSAS APLICADA À MICROBIOLOGIA
Métodos tradicionais microbiológicos com base na morfologia e as
características bioquímicas são demorados, propenso a erros e laboriosos.
Portanto, é necessário o desenvolvimento de novos métodos rápidos e eficazes
para identificação das espécies bacterianas. A espectrometria de massa é uma
poderosa ferramenta de rotina em estudos biológicos e apresenta-se como
alternativa aos métodos tradicionais, em especial para identificação bacteriana
e de diferenciação. Ilina et al., (2009) utilizaram a espectrometria de massas
para identificação de espécies de Neisseria, confirmando a utilizada da técnica.
Vários métodos manuais e automatizados baseados nas características
fenotípicas têm sido desenvolvidos para a identificação de estafilococos.
No entanto, estes sistemas têm suas limitações, principalmente em razão de
diferenças fenotípicas entre estirpes da mesma espécie. Ao longo dos últimos
10 anos, muitos métodos genotípicos com base na análise de determinados
alvos de DNA foram concebidos para a identificação em nível de espécie mais
comum de Staphylococcus Coagulase Negativa em isolados. Dubois et al.,
(2010) utilizaram a matriz assistida por dessorção e ionização por tempo de
vôo (MALDI-TOF MS), usando “impressões digitais”, para a identificação de
152 cepas de Staphylococcus de origem clínica e ambiental, também avaliaram
a capacidade do sistema Biotyper MALDI (Bruker Daltonique, Wissembourg,
França), concluindo que este método é uma excelente alternativa aos métodos
tradicionais e pode ser utilizado para a análise das relações clonais e/ou
taxonômica.
Carbonelle et al., (2007) descreveram a aplicação do MALDI-TOFMS para a identificação de Staphylococcus coagulase-negativa que acometem
humanos. Vinte e três cepas de referência de espécies clinicamente relevantes
ou subespécie foram selecionadas, para cada cepa de referência, o perfil
de MALDI-TOF-MS foi analisado e comparado com o perfil de 196 cepas
testadas. Em todos os casos o conjunto de picos de referência pertencentes
79
amesma espécie que o da estirpe testada, demonstrando assim que os 23
conjuntos de picos selecionados podem ser utilizados como um banco de dados
para a identificação rápida de espécies de Stafphylococcus coagulase-negativo.
Resultados semelhantes foram obtidos por meio de quatro diferentes condições
de crescimento.
Nove cepas de bactérias anaeróbias foram caracterizadas por MALDITOF e aplicou-se o método para identificação com sucesso dessas bactérias em
amostra de 75 pacientes que apresentaram infecção periodontal. Os autores
sugeriram que a técnica de MALDI-TOF MS possa se tornar um método útil
para a identificação de bactérias anaeróbicas, especialmente aquelas que não
podem ser prontamente identificadas por análise bioquímica. Essa técnica
pode se tornar um sistema atrativo até mesmo para a identificação de rotina de
amostras clínicas (Stingu et al., 2008).
Strephtococcus viridans (VS) são responsáveis por várias doenças
sistêmicas, como endocardite, abscessos e septicemia. Porém, a identificação
das espécies pelos métodos convencionais, parece ser mais difícil do que
identificação de espécies de outros grupos de bactérias. Friedrichs et al., (2007)
avaliou o uso de MALDI-TOF para a rápida identificação de 10 espécies
diferentes de VS. Um total de 99 isolados clínicos, 10 cepas de referência e
20 estirpes foram analisados. Para avaliar a espectrometria de massa todas as
cepas foram identificadas em paralelo por métodos fenotípicos e genotípicos. A
comparação dos resultados de identificação das espécies obtidas pelas análises
MALDI-TOF MS com os sistemas de identificação fenotípica/genotípica
mostrou 100% de consistência em nível de espécie.
Ilina et al., (2010) usaram a técnica de MALDI-TOF MS para
identificação de bactérias Helicobacter pylori, sendo 17 espécies clínicas e
2 laboratoriais. Apesar da heterogeneidade protéica evidente de H. Pylori,
espectros de massas coletadas sob várias formas de cultivos foram altamente
reprodutíveis. Além disso, todas as amostras clínicas foram identificado
como espécie H. pylori por meio de análise comparativa. Teramoto et al.,
(2007) através da espectrometria de massas utilizando o MALDI obtiveram
resultados conviáveis na identificação da Pseudomonas putida, afirmando
que a classificação pelo método proposto foi semelhante aos resultados do
seqüênciamento de DNA .
Barreiro et al., (2010) utilizaram o método de MALDI-TOF – MS
para identificar 33 bactérias isoladas de amostras de leite de diferentes
fazendas leiteiras, as quais foram previamente identificadas pelo protocolo de
exame microbiológico de rotina (Figura 3) como Staphylococcus aureus (n =
13), Streptococcus agalactiae (n = 10) e Staphylococcus coagulase negativo (n
= 10). Para todas as amostras de Streptococcus agalactiae, resultados similares
foram observados para a identificação microbiológica e MALDI-TOF MS. Em
80
relação ao Staphylococcus aureus, de 13 isolados, 11 apresentaram resultados
de mesma identificação (Tabela 1). A partir destes dados, é possível afirmar
que MALDI-TOF MS (com base em perfis de proteínas conservadas) (Figura
4), é capaz de identificação de distintas espécies dentro do mesmo gênero
bacteriano. O banco de dados Biotyper MALDI (Bruker Daltonik, Alemanha)
contém uma coleção ou seqüência de estirpes bacterianas, e tem sido
otimizado para uma melhor identificação (Lartigue et al., 2009). Um isolado de
Staphylococcus aureus foi identificado por MALDI-TOF como Staphylocccus
haemolyticus, este resultado foi confirmado pelo seqüenciamento de 16S
rRNA. A informação obtida por MALDI-TOF MS foi de que a cultura mista de
bactérias pode ser identificada, MALDI-TOF indicaram uma impressão digital
com íons indicativo de uma cultura mista (Barreiro et al., 2010).
Figura 3: Esquema identificação microbiológica e MALDI-TOF MS.
81
Tabela 1: Cepas bacterianas isoladas de diferentes amostras de leite de vacas com mastite subclínica identificada por exame microbiológico padrão e por ‘fingerprint’ MALDI-TOF MS.
Fonte: Barreiro et al., (2010).
Figura 4: Identificação de microrganismos através da dessorção/ionização por matriz assistida a
laser por tempo de vôo em espectrometria de massas de três isolados (MALDI- TOF MS). Notase as características dos perfis da proteína obtidos por Staphylococcus aureus, Streptococcus
agalactiae, Staphylococcus haemolyticus.
Fonte: Barreiro et al., (2010).
Staphylococcus coagulase negativa são representados por um grande
número de espécies de bactérias, que normalmente são agentes causadores
de mastite. Rotineiramente, as espécies não são determinadas pelo exame
microbiológico, mas essa identificação mais detalhada é facilmente possível
por MALDI-TOF MS (Figura 5) (Barreiro et al., 2010). A presença de S. aureus
no grupo Staphylococcus coagulase negativo não era esperado. Em estudos
de caracterização molecular (PCR por espaçador intergênico tRNA), de 26
82
S. chromogens (a Staphylococcus coagulase negativo) isoladas de mastite
subclínica de 44 isolados de rebanhos leiteiros na Bélgica, identificou-se uma
estirpe de S. aureus, que não mostrou nenhuma reação de coagulase positiva
e pode ser detectada somente por meio da caracterização molecular (Catry,
2003).
Figura 5: MALDI-TOF MS espectros de S.coagulase negativos isolados (de acordo com a Tabela
1). MALDI-TOF MS permite a identificação das espécies de isolados de S. coagulase negativo.
Fonte: Barreiro et al., (2010).
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O uso de MALDI-TOF MS possibilita detecção rápida de
microrganismos causadores de mastite e, portanto, pode auxiliar na escolha de
medidas de controle e tratamento mais adequado para a mastite subclínica e
clínica. Na indústria de laticínios, MALDI-TOF MS também pode fornecer uma
identificação mais rápida, mais barata e confiável de microrganismos presentes
no leite para um controle de qualidade microbiológico mais abrangente.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
ARDREY, R. E., Liquid Chromatography-Mass Spectrometry: An Introduction. John Wiley &
Sons, Chichester, UK, 2003.
BANNERMAN, D.D.; PAAPE, M.J.; LEE, J.W.; ZHAO, X.; HOPE, J.C.; RAINARD, P.
Escherichia coli and Staphylococcus aureus elicit differential innate immune responses following
intramammary infection. Clinical and Diagnostic Laboratory Immunology, v. 11, p. 463-47, 2004.
83
BARREIRO, J.R., FERREIRA, C.R., KOSTRZEWA, M., MAIER, T., WEGEMANN, B.,
BÖETTCHER, V., EBERLIN, M.N., SANTOS, M.V. Rapid and Comprehensive Identification
of Subclinical Cow Mastitis Pathogens in Milk by MALDI-TOF Mass Spectrometry. Journal of
Dairy Science (Submetido Julho 2010- Aceito Agosto 2010).
BERGLUND, I.; PETTERSSON, G.; OSTENSSON, K.; SVENNERSTEN-SJAUNJA, K.
Quarter Milking for improved detection of increase SCC. Reproduction in Domestic Animals, v.
42, n. 4, p. 427-432, 2007.
BRITO, M. A. V. P.; BRITO, J. R. F.; SOUZA, H. M.; VARGAS, O. L. Avaliação da sensibilidade
da cultura de leite do tanque para isolamento de agentes contagiosos da mastite bovina. Pesquisa
Veterinária Brasileira, v. 18, n. 1, p. 39-44, 1998.
CARBONNELLE, E. ; BERETTI, J. ; COTTYN, S. ; QUESNE, G. ; BERCHE, P. ; NASSIF,
X. ; FERRONI, A. Rapid Identification of Staphylococci Isolated in Clinical Microbiology
Laboratories by Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization–Time of Flight Mass Spectrometry.
Journal of Clinical Microbiology. v.45, n.7, p. 2156–2161, 2007.
CLAYDON M.; DAVEY S.; EDWARD-JONES V.; GORDON D. The rapid identification of intact
microorganisms using mass spectrometry. Nature Biotechnology, v.14, p.1584–1586, 1996.
COSTA E. O.; MELVILLE, P. A.; RIBEIRO, A. R.; VIANI, F. C.; MASCOLLI, R.; OLIVEIRA,
P. J. Mastite bovina: CMT versus microbiológico. Hora Veterinária, v.15, n. 89, p. 53-54, 1996.
COSTA, E. O.; BENITES, N.R.; MELVILLE, P.A.; PARDO, R. B.; RIBEIRO, A. R.; WATANABE,
E.T. Estudo etiológico da mastite clínica bovina. Revista Brasileira de Medicina Veterinária, v. 17,
p. 156-158, 1995.
DASS, C., Fundamentals of contemporary mass spectrometry. John Wiley & Sons, Hoboken, New
Jersey, 2007.
DIAS, R. V. C. Principais Métodos de Diagnóstico e Controle da Mastite Bovina. Acta Veterinaria
Brasílica, v.1, n.1, p.23-27, 2007.
DINGWELL R.T., LESLIE K.E., SCHUKKEN Y.H., SARGEANT J.M., TIMMS L.L.,
DUFFIELD T.F., KEEFE G.P., KELTON D.F., LISSEMORE K.D. e CONKLIN J. Association
of cow and quarter-level factors at drying-off with new intramammary infections during the dry
period. Prev. Vet. Med. 63:75-89, 2004.
DOHOO, I. R.; LESLIE, K. E. Evaluation of changes in somatic cell counts as indicators of new
intramammary infections. Preventive Veterinary Medicine, v. 10, n. 3, p. 225-237, 1991.
DUBOIS, D.; LEYSSENE, D.; CHACORNAC, J. P.; KOSTRZEWA, M.; SCHMIT, P. O.;
TALON, R.; BONNET, R.; DELMAS, J. Identification of a variety of Staphylococcus species by
matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry . J. Clin. Microbiol.
48:941–945, 2010.
ESSLEMONT D. & KOSSAIBATI M. Mastitis: how to get out of the dark ages. Vet. J. 164:8586, 2002.
FERNANDEZ-LIMA, F.A.; PONCIANO,C.R. ; PEDRERO, E. ; DA SILVEIRA, E.F.
Acoplamento das espectrometrias de mobilidade iônica e de massa MALDI-TOF. Revista
Brasileira de Aplicações de Vácuo, v. 24, n. 2, p. 74-80, 2005.
84
FENG, X.; LIU, X.; LUO, Q.; LIU, B.F. Mass spectrometry in systems biology: an overview. Mass
Spectrometry Reviews. v. 27, n. 6, p. 635-60, 2008.
FENSELAU, C.; DEMIREV, P.A. Characterization of intact microorganism by MALDI mass
spectrometry. Mass Spectrometry Reviews,v. 20, n. 4, p. 157-171, 2001.
GIANOLA, D., HERINGSTAD, B., KLEMETSDAL, G., CHANG, Y. M. Longitudinal analysis
of clinical mastitis at different stages of lactation in Norwegian cattle. Livest. Prod. Sci. 88:251261,2004.
FRIEDRICHS, C.; RODLOFF, A. C.; CHHATWAL, G. S.; SCHELLENBERGER, W.; ESCHRICH,
K. Rapid Identification of Viridans Streptococci by Mass Spectrometric Discrimination. Journal of
Clinical Microbiology, v. 45, n. 8, p. 2392–2397, 2007.
HENSEN, S.M; PAVICIC, M.J.; LOHUIS, J.A.; DE HOOG, J.A.; POUTREL, B. Location of
Staphylococcus aureus within the experimentally infected bovine udder and the expression of
capsular polysaccharide type 5 in situ. Journal of Dairy Science, Savoy, v. 83, p. 1966-1975, 2000.
HETTICK, J.M.; KASHON, M.L.; SLAVEN, J.E.; MA, Y.; SIMPSON, J.P.; SIEGEL, P.D.;
MAZUREK, G.N.; WEISSMAN, D.N. Discrimination of intact mycobacteria at the strain level:
a combined MALDI-TOF MS and biostatistical analysis. Proteomics, v.6, p.6416–6425, 2006.
HIRSH, D.C.; ZEE, Y.C. Microbiologia Veterinária, Rio de Janeiro:Guanabara Koogan, 446p
2003.
HOFFMANN, E.; STROOTBART, V. Mass Spectrometry – Principles and Applications. 3rd
Edition, Wiley-Interscience, 2007.
HOLLAND, R.D., WILKES, J.G., RAFII, F., SUTHERLAND, J.B., PERSONS, C.C.,
VOORHEES, K.J., LAY, J.O. JR. Rapid identification of intact whole bacteria based on spectral
patterns using matrixassisted laser desorption/ionization with time-of-flight mass spectrometry.
Rapid Communications in Mass Spectrometry, v.10, p.1227– 1232, 2006.
HOLTENIUS K.; PERSSON WALLER K.; ESSEN-GUSTAVSSON B.; HOLTENIUS P.;
HALLEN SANDGREN C. Metabolic parameters and blood leukocyte profiles in cows from herds
with high or low mastitis incidence. Vet. J. 168:65-73, 2004.
ILINA, E. N.; BOROVSKAYA, A. D.; MALAKHOVA, M. M.; VERESHCHAGIN, V. A.;
KUBANOVA, A. A.; KRUGLOV, A. N.; SVISTUNOVA, T. S.; GAZARIAN, A. O.; MAIER,
T.; KOSTRZEWA, M.; GOVORUN, V. M.. Direct bacterial profiling by matrix-assisted laser
desorption-ionization time-of-flight mass pectrometry for identification of pathogenic Neisseria.
J. Mol. Diagn. 11:75–86, 2009.
ILINA, E. N.; BOROVSKAYA, A. D.; SEREBRYAKOVA, M. V.; CHELYSHEVA, V. V.;
MOMYNALIEV, K. T. M.; MAIER, T.; KOSTRZEWA, M.; GOVORUN, V. M. Application
of matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry for the study of
Helicobacter pylori. Rapid Commun. Mass Spectrom.; v. 24, p. 328–334, 2010.
KAMPHUIS, C.; SHERLOCK, R.; JAGO, J.; MEIN, G.; HOGEVEEN, H. Automatic detection of
clinical mastitis is improved by In-line monitoring of somatic cell count. Journal of Dairy Science,
v. 91, n. 12, p. 4560-4570, 2008.
85
MELLMANN, A., CLOUD, J.; MAIER, T.; KECKEVOET, U.; RAMMINGER, I.; IWEN,
P.; DUNN, J.; HALL, G.; WILSON, D.; LASALA, P.; KOSTRZEWA, M.; HARMSEN, D.
Evaluation of matrix-assisted laser desorptionionization-time-of-flight mass spectrometry in
comparison to 16SrRNA gene sequencing for species identification of non fermenting bacteria. J.
Clin. Microbiol. 46:1946–1954, 2008.
PEELER E.J.; GREEN M.J.; FITZPATRICK J.L.; GREEN L.E. The association between quarter
somatic-cell counts and clinical mastitis in three British dairy herds. Prev. Vet. Med. 59:169-180,
2003.
PRESTES, D. S.; FILAPPI, A.; CECIM, M. Susceptibilidade à Mastite: Fatores que Influenciam uma Revisão. Revista da Faculdade de Zootecnia, Veterinária e Agronomia, v. 9, n. 1, p. 118-132,
2002.
RADOSTITS, O. M.; BLOOD D.C.; GAY, C.C.. Um tratado de doenças dos bovinos, ovinos,
suínos, caprinos e eqüinos. 9 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. Clínica Veterinária, 1737
p. 2002.
RUELLE, V.; EL MOUALIJ, B.; ZORZI, W.; LEDENT, P.; DE PAUW, E. Rapid identification
of environmental bacterial strains by matrixassisted laser desorption/ionization time-offlight mass
spectrometry. Rapid Communications in Mass Spectrometry, v.18: p. 2013–2019, 2004.
ROYCE, P.N. A discussion of recent developments in fermentation monitoring and control from a
practical perspective. Critical Reviews in Biotechnology. v. 13, p. 117-149, 1993.
SANTOS, C. D. M. Staphylococcus sp e Enterobactérias isoladas de mastite recorrente em oito
rebanhos da região de Uberlândia-MG: perfil de suscetibilidade aos antimicrobianos. Dissertação
de Mestrado apresentada à Faculdade de Medicina Veterinária - UFU, 2006.
SANTOS, E. M. P.; BRITO, M.A.V.P.; LANGE, C.C.; BRITO, J.R.F.; CERQUEIRA, M.M.O.P.
Streptococcus e gêneros relacionados como agentes etiológicos de mastite bovina. Acta Scientiae
Veterinariae, v. 35, n. 1, p. 17-27, 2007.
SANTOS, J. E. P., Cerri RL, Ballou MA, Higginbotham GE, Kirk JH. Effect of timing of first
clinical mastitis occurrence on lactational and reproductive performance of Holstein dairy cows.
Animal Reproduction Science, v. 80, p. 31-45. 2004.
SANTOS, M.V.; FONSECA, L.F.L. Principais agentes causadores da mastite. Estratégias para
controle de mastite e melhoria da qualidade do leite. Barueri: Manole, 1. ed.,. cap. 3, p. 24-37,
2007.
SARGEANT, J. M.; LESLIE, K. E.; SHIRLEY, J. E.; PULKRABEK, B. J.; LIM, G. H. Sensitivity
and specificity of somatic cell count and California Mastitis Test for identifying intramammary
infection in early lactation. Journal of Dairy Science, v. 84, n. 9, p. 2018-2024, 2001.
SCHEPERS, A. J.; LAM, T.; SCHUKKEN, Y. H.; WILMINK, J. B. M. E.; HANEKAMP, W. J. A.
Estimation of variance components for somatic cell counts to determine thresholds for uninfected
quarters. Journal of Dairy Science, v. 80, n. 8, p. 1833-1840, 1997.
SIUZDAK, G. The expanding role of mass spectrometry in biotechnology. 2nd edition, MCC
Press, San Diego-EUA. 257p., 2006.
SMOLE, S.C.; KING, L.A.; LEOPOLD, P.E.; ARBEIT, R.D. Sample preparation of grampositivebacteria for identification by matrix assisted laser desorption/ionization time-of-flight.
Journal of Microbiology Methods, v.48, p.107– 115, 2002.
86
SOUZA, M. S. Aplicações da espectrometria de massas e da cromatografia líquida na caracterização
estrutural de biomoléculas de baixa massa molecular. Tese apresentada ao Programa de PósGraduação em Bioquímica, Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular, Setor de Ciências
Biológicas da Universidade Federal do Paraná, como requisito parcial à obtenção do grau de
Doutor em Ciências – Bioquímica, 2008.
SOMMERHAUSER J., KLOPPERT B., WOLTER W., ZSCHOCK M., SOBIRAJ A. e FAILING
K. The epidemiology of Staphylococcus aureus infections from subclinical mastitis in dairy cows
during a control programme. Vet. Microbiol. 96:91-102, 2003.
TERAMOTO, K.; SATO, H.; SUN, L.; TORIMURA, M.; TAO, H.; YOSHIKAWA, H.; HOTTA,
Y.; HOSODA, A.; TAMURA, H. Phylogenetic Classification of Pseudômonas putida Strains by
MALDI-MS Using Ribosomal Subunit Proteins as Biomarkers. Analytical Chemistry. n. 79, p.
8712-8719, 2007.
URECH, E.; PUHAN, Z.; SCHA¨ LLIBAUM, M. Changes in Milk Protein Fraction as Affected
by Subclinical Mastitis. Journal of Dairy Science, v. 82, n. 11, p. 2402-2411, 1999.
WATSON, J. T.; SPARKMAN, O. D.. INTRODUCTION TO MASS SPECTROMETRY:
Instrumentation, Applications and Strategies for Data Interpretation. Wiley: England, 2007. p. 860.
WENZ, J.R.; BARRINGTON, G.M.; GARRY, F.B.; MCSWEENEY, K.D.; DINSMORE, R.P.;
GOODELL, G.; CALLAN, R.J. Bacteremia associated with naturally occuring acute coliform
mastitis in dairy cows. Journal of the American Veterinary Medical Association, v. 219, p. 976981, 2001.
WILSON, D.J.; GONZALEZ, R.N.; CASE, K.L.; GARRISON, L.L.; GRÖHN, Y.T. Comparison
of seven antibiotic treatments with no treatment for bacteriological efficacy against bovine mastitis
pathogens. Journal of Dairy Science, v. 82, p.1664-1670, 1999.
ZHANG, Z.; WANG, D.; HARRINGTON, P.B.; VOORHEES, K.J.; REES, J. Forward selection
radial basis function networks applied to bacterial classification based on MALDI-TOF-MS.
Talanta, v.63, p.527–532, 2004.
87
CAPÍTULO V
BIOLOGIA MOLECULAR NO MELHORAMENTO DO VALOR
NUTRITIVO DE FORRAGENS TROPICAIS
Luis Felipe Prada e Silva, Daniela Maria Gerônimo e Lígia Garcia
Mesquita.
Departamento de Nutrição e Produção Animal.
Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia. Universidade de São Paulo. Av.
Duque de Caxias Norte,225. CEP 13635-900. [email protected]
Introdução
O Brasil apresenta grande heterogeneidade de sistemas de produção
de bovinos à pasto, com maior ou menor aplicação de tecnologia, o que
dificulta a identificação de objetivos claros em programas de melhoramento
de plantas forrageiras. Apesar desta heterogeneidade, a produção de bovinos
vem apresentando melhora nos índices produtivos, o que, combinado com a
pressão nacional e internacional para que os biomas Amazônia e Cerrado sejam
preservados, indica que o mercado buscará cultivares de plantas forrageiras que
aumentem a produtividade por área em sistemas mais intensivos de produção.
O principal limitante da maior lotação animal em áreas de pastagem
é a estacionalidade da produção do pasto, sendo este um importante objetivo
de programas de melhoramento (Valle et al., 2009). No entanto, apesar da
expressão de alguns genes já ter sido relacionada com a resistência a seca
e salinidade (Kim et al., 2010), será preciso ainda um grande avanço no
conhecimento para que a transgenia consiga contribuir de maneira significativa
para aliviar o problema de baixa produção de pastagens na época da seca.
Outro importante limitante da produção animal em pastagens é a
baixa qualidade nutricional, ou ainda mais precisamente, a rápida queda da
qualidade nutricional com a maturidade. A parede celular (fibra) corresponde
de 50 a 80% da matéria seca (MS) de forragens, e representa a maior fonte
de energia para ruminantes. O sistema digestivo dos ruminantes e populações
microbianas associadas são adaptados para obter nutrientes e energia da parede
celular de forragens; mas, infelizmente menos de 50% desta fração é digerida
e utilizada pelo animal (Buxton & Redfearn, 1997). Sendo assim, a qualidade
da fibra é o fator mais limitante à produção de ruminantes em regiões tropicais
(Wattiaux et al., 1991).
As forrageiras tropicais possuem elevada produção de massa em
condições de alta temperatura, devido ao processo fotossintético do tipo C4
(Long, 1999). Essa adaptação anatômica às altas temperaturas garante às
88
forrageiras tropicais maior eficiência do uso da água e do nitrogênio, maior
tolerância à seca, maiores taxas de fotossíntese e, consequentemente, maior
velocidade de crescimento do que forrageiras temperadas de ciclo fotossintético
C3 (Wedin, 2004). As mesmas diferenças anatômicas que garantem maior
produção de massa às forrageiras tropicais, também afetam a qualidade
nutricional. Em comparação com forrageiras temperadas e leguminosas, as
gramíneas de ciclo C4 possuem taxa de degradação e fermentação ruminal
relativamente lenta (Van Soest, 1994). Forrageiras tropicais possuem
proporcionalmente mais tecidos com degradação lenta, como xilema, epiderme
e células da bainha vascular, e menos tecidos com degradação rápida, como
mesófilo e floema (Akin & Burdick, 1975). Ainda, devido à concentração da
enzima Rubisco nas células da bainha vascular, bem como devido à maior
eficiência do aparato fotossintético, as folhas de gramíneas C4 possuem menor
concentração de proteína do que folhas de gramíneas C3 (Mullahey et al.,
1992).
Os resultados com manejo de forrageiras tropicais em sistemas
de pastejo intensivo indicam que após 95% de interceptação luminosa, ou
seja, quando a planta atinge seu índice de área foliar crítico, o processo de
elongação e maturação do colmo se acelera tremendamente, tanto em espécies
mais decumbentes (Brachiaria brizantha) quanto em espécies de crescimento
mais cespitoso (Panicum maximum) (Da Silva & Nascimento Jr., 2007).
Portanto, o declínio da qualidade nutricional das plantas forrageiras tropicais
de ciclo C4 é um dos maiores limitantes ao desempenho animal nos trópicos,
e deve ser foco dos programas de melhoramento genético, bem como de
programas visando o desenvolvimento de plantas transgênicas com melhor
qualidade nutricional. O processo de lignificação da parede celular de plantas
influencia não somente a indústria pecuária, mas também é um componente
indesejável na indústria de papel (Baucher et al., 2003), e para a produção de
álcool celulósico a partir do bagaço da cana-de-açúcar ou outras biomassas
(Chen & Dixon, 2007)
O melhoramento genético é um dos meios mais efetivos para o aumento
da produtividade e qualidade de plantas forrageiras. NO entanto, plantas
forrageiras apresentam enorme variabilidade no número de cromossomos,
comportamento reprodutivo, incompatibilidade sexual e modo de polinização,
o que representa tanto desafios como oportunidades para o desenvolvimento de
melhores cultivares. Considerando a complexidade genética e as dificuldades
encontradas pelo melhoramento convencional, a transgenia oferece várias
alternativas e estratégias efetivas para o melhoramento de cultivares
(Spangenberg et al., 1998). Esta revisão irá focar no uso da transgenia como
ferramenta para acelerar o melhoramento de plantas forrageiras tropicais,
visando principalmente o desenvolvimento de ecótipos com maior valor
89
nutritivo, sem prejudicar a resistência à insetos herbívoros.
Por que utilizar biologia molecular no melhoramento de plantas
forrageiras?
Avanços recentes em conhecimentos e técnicas de genética molecular
modificaram radicalmente a percepção científica sobre a maneira e o grau no
qual as plantas podem ser geneticamente modificadas para aumentar seu valor
nutritivo. Enquanto os métodos tradicionais de avaliação laboratorial e seleção
recorrente são severamente limitados por tempo e mão-de-obra, métodos
moleculares aparentemente são limitados apenas pela imaginação humana
(Casler, 2009).
Existem numerosas revisões sobre mecanismos de alteração na
estrutura e composição da parede celular, especialmente após a recente explosão
de interesse da comunidade científica mundial sobre a produção de álcool
celulósico a partir de biomassa (Bouton, 2007; Sticklen, 2008; Li et al., 2008;
Hisano et al., 2009). Ressalta-se que o desenvolvimento de plantas forrageiras
para a produção de bioenergia está alicerçado no conhecimento desenvolvido
ao longo das últimas décadas por cientistas interessados em aumentar o valor
nutritivo de forragens em sistemas de produção de ruminantes (Jacob et al.,
2009).
Enquanto biólogos moleculares estão avançando rapidamente
o conhecimento sobre a estrutura da parede celular e sua relação com
degradabilidade, poucos programas estão em parceria com programas de
melhoramento genético de forrageiras. O potencial de efeitos prejudiciais da
modificação da parede celular sobre o fenótipo da planta, como redução da
produção, decréscimo na resistência à insetos, e menor tolerância ao estresse,
evidencia a necessidade de colaboração com programas de melhoramento
orientados para o uso no campo dos cultivares. Avaliações de plantas
transgênicas em estufas ou câmaras de crescimento são insuficientes para
prever o fenótipo de plantas em condições de campo (Baucher et al., 1999).
Modificações genéticas são particularmente úteis para elucidar o
papel de enzimas em vias metabólicas de interesse, e para a modificação de
parâmetros para os quais não há variação genética conhecida, ou que tenha
sido constatado de difícil modificação por seleção e cruzamento. O número de
genes candidatos disponíveis para melhoristas de forragens de clima temperado
têm aumentado rapidamente com o advento de programas de descoberta de
genes em larga escala, como os baseados em etiquetas de sequências expressas
de espécies relevantes, como azevém perene e trevo branco (Sawbridge et
al. 2003a, 2003b), ou do seqüenciamento completo de genomas de espécies
modelo como Medicago truncatula (Kulikova et al. 2004), Lotus japonicus L.
(Stougaard, 2001), e arroz (Goff et al., 2002; Yu et al., 2002). A atual limitação
da adoção de tecnologias genéticas em programas de melhoramento destas
90
forrageiras de clima temperado não é, portanto, a identificação dos genes,
mas sim a anotação funcional destes genes e a prova de fenótipo (proof of
phenotype) em espécies alvo (Smith et al., 2007).
Os recursos genéticos em forrageiras tropicais são muito incipientes,
e avanços significativos dependem ainda do seqüenciamento em larga escala
do transcriptoma, ou do genoma. Como comparação, existem 21.780 EST`s de
azevém perene (Lolium perenne L.) depositadas no GeneBank, e somente 13
EST`s de Brachiaria brizantha e 4 de B. decumbens (http://www.ncbi.nlm.nih.
gov/dbEST/ - consultado em 12/10/2010).
Sequências parciais de genes da via da lignificação das espécies
de forrageiras tropicais P. maximum, B. brizantha e C. dactylon foram
recentemente depositadas no GeneBank (Acessos EU741931.1, EU741932.1,
EU741933.1, EU741934.1, EU741935.1, HM007818.1, HM007816.1,
HM007815.1, HM007814.1, HM007824.1, HM007823.1, HM007822.1,
HM007821.1, HM007819.1). A comparação destas sequências com outras
gramíneas de avançado conhecimento genômico (milho e arroz) demonstrou
alta similaridade entre as espécies, com média de similaridade de 94% com
milho e 87% com arroz (Lazarini et al, 2007; Gerônimo et al., 2010). Estes altos
índices de similaridade sugerem que os recursos genéticos já desenvolvidos
para milho e arroz, como base de dados de genes, microarranjos de DNA,
marcadores moleculares e oligonucleotídeos iniciadores, podem ser úteis no
estudo de plantas forrageiras tropicais.
Técnicas de transgenia
Os métodos de transformação de plantas podem ser divididos em
diretos, o qual utiliza processos físicos ou químicos que causam modificações
nas paredes e membranas celulares para que o DNA exógeno possa ser
introduzido (eletroporação com protoplastos, transformação por etilenoglicol,
aceleração de partículas, microinjeção) e indireto, o qual se utiliza do vetor
Agrobacterium tumefaciens (Santarém, 2000).
A eletroporação de protoplastos é um método utilizado para introduzir
macromoléculas em células vegetais. Protoplastos são células vegetais
desprovidas de paredes celulares e são submetidas à eletroporação, que consiste
na aplicação de pulsos curtos de corrente contínua e alta voltagem, induzindo a
formação de poros reversíveis nas membranas celulares para a entrada do DNA
exógeno (Monquero, 2005). Esta técnica tem a vantagem de não necessitar de
vetor biológico e não haver barreira física para a introdução do DNA, além de
ser uma técnica simples, rápida, e que não utiliza agentes tóxicos às células, e é
indicada para monocotiledôneas. Embora os pulsos elétricos possam ter efeitos
deletérios para os protoplastos e na regeneração das plantas (Santarém, 2000).
A desvantagem desta técnica é que o polietilenoglicol (PEG) pode danificar
91
as células, reduzindo sua capacidade de regeneração (Newell, 2000), portanto
é necessário um sistema eficiente de regeneração a partir de protoplasto,
atualmente restrito a poucas espécies (Santarém, 2000).
O método de aceleração de partículas, também conhecido como
biobalística ou bombardeamento, pode ser definido como a introdução
de moléculas de DNA em células vegetais intactas com a utilização de
microprojéteis de alta velocidade (Sartoretto, 2008). Esse método consiste
em atravessar a parede celular e membrana plasmática carreando o DNA
para livre penetração deste na célula (Sartoretto, 2008). O bombardeamento
é feito com um equipamento (também chamado de canhão) que acelera
microprojéteis (partículas) cobertas com sequências de DNA (Monquero,
2005). Microprojéteis de ouro ou de tungstênio penetram a parede e membrana
celular de maneira não letal, alojando-se aleatoriamente nas organelas e o
DNA é dissociado dos microprojéteis pela ação de líquido celular e integrado
ao genoma do organismo que o recebeu (Monquero, 2005). A biobalística pode
ser utilizada em qualquer tipo de tecido vegetal, porém requer equipamento
apropriado de alto custo e pode inserir um grande número de cópias do gene de
interesse na célula, provocando problemas de inserção e regulação do mesmo
(Handel, 1997). Este método de transformação tem sido o mais utilizado em
gramíneas, e tem sido otimizado para B. brizantha (Silveira et al., 2003). A
primeira transformação de Brachiaria foi feita em Brachiaria ruziziensis
utilizando biobalística (Lenis-Manzano, 1998).
A transferência de DNA por meio da Agrobacterium tumefaciens é o
método mais usado na obtenção de plantas transgênicas de dicotiledôneas, mas
não em monocotiledôneas, pela dificuldade de identificar estirpes da bactéria
que infectem estas plantas (Handel, 1997). A. tumefaciens é o agente causal da
galha da coroa, doença caracterizada pelo crescimento de tumores na junção
caule e raiz, e esses tumores ocorrem por esta bactéria possuir um plasmídeo
(DNA extracromossomal) chamado de plasmídeo Ti (indutor de tumor) que
possui a habilidade de transferir uma parte de seu DNA (DNA transferido;
T-DNA) para a célula vegetal a ser infectada (Monquero, 2005).
O T-DNA contém genes envolvidos na produção de reguladores de
crescimento vegetais e opinas, que são aminoácidos modificados que servirão
como alimento para o patógeno. Portanto, em condições naturais, quando
o T-DNA é transferido para a célula vegetal, essa produzirá opinas para o
patógeno e levarão a célula vegetal a se multiplicar, formando tumores ou
calos (Gander, 1997).
Utilizando-se enzimas de restrição, é possível realizar o desarmamento
do plasmídeo retirando-se os genes responsáveis pela formação de tumores
e prepara-se o vetor contendo, entre as extremidades da região T, os genes
de interesse (Sartoretto, 2008). Assim, quando Agrobacterium contendo um
92
plasmídeo Ti manipulado infecta uma célula vegetal, ele transferirá o gene de
interesse para dentro da célula transformada (Gander, 1997).
Apesar da otimização de técnicas de transformação, os sítios de DNA exógeno
e número de cópias integradas ao genoma da planta são ainda imprevisíveis,
levando a variação na expressão do transgene. Fatores epigenéticos também
podem influenciar o nível de expressão, podendo haver a inativação por
inibição da transcrição ou acúmulo de RNA mensageiro (Santarém, 2000).
O domínio das técnicas de regeneração é condição indispensável para
o desenvolvimento da biotecnologia de transgenia na agricultura e esta etapa
ainda representa o maior gargalo, já que cada espécie de planta tem diferentes
exigências nutricionais, hormonais e ambientais para a regeneração (Gander,
1997).
Após algum tempo de desenvolvimento, as plantas são transferidas
para vasos e se desenvolvem em casa de vegetação com condições controladas
para obtenção de sementes. Inicia-se a fase de teste de campo com o intuito de
verificar o comportamento destas plantas em condições normais de cultivo, sua
eficiência agronômica e sua capacidade de transferir o gene para outras plantas
da mesma espécie (Monquero, 2005).
Diferentes cepas de Agrobacterium spp. foram testadas para
transformação de Brachiaria, com resultados negativos para formação de
tumores ou raízes (Cabral et al., 2005). Apesar de Agrobacterium normalmente
não infestar plantas monocotiledôneas, como cereais e gramíneas perenes,
demonstrou-se que algumas cepas são capazes de transformar arroz, milho,
cevada, trigo, sorgo e Panicum virgatum (Sticklen, 2008). Considerando-se
as vantagens da transformação mediada por Agrobacterium (menor número
de cópias, menor rearranjo do transgene), este é o método de escolha para
transformação de plantas (Hisano et al., 2009).
Digestibilidade da fibra
A lignificação de tecidos limita a quantidade de energia digestível
disponível aos ruminantes, resultando em utilização incompleta da celulose
e hemicelulose pelos animais (Casler et al., 2002; Fukushima & Hatfield,
2004). Ligninas são heteropolímeros fenólicos complexos associados com
os componentes polissacarídicos da parede de células específicas. Além do
conteúdo de lignina, a composição da lignina é um fator importante que
influencia a digestibilidade de forragens (Campbell & Sederoff, 1996). A
lignina em gramíneas é composta por unidades guaiacílicas (G) derivadas do
álcool coniferílico, unidades siringílicas (S) derivadas do álcool sinapílico, e
unidades p-hidroxifenílicas (H) derivadas do álcool p-coumarílico.
Uma das maneiras mais diretas de se alterar o conteúdo e composição
da lignina na parede celular é utilizar técnicas de transgenia para modificar a
93
expressão das enzimas responsáveis pela sua biossíntese. Presumivelmente,
todas as enzimas da via de lignificação são conhecidas (Hisano et al., 2009):
fenilalanina amônia-liase (PAL), cinamato 4-hidroxilase (C4H), 4-coumarato
CoA ligase (4CL), hidroxicinamoil CoA transferase (HCT), coumarato
3-hidroxilase (C3H), cafeoil-CoA 3-O-metiltransferase (CCoAOMT),
cinamoil-CoA redutase (CCR), cinamil álcool desidrogenase (CAD), ferulato
5-hidroxilase (F5H), e ácido caféico O-metiltransferase (COMT).
Vários estudos demonstram que a redução da expressão de PAL,
HCT, C3H, CCoAOMT, CCR e CAD afetam a composição monomérica
e o conteúdo de lignina (Tabela 1). A redução da expressão de enzimas da
biossíntese da lignina foi inicialmente realizada utilizando oligonucleotídeos
antisensos, entretanto, o uso de tecnologia de RNA de interferência (RNAi)
também tem sido utilizada para este propósito (Sticklen, 2008)
Tabela 1. Engenharia genética de genes da biossíntese de lignina e seus efeitos na lignina e
digestibilidade da forragem.
Apreende-se pelos resultados mostrados na Tabela 1 que a redução
na expressão de diversos genes da biossíntese de lignina, como o C3H em
alfafa, resulta em mudança dramática na quantidade e composição de lignina,
produzindo um material mais digestível. Uma preocupação quando da redução
do teor de lignina é reduzir concomitantemente a aptidão da forrageira ao
ambiente, reduzindo a produção total de massa, tolerância à seca ou a pragas,
como a cigarrinha das pastagens.
A seleção recorrente de forragens perenes para maior digestibilidade
in vitro da matéria seca (DIVMS), e consequentemente com menor teor de
lignina, pode, teoricamente, levar a menor sobrevivência das plantas em
condições de campo. Casler et al. (2002) indicam possível relação negativa
entre aumento da digestibilidade, devido a seleção recorrente, e sobrevivência
94
de Dactylis glomerata L. O mesmo foi observado em seleção recorrente de
Panicum virgatum L, com menor produção de massa e sobrevivência da
linhagem com alta DIVMS (Casler et al., 2002). Ressalta-se que a mortalidade
ocorre durante o inverso rigoroso do hemisfério norte, porém evidencia a
potencial queda da aptidão de plantas devido à redução dos teores de lignina.
Em contrapartida, a seleção recorrente de Bromus inermis Leyss para
maior DIVMS, não alterou a aptidão agrícola desta espécie (Casler et al., 2002).
Da mesma forma, Chen et al. (2003) reduziu o teor de lignina com a supressão
da expressão de CAD por transgenia em festuca (Festuca arundinacea Schreb)
e não observou diferenças entre as plantas transgênicas e normais quanto à
produção, maturidade, altura, acamamento ou resistência à insetos.
Para minimizar possíveis efeitos indesejáveis da transgenia, torna-se
necessária a adoção de uma visão da biologia de sistemas sobre a biossíntese de
lignina, de modo a tornar mais precisos os alvos de modificação gênica. Como
toda via metabólica, não são todas as enzimas que são alteradas de forma a
controlar o fluxo de lignificação nas plantas. A determinação dos pontos de
controle é importante para melhor caracterização dos alvos de transgenia.
Neste sentido, em um estudo recente com 11 cultivares de P. maximum,
Stabile (2009) estudou a expressão de 6 genes da via da lignificação (PAL,
C3H, C4H, CAD, CCR e COMT) e identificou a expressão dos genes COMT
e C4H como os únicos correlacionados com a queda da digestibilidade da
parede celular do colmo que ocorre com o avanço da maturidade, posicionando
os mesmos como fortes candidatos para estudos de engenharia genética que
reduzam a expressão destes genes visando a obtenção de cultivares de P.
maximum com maior digestibilidade da fibra do colmo e com queda mais lenta
da digestibilidade com o avanço da maturidade (Figura 1).
O conteúdo de lignina não precisa ser reduzido para que haja
aumento na digestibilidade; modificações de sua composição podem aumentar
significativamente a digestibilidade da parede celular. Redução da expressão
de CAD em dicotiledôneas não ocasionou nenhuma redução no teor de lignina
ou no crescimento das plantas, porém aumentou a digestibilidade (Baucher
et al., 1999; Halpin, 2004). Ainda, a maior expressão de F5H em Populus
tremuloides promove mudança para lignina-S aumentando a digestibilidade da
parede celular (Huntley et al., 2003). Ainda, a produção de mutantes de milho
e sorgo com menor ligação cruzada da celulose com lignina, mediada por
ferulatos, se mostrou efetiva no aumento da digestibilidade da parede celular
de tecidos maduros (Jung & Phillips, 2010).
95
Figura 1. Dados reportados como médias de quadrados mínimos ± EPM. (A) Alterações na
abundância de RNAm de ácido caféico O-metiltransferase (COMT) no colmo de genótipos de P.
maximum separados em dois grupos com queda rápida ou lenta da digestibilidade da FDN com
o avanço da maturidade. Tecidos foram obtidos com 30, 60 e 90 dias após nivelamento. Dados
foram analisados pelo método de 2–ΔΔCt considerando-se 30 d como ponto de referência da
expressão. (B) Alterações na abundância de RNAm de cinamato 4-hidroxilase (C4H) no colmo de
genótipos de P. maximum separados em dois grupos com queda rápida ou lenta da digestibilidade
da FDN com o avanço da maturidade. Diferenças significativas (P< 0,05) entre dias dentro do
tratamento LENTA são representadas dor letras maiúsculas diferentes, e diferenças significativas
(P<0,05) entre dias dentro do tratamento RÁPIDA são representadas por letras minúsculas
diferentes. Fonte: Modificado de Stabile (2009).
Outra possibilidade interessante, mas não surpreendente, para
modulação da via de biossíntese da lignina, é através dos fatores de transcrição
(FTs). Vários FTs estão vindo à tona como reguladores da biossíntese de
lignina em Arabidopsis, milho e árvores (Patzlaff et al. 2003a; Goicoechea
et al. 2005; Zhong et al. 2006; Zhong & Ye 2007; Zhong et al. 2008). FTs da
família NAC parecem ser específicos para certos tipos de células, que ativam
a cascata de resposta de outros TFS, MYB e KNAT, que por sua vez, ativam
genes para síntese de celulose e hemicelulose (Kubo et al. 2005; Mitsuda et al.
96
2007; Zhong et al. 2008). Os TFs MYB e LIM também foram propostos como
especificamente envolvidos com a síntese de lignina (Kawaoka et al. 2000;
Patzlaff et al. 2003a,b; Karpinska et al. 2004; Goicoechea et al. 2005; Yang et
al. 2007).
Mais estudos devem identificar FTs regulando tanto a síntese de
lignina quanto de celulose. Tais conhecimentos são importantes para manipular
TFs específicos que controlam a lignificação em tecidos alvos, reduzindo a
possibilidade de efeitos colaterais indesejáveis da transformação, como menor
resistência à cigarrinha-das-pastagens, doenças foliares, ou menor produção de
massa.
Identificação de genes homólogos: Diversas cópias dos genes da
lignificação são encontradas no genoma de plantas, levando a existência
de isoformas que podem ser expressas diferencialmente pelos tecidos em
diferentes momentos do desenvolvimento das plantas. Isto abre a possibilidade
da identificação de genes homólogos que estejam controlando a síntese de
lignina em situações específicas, como lignificação do colmo com o avanço da
maturidade ou lignificação de folhas como mecanismo de resposta a insetos ou
patógenos.
Em fumo (Nicotiana tabacum), diferentes isoformas de COMT foram
identificados, sendo a isoforma COMT1 associada com síntese de lignina, e a
isoforma COMT2 com mecanismos de defesa da planta (Collendavelloo et al.,
1981). Normalmente, PAL é codificado por uma família multigênica pequena
que leva a existência de múltiplos isoformas de PAL (Bolwell et al., 1985).
Em Arabidopsis, quatro isoformas de PAL foram caracterizadas (Cochrane et
al., 2004). C4H é outra enzima chave da via de fenilpropanóides, sintetizando
inúmeros metabólitos secundários que participam do desenvolvimento e
adaptação. Duas isoformas de C4H foram clonadas em Brassica napus (Chen
et al., 2007).
Recentemente, homólogos de três genes chaves da síntese de lignina
foram isolados e caracterizados em azevém perene: CAD (Lynch et al., 2002),
4CL (Heath et al., 1998) e CCR (McInnes et al., 2002), supostamente com
diferentes funções na planta. Em P. virgatum, quatro cDNAs similares a CCR
foram caracterizados, com dois deles codificando enzimas com atividade de
CCR (PvCCR1 e PvCCR2 – Escamilla-Treviño et al., 2010). Os resultados
destes estudos sugerem que homólogos específicos destes genes possuem
atuações distintas, como por exemplo, o homólogo PvCCR1 seria a enzima
envolvida com a lignificação, e portanto gene candidato para transgenia de P.
virgatum visando maior digestibilidade, enquanto PvCCR2 aparentemente está
envolvido com a defesa da planta.
Estes resultados evidenciam a importância do desenvolvimento de
conhecimento fundamental e compreensivo da expressão destas enzimas do
97
ponto de vista da biologia de sistemas, para solucionar como diversas vias
metabólicas podem ser reguladas independentemente, porém agir de forma
sinergística (Dauwe et al., 2007).
O uso de construções contendo promotores específicos e não
constitutivos, também pode auxiliar na redução de efeitos colaterais indesejáveis
do silenciamento de genes. A maioria das estratégias utilizadas para modificar
lignina utilizou promotores constitutivos (expressos abundantemente em todos
os tecidos). No entanto, o uso de promotores específicos, como celulose sintase
de paredes secundárias, ou promotores de fatores de transcrição, pode ser
empregado de maneira a silenciar os genes desejados somente nos tecidos em
lignificação (Persson et al., 2007).
Conclusões
É grande o potencial de ganhos efetivos com o uso da transgenia, e
esta técnica vem sendo aplicada com sucesso em programas de melhoramento
de forrageiras de clima temperado, bem como para o desenvolvimento de
biomassa para bioenergia em gramíneas como milho, cana-de-açúcar e P.
virgatum.
Para que o melhoramento genético de forrageiras tropicais possa
avançar no ritmo necessário para atender às demandas do mercado, é
necessário investimentos consideráveis que incorporem de maneira efetiva a
biotecnologia em programas de melhoramento, sendo que grandes benefícios
imediatos viriam de esforços de seqüenciamento em massa do transcriptoma
de espécies de interesse.
Ferramentas de biologia molecular e transgenia poderiam
rapidamente contribuir para a melhoria da qualidade nutricional de forrageiras
tropicais, através da identificação de QTL`s (locos de caracteres quantitativos)
e polimorfismos associados com qualidade nutricional, caracterização da
expressão específica de genes homólogos, e modulação da expressão de genes
específicos de modo a aumentar a digestibilidade da parede celular.
Referências Bibliográficas
AKIN, D.E., BURDICK, D. Percentage of tissue types in tropical and temperate grass leaf blades
and degradation of tissues by rumen microorganisms. Crop Sci, v.15, p.661-668, 1975.
BAUCHER, M.; BERNARD, V.; CHABBERT, B.; BESLE. J.; OPSOMER, C.; VAN MONTAGU,
M.; BOTTERMAN, J. Down-regulation of cinnamyl alcohol dehydrogenase in transgenic alfalfa
(Medicago sativa L.) and the impact on lignin composition and digestibility. Plant Mol. Biol., v.
39, p. 437-447, 1999.
BAUCHER, M.; PETIT-CONIL, M.; BOERJAN, W. Lignin: genetic engineering and impact on
pulp. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, v.38, p.305-350, 2003.
98
BOLWELL, G.P.; BELL, J.N.; CRAMER, C.L.; SCHUCH, W.; LAMB, C.J.; DIXON, R.A.
L-Phenylalamine ammonia lyase from Phaseolus vulgaris. Characterization and differential
induction of multiple forms. Eur. J. Biochem, v.149, 411-419, 1985.
BOUTON, J. H. Molecular breeding of switchgrass for use as a biofuel crop. Curr. Opin. Genet.
Dev. v. 17, p. 553–558, 2007.
BUXTON, D.R.; REDFEARN D.D. Plant limitations to fiber digestion and utilization. Journal
Nutrition, v.127, p.814-818, 1997.
CABRAL, G.B; CARNEIRO, V.T.C; SANTANA, C.G.; LEITE, J.A; PIRES, M.V.V.; DUSI,
D.M.A. Prospecção de cepas de Agrobacterium spp. para a transformação genética de Braquiária.
Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento/Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, v.115,
p. 1-21, 2005. Disponível em: < http://www.cenargen.embrapa.br/publica/trabalhos/bp115.pdf>
Acesso em: 14 out. 2010.
CAMPBELL, M.M.; SEDEROFF, R.R. Variation in lignin content and composition. Mechanisms
of control and implications for the genetic improvement of plants. Plant Physiology, Rockville, v.
110, p. 3-13, 1996.
CASLER, M.D. Genetic improvement of forages for quality. In. SILVA, L.F.P.; RENNÓ, F.P.
(Eds.) 2º Simpósio Internacional Avanços em Técnicas de Pesquisa em Nutrição de Ruminantes,
Pirassununga, 2009. Anais..., Pirassununga 2009. p. 72-89.
CASLER, M. D.; BUXTON, D. R.; VOGEL, K. P. Genetic modification of lignin concentration
affects fitness of perennial herbaceous plants. Theoretical and Applied Genetics, v. 104, p. 127131, 2002.
CHEN, L.; AUH, C.; DOWLING, P.; BELL, J.; CHEN, F.; HOPKINS, A.; DIXON, R.A.; WANG,
A.Y. Improved forage digestibility of tall fescue (Festuca arundinacea) by transgenic downregulation of cinnamyl alcohol dehydrogenase, Plant Biotechnol J 1, p. 437–449, 2003.
CHEN, F.; DIXON, R.A. Lignin Modification Improves Fermentable Sugar Yields for Biofuel
Production. Nature Biotechnology, v.25: p. 759-761, 2007.
CHEN, W.; ZHANG, Y.; LIU, X.; CHEN, B.; TU, J.; FU, T. Detection of QTL for six yield-related
traits in oilseed rape (Brassica napus) using DH and immortalized F2 populations. Theor. Appl.
Genet., v.115, p.849-858, 2007.
COCHRANE, F.C.; DAVIN, L.B.; LEWIS, N.G. The Arabidopsis phenylalanine ammonia lyase
gene family: kinetic characterization of the four PAL isoforms. Phytochemistry, v. 65, p.1557–
1564, 2004.
COLLENDAVELLOO, J.; LEGRAND, M.; GEOFFROY, P.; BARTHELEMY, J.; FRITIG,
B. Purification and properties of the three o-diphenol-O-methyltransferases of tobacco leaves.
Phytochemistry, v.20, p. 611-616, 1981.
DA SILVA, S.C.; NASCIMENTO JR, D. Avanços na pesquisa com plantas forrageiras tropicais em
pastagens: características morfofisiológicas e manejo do pastejo. Revista Brasileira de Zootecnia
, v. 36, p. 121-149, 2007.
DAUWE, R.; MORREEL, K.; GOEMINNE, G.; GIELEN, B. et al. Molecular phenotyping of
lignin-modified tabacco reveals associated changes in cell wall metabolism, primary metabolism,
stress metabolism and photorespiration. Plant Journal, v.52, p.263-285, 2007.
99
ELKIND, Y.; EDWARDS, R.; MAVANDAD, M.; HEDRICK, S.A.; RIBAK, O.; DIXON , R.A.;
LAMB, C.J. Abnormal plant development and down-regulation of phenylpropanoid biosynthesis
in transgenic tobacco containing a heterologous phenylalanine ammonia-lyase gene. Proc Natl
Acad Sci USA, v. 87: p. 9057-9061, 1990.
ESCAMILLA-TREVIÑO L.L. Switchgrass (Panicum virgatum) possesses a divergent family of
cinnamoyl CoA reductases with distinct biochemical properties. New Phytologist, v. 185, p. 143155, 2010.
FUKUSHIMA, R. S.; HATFIELD, R. D. Comparison of the acetyl bromide spectrophotometric
method with other analytical lignin methods for determining lignin concentration in forage
samples. Journal of Agricultural and Food Chemistry. v. 52, p. 3713-3720, 2004.
GANDER, E.S.; MARCELLINO, L.H. Plantas Transgênicas. Biotecnologia Ciência &
Desenvolvimento, v.1, p.34-37, 1997.
GERÔNIMO, D.M. ; OLIVEIRA, N.S. ; MACHADO, A.B.S. ; SILVA, L.F.P. . Sequence
similarities of genes from the lignin biosynthesis pathway in tropical grasses, maize and rice. In:
2010 Annual Meetings of the ADSA, PSA, AMPA, CSAS, and ASAS, 2010, Denver. Journal of
Animal Science. Champaign : American Society of Animal Science, v. 88. p. 347-347, 2010.
GOFF, S. A.; RICHE, D.; LAN, R.H. et al. A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L.
Ssp. Japonica), Science, v. 296, p. 92-100, 2002.
GOICOECHEA, M.; LACOMBE, E.; LEGAY, S.; MIHALJEVIC, S.; RECH, P.; JAUNEAU, A.;
LAPIERRE, C.; POLLET, B.; VERHAEGEN, D.; CHAUBET-GIGOT, N.; GRIMA-PETTENATI,
J. EgMYB2, a new transcriptional activator from Eucalyptus xylem, regulates secondary cell wall
formation and lignin biosynthesis. Plant Journal, v. 43, p. 553–567, 2005.
GUO, D.; CHEN, F.; INOUE, K.;BLOUNT, J.W.; DIXON, R.A. Down-regulation of caffeic acid
3-O-methyltransferase and caffeoyl CoA 3-O-methyltransferase in transgenic alfalfa (Medicago
sativa L.): impacts on lignin structure and implications for the biosynthesis of G and S lignin. The
Plant Cell, v.13, p. 73–88, 2001a.
GUO, D.; CHEN, F.; WHEELER, J.; WINDER, J.; SELMAN, S.; PETERSON, M.; DIXON,
R.A. Improvement of in-rumen digestibility of alfalfa forage by genetic manipulation of lignin
O-methyltransferases. Transgenic Research, v. 10, p.457–464, 2001b.
HANDEL, C.L.; WAGNER, C.M.; MILACH, S.C.K.; FEDERIZZI, L.C. Transformação genetic
de cereais via Agrobacterium tumefaciens. Ciência Rural, v.27, n.2, p.359-365, 1997.
HALPIN C. Re-designing lignin for industry and agriculture. Biotechnol Genet Eng, v. 1, p.229245 , 2004.
HE, X.; HALL, M.B.; GALLO-MEAGHER, M.; SMITH, R.L. Improvement of forage quality by
downregulation of maize O-methyltransferase. Crop Sci., v. 43, p. 2240–2251, 2003.
HEATH R.; HUXLEY H.; STONE B. ; SPANGENBERG G. cDNA cloning and differential
expression of three caffeic acid O-methyltransferase homologues from perennial ryegrass (
Lolium perenne ). Journal of Plant Physiology, v. 153, p.649-657, 1988.
HISANO, H.; NANDAKUMAR, R.; WANG, Z-Y. Genetic modification of lignin biosynthesis for
improved biofuel production. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant, v. 45, p.306–
313, 2009.
100
HUNTLEY, S.K.; ELLIS, D.; GILBERT, M.; CHAPPLE, C.; MANSFIELD, S.D. Significant
increases in pulping efficiency in C4H-F5H-transformed poplars: improved chemical savings and
reduced environmental toxins. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 51, p. 6178-6183,
2003.
JACOB, Y.; FENG, S.; LEBLANC, C.A.; BERNATAVICHUTE, Y.V.; STROUD, H.; COKUS, S.;
JOHNSON, L.M.; PELLEGRINI, M.; JACOBSEN, S.E.; MICHAELS S.D. ATXR5 and ATXR6
are H3K27 monomethyltransferases required for chromatin structure and gene silencing. Nat
Struct Mol Biol v.16: p. 763-768, 2009.
JUNG, H.G.; PHILLIPS, R.L. Putative Seedling Ferulate Ester (sfe) Maize Mutant: Morphology,
Biomass Yield, and Stover Cell Wall Composition and Rumen Degradability. Crop Science, v. 50,
p.403–418, 2010.
KARPINSKA, B.; KARLSSON, M.; SRIVASTAVA, M.; STENBERG, A.; SCHRADER, J.;
STERKY, F.; BHALERAO, R.; WINGSLE, G. MYB transcription factors are differentially
expressed and regulated during secondary vascular tissue development in hybrid aspen. Plant Mol.
Biol., v. 56, p. 255–270, 2004.
KAWAOKA, A.; KAOTHIEN, P.; YOSHIDA, K.; ENDO, S.; YAMADA, K.; EBINUMA, H.
Functional analysis of tobacco LIM protein Ntlim1 involved in lignin biosynthesis. Plant J., v. 22,
p. 289–301, 2000.
KIM, D.Y.; JIN, J.Y.; ALEJANDRO, S.; MARTINOIA, E.; LEE, Y. Overexpression of AtABCG36
improves drought and salt stress resistance in Arabidopsis. Physiologia Plantarum, v. 139, p. 170180, 2010.
KUBO, M.; UDAGAWA, M.; NISHIKUBO, N.; HORIGUCHI, G.; YAMAGUCHI, M.; ITO,
J.; MIMURA, T.; FUKUDA, H.; DEMURA, T. Transcription switches for protoxylem and
metaxylem vessel formation. Genes Dev., v. 19, p. 1855–1860, 2005.
KULIKOVA, O.; GEURTS, R.; LAMINE, M.; KIM, D.J.; COOK, D.R.; LEUNISSEN, J.;
DE JONG, H.; ROE, B.A.; BISSELING, T. Satellite repeats in the functional centromere and
pericentromeric heterochromatin of Medicago truncatula. Chromosoma v.113: p.276–283, 2004.
LAZARINI, P. ; JANK, L. ; SILVA, L. F. P. . Isolation of genes related to lignin biosynthesis in
tropical forages. In: 58th Annual Meeting of the European Association for Animal Production,
2007, Dublin. Book of abstracts of the 58th Annual Meeting of the European Association for
Animal Production, v. 13. p. 302-302, 2007.
LENIS-MANZANO, S. J. Desenvolvimento de um método de transformação genética de Brachiaria
spp, por bombardeamento de partículas. (Mestrado em Biologia Molecular). Universidade de
Brasília, 1998. 131p.
LI, X.; WENG, J. K.; CHAPPLE, C. Improvement of biomass through lignin modification. Plant
Journal, v. 54, p. 569-581, 2008.
LYNCH, M. Genomics. Gene duplication and evolution. Science, v. 297, p. 945–947, 2002.
LONG, S.P. Environmental responses. In The Biology of C4 Photosynthesis (eds R.F. Sage & R.K.
Monson). Academic Press, San Diego, p. 209 – 243, 1999.
MCINNES, R.; LIDGETT, A.; LYNCH, D.; HUXLEY, H.; JONES, E.; MAHONEY, N.;
SPANGANBERG, G. Isolation and characterization of cinnamoyl-CoA reductase gene from
perennial ryegrass (Lolium perenne L.).Journal of Plant Physiology, v.159, p.415-422, 2002.
101
MITSUDA, N.; IWASE, A.; YAMAMOTO, H.; YOSHIDA, M.; SEKI, M.; SHINOZAKI, K.;
OHME-TAKAGI, M. NAC transcription factors, NST1 and NST3, are key regulators of the
formation of secondary walls in woody tissues of Arabidopsis. Plant Cell, v. 19, p. 270–280, 2007.
MONQUERO, P.A. Plantas transgênicas resistentes aos herbicidas: situação e perspectivas.
Bragantia, v.64, n.4, p.517-531, 2005.
MULLAHEY, J.J.; WALLER, S.S.; MOORE, K.J. et al. In situ ruminal protein degradation of
switchgrass and smooth bromegrass. Agron. J., v.84, p.183-188, 1992.
NEWELL, C.A. Plant transformation technology. Molecular Biotechnology, v.16, p.53-64, 2000.
PATZLAFF, A.; MCINNIS, S.; COURTENAY, A.; SURMAN, C.; NEWMAN, L.J.; SMITH, C.;
BEVAN, M.W.; MANSFIELD, S.; WHETTEN, R.W.; SEDEROFF, R.R.; CAMPBELL, M.M.
Characterization of a pine MYB that regulates lignification. Plant J., v. 36, p. 743–754, 2003a.
PATZLAFF, A.; NEWMAN, L.J.; DUBOS, C.; WHETTEN, R.W.; SMITH, C.; MCINNIS, S.;
BEVAN, M.W.; SEDEROFF, R.R.; CAMPBELL, M.M. Characterization of PtMYB1, an R2R3MYB from pine xylem. Plant Mol. Biol., v. 53, p. 597–608, 2003b.
PERSSON, S.; PAREDEZ, A.; CARROLL, A.; PALSDOTTIR, H.; DOBLIN, M.; POINDEXTER,
P.; KHITROV, N.; AUER, M.; SOMERVILLE, C.R. Genetic evidence for three unique components
in primary cell-wall cellulose synthase complexes in Arabidopsis. Proc. Natl Acad. Sci. USA, v.
104, p. 15566–15571, 2007.
REDDY, M. S. S.; CHEN, F.; SHADLE, G. L.; JACKSON, L.; ALJOE, H.; DIXON, R. A.
Targeted down-regulation of cytochrome P450 enzymes for forage quality improvement in alfalfa
(Medicago sativa L.), Proc. Natl. Acad. Sci., v. 102, p. 16573–16578, 2005.
SANTARÉM, E.R. Métodos eficientes para a transformação genética de plantas. Revista Ciência
e Tecnologia, v.15, p.81-90, 2000.
SARTORETTO, L.M.; SALDANHA, C.W.; CORDER, M.P.M. Transformação genética:
estratégias e aplicações para o melhoramento genético de espécies florestais. Ciência Rural, v.38,
n.3, p.861-871, 2008.
SAWBRIDGE, T.; ONG, E-K.; BINNION, C.; EMMERLING, M.; MEATH, K.; NUNAN,
K.; O’NEILL, M.; O’TOOLE, F.; SIMMONDS, J.; WEARNE, K.; WINKWORTH, A.;
SPANGENBERG, G. Generation and analysis of expressed sequence tags in white clover
(Trifolium repens L.). Plant Science, v. 165, p. 1077–1087, 2003a.
SAWBRIDGE, T.; ONG, E.K.; BINNION, C.; EMMERLING, M.; MEATH, K.; NUNA,
K.; O’NEILL, M.; O’TOOLE, F.; SIMMONDS, J.; WEARNE, K.; WINKWORTH, A.;
SPANGENBERG, G. Generation and analysis of expressed sequence tags in white clover
(Trifolium repens L.). Plant Sci, v. 165: p. 1077–1087, 2003b.
SEWALT, V.J.H.; BEAUCHEMIN, K.A.; GLASSER, W.G. Lignin impact on fiber degradation.
3. Reversal of inhibition of enzymatic hydrolysis by chemical modification of lignin and by
additives. J Agric Food Chem., v. 45, p. 1823-1828, 1997a.
SEWALT, V.J.H.; NI, W.; BLOUNT, J.W.; JUNG, H.G.; HOWLES, P.A.; MASOUD, S.; LAMB,
C.; DIXON, R.A. Reduced lignin content and altered lignin composition in transgenic tobacco
down-regulated in expression of phenylalanine ammonia-lyase or cinnamate 4-hy-droxylase.
Plant Physiol., v. 115, p. 41-50, 1997b.
102
SHADLE, G.; CHEN, F.; REDDY, M.S.S.; JACKSON, L.; NAKASHIMA, J.; DIXON, R.A.
Down-regulation of hydroxycinnamoyl Co-A: shikimate hydroxycinnamoyl transferase in
transgenic alfafa impacts lignification, development and forage quality. Phytochemistry, v.68, p.
1521-1529, 2007.
SILVEIRA, E.D.; RODRIGUES, J.C.M.; CABRAL, G.B.; LEITE, J.A.; COSTA, S.S.;
CARNEIRO, V.T.C. Evaluation of exogenous promoters for use in Brachiaria brizantha
transformation. Journal of Plant Biotechnology, v.5, p.87‑93, 2003.
SMITH, C.D.; EDGAR, R.C.; YANDELL, M.D., SMITH, D.R.; CELNIKER, S.E.; MYERS,
E.W.; KARPEN, G.H. Improved repeat identification and masking in Dipterans. Gene, v. 389(1),
p. 1-9, 2007.
SPANGENBERG, G.; WANG, Z. Y.; POTRYKUS, I. Biotechnology in forage and turf grasses
improvement. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag; p.1–5, 1998.
STABILE, S.S. Qualidade nutricional e expressão de genes da lignificação em genótipos de
Panicum maximum colhidos em três estágios de maturidade. (Mestrado em Nutrição e Produção
Animal). Universidade de São Paulo, 2009. 84p.
STICKLEN, M.B. Plant genetic engineering for biofuel production: towards affordable cellulosic
ethanol. Nature Reviews: Genetics. v.9, p. 433-443, 2008.
STOUGAARD, J. Genetics and genomics of root symbiosis. Curr. Opin. Plant Biol., v.4, p.328–
335, 2001.
VAILHÉ, M. A. B.; MIGNE, C.; CORNU, A.; MAILLOT, M. P.; GRENET, E.; BESLE, J. M.
Effect of modification of the O-methyltransferase activity on cell wall composition, ultraestructure
and degradability of transgenic tabaco. J Sci Food Agric. v.72, p.385–391, 1996.
VAILHÉ, M. A. B.; BESLE, J. M.; MAILLOT, M. P.; CORNU, A.; HALPIN, C.; KNIGHT, M.
Effect of down-regulation of cinnamyl alcohol dehydrogenase on cell wall composition and on
degradability of tabaco stems. J Sci Food Agric, v.76, p.505–514, 1998.
VALLE, C. B. DO ; JANK, L. ; RESENDE, R. M. S. O melhoramento de forrageiras tropicais no
Brasil. Revista Ceres, v. 56, p. 460-472, 2009.
VAN SOEST, P.J. Nutritional ecology of the ruminant. New York: Cornell University Press, 1994.
476p.
YANG, C.; XU, Z.; SONG, J.; CONNER, K.; VIZCAY-BARRENA, G.; WILSON, Z.A.
Arabidopsis MYB26/MALE STERILE35 regulates secondary thickening in the endothecium and
is essential for anther dehiscence. Plant Cell, v. 19, p. 534–548, 2007.
YU, J.; HU, S.; WANG, J. et al. A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. Indica).
Science, v. 296, p. 79-92, 2002.
WATTIAUX, M.A.; MERTENS, D.R.; SATTER, L.D. Effect of source and amount of fiber on
kinetics of digestion and specific gravity of forage particles in the rumen. Journal of Dairy Science,
v.74, p.3872- 83, 1991.
WEDIN, D.A. C4 Grasses: Resource use, ecology, and global change. In L.E. Moser et al. (ed.)
Warm-season (C4) grasses. ASA/CSSA/SSSA, Madison, WI, p. 15-50, 2004.
103
ZHONG, R.; DEMURA, T.; YE, Z.H. SND1, a NAC domain transcription factor, is a key regulator
of secondary wall synthesis in fibers of Arabidopsis. Plant Cell, v. 18, p. 3158–3170, 2006.
ZHONG, R.; YE, Z.H. Regulation of cell wall biosynthesis. Curr. Opin. Plant Biol., v. 10, p.
564–572, 2007.
ZHONG, R.; LEE, C.; ZHOU, J.; MCCARTHY, R.L.; YE, Z.H. A battery of transcription factors
involved in the regulation of secondary cell wall biosynthesis in Arabidopsis. Plant Cell, v. 20, p.
2763–278, 2008.
104
CAPÍTULO VI
Leveduras Na Alimentação de Monogástricos
Lara Santa Cruz Valadares¹, Luis Carlos Garibaldi Simon Barbosa¹,
Bárbara Volpi de Freitas¹, Teresa Cristina de Freitas¹, Cristiane Soares
da Silva Araújo¹, Ricardo de Albuquerque¹, Lúcio Francelino Araújo¹,²
¹Faculdade de Medicina Veterinária, Universidade de São Paulo, Pirassununga, SP
²Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo,
Pirassununga, SP
Resumo
Nós últimos anos, a utilização de leveduras na alimentação animal
tem se tornado cada vez mais frequente. Em animais monogástricos, um das
principais funções exercidas pelas leveduras é a promoção da saúde intestinal
o que resulta, consequentemente, em melhor desempenho dos animais. Vários
trabalhos foram conduzidos com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes
fontes de levedura na alimentação de suínos e aves, cujos resultados são
descritos nas tabelas apresentadas nesta revisão.
Introdução
No campo da produção animal, o progresso da indústria avícola e
suinícola tem sido de relevada significância. Entre os vários fatores que
contribuem para esta finalidade, a nutrição tem desempenhado papel essencial,
com intensa busca de melhora no aproveitamento dos nutrientes da dieta.
Segundo a previsão do USDA, a produção mundial de grãos e oleaginosas em
2009 deve ser de aproximadamente dois bilhões e 621 milhões de toneladas,
sendo 4,3% maior que em 2008. De acordo com o Sindirações (2005), 79% da
produção nacional de milho e 41% da oferta de farelo de soja são consumidos
na alimentação animal. Apesar da constante busca por alimentos alternativos,
as rações de aves ainda são formuladas basicamente com o milho e farelo
de soja. Com a proibição do uso de antibioticos promotores de crescimento
na alimentacao animal a partir de janeiro de 2006, pela União Européia, e
devido a problemas relacionados com a BSE e as dioxinas, surgiram novas
oportunidades para o uso de substâncias naturais que podem ser empregadas
na produção animal.
Neste contexto, a levedura desempenha importante papel devido a suas
qualidades nutricionais e farmacodinâmicas. Leveduras são microorganismos
unicelulares, que se reproduzem assexuadamente por brotamento e se
desenvolvem na fermentação alcoólica (Yara, 2006). Apresentam membrana
105
celular bem definida, pouco espessa em células jovens e rígidas em células
adultas. Possuem constituição variável, com predominância de hidratos de
carbono e menor quantidade de proteínas e graxas. Internamente delimitando o
citoplasma, existe a membrana citoplasmática, mais evidente em células adultas.
O núcleo pequeno (0,5-0,15 µm) esférico é bem definido e de localização
variável. As leveduras são as mais antigas fontes de proteínas unicelulares. Na
alimentação animal, as leveduras, principalmente Saccharomyces cerevisiae
tem sido usado por décadas através do uso de subprodutos da indústria de
fermentação.
Desde o final dos anos 70, com a criação do Programa Nacional
do Álcool (Proálcool) houve um estimulo ao desenvolvimento da produção
de álcool em larga escala, e consequentemente o beneficiamento do creme de
leveduras, como um de seus principais subprodutos. Após este período vários
trabalhos foram publicados avaliando a levedura na alimentação animal como
uma fonte protéica (Tabela 1), substituindo o farelo de soja nas dietas, quando
havia uma viabilidade econômica. Contudo, nos últimos anos, novas pesquisas
tem demonstrado a viabilidade do uso da levedura na dieta dos animais através
das diferentes funções desenvolvidas no organismo.
Tabela 1. Utilização da levedura na dieta de aves e suínos.
As leveduras possuem em sua composição uma fração de carboidratos
(20% a 40%), que na grande maioria fazem parte da parede celular, que é
composta principalmente por glucanas e mananas (MOS), as quais parecem
ter impacto no sistema imunológico e habilidade em prevenir a colonização de
bactérias patogênicas no trato gastrointestinal.
O sistema imunológico é dividido em imunidade celular e imunidade
humoral. É importante que os dois sistemas funcionem de forma apropriada
para proteger o organismo contra a ação de agentes patogênicos. A ativação
de linfócitos é acompanhada pelo aumento da síntese de ácidos nucléicos.
Os nucleotídeos e seus metabólitos são componentes essenciais em diversos
106
processos metabólicos. A síntese de purinas e pirimidinas ocorre por ″via de
novo″ a partir de moléculas como CO2 (custo extremamente elevado), amônia
e ribose (pirimidinas) ou glicina, aspartato, e formil e grupos amina (purinas).
Embora os trifosfatos de nucleotídeo possam ser formados diretamente
por ″via de novo″, eles podem ser sintetizados por via de salvamento, a
partir da degradação dos próprios nucleotídeos já presentes no organismo.
Alternativamente, a via de salvamento pode ocorrer a partir de nucleotídeos
presentes na própria dieta. Este é o processo de menor custo metabólico ao
organismo.
Flora do trato gastrointestinal das aves
A célula de levedura de parede celular do Saccharomyces cerevisae
possui a particularidade de impedir cepas patogênicas de bactérias de se
estabelecerem no intestino. A superfície das leveduras contém moléculas de
carboidratos complexos, mananoligossacarídeos (MOS), que interferem na
habilidade das bactérias de se aderirem à parede intestinal, e por um processo
de exclusão competitiva, impedem que as mesmas se instalem no trato
intestinal. Smith e Sanz (1991), utilizando leveduras verificaram a inexistência
de diferença relativa ao peso dos ovos e conversão alimentar, ao utilizarem
farinha de vísceras de frangos, farinha de carne e levedura na ração de matrizes.
A microbiota do trato gastrintestinal das aves apresenta uma população
heterogênea e complexa, bastante dinâmica, constituída por inúmeras espécies
bacterianas, sofrendo a ação de uma série de fatores. A colonização intestinal
já após a eclosão e alojamento das aves, tende a persistir ao longo do ciclo de
vida da ave, passando a compor a microbiota normal.
A formação da flora microbiana ocorre nos primeiros dias de vida; a
partir dos quatro dias de idade verifica-se um aumento significativo no número
de bactérias, com tendência à estabilidade a partir da segunda semana de vida.
A ocorrência de desafios maiores em situações de morbidade ambiental pode
tornar a flora instável até a quinta semana de vida das aves (Canalli et al., 1996;
Maiorka, 2001).
Estima-se que há entre 109 até 1014/g bactérias no intestino dos
animais; portanto as bactérias do trato gastrintestinal têm uma grande influência
no metabolismo, na fisiologia e na nutrição do hospedeiro (Fuller, 1989).
Aproximadamente 90% da flora intestinal é composta por bactérias
anaeróbias facultativas produtoras de ácido lático (Bacillus, Bifidobacterium,
Lactobacillus) e bactérias anaeróbias estritas (Bacterioides, Fusobacterium,
Eubacterium). Os 10% restantes consistem de Escherichia coli, Proteus,
Clostridium, Staphylococcus, Blastomyces, Pseudomonas e outras. Qualquer
mudança nesta proporção determina baixo desempenho e enterites nos animais
(Savage, 1977).
107
No aparelho digestivo das aves em situações normais predominam
no inglúvio os Lactobacillus que produzem pH levemente ácido; no pró
ventrículo e moela o pH é extremamente ácido, praticamente inviabilizando a
presença de microorganismos; no intestino ocorrem bactérias Gram positivas
como Lactobacillus sp., Estreptococcus faecalis e Estreptococcus faecium e
nos cecos predominam os microorganismos do gênero Clostridium e Gram
negativos que fermentam a fibra da dieta (Garlich, 1999).
A dominância e persistência da flora desejável, pode ser efetivada
quando os microorganismos fixam-se no epitélio intestinal, multiplicando-se
mais rapidamente do que a sua eliminação pelo peristaltismo intestinal, como
é o caso dos Lactobacillus e Enterococcus; ou encontram-se livres na luz
intestinal por incapacidade de se ligarem ao epitélio intestinal, que por sua vez
agregaram-se a outras bactérias que já estão aderidas à mucosa entérica (Silva,
2000).
A flora eutrófica inibe o crescimento de bactérias indesejáveis,
estimula a produção de ácidos graxos voláteis principalmente o ácido lático,
produzido em grandes quantidades por lactobactérias como o Lactobacillus
acidophillus e Lactobacillus latis. Esses ácidos orgânicos determinam a
diminuição do pH com a inibição de bactérias patogênicas e estímulo à
proliferação de enterócitos, favorecendo a manutenção da integridade da
parede celular e viabilizando a total capacidade de absorção intestinal das aves.
Valores de 5% a 10% das necessidades energéticas podem sofrer a
influência da ação dos microorganismos, principalmente na formação de ácidos
graxos voláteis de rápida absorção e utilizados como energia. A microbiota
eutrófica tem a capacidade de produzir esses ácidos a partir da fibra da dieta
no intestino grosso, fato este que associado à manutenção da integridade da
mucosa intestinal, proporciona uma economia na energia da dieta (Fernandez
& Crespo, 2003).
A flora indesejável é representada por Escherichia coli, Clostridium,
Staphylococcus, Blastomyces, Pseudomonas e Salmonellas. O desequilíbrio
da microbiota intestinal com alteração na população de microorganismos é
chamada de disbiose e ocorre em condições diversas como jejum alimentar ou
hídrico prolongado, estresse e infeções virais, provocando desequilíbrio da flora
com proliferação de microorganismos indesejáveis. Em situações de disbiose,
a população microbiana indesejável atua no trato gastrintestinal diminuindo a
absorção de nutrientes, aumentando a espessura da mucosa e a velocidade de
passagem do digesta. Há nesse caso interferência das necessidades nutricionais
do hospedeiro com aumento da velocidade de renovação dos enterócitos e
diminuição da altura dos vilos e aumentando a profundidade das criptas da
mucosa intestinal, reduzindo a absorção dos alimentos, competindo com o
hospedeiro por nutrientes presentes na luz intestinal e resultantes do processo
108
digestivo como hexoses, aminoácidos, ácidos graxos, vitaminas e outros. Este
desequilíbrio produz aminas biogênicas (cadaverina, histamina, putrescina),
amônia e gases, que são altamente prejudiciais à integridade da mucosa e à
saúde intestinal (Miles, 1993; Garlich, 1999).
Integridade do trato intestinal
Os principais mecanismos de defesa contra as infecções causadas por
microorganismos enteropatogênicos são a mucosa intestinal intacta, formando
uma verdadeira barreira; o sistema imunológico eficiente e população probiótica
aderida ao epitélio intestinal evitando a sua colonização por patógenos. Um dos
mecanismos mais comuns de danos ao trato digestivo por microorganismos é
aquele onde ocorre uma interação específica ou fixação entre as bactérias e
as células epiteliais da parede intestinal. Esse mecanismo é característico das
bactérias Gram negativas (Salmonellas, por exemplo), que possuem em sua
superfície estruturas conhecidas como fímbrias. Essas estruturas servem como
suporte para a ligação entre as lectinas, presentes em sua superfície e o receptor
no epitélio. As lectinas são proteínas que têm a capacidade de reconhecer
resíduos de açúcares que formam as glicoproteínas (Edens, 2003).
A habilidade de muitos microorganismos aderirem ao epitélio
intestinal é essencial para a sua permanência e desenvolvimento. Desta
maneira eles evitam serem removidos com os movimentos peristálticos. Um
método para prevenir a colonização do intestino por patógenos é saturar os
sítios receptores do epitélio, ação que a maioria dos probióticos executa.
Diferentes bactérias têm diferentes mecanismos de adesão; os
lactobacilos, por exemplo, têm a sua adesão controlada pelo glicocálix e proteínas
da parede celular da bactéria (Wadstron et al., 1987). Os microorganismos
capazes de se multiplicarem e se adaptarem rapidamente ao meio intestinal
da maioria dos animais e com capacidade de impedir mecanismos de fixação
de bactérias indesejáveis no trato gastrintestinal são denominados probióticos
(Day, 1992).
Nucleotídeos
Existem diversas fontes de nucleotídeos, entre elas a levedura. O
extrato de levedura é rico em nucleotídeos, inositol (importante promotor de
crescimento), glutamato (estimulante de palatabilidade), proteínas, vitaminas e
minerais. Produtos a base de nucleotídeos tem sido utilizados com sucesso em
dietas de suínos (Maribo, 2003) e de peixes (Burrells et al., 2001).
Nucleotídeos são compostos por uma base nitrogenada, um
monossacarídeo pentose e um, dois ou três grupos fosfatos. As bases
nitrogenadas (Figura 1) pertencem a duas famílias de compostos: as purinas
[adenina (A) e guanina (G)] e as pirimidinas [citosina (C), timina (T) e uracila
109
(U)]. Na realidade, a adição de um açúcar pentose a uma base produz um
nucleosídeo (Figura 2). Os ribonucleosídeos de A, G, C, T e U são denominados
adenosina, guanosina, citidina, timidina e uridina, respectivamente. Se o açúcar
é uma ribose, um ribonucleosídeo é produzido. Por outro lado, se o açúcar é
uma desoxirribose, um desoxirribonucleosídeo é produzido.
Os nucleotídeos (Figura 3) são ésteres mono, di ou trifosfato dos
nucleosídeos. O grupo fosfato é unido por uma ligação éster ao 5’-OH da
pentose. Este composto é denominado nucleosídeo 5’-fosfato ou 5’-nucleotídeo.
O tipo de pentose é denotado pelo prefixo nos nomes “5’-ribonucleotídeo” e
“5’-desoxirribonucleotídeo”.
Figura 1 – Fórmula estrutural das bases nitrogenadas
Figura 2 – Fórmula estrutural dos nucleosídeos
110
Figura 3 - Fórmula estrutural dos nucleotídeos
Os nucleotídeos e seus metabólitos são extremamente importantes em
diversos processos metabólicos, sendo que a síntese de purinas e pirimidinas
tem um custo energético muito elevado (via de novo), e ocorre a partir de
moléculas como o CO2, amônia e ribose, para as pirimidinas, ou glicina,
aspartato, formil e grupos amina, para as purinas. (Rutz et al, 2006).
Entretanto, o organismo pode reaproveitar os trifosfatos de
nucleotídeo, por via de salvamento, através da degradação dos nucleotídeos já
presentes no organismo, ou ainda, a partir dos nucleotídeos presentes na dieta,
diminuindo assim o custo metabólico para a formação de tais compostos (Rutz
et al., 2006).
Ainda, de acordo com o mesmo autor, a exigência de suplementação
de nucleotídeos na dieta pode variar de acordo com as condições de crescimento
dos animais, recuperação de lesões e infecções sistêmicas, e se o fígado encontrase comprometido. Faz-se necessário frisar ainda, que alguns tecidos como, por
exemplo, a mucosa intestinal, a medula óssea, e as células hematopoiéticas e
cerebrais, apresentam capacidade limitada de síntese de novo de nucleotídeos,
dependendo basicamente da via de salvamento (Yamamoto et al., 1997).
Deve-se salientar ainda, a importância destas moléculas no sistema imune das
aves. É sabido que o processo de ativação de linfócitos é acompanhado pelo
aumento da síntese de ácidos nucléicos, sendo que esta ativação pode ocorrer
pela maximização da via de salvamento, e minimização da via de novo.
Adicionalmente, em estudo realizado por Rudolph et al. (1994), foi
possível observar que o fornecimento de uma dieta sem nucleotídeos é capaz
de causar uma imunossupressão.
Atualmente observa-se que a suplementação de nucleotídeos na
dieta dos animais pode proporcionar efeitos benéficos sobre o sistema imune,
crescimento e desenvolvimento do intestino delgado, metabolismo de lipídios
e funções hepáticas. O termo “semi”, ou condicionalmente essencial, tem sido
usado para os nucleotídeos na nutrição humana, tanto é que já existem produtos
111
com nucleotídeos para neonatos e tratamentos de doenças imunossupressoras
como a AIDS. Estes nutrientes podem se tornar essenciais quando a síntese
endógena é insuficiente para atender às funções normais, embora a sua ausência
na dieta não leve a sintomas clássicos de deficiência clínica. Condições em
que podem tornar-se essenciais incluem certos estados de doença, períodos
de consumo limitado de nutrientes ou crescimento rápido e a presença de
fatores regulatórios ou de desenvolvimento que interferem com na capacidade
de síntese endógena. Sob estas condições, o consumo de nucleotídeos pode
poupar o organismo dos custos da síntese “de novo” e da via de salvação e,
consequentemente otimizar as funções dos tecidos e/ou órgãos.
O desenvolvimento do sistema imunológico da ave é iniciado durante
o período embrionário e continua na primeira semana após a eclosão. Durante
esta semana, ocorre um rápido aumento na população de leucócitos, através
dos órgãos linfóides, e este aumento irá mediar a imunidade celular. Durante
este período, tanto o excesso como a deficiência de nutrientes pode ser
prejudicial ao desenvolvimento do sistema imune das aves. De uma maneira
geral, a deficiência crônica de micronutrientes pode ser mais prejudicial do
que a deficiência de energia e proteína. O saco vitelínico é importante para
a mantença e o crescimento das aves no período pós-eclosão, além de ser
importante para a proteção imunológica dos pintos. O saco vitelino atua na
transferência de imunidade passiva. As imunoglobulinas (IgA e IgG) presentes
no albúmen e gema são transferidas para o pinto recém nascido protegendo
este contra o ataque microbiano do meio. Assim, o sistema imune das aves
encontra-se parcialmente desenvolvido no momento da eclosão. Na primeira
semana de vida, há um rápido aumento da população de leucócitos, assim
como há um crescimento acelerado dos órgãos. A migração de linfócitos para o
timo ocorre a partir do sexto dia de incubação. No caso da bursa, esta migração
ocorre entre o 10° e o 15° dia. O efeito da retirada do timo e da bursa sobre o
desenvolvimento da resposta imune é um indicativo do estado sanitário da ave.
A retirada do timo não produz efeitos sobre a resposta mediada por células,
indicando um alto grau de desenvolvimento do timo durante a incubação.
No caso de retirada da bursa, ocorre uma redução da resposta humoral,
principalmente nas regiões de diferenciação e desenvolvimento de anticorpos.
Os órgãos imunológicos secundários (baço, gânglios cecais, glândula de
Harder, tecido linfóide presente no intestino e sistema respiratório) encontramse incompletos no momento da eclosão.
Paralelamente ao desenvolvimento da ave, ocorre também o
desenvolvimento do tecido linfóide associado ao intestino, o qual irá se
desenvolver de forma mais aguda quanto mais cedo as aves forem alimentadas
(Friedman et al., 2003). O desenvolvimento do sistema imune parece ser
dependente da alimentação inicial fornecida às aves. Dibner et al. (1998)
112
propuseram três mecanismos para elucidar o efeito da nutrição sobre o sistema
imunológico do recém-nascido.
O primeiro considera o fornecimento de ração imediatamente após a
eclosão fornecendo substrato limitante. O segundo considera que a alimentação
afeta os níveis endógenos de hormônios e de outros imunomoduladores,
enquanto o terceiro afirma que a presença de antígenos no sistema gastrointestinal
pode ser necessária por promover à diferenciação total de células do sistema
imune, particularmente dos linfócitos B. A diferenciação completa dessas
células é crítica para o desenvolvimento eventual de estruturas imunológicas
secundárias, tais como centros germinativos e gânglios cecais, juntamente com
a capacidade de responder à vacinação com o desenvolvimento do sistema de
memória.
O sistema imunológico é dividido em imunidade celular e imunidade
humoral. É importante que os dois sistemas funcionem de forma apropriada
para proteger o organismo contra a ação de agentes patogênicos. A ativação
de linfócitos é acompanhada pelo aumento da síntese de ácidos nucléicos.
Os nucleotídeos e seus metabólitos são componentes essenciais em diversos
processos metabólicos. A síntese de purinas e pirimidinas ocorre por via de novo
(custo extremamente elevado) a partir de moléculas como CO2, amônia e ribose
(pirimidinas) ou glicina, aspartato, e formil e grupos amina (purinas). Embora
os trifosfatos de nucleotídeo possam ser formados diretamente por via de novo,
eles podem ser sintetizados por via de salvamento, a partir da degradação dos
próprios nucleotídeos já presentes no organismo. Alternativamente, a via de
salvamento pode ocorrer a partir de nucleotídeos presentes na própria dieta.
Este é o processo de menor custo metabólico ao organismo.
O processo de ativação de linfócitos ocorre de tal forma que a
síntese de novo é minimizada e a de salvamento é maximizada, indicando um
processo de economia pelo organismo. Diversos estudos já demonstraram que
o fornecimento de uma dieta sem nucleotídeos durante períodos prolongados
resulta em imunossupressão (Rudolph et al.,1994). Tendo em vista a síntese de
novo de nucleotídeos, principalmente no fígado, os animais aparentemente não
necessitariam da suplementação de nucleotídeos na dieta.
Entretanto, a exigência de nucleotídeos exógenos pode variar
consideravelmente, podendo aumentar em certas condições como crescimento
rápido dos tecidos, recuperação de lesões e infecções sistêmicas. Além disso,
a exigência de nucleotídeos aumenta quando, por alguma razão, o fígado
encontra-se comprometido. Em um estudo com ratos alimentados com uma
dieta deficiente em nucleotídeos, foi observada uma redução significativa nos
níveis de proteína e RNA no intestino (Leleiko et al., 1987).
Grimble & Westwood (2000) observaram que a perda de ribossomos
do músculo esquelético após um processo inflamatório reduz a exigência de
113
novo e aumenta a de salvamento durante a recuperação, visando manter taxas
adequadas de síntese de RNA. Já a síntese de RNAr ocorre a uma taxa de 15%
ao dia. É provável que o aumento na exigência de nucleotídeos seja satisfeita
pela via de salvamento, onde participam os nucleotídeos da dieta. Quanto ao
fígado, a síntese de RNAr ocorre a uma taxa de 12-25% ao dia, sendo baixa
em comparação à quantidade de proteína sintetizada no fígado. O fígado é bem
adaptado à rápida indução do suprimento de nucleotídeos para a síntese de
RNA e DNA, no entanto é altamente dependente da síntese de pirimidinas via
salvamento. Para o intestino, a síntese de RNAr nas criptas do jejuno depende
da obtenção de pirimidina obtida por via de salvamento. Por outro lado, a
incorporação de pirimidinas sintetizada pela via de novo para formar o RNAr
é baixa, porém contribuiu muito para a síntese de RNAm. A ocorrência de uma
inflamação no intestino aumenta a síntese de RNAr e, consequentemente, a
exigência de pirimidinas e purinas via salvamento.
Com base nas considerações acima, pode-se afirmar que embora
durante muito tempo os nucleotídeos e os nucleosídeos não tenham sido
considerados nutrientes dieteticamente essenciais, isto pode não ser
verdadeiro. Partiu-se sempre do principio de que os animais poderiam
sintetizar as quantidades adequadas destes compostos necessários para o
crescimento e desenvolvimento normal dos animais. Entretanto, como já citado
anteriormente alguns tecidos como a mucosa intestinal, a medula óssea, e as
células hematopoiéticas e cerebrais apresentam capacidade limitada de síntese
de novo de nucleotídeos, dependendo fundamentalmente da via de salvamento
(Yamamoto et al.,1997).
Outro importante fator a ser considerado é que as empresas que
comercializam as leveduras têm trabalhado no sentido de oferecer ao mercado
produtos com uma ótima qualidade nutricional. Desta forma, vale ressaltar
que a utilização dos alimentos e de seus subprodutos na alimentação dos
animais se baseia principalmente, no conhecimento obtido pela análise
proximal, dos valores de digestibilidade e de disponibilidade dos nutrientes e
de seu desempenho (Ferreira et al., 1997). Atualmente, milhões de toneladas
de subprodutos animais e vegetais são produzidos pelas indústrias e se
esse material não for utilizado reciclado em rações animais, passam a ser
considerados resíduos industriais, causando perda econômica para os setores
de processamento (Vieites, 2000).
Utilização das Leveduras nas Dietas
Do ponto de vista ambiental, a necessidade de maximizar a utilização
do nitrogênio da dieta com o objetivo de diminuir a contaminação ambiental,
tem desafiado os nutricionistas a desenvolverem novas técnicas visando
uma melhor utilização dos nutrientes. Na literatura, os valores relativos à
114
composição química de levedura, indicam grande variabilidade no conteúdo
protéico e de aminoácidos. Para uma maior precisão na formulação das dietas
com o objetivo de melhorar o desempenho animal, é importante observar suas
exigências nutricionais com base em seu conteúdo digestível (Lemme et al.,
2004). A maioria dos dados publicados sobre digestibilidade de aminoácidos
em alimentos para as aves, é baseada na digestibilidade das excretas. Por outro
lado, os valores de digestibilidade são melhor caracterizados pela quantidade
absorvida até o final do íleo, uma vez que os aminoácidos não absorvidos nesta
parte do intestino delgado, são degradados por microorganismos a diferentes
taxas no intestino grosso. Araujo et al., (2009) avaliaram a digestibilidade de
aminóacidos da levedura inativada e hidrolisada e observaram melhor valor de
digestibilidade para a levedura hidrolisada (Tabela 2).
Tabela 2. Digestibilidade dos aminoácidos das diferentes leveduras.
Araujo et al., 2009
Barbalho et al. (2009) avaliou o desempenho de frangos de corte
alimentados com dietas contendo levedura hidrolisada e plasma sanguíneo no
periodo de 1 a 21 dias e não observou diferenças no desempenho das aves
ao final do período experimental. Em outro trabalho, avaliando o efeito de
diferentes niveis de inclusão (0%, 0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8% e 1.0%) de levedura
hidrolisada, no período de 1 a 14 dias, sobre o desempenho de frangos de
corte Barbalho (2009) observou melhor ganho de peso com a inclusao de 1%
de levedura na dieta dos animais aos 14 dias. Após este período os animais
receberam a mesma dieta, sem a inclusão de levedura, até os 42 dias quando
observou-se os mesmos resultados encontrados no período inicial (Tabela 3).
Andrade (2009) avaliou o uso de levedura hidrolisada sobre a
performance e a morofometria dos orgãos de leitões aos 34 dias. A autora não
observou efeito sobre morfometria dos órgãos digestórios mas o peso do baço
foi maior para leitões recebendo a dieta contento levedura hidrolisada.
115
Tabela 3. Efeito dos diferentes níveis de inclusão da levedura hidrolisada na dieta de frangos de
corte no período de 1 a 14 dias sobre o desempenho aos 42 dias.
Barbalho, 2009
Tabela 4. Pesos relativos dos órgãos digestórios e não digestórios (baço), do comprimento do
intestino delgado (comp. ID), comprimento relativo (CR) e da relação peso:comprimento do
intestino delgado, em função dos tratamentos.
Andrade (2009)
Nas Tabelas 5 e 6 são apresentados os dados de desempenho e
rendimento de carcaça
alimentadas com diferentes fontes e níveis de levedura na dieta de frangos de
corte.
Não foram encontradas diferenças significativas para as características
de desempenho no período de 1 a 14 dias . Entretanto, quando realizado o
contraste entre os tratamentos pode-se perceber que as aves recebendo a
levedura inativada e a levedura autolizada apresentaram ganho de peso 3% e
7% acima do tratamento controle (p<0,05).
Além disso, no período total do experimento, 1 a 42 dias, o
fornecimento de 0,6% de levedura autolisada na dieta resultou em maior
ganho de peso corporal (p<0,05). Não houve, porém, efeitos sobre o consumo
116
de ração e conversão alimentar dos animais. Da mesma forma, as características
de carcaça como rendimento de carcaça, peito e pernas também não foram
afetadas pelos diferentes tratamentos experimentais. Através da análise de
regressão, pela derivação da equação GP = 2,744 + 0,3788X, determinou-se
que o melhor nível de inclusão da levedura autolisada foi de 0,59 %.
No período total de criação não ocorreu diferenças entre o tratamento
controle e as aves recebendo a levedura inativada. As diferenças de resultados
entre as leveduras avaliadas pode ser decorrente do tipo de processamento
pelo qual as mesmas são submetidas resultando em maior disponibilidade de
nutrientes e melhor aproveitamento pela ave.
Tabela 5. Desempenho de frangos de corte alimentados com diferentes tipos e níveis de levedura.
Valadares et al., 2010a
Tabela 6. Rendimento de carcaça de frangos de corte alimentados com diferentes tipos e níveis
de levedura.
Valadares et al., 2010a
Em outro trabalho, Valadares et al. (2010b) avaliaram programas
alimentares para frangos de corte utilizando diferentes fontes de levedura na
dieta. Pode-se observar na Tabela 7, no período de 1 a 14 dias, que o consumo
de ração não foi alterado em função dos diversos tratamentos estudados
117
(p>0,05). Entretanto, o fornecimento da dieta contendo levedura hidrolisada
apresentou melhor ganho de peso e conversão alimentar, quando comparados
aos demais tratamentos, sendo o ganho de peso, em média, 5,7% maior que o
tratamento utilizando antibiótico promotor de crescimento (p<0,05). Observase também que as aves alimentadas com a dieta sem a suplementação de
antibióticos apresentaram menor ganho de peso e pior conversão alimentar
(p<0,05). Embora as aves alimentadas com a dieta contendo levedura autolisada
tenham apresentado o mesmo desempenho que as aves alimentadas com a
dieta controle positivo, com a suplementação de antibióticos, a sua utilização
demonstra a possibilidade de substituição dos promotores de crescimento sem
o comprometimento no desempenho dos animais. No período total de criação,
1 a 42 dias (Tabela 8), o programa representado pelo fornecimento de levedura
autolisada durante toda a fase de criação apresentou maior consumo de ração e
pior conversão alimentar quando comparado aos demais tratamentos (p<0,05).
Observa-se também que o fornecimento da levedura hidrolisada até os 14 dias
e da levedura autolisada até o período de abate apresentou melhor resultado de
desempenho para os animais (p<0,05).
As características de carcaça não foram afetadas pelos tratamentos
estudados, de acordo com os resultados descritos na Tabela 9 (p>0,05).
Tabela 7. Desempenho de frangos de corte alimentados com diferentes programas nutricionais
no período de 1 a 14 dias.
Valadares et al., 2010b
118
Tabela 8. Desempenho de frangos de corte alimentados com diferentes programas nutricionais no
período de 1 a 42 dias.
Valadares et al., 2010b
Tabela 10. Características de carcaça de frangos de corte alimentados com diferentes programas
de alimentação.
Valadares et al., 2010b
Conclusões
Os trabalhos realizados com a utilizacão de leveduras na dieta dos
animais demonstram seus efeitos positivos sofre diferentes parâmetros de
produtividade. Devido a tendência mundial de diminuição ou até mesmo de
substituição total do uso de antibióticos na alimentação animal, as leveduras
desempenham um papel cada vez mais importante na produção animal como
um aditivo promotor de crescimento. Contudo, é necessário a realizaçao de
novos trabalhos comparando os efeitos das leveduras inativadas e hidrolisadas
elucidando os seus efeitos na alimentação animal.
Referências Bibliográficas
ANDRADE, C. Levedura hidrolisada como fonte de nucleotídeos para leitões recém-desmamados.
2009 (dados não publicados)
119
ARAUJO, L. F., et al. Digestibilidade ileal de aminoacidos de diferentes fontes de leveduras. 2009
(dados não publicados).
BARBALHO, R. L. C., et al. Hidrolized yeast for broilers. CD – Rom, Poultry conference,
Atlanta, 2008.
BURRELS, C., et al. Dietary nucleotides: a novel supplement in fish feeds, effects on resistence to
disease in salmonids. Aquaculture, v.199, p.159-169, 2001.
BUTOLO, E.A.F., et al. Determinação do valor energético e nutritivo da levedura de cana-deaçúcar (Saccharomyces cerevisiae) para frangos de corte. In: CONFERÊNCIA APINCO’ 1997 DE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA AVÍCOLAS, 1997, Campinas. Trabalhos ... Campinas, SP: FACTA/
WSPA-BR, 1997. p.11.
BUTOLO, J.E., et al. Utilização da levedura de cana-de-açúcar (Saccharomyces cerevisiae) na
performance de frangos de cortes - Fase II. In: CONFERÊNCIA APINCO’ 1998 DE CIÊNCIA E
TECNOLOGIA AVÍCOLAS, 1998, Campinas, SP. Trabalhos ... Campinas, SP: FACTA/WSPABR, 1998. p.41.
CANALLI, L. S.; et al. Alteração da microbiota intestinal de frangos de corte pela utilização de
probiótico na alimentação. Revista do Setor de Ciências Agrária, Curitiba, v. 15, n.1, p. 125-132,
1996.
CASTILLO, W., KRONKA, R. N., PIZAURO JR, J. M., et al. Efeito da sustituição do farelho
de soja pela levedura (Saccharomycescerevisiae) desidratada como fonte protéica em dietas
para leitões desmamados sobre peso de órgãos digestivos e atividade das enzimas pancreáticas.
Archivos Latinoamericanos de Produccion Animal, v.12, p. 12-20, 2004.
DAY, C. A ; Competitive Exclusion in Poultry: A Review. Worcestershire: Life Care Products
Ltd., 1992. 18p.
DIBNER, J. J.; KNIGHT, C. D.; KITCHELL, M. L.; ATWEL, C. A.; DOWNS, A. C.; IVEY, F.
J. Early feeding and development of the immune system in neonatal poultry. Journal of Applied
Poultry Research, v.7, p. 425 – 436, 1998.
EDENS, F. W. An alternative for antibiotics use in poultry. Brazilian Journal of Poultry Science,
v. 5, p. 75 – 97, 2003.
FERNANDEZ, J. CRESPO, N. New advances in the application of probiotics. International Pig
Topics, Mount Morris, v. 18, n.7, p. 11-13, 2003.
FERREIRA, E. R. A., et al. Avaliação da composição química e determinação de valores energéticos
e equação de predição de alguns alimentos para suínos. Revista Brasileira de Zootecnia, v. 26, p.
514 – 523, 1997.
FRIEDMAN, A.; HALEVY, O.; SCHRIFT, M.; ARAZI, Y.; SKLAN, D. Retinoic acid promotes
proliferation and induces expression of retinoic acid receptor-alpha gene in murine T lymphocytes.
Cell Immunology, v.152, p.240, 1993.
FULLER, R. Probiotics in man and animals. Journal Applyed Bacteriology, New York, n. 66, p.
365-378, 1989.
GARLICH, J. D. Microbiologia do tracto intestinal aviar. In: CONGRESSO LATINOAMERICANO
DE AVICULTURA, 16., 1999, Lima. Anais... Lima, 1999. p. 110-120.
120
GRIMBLE, G. K.; WESTWOOD, M. R. Nucleotides. In: Nutrition and Immunology. Principles
and Practice. Humana Press, Totowa, NJ, USA, 2000. p.135-144.
JUNQUEIRA, O. M. et al. Efeitos da levedura na alimentação de pintos de corte. In: REUNIÃO
ANNUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE ZOOTECNIA, 15, 1978. Belém. Anais... Belém:
SBZ, 1978, p. 212.
LATRILLE, L.L., RIQUELM, G.C., MANTEROLA, H.B. et al. Evaluación de dos tipos de
leveduras (Torula utilis y Saccaromyces cerevisiae sp), como fuente proteica para raiciones de
pollos em crescimento. Avances en Produción Animal, v. 1, p. 45-51, 1976.
LELEIKO, N. S.; MARTIN, B. A.; WALSH, M.; KAZLOW, P.; RABINOWITZ, S.;
STERLING, K. Tissuespecific gene expression results from a purine-and pyrimidine free diet and
6-mercaptopurine in the rat small intestine and colon. Gastroenterology, v.93, p.1014-1020, 1987
LEMME, A., et al. Ileal digestibility of amino acids in feed ingredients for broilers. World´s
Poultry Science Journal, v. 60, p. 423 – 438, 2004.
MAIORKA, A. Adaptações digestivas pós eclosão. In: CONFERENCIA APINCO DE CIÊNCIA
E TECNOLOGIA AVÍCOLAS, 2001, Campinas. Anais... Campinas: FACTA, 2001. p. 141-152.
MARIBO, H. Weaning pigs without antibiotic growth promoters: strategies to improve health and
performance In: LYONS, T. P.; JAQUES, K. A. Proceedings of the 19TH Annual Symposium of
Nutritional Biotechnology in the feed and food Industries, 19, 2003, Lexington. Nottinghan, UK:
Nottinghan University Press, 2003. p.179-184.
MILES, R. D. Manipulation of the microflora of the gastrointestinal tract: Natural ways to prevent
colonization by patogens. In: BIOTECHNOLOGY IN THE FEED INDUSTRY OF ANNUAL
SYMPOSIUM, 9., 1993, London. Proceedings... London: Nottingham University Press. 1993. p.
133-150.
PEZZATO, L. E. et al. Levedura seca (Saccharomyces cerevisae) de álcool de cana-de-açúcar na
alimentação de frangos de corte. In: REUNIÃO ANUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE
ZOOTECNIA, 19, 1982, Piracicaba, Anais... Piracicaba: SBZ, 1982. p.25.
RUDOLPH, F. B. The biochemistry and phisiology of nucleotides. Journal of Nutrition,
Philadelphia, v.124, n.1, p. 124S-127S, 1994.
RUTZ, F.; ANCIUTI, M. A.; RECH, J. L.; GONÇALVES, F. M.; DELGADO, A. D.; ROSA, E. R.;
ZAUK, N.; RIBEIRO, C. L. G.; SILVA, R. R.; DALLMANN, P. R. Desempenho e características
de carcaças de frangos de corte recebendo extrato de leveduras na dieta. Ciência Animal Brasileira,
v. 7, p. 349-355, 2006.
SAVAGE, D. C. Microbial ecology of the gastrointestinal tract. Annual Veterinay Microbiology,
New York, n.31, p.107-133, 1977.
SILVA, E. N. Probióticos e Prebióticos na Alimentação de Aves. In: CONFERENCIA APINCO
DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA AVICOLAS, 2000, Campinas: Anais... Campinas. FACTA, 2000.
p 242-251.
SILVA, J. D. B., et al. Utilização de diferentes níveis de levedura (Saccharomyces cerevisiae) em
dietas e seus efeitos no desempenho, rendimento da carcaça e gordura abdominal em frangos de
cortes. Acta Scentiarium, v. 25, p. 285 – 291, 2003.
121
SMITH.M; SANZ.M. Use of poultry slaughterhouse waste, meat meal and Mozyr yeast for
breeding hens. Revista Cubana de Ciencia Avícola, Havana, v. 18, n. 3, p. 221.225. 1991.
SURDZHIISKA, S., et al. Mixed feeds for broiler chickens with different amounts of fodder
yeast. Zhivotnov” dni Nauki, v.24, p. 47-52, 1987.
VALADARES, L. S. C.; BARBOSA, L. C. G. S.; FREITAS, B. V.; FREITAS, T. C.; ARAUJO,
C. S. A.; ALBUQUERQUE, R.; ARAUJO, L. F. Efeito das fontes de levedura na alimentação de
frangos de corte. 2010a (dados não publicados).
VALADARES, L. S. C.; BARBOSA, L. C. G. S.; FREITAS, B. V.; FREITAS, T. C.; ARAUJO,
C. S. A.; ALBUQUERQUE, R.; ARAUJO, L. F. Programas de alimentação para frangos de corte
utilizando diferentes tipos de leveduras. 2010b (dados não publicados).
VIEITES, F. M. Valores energéticos e de aminoácidos digestíveis de farinhas de carne e ossos
para aves. Viçosa, MG: Universidade Federal de Viçosa, 2000. 75p. Dissertação (Mestrado em
Zootecnia) – Universidade Federal de Viçosa, 2000.
WADSTROM, T.; et al. Surface properties of Lactobacilli isolated from the small intestine of pigs.
Journal of Applied Bacteriology, New York, n. 62, p. 513-520, 1987.
YAMAMOTO, S.; WANG, M. F.; ADJEI, A. A. et al. Role of nucleotides and nucleosides in
immune system, gut reparation after injury and brain function. Nutrition, v.13, p.372-374, 1997.
YARA, R., et al. A bacterium belonging to the Burkholderia cepacia complex associated with
Pleurotus ostreatus. Journal of Microbiology, v. 44, p. 263-269, 2006.
122
CAPÍTULO VII
FONTES DE GORDURA NA ALIMENTAÇÃO DE VACAS
LEITEIRAS:
Fluxo intestinal de ácidos graxos e manipulação do perfil de ácidos
graxos do leite
Francisco Palma Rennó, Beatriz Conte Venturelli, José Esler de Freitas
Júnior, Jefferson Rodrigues Gandra, Rafael Villela Barletta, Flávio
Garcia Vilela, Anaí Bacci Naves, Lenita Camargo Verdurico
Departamento de Nutrição e Produção Animal da Faculdade de Medicina Veterinária e
Zootecnia da Universidade de São Paulo
Resumo
Objetivou-se nesta revisão de literatura discutir como as diferentes
fontes de gordura influenciam o fluxo intestinal de ácidos graxos e afetam o
perfil de ácidos graxos do leite em vacas leiteiras. A grande variação entre
a gordura da dieta e a gordura secretada ou depositada em ruminantes está
nas mudanças ocorridas no perfil dos ácidos graxos durante o processo de
digestão. Os estudos conduzidos nas últimas décadas têm buscado entender
de forma concreta como ocorre o metabolismo digestivo de vacas leiteiras
suplementadas com fontes de gordura. Entretanto, diante das descobertas de
intermediários do processo de biohidrogenação aliada a dinâmica ruminal,
em diferentes sistemas de produção, os resultados observados na literatura
sobre fluxo e alterações no perfil de ácidos do leite são inconsistentes. É
possível afirmar que pouco se sabe sobre o efeito da inclusão de sementes de
oleaginosas, como o grão de soja em altos níveis da dieta de vacas leiteiras,
e seus efeitos sobre o processo de fluxo intestinal e alteração da composição
do perfil de ácidos graxos do leite. Contudo, a grande diversidade de métodos
de coleta e técnicas para avaliar o fluxo intestinal tem desviado o objetivo
final em busca dos efeitos das fontes de gordura. Portanto, novos estudos são
necessários que permitam a avaliação da utilização de fontes de gordura em
animais de alta produção e que permitam a recomendação de níveis e fontes
adequadas de ácidos graxos em diferentes fases de produção e com diferentes
objetivos nutricionais.
Palavras chave: fluxo intestinal, ácidos graxos, vacas leiteiras
123
Introdução
A utilização de diferentes fontes de gordura suplementar nas rações
de vacas leiteiras tem sido prática comum na alimentação, principalmente por
permitir melhoria do status energético desses animais. Entretanto, quando se
avalia a suplementação de rações para ruminantes com fontes de gordura,
todos os processos fisiológicos devem ser levados em consideração, pois o
metabolismo ruminal, a absorção intestinal, o transporte e o metabolismo
sistêmico, a secreção e a deposição de gordura no organismo são aspectos
diretamente ligados ao metabolismo de lipídios e podem influenciar as
respostas fisiológicas de animais recebendo gordura nas rações (Christensen et
al.,1994).
A suplementação de gordura tem algumas vantagens, dentre as
quais podemos citar: a disponibilidade comercial de fontes de boa qualidade,
aumento da eficiência do uso de energia com um menor consumo de matéria
seca, aumento da eficiência do uso de energia em decorrência de menor
incremento calórico, aumento parcial da eficiência da produção de leite pela
incorporação direta da gordura da dieta na gordura do leite, substituição de
carboidratos rapidamente fermentáveis visando à otimização de consumo de
forragem e fermentação ruminal (participação de nutrientes para a secreção
do leite), aumento da flexibilidade para o preparo da ração, utilizados para
modificação da composição da gordura do leite ou de tecidos para aceitação
pelo consumidor e aumento da absorção de nutrientes solúveis (NRC, 2001;
Palmquist & Mattos, 2006).
Os lipídeos em dietas de ruminantes estão presentes principalmente
na forma esterificada, como mono e digalactoglicerídeos em forragens e como
triglicerídeos em alimentos concentrados. Diferentes fontes de gordura têm
sido utilizadas nas rações de vacas leiteiras, sendo que cada uma delas possuem
características específicas que conferem diferentes efeitos sobre a fermentação
ruminal, digestibilidade de nutrientes, consumo de matéria seca, e produção e
composição do leite.
Os produtos a base de soja possuem grande percentual de ácidos
graxos insaturados, principalmente o óleo de soja, em média, com 75% de
insaturação. Óleos vegetais nas rações de ruminantes apresentam efeitos
desejáveis, como inibição da produção de metano, redução da concentração
de N-NH3 ruminal, aumento na eficiência da síntese microbiana e aumento de
acido linoléico conjugado (CLA) (Palmiquist & Mattos, 2006). Por outro lado,
a utilização de óleos vegetais, mais especificamente para vacas leiteiras, pode
causar efeitos indesejáveis, como a redução na digestibilidade da matéria seca,
redução na relação acetato:propionato e conseqüente diminuição da gordura do
leite (Vargas et al., 2002).
O grão de soja integral é outra fonte utilizada para vacas leiteiras.
124
Entre as características nutritivas, destaca-se a alta quantidade de proteína
degradável no rúmen (PDR), que pode ser convertida em proteína não
degradada no rúmen (PNDR) por meio de tratamento térmico, e ao seu alto
teor de energia devido ao elevado teor de extrato etéreo. De acordo com o NRC
(2001) e Valadares Filho et al. (2006), a soja crua possui cerca de 19,20 % de
extrato etéreo e 39,20 % de proteína bruta na matéria seca. Segundo Bateman
& Clark (2000), a utilização do grão de soja nas rações de vacas leiteiras pode
proporcionar aumentos na produção de leite maiores do que quando se utiliza
quantidades semelhantes de farelo de soja na ração. O grão de soja integral
(GSI) ainda destaca-se pela sua disponibilidade regional, pelo elevado teor de
ácidos graxos insaturados e pela grande aceitação pelos animais (Palmquist,
1991; Rabello et al., 1996; Palmquist & Mattos, 2006).
Existem no mercado diversos tipos de suplementos comerciais
contendo lipídios inertes no rúmen. O mais comum deles são os sais de cálcio
de ácidos graxos, obtido a partir de ácidos graxos de cadeia longa. Esses
ácidos graxos reagem com os sais de cálcio, unidos na forma de um sal do tipo
R-COO-Ca, popularmente conhecido como sabão de cálcio.
Considerando que ocorram possíveis efeitos deletérios da
suplementação de algumas fontes de gordura insaturadas sobre a fermentação
ruminal, esses produtos comerciais teriam como principal vantagem fornecer
ácidos graxos essenciais que iriam passar direto para o abomaso sem que
ocorresse liberação de ácidos graxos no rúmen, e conseqüentemente, intensa
biohidrogenação ruminal, não afetando diretamente a população microbiana.
Independentemente da fonte de gordura fornecida, o que ocorre
no rúmen dos animais são processos da quebra e saturação denominados,
respectivamente, de lipólise e biohidrogenação dos ácidos graxos pela
microbiota ruminal.
A lipólise corresponde ao início do processo de metabolismo dos
lipídeos no rúmen, sendo imprescindível para que ocorra a biohidrogenação
(Harfoot & Hazlewood, 1988). Segundo Church (1993) nem todas as bactérias
possuem atividade lipolítica, o mesmo acontecendo com os protozoários do
rúmen. O processo de biohidrogenação pode ser considerado um mecanismo
de autodefesa dos microrganismos ruminais, que convertem ácidos graxos
insaturados em ácidos saturados, que são conseqüentemente menos tóxicos a
população microbiana ruminal. Os ácidos graxos reagem com íons de cálcio
insolúveis que, portanto, se tornam atóxicos em nível de rúmen (Palmquist
& Mattos, 2006). Embora a biohidrogenação possa ser alta, acima de 90%,
a intensidade a qual esse processo é realizado depende das características
das fontes de gordura, tempo de retenção da fonte de gordura no rúmen e
características da população microbiana (Allen, 2000).
Os fatores importantes na digestão e absorção de lipídeos no intestino
125
delgado (duodeno e abomaso) de ruminantes são: a natureza e conformação
dos ácidos graxos e o pH mais alto do intestino. Os ácidos graxos do conteúdo
intestinal são mais saturados e não esterificados (70 a 80%) (Scott & Lough,
1971; Harrison & Leat, 1972). Em ruminantes, os ácidos graxos de cadeia
curta (C2 a C6) são absorvidos pelo rúmen e em menor medida pelo abomaso.
Maior parte do acetado e especialmente o butirato são convertidos em corpos
cetônicos (acetotacetato e β-hidroxibutirato) durante a absorção. Os ácidos
graxos de cadeia média são absorvidos no intestino delgado e secretado
como ácidos graxos não-esterificados (AGNE) na veia porta (Andrews &
Lewis, 1970). Os ácidos graxos de cadeia longa são absorvidos pelas células
epiteliais do intestino delgado e são esterificados (Arienti ETA al., 1974).
Esse triglicerídeo incorporado por um quilomicron e uma lipoproteína de
muito baixa densidade (VLDL) e transportado pela via porta para os tecidos
periféricos. O fluxo intestinal tem grande importância para a distribuição dos
ácidos graxos pelos tecidos e a chegada a glândula mamária de vacas leiteiras
que tem seu perfil alterado.
Um dos componentes do leite que sofre alteração com a utilização
de lipídeos na dieta é a gordura do leite, que é composta primeiramente por
aproximadamente 98% por triglicerídeos. E sua diferença com os monogástricos
é que apresentam uma alta quantidade de ácidos graxos de cadeia curta. A
gordura do leite contém 17 ou mais tipos de ácidos graxos, variando quanto
ao número de carbonos na cadeia de 4 a 20. Os ácidos graxos com cadeias de
18 a 20 carbonos passam do sangue para a glândula mamária e têm origem
na dieta ou na síntese de ácidos graxos feita pelo tecido adiposo do bovino e
representam cerca de 55% dos ácidos graxos presentes no leite. Cerca de 50%
dos ácidos graxos com 16 carbonos (palmítico) também tem origem na dieta e
no tecido adiposo, enquanto a outra metade é sintetizada pela própria glândula
mamária, principalmente a partir de acetato resultante da fermentação ruminal.
Cadeias de carbono variando de 4 a 14 átomos são sintetizadas na glândula
mamária. Os ácidos graxos do leite podem não sofrer alterações pela dieta do
ruminantes devido as duas formas de obtenção da gordura: síntese de novo que
ocorre na glândula mamária e por absorção do lipídeo sanguíneo.
O objetivo desse trabalho é discutir como as diferentes fontes de
gordura influenciam o fluxo intestinal de ácidos graxos e afetam o perfil de
ácidos graxos do leite em vacas leiteiras.
Lipólise e Biohidrogenação
De acordo com Jenkins & Jenny (1992) e Jenkins (1993), o processo
de digestão de lipídeos em ruminantes pode ser resumido por duas principais
etapas, sendo: lipólise e biohidrogenação de ácidos graxos insaturados. A
cinética ruminal do processo de digestão de lipídeos, resumida nestes dois
126
processos, tem sido objeto de estudo por vários anos (Butler, 1952; Hawke
& Silcock 1969). Além disso, o processo de biohidrogenação reduz o fluxo
intestinal de ácidos graxos poliinsaturados para duodeno e contribui para o
acúmulo de isômeros do CLA, cis e trans, em produtos derivados de ruminantes.
Atualmente o processo de biohidrogenação tem sido estudado in
vitro, in situ e in vivo na tentativa de conhecer, de forma mais precisa, esse
processo, assim como os modelos para sua estimativa (Bauman et al., 2008;
Chilliard et al., 2007; Jenkins & Brigdes, 2007). Havertine & Allen (2006)
avaliaram a utilização de ácidos graxos saturados, insaturados e uma mistura
das duas fontes (50%/50%) em vacas leiteiras fistuladas no rúmen e abomaso
no inicio de lactação. Estes autores observaram alterações no fluxo de ácidos
graxos para o duodeno devido ao processo de biohidrogenação e redução
da digestibilidade destes na dieta, sendo estes efeitos vinculados ao tipo de
ácido graxo predominante na dieta. Lundy et al. (2004) avaliaram o efeito da
suplementação com óleo de soja, sais de cálcio de ácidos graxos insaturados
(óleo de soja), e a mistura de ambos em 2,75 % na matéria seca total das
rações, e avaliaram a biohidrogenação ruminal em quatro vacas Holandesas
canuladas no rúmen no terço médio de lactação. Estes autores verificaram que
a biohidrogenação variou de 90 a 92% e não houve diferença entre as rações
experimentais, concluindo que a biohidrogenação diminuiu significativamente
com a mistura de óleo de soja e sais de cálcio de ácidos graxos.
De forma semelhante, Loor et al. (2004) avaliaram a adição de óleo
vegetal em dietas com baixa e alta proporção volumoso:concentrado sobre o
processo de biohidrogenação em quatro vacas Holandesas multíparas canuladas
no rúmen no início de lactação. Os autores concluíram que as rações com baixo
volumoso podem favorecer as condições para reduzir a biohidrogenação de
ácidos graxos e aumentar o fluxo duodenal de trans-18:1 para o intestino
delgado. Enjalbert et al. (2004) avaliaram o processo de extrusão da semente
de canola sobre o tempo e a taxa de biohidrogenação ruminal in vitro e in situ
de ácidos graxos insaturados e observaram alteração no perfil de ácidos graxos
antes e depois do tratamento.
Beam et al. (2000) avaliaram, em cinco experimentos, os fatores
que afetam as taxas de lipólise e a biohidrogenação de fontes de gordura no
conteúdo ruminal, os quais podem explicar a variabilidade no fluxo duodenal
de ácidos graxos insaturados registrados na literatura em função do tipo e nível
de suplemento incluído nas rações. De acordo com estes autores, a variação
no fluxo duodenal de ácidos graxos depende de sua concentração na dieta. No
entanto, o processo de lipólise pode variar consideravelmente com a fonte e o
nível de lipídios adicionado na dieta.
O processo de lipólise consiste na quebra das ligações éster
encontradas nos lipídios dos alimentos da dieta seguida pela biohidrogenação
127
de ácidos graxos insaturados, a qual reduz o número de duplas ligações de
ácidos graxos insaturados (AGI) advindos das fontes de gordura (Jenkins,
1993; Bauman & Lock, 2006). A hidrólise é predominantemente realizada pelas
bactérias ruminais, sendo geralmente alta (>85%) e podendo ser influenciada
por alguns fatores, como o nível de gordura na ração, pH ruminal e a utilização
de ionóforos, que podem inibir a atividade e crescimento de bactérias (Doreau
& Chilliard, 1997; Harfoot & Hazlewood, 1988).
A extensão da lipólise é dependente também da natureza do lipídeo da
dieta, sendo que óleos de plantas, assim como óleo de linhaça, são quase que
completamente hidrolisados (em torno de 90%) enquanto que óleos de origem
animal, como exemplo o óleo de peixe, tendem a ser menos hidrolisados (em
torno de 50%) (Church, 1993).
A grande variação entre a gordura da dieta e a gordura secretada ou
depositada em ruminantes está nas mudanças ocorridas no perfil dos ácidos
graxos durante o processo de digestão (Byers & Schelling, 1993). Partes dessas
mudanças ocorrem no processo de biohidrogenação ruminal, que consiste
na adição de íons de hidrogênio nos ácidos graxos com duplas ligações,
transformando ácidos graxos insaturados em AG saturados.
O passo inicial para a biohidrogenação é uma reação de isomerização
que converte a dupla ligação cis-12 no ácido graxo insaturado para o seu
isômero trans-11 (Figura 1). As bactérias responsáveis pela biohidrogenação
podem ser divididas em dois grupos. O primeiro grupo é responsável pela
biohidrogenação do ácido linoléico (C18:2) e ácido linolênico (C18:3) a
ácido transvacênico (trans-11 C18:1), com pequenas quantidades de outros
isômeros. Este grupo parece ser incapaz de biohidrogenar AG C18:1 a ácido
esteárico (C18:0). As bactérias do segundo grupo, ao contrário das bactérias
do primeiro, são capazes de biohidrogenar uma grande extensão de cis e trans
C18:1 a C18:0 (Demeyer & Doreau, 1999).
A isomerase não é funcional a menos que o ácido graxo esteja na
forma livre, o que ocorre no caso de ácidos graxos poliinsaturados, assim como
C18:2. A manutenção de baixos valores de pH no rúmen através da utilização
de dietas com alto concentrado, pode se constituir em uma estratégia para
a proteção de fontes suplementares de lipídeos insaturados (óleos) contra a
biohidrogenação, possibilitando que mais ácidos graxos insaturados cheguem
ao intestino, onde poderão então ser absorvidos e incorporados à gordura do
leite (Van Nevel & Demeyer, 1996b).
128
Figura 1. Biohidrogenação ruminal. Adaptado de Chilliard et al. (2007).
Embora o processo possa ser eficiente (90%), o grau de hidrogenação
é dependente das características químicas das fontes de gordura utilizadas, do
tempo de retenção no rúmen, e das características da população microbiana
presente no rúmen-retículo (RR) (Bickerstaffev & Warner, 1968). A
biohidrogenação aumenta com o grau de insaturação de ácidos graxos (AG), e
pode ser reduzida pelo grau de insaturação das rações (Wu, 1991). Além disso,
a extensão pela qual este processo ocorre depende também da freqüência de
alimentação (NRC, 2001).
De acordo com NRC (2001) a estimativa de hidrogenação de AGPI
varia de 60 a 90%, enquanto que a biohidrogenação de suplementos que
contém AGPI pode ser de 30 a 40% se os ácidos graxos são fornecidos como
sais de cálcio de ácidos graxos. No entanto, a maior parte dos estudos in vivo
com bovinos se referem a utilização de animais em crescimento ou vacas
secas, canuladas no rúmen ou então no rúmen e abomaso, nas estimativas do
percentual de biohidrogenação ruminal e fluxo intestinal de ácidos graxos.
Assim, em diversos momentos os dados obtidos não necessariamente são
fidedignos para vacas em lactação, que apresentam alta taxa de passagem
de digesta no rúmen-retículo, além de características dietéticas distintas na
alimentação destes animais quando comparados com animais que não estão
em produção.
A utilização de AG inertes, como na forma de sais de cálcio, é também
uma prática que pode ser empregada para evitar ou reduzir as modificações
na composição dos AG resultantes do metabolismo ruminal (Chouinard et al.,
2001). Porém, apenas em situações de alto pH ruminal não ocorre a dissociação
dos sais de cálcio de AG insaturados e estes são então parcialmente protegidos
da biohidrogenação pela ausência de um grupo carboxila livre.
Portanto, para se obter uma maior eficiência de proteção dos sais
de cálcio de AG insaturados é necessário manter um pH relativamente alto
129
através da utilização de agentes alcalinizantes ou substâncias tamponantes,
aumento da freqüência da alimentação ou fornecimento dos sais de cálcio após
a alimentação (Van Nevel & Demeyer, 1996b).
O grau de saturação se apresenta como uma das principais
características inerentes ao tipo de gordura suplementada que pode interferir
diretamente no metabolismo ruminal podendo afetar o aproveitamento de
nutrientes. Os produtos a base de soja possuem grande percentual de ácidos
graxos insaturados, principalmente o óleo de soja, em média, com 75% de
insaturação. Óleos vegetais nas rações de ruminantes apresentam efeitos
desejáveis, como inibição da produção de metano, redução da concentração
de N-NH3 ruminal, aumento na eficiência da síntese microbiana e aumento de
acido linoléico conjugado (CLA) (Palmquist & Mattos, 2006).
Explorar o processo de biohidrogenação pela característica especifica
de ácidos graxos poliinsaturados como óleos na tentativa de aumentar a
concentração de ácidos graxos como o cis-9 trans-11 CLA no leite tem sido
objeto de estudo nos últimos anos. Isso pode ser justificado pelo aumento do
processo de biohidrogenação quando grandes quantidades de ácidos graxos
poliinsaturados são fornecidas nas rações (Zheng et al., 2005).
Entre as vantagens de uso do grão de soja integral como fonte de
gordura pode ser citada a lenta liberação de lipídios no rúmen, não superando a
capacidade de hidrogenação dos microrganismos ruminais, impedindo possível
perda de digestibilidade de fibra pelo efeito negativo que gorduras insaturadas
prontamente disponíveis no rúmen podem causar nas bactérias fibrolíticas
(Coppock & Wilks, 1991; Palmquist, 1991). Isso ocorre em sementes de
oleaginosas porque a maioria dos lipídios encontra-se no germe e, portanto, há
necessidade da degradação da parede celular para que a hidrolise se inicie.
Apesar da reconhecida capacidade de sementes de oleaginosas
em fornecerem AGPI para absorção no intestino delgado, faltam estudos
caracterizando a utilização destas fontes de gordura associadas a animais em
lactação. Além disso, sementes de oleaginosas como o grão de soja e caroço de
algodão ainda não foram avaliados adequadamente em relação ao potencial em
fornecer AGPI para absorção intestinal e, desta formas, atuarem não somente
como fonte de energia, ma também como nutracêutico na nutrição de vacas
leiteiras.
Fluxo intestinal de ácidos graxos
Os ácidos graxos presentes nas forragens, cereais e fontes oleaginosas
são na sua maioria ácidos graxos poliinsaturados C18 (18:2n-6 e 18:3n-3),
alguns óleos vegetais são ricos em ácidos graxos monosaturados (C9-C18:1)
e produtos de origem marinha (óleo de peixe, algas, etc) são ricos em ácidos
graxos de cadeia longa [C20:5n-3 (EPA) e 22:6n-3 (DHA)]. Esses alimentos
130
são metabolizados no rúmen que resulta na produção não somente de C18:0,
mas isômeros de ácidos graxos poli e monosaturados que vão para o intestino.
A maioria dos ácidos graxos que chegam ao duodeno são não
esterificados. Eles são absorvidos no intestino e no enterócito sofrem ação da
∆-9 desaturase (Bickerstaffe et al., 1972), mas de uma maneira limitada. Esses
ácidos são esterificados nos enterócitos e exportados para o organismos na
forma de quilomicrons e lipoproteínas de muito baixa densidade (VLDL). Ao
comparar a proporção dos ácidos graxos essenciais e não-essenciais do sangue
com o duodeno ocorre uma diferença, a concentração de C18:2n-6 e C18:3n-3
é mais alta no plasma (Glasser et al., 2007). As características dos ácidos graxos
são compostas de C18:0 e C9-C18,1 (Enjalbert et al, 1998; Kitessa et al., 2001)
semelhante ao encontrado no duodeno e estes que vão para a glândula mamária
ser utilizados na síntese de gordura do leite, já os fosfolipídios e o colesterol
(não necessariamente serão utilizados pela glândula mamária (58)) são ricos
em C18:2n-6 e C18:3n-3, que difere do encontrado no duodeno.
Kalscheur et al., (1997a) avaliando o efeito de fontes de gordura no
fluxo de trans-C18:1 para o duodeno, observaram que houve uma incompleta
biohidrogenação, representada pelo aumento do fluxo de trans-C18:1 para o
duodeno, em vacas alimentadas com dietas suplementadas com óleo de girassol
com alto conteúdo de ácido oléico e linoléico. No entanto, apesar do aumento
de trans-C18:1 ser maior no leite de vacas com reduzido teor de gordura, o
autor acredita não haver uma associação constante entre a quantidade total de
trans-C18:1 no leite e uma diminuição no teor de gordura do leite.
Loor et al., (2004) avaliou o efeito de dietas de alto concentrado
com e sem óleo de linhaça em vacas em lactação sobre o fluxo intestinal de
isômeros cis e trans de C18:1 e C18:2. O autor observou uma redução no fluxo
de ácidos graxos de cadeia média (C14, C15 e C16) nos animais que receberam
uma dieta de alto concentrado e atribuiu tal resultado a baixa produção de
acetato, isobutirato e isovalerato. Dessa forma pode concluir que houve menor
síntese desses ácidos graxos no rúmen, confirmando que a suplementação com
ácidos graxos insaturados o que leva a uma redução dos ácidos que irão para o
duodeno.
Em dietas de alto concentrado (80c:20v) ocorre um importante
efeito sobre a biohidrogenação ruminal devido as alterações na população
microbiana do rúmen. A população de bactérias celulolíticas é reduzida quando
comparada a população de bactérias as amilolíticas (Latham et al., 1972). Com
a diminuição da biohidrogenação, ocorre aumento nos níveis de ácido linoléico
e assim aumenta a chance de isomeração desse ácido para a forma trans 10,
cis12-18:2. Esse efeito pode ser visto pelo aumento desse isômero no leite de
vacas que receberam dietas com altas quantidades de concentrado (Piperova
et al., 2002). No estudo de Loor et al. (2004), não foi observado esse aumento
131
que pode ser devido a rápida hidrogenação desse isômero para o trans 10-18:1
que teve um grande aumento no duodeno.
Loor et al. (2004) confirmaram os estudos feitos in vitro relacionados
a produção dos isômeros de C18:2 encontrados no duodeno. O primeiro
AG a ser hidrogenado é o C18:3n-3, tem também o C18:2n-6 resultado da
isomeração. Os autores observaram também uma redução desses dois isômeros
quando o óleo de linhaça foi adicionada na dieta, isso se deve pelo aumento
de intermediários ruminais formados (trans9, cis12-18:2; cis9, trans13-18:2;
trans9, trans12-18:2 e trans11, cis15-18:2).
Glasser et al., (2008) em meta-análise sobre o fluxo duodenal de
ácidos graxos C18 e C4 ao C16, concluíram que os óleos vegetais tem alta
correlação no aumento de isômeros C18 no duodeno pela biohidrogenação
ruminal. Os autores concluíram que existe uma relação positiva para a
quantidade de isômeros C18 no duodeno com o C18 do leite. O C18 do leite
tem um equilíbrio na proporção com os AG <C16 e tem um limite por mais que
o fluxo duodenal seja muito intenso, isso não acarretará um grande aumento no
C18 do leite.
Jenkins & Bridges (2007) elaboraram revisão de literatura de 25
artigos com animais canulados, sendo bovinos de corte e vacas leiteiras, sobre
suplementação de diferentes fontes de gordura e produção de ácidos graxos
(Tabela 1). Os autores concluíram que fontes de gordura desprotegidas têm
uma perda de ácidos graxos insaturados no rúmen de 86% de ácido linolênico
e oléico e 82% de ácido linoléico. Para os animais que receberam dietas sem
adição de gordura, o fluxo intestinal normal foi de 45, 38 e 5g/dia para os
ácidos oléico, linoléico e linolênico, respectivamente (Tabela 2). O aumento do
fluxo intestinal dos ácidos graxos insaturados pode ser necessário para atender
a demanda dos tecidos por ácidos graxos essenciais ou alterar a composição
do perfil de ácidos graxos do leite. Esse aumento é obtido pela suplementação
de fontes de ácidos graxos insaturados e a cada fonte tem uma concentração
de inclusão para aumentar a mesma quantidade do ácido graxo que passa para
o intestino, por exemplo, para cada 100g de ácido linoléico vindos da dieta de
gorduras não protegidas tem um aumento do fluxo intestinal de 18g de ácido
linoléico, usando óleo de soja como fonte de gordura insaturada é necessário
200g na dieta para ter esse mesmo aumento, por isso altos níveis de fontes de
gordura não protegidas podem ter efeito benéfico ou negativo no consumo de
matéria seca, fermentação e digestão ruminal e produção de leite.
Os autores concluíram também que dietas a base de grãos integrais ou
processados e sais de cálcio de ácidos graxos são fontes de gordura protegidas,
o que diminuiria a perda no rúmen pela biohidrogenação. As fontes de ácidos
graxos comerciais têm uma perda no rúmen maior que os encontrados nos
grãos mostrando que existe uma barreira natural da biohidrogenação ruminal
132
em sementes oleoginosas.
Tabela 1. Referências e fontes de gordura para fluxo duodenal de 25 estudos com gado de corte
e vacas de leite (n=93).
Fonte: Jenkins & Bridges (2007).
1 Valor total da concentração de ácidos graxos por g/kg de matéria seca.
2 AMD, amida de óleo de soja; AVF, gordura animal-vegetal; CaP, sais de cálcio de ácidos graxos
de palma; CaR, sais de cálcio de ácidos graxos de colza; CaS, sais de cálcio de ácidos graxos de
óleo de soja; CRSB, grão de soja triturada e tostada; FTWS, girassol tratada com formaldeído,
GCS, algodão; GRSB, grão de soja tostado; HLSO, óleo de girassol com alto linoleico, HOSO,
óleo de girassol de alto oléico; PHT, talão parcialmente hidrogenizado; PHV, óleo vegetal
parcialmente hidrogenizado; SFA, ácidos graxos saturados; T, talão; WCS, casca de algodão;
WRSB, casca de soja tostado; WSB, casca de soja; YG, gordura amarela.
133
Tabela 2. Efeito das fontes de gordura no consumo diário, fluxo duodenal diário e perda ruminal
no total de ácidos graxos insaturados descritos na Tabela 1.
Fonte: Jenkins & Bridges (2007).
abc Médias, na linha, seguidas de letras iguais não diferem no teste de Tukey (P<0,05).
1 Erro padrão da média.
2 Aparente perda ruminal de ácidos graxos espresso em procentagem do consumo de ácidos
graxos
Síntese de ácidos graxos do leite
A gordura presente no leite esta na forma de triglicerídeos (98%),
que são compostos formados por três moléculas de ácidos graxos unidas na
glândula mamária a uma molécula de glicerol.
A síntese de triglicerídeos da gordura do leite ocorre nas células
epiteliais mamárias. Os precursores usados para a síntese da gordura do leite
são glicose, acetato, β-hidroxibutirato e triglicerídeos. Os ácidos graxos de 18
átomos de carbono e alguns de 16 átomos de carbonos da gordura do leite,
provem em quase sua totalidade dos triglicerídeos dos quilomicrons e das
lipoproteínas de baixa densidade do sangue. Os triglicerídeos nas VLDL são
hidrolisados nos capilares mamários pela enzima lipoproteína lípase (LPL). A
LPL pode hidrolisar um, dois ou três dos ácidos graxos da cadeia do glicerol,
resultando em ácidos graxos livres mais diacilglicerídios, monoacilglicerídios
ou glicerol respectivamente. Os ácidos graxos livres, diacilglicerídios,
monoacilglicerídios e glicerol podem ser captados pelas células mamárias
epiteliais e serem reutilizados para a síntese de triglicerídeos dentro das células
(Fonseca, 1993).
Estima-se que 25% dos ácidos graxos do leite da vaca são provenientes
dos ácidos graxos da dieta. A glândula mamária de ruminantes sintetiza
quantidades muito pequenas de ácidos graxos a partir de glicose, pois apresenta
134
atividade baixa da enzima citrato liase. O Acetil-CoA utilizado pela glândula
mamária dos ruminantes para a síntese de gordura se forma fundamentalmente
a partir do acetato, no citoplasma. Estima-se que 30% dos carbonos da gordura
do leite sejam provenientes do acetato (Fonseca, 1993).
A síntese de pequenas e médias cadeias de ácidos graxos (com menos
de 16 carbonos) ocorre na glândula mamária pela síntese de novo (síntese de
novas moléculas de ácidos graxos de precursores absorvidos do sangue). A
síntese de novo de ácidos graxos ocorre no citoplasma das células mamárias
epiteliais.
A síntese de novo requer de duas fontes: cadeias carbônicas curtas
(acetil- CoA) e equivalentes redutores. A origem destes varia entre as espécies,
nos ruminantes, as fontes de carbonos usadas são acetato (mais importante)
e β-hidroxibutirato. Os equivalentes redutores necessários para a síntese de
ácidos graxos provem do NADPH (Figura 2).
Figura 2 – Metabolismo de gordura do leite
Perfil de ácidos graxos do leite
O perfil de ácidos graxos no leite, pode ser alterado por modificações
no padrão de fermentação ruminal, espécies de bactérias ruminais (Kalscheur
et al., 1997a) e suplementação de CLA e trans-11 C18:1 na dieta (Chouinard
et al., 1999; Romero et al., 2000). Os ácidos graxos de cadeia curta e média
(C4 ao C14) constituem aproximadamente 20% da quantidade geral de ácidos
graxos do leite e são sintetizados pela própria glândula mamária, enquanto
que os outros 80% são representados pelos ácidos graxos de cadeia longa C16
e C18 principalmente os ácidos palmítico (C16:0), esteárico (C18:0), oléico
(C18:1) com as porcentagens 28,2, 13,3 e 29,8 respectivamente (Tabela 2).
135
Tabela 3. Denominação dos principais ácidos graxos, efeitos no colesterol sanguíneo e
porcentagem de gordura no leite.
Fonte: Adaptado de Lincheer e Vergroesen, 1994;
1Minessota-South Dakota Dairy Foods Research Center;
2Waghor e Baldwing, 1984.
A utilização de suplementação lipídica com altos níveis de ácidos
graxos poliinsaturados mostrou-se bastante eficaz no aumento da concentração
de CLA e outros ácidos graxos insaturados na gordura do leite. As fontes
vegetais como óleo de soja e óleo de linhaça, ricas em C18:2 e C18:3, são
particularmente efetivas (Chouinard et al., 2001). O fornecimento de fontes
de gordura com alta proporção de ácido linoléico pode efetivamente aumentar
a concentração de produção de trans-C18:1 e cis-9, trans-11 C18:2 no leite
(Abuchazaleh et al., 2003). Piperova et al. (2000) analisando o CLA da
gordura do leite de animais recebendo uma dieta com adição de óleo de soja,
encontraram uma redução na concentração de cis-9, trans-11 C18:2 e um
aumento nos isômeros trans-10, cis-12 C18:2 e trans-7, cis-9 C18:2. O isômero
trans-10, cis-12 C18:2 é provavelmente produzido no rúmen pela ação de uma
isomerase específica e então hidrogenado a trans-10 C18:1.
O uso de óleos nas rações de vacas leiteiras tem potenciais efeitos
sobre o metabolismo ruminal (Bauman & Griinari, 1999). Porém, é preciso
considerar que alterações no padrão de fermentação ruminal com a inclusão de
fontes de gordura altamente insaturadas pode promover além de reduções no
consumo de matéria seca, diminuição na digestibilidade da fibra (NRC, 2001),
136
embora sejam aumentados os teores dos isômeros de CLA na gordura do leite
visando produtos mais desejáveis ao consumidor.
De acordo com Griinari et al. (2000) e Corl et al. (2001), apesar do
CLA ser um intermediário da biohidrogenação ruminal do ácido linoléico, a
maior fonte desse AG é a síntese endógena, o que envolve a ação da enzima
∆-9 desaturase sobre o trans-11 C18:1, outro intermediário da biohidrogenação
ruminal. Isto é comprovado quando se verifica aumento na concentração de
CLA na gordura do leite de vacas mantidas em pastagens ou suplementadas
com óleo de peixe, fontes reconhecidamente pobres em ácido linoléico.
Segundo Freitas Júnior et al., (2010), ao avaliar a concentração de
vacênico (C18:1 trans-11) no contraste de rações óleo de soja e sais de cálcio
esta última apresentou maior concentração deste ácido graxo indicando que
ocorreu de certa forma maior biohidrogenação para a ração contendo essa fonte
de gordura. Teoricamente aumentos na proporção de ácidos graxos insaturados
nas rações, promoveria redução na proporção de ácidos graxos insaturados/
saturados C18, mas também promoveria aumentos na concentração de
trans-C18:1 como resultados de biohidrogenção. Essa relação ocorreu neste
estudo (Tabela 4) através da utilização de óleo de soja. Entretanto de todas
as rações experimentais a ração contendo sais de cálcio de ácidos graxos
apresentou maior concentração de trans-C18:1 podendo se concluir dessa
forma, que houve biohidrogenação deste suplemento e que a determinação
deste ácido graxo foi essencial para este estudo de ácidos graxos do leite de
vacas suplementadas com fontes de gordura.
De forma geral, como conseqüência a grande mudança no perfil de
ácidos graxos para as rações avaliadas foi à redução na secreção de ácidos graxos
contendo menos que 16 carbonos (<16 C). Conseqüentemente, a composição
da gordura do leite foi alterada promovendo aumento correspondente na
porcentagem da maioria dos ácidos graxos (>16 C). Esses resultados foram
também foram observados em outros estudos (Chouinard et al., 1999a,b;
Baumgard et al., 2000, 2001; Peterson et al., 2002; Loor & Herbein, 2003;
Mackle et al., 2003).
137
Tabela 4. Perfil de ácidos graxos da gordura do leite (g/100g de AG) obtidos para as rações
experimentais
Fonte: Freitas Júnior et al. (2010).
1controle; 2oleo de soja; grão de soja; 4sais de cálcio de ácidos graxos (Megalac-E®). C1=
controle versos fontes de gordura (óleo de soja, grão de soja e sais de cálcio de ácidos graxos);C2=
grão de soja versos sais de cálcio e óleo de soja;C3= óleo de soja versos sais de cálcio.
Barletta (2010) avaliou dietas para vacas leiteiras utilizando níveis
crescentes de grão de soja cru e integral, e verificou que apesar da adição do
grão de soja resultar em maior teor de extrato etéreo nas dietas, não houveram
alterações significativas no perfil de ácidos graxos do leite (Tabela 5). Quando
se avalia a concentração dos isômeros C18:1 trans-11, C18:2 cis 9, trans
11 e C18:2 trans 10, cis 12 verifica-se concentrações semelhantes entre as
dietas experimentais. Estes resultados demonstram que não houve aumento
da extensão de biohidrogenação de ácidos graxos com a inclusão de grão de
soja cru e integral nas dietas, nem mesmo quando o teor de extrato etéreo
das rações foi aumentado. De forma semelhante, esses resultados também
foram relatados por Jenkins & Bridges (2007) em um estudo analisando 25
referências com diferentes fontes de gordura.
138
Tabela 5. Médias, erro padrão da média (EPM), para o perfil de ácidos graxos (g/100g de AG) de
acordo com as rações experimentais
Fonte: Barletta (2010).
1 Controle (C), (8%), inclusão de 8% de grão de soja cru inteiro na dieta total, (16%), inclusão
de 16% de grão de soja cru inteiro na dieta total, (24%), inclusão de 24% de grão de soja cru
inteiro na dieta total.2 Probabilidades de resposta linear (L), ou quadrática (Q). Médias seguidas
de letras diferentes nas linhas se diferenciam em 5% no teste de TUKEY ajustado pelo PROC
MIXED.
Por outro lado, Naves (2010) avaliou diferentes formas de
processamento de grão de soja cru, sendo fornecido integral ou moído em duas
peneiras, de 2 e 4 mm. Os resultados obtidos demonstraram que a concentração
dos isômeros C18:1 trans-11 e C18:2 trans 10, cis 12 variaram entre as dietas
experimentais, notadamente nas dietas com grão de soja moído, em ambas as
peneiras. Estes resultados demonstraram que houve aumento da extensão de
biohidrogenação de ácidos graxos com a inclusão de grão de soja cru e moído
nas dietas, diferentemente do que ocorre com o grão de soja servido integral.
Provavelmente este efeito ocorreu devido a moagem do grão de soja, que
perdeu sua proteção natural e assim sofreu maiores efeitos da biohidrogenação
139
ruminal, aumentando a quantidade de determinados ácidos graxos no intestino
delgado, para absorção, e na gordura do leite (Tabela 6).
Tabela 6. Perfil de ácidos graxos de acordo com as rações experimentais
Fonte: Naves (2010).
1 Controle; 2 Grão de soja integral, 20% MS; 3 Grão de soja moído em peneira de 2 mm, 20%
MS; 4 Grão de soja moído em peneira de 4 mm, 20% MS. 5 C1 = controle vs com grão de soja
(GI+G2+G4); C2 = grão integral vs grão de soja moído (G2+G4); C3 = grão de soja moído em
peneira de 2 mm vs grão de soja moído em peneira de 4 mm.
Considerações Finais
Baseado no explanado, é possível afirmar que pouco se sabe sobre
o efeito da inclusão de sementes de oleaginosas, como o grão de soja em
altos níveis da dieta de vacas leiteiras, e seus efeitos sobre o processo de
fluxo intestinal e alteração da composição do perfil de ácidos graxos do leite.
Contudo, a grande diversidade de métodos de coleta e técnicas para avaliar o
fluxo intestinal tem desviado o objetivo final em busca dos efeitos das fontes
de gordura. Portanto, novos estudos são necessários que permitam a avaliação
da utilização de fontes de gordura em animais de alta produção e que permitam
140
a recomendação de níveis e fontes adequadas de ácidos graxos em diferentes
fases de produção e com diferentes objetivos nutricionais.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Sr. Antônio Carlos Bueno da Silva,
funcionário responsável pelo Laboratório de Pesquisa em Bovinos de Leite
do Departamento de Nutrição e Produção Animal da FMVZ-USP, pelo
imprescindível auxílio na realização dos projetos de pesquisa. Agradecem
também a FAPESP - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
pelo auxílio ao desenvolvimento dos projetos de pesquisa.
Referências Bibliográficas
ABUGHAZALEH, A.A.; SCHINGOETHE, D.J.; HIPPEN, A.R. Milk conjugated linoleic acid
response to fish oil supplementation of diets differing in fatty acid profiles. Journal of Dairy
Science, Savoy, v.86, n.3, p.944–953, 2003.
ALLEN, M. S. Effects of diet on short-term regulation of feed intake by lactating dairy cattle.
Journal of Dairy Science, v. 83, n. 7, p. 1598-1630, 2000.
ANDREWS, R. J., AND D. LEWIS. The utilization of dietary fats by ruminants. I. The digestibility
of some commercially available fats. J. Agric. Sci., Camb. 75:47. 1970.
ARIENTI, G., F. A. HARRISON, AND W. M. F. LEAT. The lipase activity of sheep pancreatic
juice. Quart. J. Exp. Physiol. 59:351. 1974.
BARLETTA, R. V. Grão de soja em rações de vacas leiteiras. 2010. Dissertação (Mestrado) Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, Pirassununga, 2010.
(Dados não publicados).
BATEMAN, H. G.; CLARK, J. H. Soybean based feeds for dairy cows, Illini Dairy Net, The
online resource for the dairy industry.
Disponível em: <www.livestocktrail.uiuc.edu/dairynet/>. Acesso em: 12 outubro 2010.
BAUMAN, D.; GRIINARI, J.M. Biosynthesis of CLA and its incorporation into meat and milk of
ruminants. Journal of Dairy Science, Savoy, v.77, p.117, Supplement 1, 1999.
BAUMAN, D. E.; PERFIELD, J.W.; HAVERTINE K. J. et al. Regulation of Synthesis by
Conjugated Linoleic Acid: Lactation and the Ruminat Model. In: Symposium: Animal Models in
Nutrition Research. Journal of Nutrition, 2008.
BAUMAN, D. E.; LOCK, A. L. Concepts in lipid digestion and metabolism in dairy cows. In: TRISTATE DAIRY NUTRITION CONFERENCE, 15., 2006, West Lafayette, Cornell University,
Proceedings… 2006.14 p.
BAUMAN, D.E.; GRIINARI, J.M. Regulation and nutritional manipulation of milk fat: low-fat
milk syndrome. Livestock Production Science, v.70, n. 1-2, p.15-29, 2001.
BAUMGARD, L. H.; CORL, B. A.; DWYER, D. A.; SÆBO, A.; BAUMAN, D. E. Identification
of the conjugated linoleic acid isomer that inhibits milk fat synthesis. American Journal Physiology,
v. 278, p. R179-R184, 2000.
141
BAUMGARD, L. H.; SANGSTER, J. K.; BAUMAN, D. E. Milk fat synthesis in dairy cows is
progressively reduced by increasing supplemental amounts of trans-10, cis-12 conjugated linoleic
acid (CLA). Journal Nutrition, v. 131, p. 1764-1769, 2001.
BEAM, T. M.; JENKINS, T. C.; MOATE, . P. J.; KOHN, R. A.; PALMQUIST, D. L. Effects
of Amount and Source of Fat on the Rates of Lipolysis and Biohydrogenation of Fatty Acids in
Ruminal Contents. Journal of Dairy Science, v. 83, p. 2564-2573, 2000.
BICKERSTAFFE, A. N.; WARNER, R. G. Influence of varying temperature on central cooling
and warming and on regulation of voluntary feed intake in dairy cattle. Journal of Dairy Science,
v. 51, p. 1481-1489, 1968.
BICKERSTAFFE, R., NOAKES, D.E., ANNISON, E.F. Quantitative aspects of fatty acid
biohydrogenation, absorption and transfer into milk fat in the lactating goat, with special reference
to the cis- and trans-isomers of octadecenoate and linoleate. Biochem J. 1972, 130, 607–617.
BUTLER, JR.; R. REISER N. B. WILLEY, et al., Composition of fattening steers ration upon
feedlot performance and carcass the influence of level of fat and energy in. Journal of Animal
Science, v.11:705-711, 1952.
BYERS, F.M.; SCHELLING, G.T. Los lipidos en la nutricion de los rumientes. In: CHURCH, C.
D. (Ed). El ruminante: fisiologia digestiva y nutrición. Zaragoza: Acribia, 1993. p.339-356.
CHILLIARD, Y.; GLASSER, F.; FERLAY, A. et al. Dieta, rumen biohydrogenation and nutritional
quality of cow and goat milk fat. Europe Journal Science Technology, v. 109, p. 828-825, 2007.
CHOUINARD, P. Y.; CORNEAU, L.; SÆBO, A.; BAUMAN, D. E. Milk yield and composition
during abomasal infusion of conjugated linoleic acids in dairy cows. Journal of Dairy Science, v.
82, p. 2737–2745, 1999b.
CHOUINARD, P. Y.; CORNEAU, L.; BARBANO, D. M.; METZGER, L. E.; BAUMAN, D. E.
Conjugated linoleic acids alter milk fatty acid composition and inhibit milk fat secretion in dairy
cows. Journal Nutrition, v. 129, p. 1579-1584, 1999a.
CHOUINARD, Y.; CORNEAU, L.; BARBANO, D.M. Conjugated linoleic acids alter milk fatty
acid composition and inhibit milk fat secretion in dairy cows. Journal of Nutrition, Savoy, v. 129,
n. 8,p.1579-1584, 1999.
CHOUINARD, P.Y.; CORNEAU, L.; BUTLER, W.R. Effect of dietary lipid source on conjugated
linoleic acid concentration in milk fat. Journal of Dairy Science, Savoy, v.84, n.3, p.680-690, 2001.
CHURCH, D.C. The ruminant animal: Digestive, physiology and nutrition. Englewood Cliffs:
Simon e Schuster, 1993. 543p.
COPPOCK, C. E.; WILKS, D. L. Milk yield, and composition supplemental fat in high-energy
rations for lactating cows: effects on intake, digestion. Journal Animal Science, v. 69, p. 38263837, 1991.
CORL, B.A.; BAUMGARD, L.H.; DWYER, D.A. The role of D9 - desaturase in the production of
cis-9, trans-11 CLA. Journal of Nutritional Biochemistry, New York, v.12, n.11, p.622– 630, 2001.
CHRISTENSEN, R. A.; CAMERON, M. R.; CLARK, J. H.; DRACKLEY, J. K.; LYNCH, J. M.;
BARBANO, D. M. Effects of amount of protein and ruminally protected amino acids in the diet of
dairy cows fed supplemental fat. Journal of Dairy Science, v. 77, p. 1618-1629, 1994.
142
DEMEYER, D.; DOREAU, M. Targets and procedures for altering ruminant meat and milk
lipids. Proceedings of the Nutrition Society, Wallingford, v.58, p.593-607, 1999.
DOREAU, M.; CHILLIARD, Y. Digestion and metabolism of dietary fat in farm animals. British
Journal of Nutrition, v. 78, p. 15-35, 1997.
ENJALBERT, F.; EYNARD, P. NICOT, M. C. et al. Ruminal Biohydrogenation in Holstein Cows
Fed Soybean Fatty Acids as Amides or Calcium Salts. Journal of Dairy Science, v.87, p.10381046, 2004.
ENJALBERT, F., NICOT, M.C., BAYOURTHE, C., MONCOULON, R. Duodenal infusions of
palmitic, stearic or oleic acids differently affect mammary gland metabolism of fatty acids in
lactating dairy cows. J Nutr. 1998, 128, 1525–1532.
FREITAS JUNIOR, J. E.; GANDRA, J. R.; RENNÓ, L. N.; SILVA, L. F. P.; RODRIGUES G. H.;
SANTOS, M. V.; GOBESSO, A. A. O.; RENNÓ, F. P. Effects of fat sources of long chain fatty
acids on productive performance, digestive metabolism and milk fatty acids profile of dairy cows
fed with corn silage, Animal, 2010 (submitted).
FONSECA, F.A. Fisiologia da lactação. Centro de Ciências Agrárias. Departamento de Zootecnia.
UFV, Viçosa. MG. 1995. 137p.
GLASSER, F., DOREAU, M., FERLAY, A., LOOR, J.J., CHILLIARD, Y. Milk fatty acids:
Mammary synthesis could limit transfer from duodenum in cows. Eur J Lipid Sci Technol. 2007.
GLASSER, F., M. DOREAU, A. FERLAY, P. SCHMIDELY, D. SAUVANT AND Y. CHILLIARD.
Long-Chain Fatty Acid Metabolism in Dairy Cows: A Meta-Analysis of Milk Fatty Acid Yield in
Relation to Duodenal Flows and De Novo Synthesis. J. Dairy Sci. 91:2771–2785. 2008.
GARNSWORTHY, P.C. Fat in dairy cow diets. In: Recent Developments in Ruminant Nutrition 4.
J. Wiseman, PC Garnsworthy, Nottingham University Press, 2002, 600p.
GRIINARI, J.M.; CORL, B.A.; LACY, S.H. Conjugated linoleic acid is synthetized endogenously
in lactating dairy cows by D9-desaturase. Journal of Nutrition, Savoy, v.130,
n.12, p.2285-2291, 2000.
GRUMMER, R. R. Gordura da dieta: Fonte energética e/ou regulador metabólico? In: NOVOS
ENFOQUES NA PRODUÇÃO E REPRODUÇÃO DE BOVINOS, 8, 2004, Uberlândia. Anais...
Uberlândia:CONAPEC Jr-UNESP-BOTUCATU, p.83-108, 2004.
HAWKE, J. C., SILCOCK, W. R. Lipolysis and hydrogenation in the rumen, Biochem Journal . v.
112, n.1, p. 131–132, 1969.
HARFOOT, C.G.; HAZLEWOOD, G.P. Lipid metabolism in the rumen. In: HOBSON, P.N. The
rumen microbial ecosystem. New York: Elsevier, 1988. cap.9, p.285-322.
HARRISON, F. A., AND W. M. F. LEAT. Absorption of palmitic, stearic and oleic acids in the
sheep in the presence or absence of bile and/or pancreatic juice. J. Physiol, 225:565. 1972.
HURLEY, W.L. Milk fat synthesis. Lactation Biology. Departamento of animal Science, University
of Illinois, Urbana – Champaign.
JENKINS, T. C. Lipid metabolism in the rumen. Journal of Dairy Science, v. 76, p. 3851-3863,
1993.
143
JENKINS, T. C.; JENNY, B. F. Nutrient digestion and lactation performance of dairy cows fed
combinations of prilled fat and canola oil. Journal of Dairy Science, v. 75, n. 3, p. 796-803, 1992.
JENKINS, T.C.; BRIDGES W.C. Protection of fatty acids against ruminal biohydrogenation in
cattle. Europe Journal Lipid Science technology, v 109, p.778-789, 2007.
KALSCHEUR, K.F.; TETER, B.B.; PIPEROVA, L.S. Effect of dietary forage concentration and
buffer addition on duodenal flow of trans-C18:1 fatty acids and milk fat production in dairy cows.
Journal of Dairy Science, Savoy, v.80, n.9, p.2104-2114, 1997b.
KITESSA, S.M., GULATI, S.K., ASHES, J.R., FLECK, E., SCOTT, T.W., NICHOLS, P.D.
Utilisation of fish oil in ruminants. I. Fish oilmetabolism in sheep. Anim Feed Sci Technol. 2001,
89, 189–199.
LATHAM, M. J., J. E. STORRY, AND M. E. SHARPE. Effect of lowroughage diets on the
microflora and lipid metabolism in the rumen. Appl. Microbiol. 24:871–877. 1972.
LINSCHEER, W.G.; VERGROESEN, A.J. Modern nutrition in health and disease. 8.th.
Philadelphia: Lea & Febiger, 1994. P.47-88.
LOOR, J. J.; HERBEIN, J. H. Reduced fatty acid synthesis and desaturation due to exogenous
trans10, cis12-CLA in cows fed oleic or linoleic oil. Journal of Dairy Science, v. 86, p. 1354-369,
2003.
LOOR, J. J., K. UEDA, A. FERLAY, Y. CHILLIARD, AND M. DOREAU. Biohydrogenation,
Duodenal Flow, and Intestinal Digestibility of Trans Fatty Acids and Conjugated Linoleic Acids
in Response to Dietary Forage:Concentrate Ratio and Linseed Oil in Dairy Cows. J. Dairy Sci.
87:2472-2485. 2004.
LUNDY, F. P.; BLOCK, E.; BRIDGES, W. C.; BERTRAND, JR., J. A.; JENKINS, T. C. Ruminal
Biohydrogenation in Holstein Cows Fed Soybean Fatty Acids as Amides or Calcium Salts. Journal
of Dairy Science, v.87, p. 1038-1046, 2004.
MACKLE, T. R.; KAY, J. K.; AULDIST, M. J.; MCGIBBON, A. K. H.; PHILPOTT, B. A.;
BAUMGARD, L. H.;BAUMAN, D. E. Effects of abomasal infusion of conjugated linoleic acid
onmilk fat concentration and yield from pasture-fed dairy cows. Journal of Dairy Science, v. 86,
p. 644- 652, 2003.
NAVES, A. B. Processamento físico do grão de soja na alimentação de vacas leiteiras. 2010.
Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São
Paulo, Pirassununga, 2010. (Dados não publicados).
NRC. NATIONAL RESEARCH COUNCIL. Nutrient requirements of dairy cattle. 7. ed.
Washinton, D.C.: National Academic Press, 2001. 381 p.
ONETTI, S.G.; GRUMMER R.R. Response of lactating cows to three supplemental fat sources
as affected by forage in the diet and stage of lactation: a meta-analysis of literature. Animal Feed
Science and Technology. v.115, n.1-2, p.65-82, 2004.
PALMQUIST, D. L.; JENKINS, T. C. Fat in lactation rations: Review. Journal of Dairy Science,
v. 63, p. 1-14, 1980.
PALMQUIST, D. L. Influence of source and amount of dietary fat on digestibility in lactating
cows. Journal of Dairy Science, v. 74, p. 1354-1360, 1991.
144
PALMQUIST, D. L.; MATTOS, W. R. S. Metabolismo de lipídeos. In: BERCHIELI, T. T.; PIRES,
A. V.; OLIVEIRA, S. G. (Ed.). Nutrição de ruminantes. Jaboticabal: Funep, 2006. p. 287-310.
PANTOJA, J.; FIRKINS, J. L.; EASTRIDGE, M. L. et al. Effects of fat saturation and source of
fiber on site of nutrient digestion and milk production by lactating dairy cows. Journal of Dairy
Science, v.77, n.8, p.2341-2356, 1994.
PETERSON, D. G.; BAUMGARD, L. H.; BAUMAN, D. E. Short communication: Milk fat
response to low doses of trans-10, cis-12 conjugated linoleic acid (CLA). Journal of Dairy Science,
v. 85, p. 1764-1766, 2002.
PIPEROVA, L.S.; TETER, B.B.; BRUCKENTAL, I. Mammary lipogenic enzyme activity, trans
fatty acids and conjugated linoleic acids are altered in lactating dairy cows fed a milk fat depressing
diet. Journal of Nutrition, Bethesda, v.130, n.12, p.2568-2574, 2000.
PIPEROVA, L. S., J. SAMPUGNA, B. B. TETER, K. KALSCHEUR, M. YURAWECZ, Y.
KU, K.MOREHOUSE, AND R. A. ERDMAN. Duodenal and milk trans octadecenoic acid and
conjugated linoleic acid (CLA) isomers indicate postabsorptive synthesis is the predominant
source of cis9-containing CLA in lactating dairy cows. J. Nutr. 132:1235–1241. 2002
RABELLO, T.M., VALADARES FILHO, S.C., COELHO DA SILVA, J.F. et al. 1996. Grão de
soja moído na alimentação de vacas em lactação. I. Consumos, produção e composição do leite. R.
Soc. Bras. Zootec., 25(2):345-356.
RENNÓ, F. P.; FREITAS JUNIOR, J. E.; GANDRA, J. R.; D’ANGELO, L. S.; MATURANA
FILHO, M. Effect of long chain fatty acids sorces on the fatty acid profile and composition of the
protein fraction of milk from dairy cows during the transition period and early lactation, fed with
corn silage-based diets. Animal, 2010 (submitted).
ROMERO, P.; RIZVI, S.H.; KELLY, M.L. Concentration of conjugated linoleic acid from milkfat
with a continuous supercritical fluid processing system. Journal of Dairy Science, Savoy, v.83,
n.1, p.20-22, 2000.
SANTOS, A. D. F.; TORRES, C. A. A.; RENNÓ, F. P. et al. Utilização de óleo de soja na ração
de vacas leiteiras no período de transição: Consumo, produção e composição do leite. Revista
Brasileira de Zootecnia, v.38, n.4, p.150-157, 2009.
SCOTT, A. M., AND A. K. LOUGH. The influence of biliary constituents in an acid medium on
the micellar solubilization of unesterified fatty acids of the duodenal digesta of sheep. Brit. J. Nutr.
25:307. 1971.
SNIFFEN, C.J.; O’CONNOR, J.D.; VAN SOEST, P.S. et. al. A net carbohydrate and protein
system for evaluating cattle diets. II. Carbohydrate and protein availability. Journal of Animal
Science, v.70, n.11, p.3562-3577, 1992.
STAPLES, C. R.; THATCHER, W. W.; MATTOS, R. Fat supplementation strategies for lactating
dairy cow diets. In: SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE BOVINOCULTURA DE LEITE, 2.,
2001, Lavras. Anais... Lavras:UFLA, 2001. p. 161-178.
VALADARES FILHO, S. C.; MAGALHÃES, K. A.; ROCHA JÚNIOR,V. R. Tabelas brasileiras
de composição de alimentos para bovinos. Viçosa: UFV, 2006. 329 p.
VAN NEVEL, C.J.; DEMEYER, D.I; Effect of Ph on biohydrogenation of polyunsaturated fatty
acids and their ca-salts by rumen microorganisms in vitro. Archives of Animal Nutrition, Berlin,
v.49, n.2, p.151-157, 1996b.
145
VARGAS, L.H., LANA, R.P., JHAM, G.N., SANTOS, F.L., QUEIROZ, A.C., MANCIO, A.B.
Adição de Lipídios na Ração de Vacas Leiteiras: Parâmetros Fermentativos Ruminais,
Produção e Composição do Leite. R. Bras. Zootec., v.31, n.1, p.522-529, 2002.
WAGHOR, G.S.; BALDWING, R.L. Model of Metabolite Flux within Mammay Gland of the
Lactating Cow. Journal of Dairy Science, Champaing, V67, p. 531-544, 1984.
WU, Z.; OHAJURUKA, O. A.; PALMQUIST, D. L. Ruminal synthesis, biohydrogenation, and
digestibility of fatty acids by dairy cows. Journal of Dairy Science, v. 74, p. 3025-3034, 1991.
146
CAPÍTULO VIII
Uso de Enzimas Exógenas na Alimentação de Frangos
de Corte
Teresa Cristina de Freitas¹, Lara Santa Cruz Valadares¹, Luis Carlos
Garibaldi Simon Barbosa¹, Bárbara Volpi de Freitas¹, Ricardo de
Albuquerque¹, Lúcio Francelino Araújo¹, ², Cristiane Soares da Silva
Araújo¹,
¹Faculdade de Medicina Veterinária, Universidade de São Paulo, Pirassununga, SP
²Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo,
Pirassununga, SP
RESUMO
Um dos grandes objetivos na produção de aves atualmente, é a busca
por redução dos custos de produção sem afetar o desempenho dos animais. Os
principais ingredientes utilizados na alimentação, como o milho e o farelo de
soja, além de ingredientes alternativos apresentam fatores antinutricionais que,
se não forem considerados, podem comprometer o desempenho dos animais.
Por estes motivos, tem-se buscado alternativas para maximizar o potencial
genético dos animais com o uso de aditivos nutricionais. As enzimas exógenas
apresentam como benefícios a manutenção da qualidade dos alimentos, a
melhora na digestibilidade dos nutrientes, a redução da umidade das excretas
e a eliminação em parte ou total dos fatores antinutricionais dos alimentos
utilizados na alimentação de aves. Sendo assim, esta revisão teve como
objetivo elaborar este documento com base nos avanços e demais utilizações
das enzimas exógenas na alimentação de aves.
INTRODUÇÃO
A produção e consumo de carne de frango têm apresentado um forte
crescimento nas últimas décadas. De acordo o MAPA (Ministério da Agricultura
e do Abastecimento) e o ABEF (Associação Brasileira de Exportadores de
Frango), a produção passou de 2,0 milhões de toneladas em 1989 para 9,3
milhões de toneladas em 2006, o que corresponde a um acréscimo de 465% em
17 anos, ou seja, um crescimento de aproximadamente 27,5% ao ano.
É conhecido que a nutrição animal é responsável por cerca de 70
a 80% do custo de produção em monogástricos (aves, suínos e coelhos).
Diante disso, muitos estudos têm sido realizados com o intuito de maximizar
a produção animal. De acordo com Cousins (1999), a formulação de ração
moderna é voltada principalmente para fornecer alimento com uma densidade
147
de nutrientes adequada para alcançar alto desempenho animal e ao mesmo
tempo obter custos mínimos de produção.
A alimentação de aves consiste de dois ou três ingredientes os quais
compõe mais de 75% da ração completa Cousins (1999). As principais fontes
de energia e proteína utilizadas são o milho e o farelo de soja respectivamente.
De acordo com Torres et al. (2003), esses ingredientes, em razão do consumo
elevado, tornam as aves competidoras com o homem. Segundo Rodrigues et.
al. (2003) 65% da produção nacional de milho e 40% da oferta de farelo de
soja são consumidos na alimentação animal.
Neste sentido, os nutricionistas se esforçam na busca de alternativas
que possibilitem a formulação de rações mais eficientes e econômicas, uma
vez que a alimentação representa a maior parte do custo de produção de aves
comerciais. É duvidoso, entretanto, que os maiores avanços na nutrição possam
ocorrer com o descobrimento de novos nutrientes ou mediante o ajuste dos
requerimentos nutricionais. Pelo contrário, o melhoramento na eficiência da
utilização de matérias-primas e o uso de uma ampla variedade de ingredientes,
atualmente considerados de qualidade inferior, possivelmente produzirão os
maiores avanços na alimentação animal. Segundo Cousins (1999), os fatores
antinutricionais, normalmente encontrado nos alimentos, não são tóxicos para
os animais, mas a sua presença pode comprometer o desempenho produtivo,
além de produzir alterações hormonais ou lesões esporádicas em certos órgãos.
Neste contexto fica evidente a necessidade de otimizar a nutrição e alimentação
animal. Uma possibilidade para o aumento da eficácia da produção é o uso de
enzimas alimentares, que segundo Buttolo (2002) apud Barbosa et al. (2008)
são micro ingredientes da alimentação classificados como pró-nutrientes.
Sendo assim, a utilização de enzimas exógenas é um método promissor para
alcançar as metas impostas pelo setor produtivo no que se refere à alimentação
animal e que tem recebido grande atenção nos últimos anos.
PRINCÍPIOS DO USO DE ENZIMAS
As enzimas são substâncias orgânicas produzidas pelas células,
capazes de catalisar reações químicas, podendo sintetizar ou degradar
substratos químicos e transformar um composto orgânico em outro. Ainda
de acordo com Fischer et. al, (2002) e Torres et. al, (2003) as enzimas são
proteínas globulares que atuam como catalisadores biológicos, aumentando
a velocidade das reações no organismo, sem seres, elas próprias, alteradas
neste processo. No trato digestivo dos animais elas facilitam a digestão de
proteínas, carboidratos e lipídios. A maioria das enzimas digestivas são
substratos-dependentes, ou seja, a secreção enzimática é ativada pela presença
do substrato em que ela será responsável pela digestão, como a protease que
age sobre proteína, a amilase sobre o amido e a xilanase sobre o xilano (Costa
148
et al., 2004). Segundo Zanella (2008), tanto as enzimas endógenas, quanto as
exógenas são proteínas catalisadoras e apresentam as mesmas características
estruturais e modo de ação, requerendo assim, condições idênticas para o meio
em que se encontram. De acordo com Buhler et al. (1998.) citado por Fischer
et al, (2002) somente atuam em condições específicas de temperatura, umidade
e pH.
As aves não sintetizam certas enzimas endógenas para a digestão de
vários componentes encontrados em alimentos de origem vegetal. As sementes
oleaginosas, como a soja, a canola, e os grãos dos cereais com seus respectivos
subprodutos, como por exemplo, o trigo, a cevada, o centeio, o triticale, o
arroz, apresentam em sua composição bromatológica constituintes que as aves
não digerem ou a sua digestão é incompleta, como os polissacarídeos não
amiláceos (Tabela 1). Em outros animais como nos ruminantes, estes
polissacarídeos são degradados pela fermentação microbiana no rúmen. A
fermentação dos polissacarídeos nos monogástricos está limitada ao intestino
grosso e representa um volume desprezível.
Tabela 1. Composição de diferentes alimentos em polissacarídeos não amiláceos (% da matéria
seca).
Adaptado de CLASSEN, 1996.
A utilização de enzimas como aditivos representou um marco
na alimentação animal e o potencial de seu uso tem sido reconhecido há
muitos anos. Durante os últimos anos da década de 50, os investigadores da
Universidade do Estado de Washington demostraram que quando uma fonte
de uma enzima foi suplementada aumentou o valor alimentício das dietas de
frangos de corte baseadas em cevada (Fry et al., 1958; Berg, 1959; Willingham
et al.,1959). A resposta benéfica foi no começo erroneamente atribuída a
capacidade amilolítica da fonte enzimática, mais tarde foi demonstrado que
a atividade da ß glucanase, uma enzima contaminante, foi a resposta primária
(Rickes et al., 1962 citado por Classen, 1993). Nas décadas seguintes, a
investigação sobre o uso de enzimas microbianas foi esporádica, mas se
conseguiu importantes avanços no entendimento dos mecanismos de ação das
149
enzimas e seus usos potenciais. As enzimas somente passaram a ser utilizadas
amplamente na alimentação animal. Elas são administradas com o alimento
e catalisam, no trato gastrointestinal, as reações químicas que conduzem a
degradação de nutrientes contidos no alimento.
As enzimas usadas como aditivo alimentar são produzidas pela
fermentação de microorganismos como fungos e bactérias, sobre um substrato
selecionado. Elas possuem características próprias tais como atividade
específica, afinidade pelo substrato, sensibilidade ao pH e temperatura. Uma ampla gama de microorganismos são capazes de produzir enzimas
que podem ser usadas com êxito pela indústria de alimentos. No entanto, a
seleção das enzimas de um organismo específico pode não ser crucial para o
êxito de seu uso. Baseados na legislação de alimentos em vários países, alguns
microorganismos já são considerados seguros como ingredientes alimentícios
e, no entanto, são usados facilmente como fontes enzimáticas. Sem dúvida
nenhuma o futuro mostrará um universo mais amplo de organismos a serem
usados rotineiramente na produção de enzimas.
As fontes enzimáticas devem ser selecionadas com base na atividade
enzimática sobre o substrato de interesse e as condições da reação. Como muitos
substratos são complexos, as enzimas alimentícias usualmente são mesclas que
contém as atividades de importância primária e outras que são secundárias e
que não têm sido caracterizadas completamente. Geralmente as misturas de
enzimas produzem efeitos mais desejáveis que as fontes purificadas com uma
atividade enzimática específica.
Dentre as enzimas utilizadas na alimentação de aves destacam-se as
xilanases, as ß glucanases, as fitases e as pectinases utilizadas respectivamente
com sucesso em rações contendo centeio, cevada, aveia, e soja. As principais
enzimas usadas em rações de frangos de corte e seu modo de ação estão
apresentadas na Tabela 2.
As enzimas comerciais são produzidas através da recombinação do
DNA e mutações de fungos, bactérias e leveduras. De acordo com Zanella,
(2001), existem três tipos de enzimas comercializadas: enzimas para alimentos
com baixa viscosidade (milho, sorgo e soja); enzimas para alimentos de alta
viscosidade (trigo, centeio, cevada, aveia, triticale e farelo de arroz) e enzimas
capazes de degradar o ácido fítico dos grãos vegetais.
De acordo com Barbosa et. al. (2008) e Pereira (2008) a suplementação
enzimática pode ser feita de duas maneiras. Uma aplicação mais simples e
prática, conhecida por “over the top” (por cima), consiste em suplementar as
enzimas com uma formulação padrão, sem alterar os níveis nutricionais. A
segunda alternativa seria alterar a formulação da ração reduzindo os nutrientes
e adicionando enzimas exógenas para restaurar o valor nutricional da dietapadrão visando o mesmo desempenho de uma dieta com os níveis nutricionais
150
recomendados.
Tabela 2. Enzimas usadas em rações de frango e seu modo de ação.
Cleophas et al., 1995.
Segundo Fischer et. al. (2002), as enzimas geralmente são utilizadas
na alimentação animal com dois objetivos bem definidos: complementar as
enzimas que são produzidas pelo próprio animal em quantidades insuficientes
(amilases e proteases), principalmente em animais jovens que não possuem
a sistema enzimático totalmente maduro ou fornecer aos animais enzimas
que eles não conseguem sintetizar e que são capazes de degradar substratos
específicos (celulases). De acordo com Torres et. al. (2003), as enzimas
digestivas exógenas atuam basicamente de duas maneiras: rompendo paredes
celulares e degradando nutrientes. Além disso, segundo Cousins (1999), as
enzimas ajudam a reduzir o impacto da produção avícola na poluição ambiental.
A suplementação com enzimas melhoram a eficiência de produção
das aves, pois aumentam a digestão de produtos de baixa qualidade e reduzem
a perda de nutrientes nas fezes e de acordo com Zanella et. al. (1999) causa uma
redução na síntese de enzimas endógenas, e em conseqüência, o organismo
tem mais aminoácidos disponíveis para a síntese de proteína. Desta maneira
é possível reduzir os níveis nutricionais da dieta com possíveis vantagens
econômicas. Torres et al. (2003b).
Em geral, a adição de enzimas exógenas, pode realizar a quebra das
paredes celulares, reduzir a viscosidade da dieta, degradar proteínas e os fatores
antinutricionais, aumentar a digestibilidade total da ração, potencializar a ação
das enzimas endógenas e diminuir a poluição ambiental causada principalmente
pelo fósforo e nitrogênio excretados nas fezes, proporcionando desta maneira
um melhor aproveitamento dos nutrientes pelos animais. Campestrini et al. (
2005).
151
MODOS DE AÇÃO DAS ENZIMAS EXÓGENAS
As enzimas nos alimentos para animais podem derivar-se de fontes
microbianas, vegetais e animais. Mas, a maioria deriva-se da fermentação de
bactérias e fungos, sendo a última a fonte de muitos suplementos comerciais
(Chesson, 1987 citado por Classen, 1993). As enzimas microbianas
desempenham um papel importante na reciclagem do material orgânico na
natureza. Portanto, não é surpreendente que os microorganismos produzam
atividades enzimáticas capazes de hidrolisar uma ampla variedade de
compostos, incluindo aqueles que têm importância em nutrição animal.
O uso de enzimas no alimento pode categorizar-se amplamente em
quatro áreas que não são mutuamente exclusivas (Classen, 1996). Estas áreas
são:
a) remoção dos fatores antinutricionais;
b) aumento da digestibilidade dos nutrientes existentes;
c) aumento da digestibilidade de polissacarídeos não amiláceos;
a) Remoção dos fatores antinutricionais
Os fatores antinutricionais são componentes comuns das matérias
primas alimentícias, entre eles podemos citar os fitatos, tanino, lecitina,
inibidor da tripsina e vicina. Eles são predominantemente polissacarídeos não
amiláceos (PNA’s) da parede celular e não podem ser metabolizados pelas
enzimas endógenas das aves (Gitzelmann & Auricchio,1965, citados por Korin
et al., 1991).
Os animais monogástricos não possuem capacidade endógena
de digerir as fibras. A utilização de enzimas exógenas se torna importante,
pois estas hidrolisam os polissacarídeos não amiláceos que poderão ser
utilizados pelos animais, aumentando a utilização de energia e reduzindo o
impacto negativo destes resíduos sobre a viscosidade da digesta. Segundo
Araújo et al. (2008) os PNA’s são os principais substratos para fermentação
bacteriana, particularmente no intestino grosso de animais monogástricos e
também possuem características benéficas, por interagirem com a mucosa e a
microflora, tendo um importante papel no controle da “saúde intestinal”.
Os PNA’s presentes na dieta causam uma inibição geral da absorção
dos macronutrientes e provavelmente dos micronutrientes (Annison, 1993).
A presença de alguns fatores antinutricionais nos cereais fazem com que,
ao serem ingeridos, tornem-se solúveis no trato digestivo produzindo uma
maior viscosidade da digesta. Este incremento na viscosidade é um fator que
influencia o valor nutritivo dos cereais (Brenes, 1992).
Outros fatores antinutricionais inibem diretamente as enzimas
resultando em uma menor digestibilidade dos alimentos. Isto pode eventualmente
causar doenças. Alguns destes efeitos negativos podem ser eliminados pelo
152
uso de enzimas como suplemento alimentar e/ou incorporando-as nas rações
durante o processamento. A identificação e caracterização do substrato está bem
entendida para os grãos de cevada. Os efeitos antinutricionais da alimentação
com cevada, estão associados com os componentes da parede celular do grão
(Tabela 3).
Tabela 3. Composição típica do material da parede celular do trigo, milho e cevada.
Partridge & Wyatt, 1995.
As paredes celulares são complexas, compostas primariamente
de carboidratos com menores quantidades de proteína e ácidos fenólicos. A
fração carboidratada consiste de: microfibrilas de celulose que são insolúveis
e nutricionalmente inertes e, uma fração principal que consiste primariamente
de ß glucano e arabinoxilana. Como os monogástricos não são capazes
de hidrolizar estes carboidratos, então impedem o acesso destas enzimas
endógenas aos nutrientes contidos nas células dos grãos. O mais importante,
no entanto, são as frações de ß glucano e arabinoxilana que se tornam solúveis
depois da digestão, causando um aumento dramático na viscosidade da digesta,
má absorção dos nutrientes, crescimento microbiano no intestino delgado e
baixa produtividade animal.
Como um exemplo, os componentes da parede celular do grão de
cevada (ß glucanos e arabinoxilanas) causam um efeito antinutricional nas
aves. Frações solubilizadas da parede celular reduzem a retenção dos nutrientes
e causam baixos rendimentos dos nutrientes e camas molhadas. A atividade
enzimática especificamente selecionada para hidrolizar a fração causante
do problema se adiciona na dieta para melhorar o valor nutricional do grão.
Também se tem documentado um uso similar de enzimas para outros cereais
incluindo aveia, trigo, triticale e centeio. Apesar da aplicação comercial das
enzimas para eliminar os fatores antinutricionais mencionados, o potencial de
eliminação destes fatores pelas enzimas apenas se inicia (Classen, 1993)
A alimentação de grãos de centeio causa efeitos que são similares,
porém maiores que os observados com a alimentação de cevada. No centeio,
o efeito negativo se atribui as arabinoxilanases localizadas em frações de
alto peso molecular das paredes celulares do grão que se liberam durante sua
153
passagem através do trato digestivo (Classen, 1993).
Para os cereais, o peso molecular, a solubilidade e a estrutura química
dos constituintes da parede celular, podem ter um efeito importante no que diz
respeito aos fatores antinutricionais. Na cevada, os efeitos genéticos e ambientais
sobre o valor nutricional e mais especificamente a natureza dos componentes
da parede celular, estão bem estabelecidos e reconhece sua variabilidade no
grau de resposta frente ao uso de enzimas alimentícias (Campbell et al., 1989).
Além do efeito sobre a qualidade nutricional, as enzimas alimentícias também
reduzem a variabilidade das matérias primas, permitindo a formulação de
rações mais precisas e com uma margem de segurança maior (Classen et al.,
1996).
A idade do animal também pode influenciar no ambiente digestivo.
Administrando cevada ou grãos que produzem efeitos similares, causam um
maior efeito em aves jovens (Salih et al., 1991).
Os oligossacarídeos, celulose, hemicelulose, arabinose e xilanas
presentes no farelo de arroz e a rafinose, estaquiose e sacarose encontrados na
soja, são exemplos claros que as aves produzem enzimas endógenas para a sua
digestão. É possível que o oligossacarídeo rafinose, encontrado na
soja, seja a causa do menor tempo de trânsito do bolo alimentar, contribuindo
assim, para reduzir a digestão da fibra bruta, resultando no menor valor da
energia metabolizável do farelo de soja, (Mc Ginnis, 1983, citado por Coon et
al., 1990).
O terno polissacarídeo não amiláceo é usado frequentemente para se
referir às fibras (Nuvital, 2000). Os PNA’s são encontrados principalmente como
componentes estruturais das paredes dos cereais. Estes são importantes para a
integridade estrutural da planta e suas as ligações com outros componentes
provavelmente determinam a atividade nutricional e digestibilidade do
alimento. De acordo com Pereira (2008), os PNA’s são polissacarídeos de
elevado peso molecular, composto por pentoses (arobinose e xilose), hexoses
(glicose, galactose e manose), 6-desoxihenoses (ramnose e fucose) e ácidos
úricos (ácido glicorônico e ácido galacturônico.
Segundo Rodrigues et al. (2003), o farelo de soja apresenta em
sua composição constituintes não-digeridos pelas aves, ou com digestão
incompleta, os quais são denominados (PNA’s). Segundo Cantor (1995) apud
por Rodrigues et al. (2003) o farelo de soja apresenta 20% de PNA’s, com
digestibilidade praticamente nula. Além disso, os inibidores de proteases e as
lectinas são os fatores antinutricionais da soja e do farelo mais comumente
destacados na literatura. Segundo Jorge Neto (1992), os inibidores de proteases
são compostos protéicos que se complexam com a tripsina e quimotripsina
prejudicando todo o processo de digestão de proteínas já desdobradas pela
pepsina. As lectinas são glicoproteínas que possuem capacidade de se
154
aglutinarem com os eritrócitos e na sua presença, as células do epitélio
intestinal, tendem a se unir prejudicando a absorção dos nutrientes.
De acordo com Cantor (1995), o conteúdo e digestibilidade dos
PNA’s, respectivamente, do farelo de soja são de 20 e 0%; farelo de arroz 25
e 30%; trigo 10 e 12%; e da cevada 15 e 14%, quando avaliados com pintos
jovens.
Segundo Cousins (1999), os PNA’s são capazes de se ligarem a
grande quantidade de água e com isso aumentar a viscosidade do fluido. A
viscosidade depende do tamanho destes polissacarídeos não amiláceos, da
forma, da presença ou não de carga e da sua concentração. O aumento na
viscosidade pode causar problemas no intestino delgado devido ao fato dos
nutrientes tornarem menos disponíveis para a digestão, resultando em uma
depleção da digestão de gorduras, proteínas e carboidratos.
As características estruturais dos PNA’s não são uniformes porque
o nível, o tipo e a sua composição difere grandemente entre as sementes
vegetais, mesmo dentro de uma mesma espécie. Embora o conhecimento dos
monossacarídeos que compõem os PNA’s seja útil, ele é falho para definir
a natureza dos polissacarídeos e suas características importantes (Tabela 4).
A composição dos polissacarídeos afeta as suas propriedades e também o
requerimento de enzimas para hidrolisá-los (Classen, 1996).
De acordo com Trugo et al. (1995) apud Zanella (1999), as fibras
dietéticas dos grãos de leguminosas podem incluir alfa galactosídeos, amido
resistente, polifenóis e proteínas ligadas à parede celular. O farelo de soja
apresenta alta quantidade de alfa galactosídeos (rafinose e estaquiose) e
galactamananos (PNAs) que são eliminados em seu processo prejudicando o
aproveitamento desse alimento pelos não ruminantes.
Tabela 4. Características importantes dos polissacarídeos não amiláceos.
Classen, 1996.
A estrutura da parede celular de alimentos protéicos de origem vegetal,
diferem dos cereais quanto a sua composição, já que contém quantidades
elevadas de substâncias pécticas e alfa galactosídios (Brenes, 1992). O
desenvolvimento de enzimas específicas com atividade α galactosidase,
adicionadas as dietas avícolas, podem contribuir para aumentar o valor
155
energético da sementes das leguminosas.
A energia metabolizável do alimento é influenciada negativamente
pelos níveis de PNA’s nos cereais. Assim, cereais que apresentam uma maior
quantidade de PNA’s possuem uma quantidade de energia metabolizável
inferior (cevada), quando comparado com aqueles que possuem menor
quantidade destes polissacarídeos (sorgo) (Cleophas et al., 1995).
Dentre os cereais, o trigo, o centeio e o triticale possuem grande
quantidade de arabinoxilanas solúveis em água exibindo efeito antinutricional.
Já no sorgo e milho elas são em sua maioria insolúveis em água, não conferindo
assim atividade antinutricional. A cevada e a aveia possui grande quantidade
de ß glucano. Em grãos de leguminosas, como a soja e feijão, são encontrados
altos níveis de pectina. As pectinas exibem propriedades antinutricionais
quando fornecidas para a alimentação de aves.
b) Aumento da digestibilidade dos nutrientes
existentes
O fato dos animais não reterem todos os nutrientes consumidos
nas matérias primas é uma consequência da disponibilidade do ingrediente
alimentício e da capacidade do trato digestivo do animal. A má absorção das
matérias primas é a princípio o resultado da falta de enzimas endógenas para
extrair os nutrientes dos complexos dentro do ingrediente alimentício. Como
as espécies monogástricas não têm o complemento enzimático para digerir
muitas frações de PNA’s, estes materiais podem impedir o acesso das enzimas
endógenas a nutrientes valiosos para a alimentação.
Um exemplo disso é o uso das fitases são usadas para melhorar
a disponibilidade do fósforo. Nas rações para as aves, o fósforo é um
dos ingredientes mais caros. Alguns grãos vegetais como a soja, contêm
quantidades significantes de fósforo, porém está unido a fitatos (indisponível
para as aves). Estudos efetuados com frangos de corte de 0 a 24 dias de idade
(Tabela 5) mostram que na medida em que se aumenta a suplementação da
enzima fitase na ração, há uma maior disponibilidade de fósforo, aumentando
o ganho de peso, melhorando a conversão alimentar e diminuindo o fósforo
nas fezes (Avicultura Professional, 1991), o que diminui o impacto ambiental
causado pelos dejetos dos animais.
Além disso, a qualidade nutricional do milho não é constante. De
acordo com Leeson et al. (1993), citado por Rodrigues et al. (2003) existem
variações no conteúdo energético de uma partida de milho para outra. Segundo
FISCHER et al. (2002), a variabilidade na qualidade do milho deve-se a fatores
genéticos e ambientais, aos quais se somam as alterações causadas pelos
processos de secagem e armazenagem.
O milho contém em média 87,1% de matéria seca, 8,26% de proteína
156
bruta, 3,61% de extrato etéreo, 3.925Kcal/Kg de energia e bruta e 1,73% de
fibra bruta. De acordo com Rostagno et al. (2005), apresenta aproximadamente
9% de PNA’s sendo 4,9% destes representados pelos xilanos. De acordo com
Pereira (2008), a digestibilidade dos nutrientes do milho, principalmente do
polissacarídeo amido, é relativamente alta, podendo os teores de fibra, proteína
e gordura influenciar o aproveitamento da energia do amido pelas aves.
Tabela 5. Efeito da suplementação de fitase para frangos de corte1.
Avicultura Professional, 1991.
A utilização dos preparados enzimáticos tem concentrado na melhoria
do valor nutritivo dos cereais. A participação dos cereais nas rações para aves
é alta, atuando, como fornecedores de energia e de proteína (Brenes,1992).
c) Aumento da digestibilidade dos polissacarídeos
não amiláceos
A capacidade das espécies monogástricas para degradar os PNA’s é
variável, dependendo da natureza da fração e do tempo de exposição da digesta
às enzimas digestivas e à microflora intestinal. Em geral, pode-se dizer que os
monogástricos não têm a capacidade endógena para hidrolisar estes materiais.
No entanto as enzimas exógenas têm a capacidade de hidrolisar os PNA’s que
podem ser potencialmente utilizados pelo animal. A hidrólise completa dos
PNA’s em componentes monossacarídeos pode resultar em sua absorção e
utilização. O benefício exato para o animal está determinado pela natureza do
monossacarídeo (Salih et al. 1991, Schutte et al., 1992).
Os principais monossacarídeos encontrados em PNA’s de origem
vegetal, como a xilose e arabinosa, são pouco absorvidos e causam um
efeito negativo quando estão presentes em grandes quantidades. No entanto,
estão bem documentados os exemplos do aumento na digestibilidade destes
mediante o uso de enzimas que degradam a fibra (Slominski et al., 1992, citado
por Classen, 1993).
Os cereais têm um alto conteúdo de arabinoxilanos e ß glucanos
157
ligados (Tabela 3). Estes são de importância nutricional significativa porque
constituem a parede celular do endosperma do cereal e em solução no intestino
dos animais tendem a criar condições de viscosidade (podem formar gel).
Tanto a quantidade destas fibras, como o comprimento de suas cadeias são
importantes para a sua propriedade de aumentar a viscosidade do conteúdo
intestinal.
A adição de preparados enzimáticos contendo xilanases e ß
glucanases ativas, tem um importante impacto sobre a viscosidade da digesta
no intestino da ave, resultando em uma melhora na utilização dos nutrientes e
consequentemente no desempenho das aves. A natureza precisa desta relação é
importante porque permite prever uma possível resposta da adição de enzima
em várias circunstâncias (Partridge & Wyatt, 1995).
USO DA ENZIMA NA ALIMENTAÇÃO ANIMAL
Trabalhos recentes têm demonstrado respostas positivas em relação
à digestibilidade e ao desempenho de aves alimentadas com ração a base de
milho e farelo de soja, quando estas foram suplementadas com enzimas.
Gracia et. al. (2003), realizaram um estudo com dietas a base de milho
e farelo de soja acrescida com α-amilse e observaram que a suplementação
melhorou em 9,4% o ganho de peso e 4,2% a conversão alimentar, concluindo
que a suplementação enzimática foi eficiente.
Yu & Chung (2004) apud Pereira (2008), verificaram que a adição de
complexo enzimático composto por amilase, xilase e beta-glucanase em rações
com redução de 3% de energia metabolizável, para frangos de corte, resultou
em desempenho semelhante ao obtido com a dieta controle.
Torres et. al. (2003), ao verificarem o efeito de um complexo
multienzimático que possui atividades de amilase, protease e xilanase,
adicionado a dietas à base de milho e soja, sobre o desempenho de frangos de
corte, concluíram que a adição de enzimas exógenas melhorou o desempenho
das aves pela influência exercida no aumento do ganho de peso, no índice
europeu de eficiência produtiva e melhorou na conversão alimentar.
Garcia et. al. (2000), em estudos com o objetivo de avaliar o efeito da
suplementação enzimática em rações a base de milho e soja sobre o desempenho
de frangos de corte concluíram que a adição de complexo multienzimático em
rações com farelo de soja e soja integral extrusada para frangos de corte (1-42
dias) foi efetiva na melhoria da utilização de energia metabolizável, proteína e
aminoácidos (Met,Met+Cis e Lis) em 9; 7; e 5%, respectivamente.
Segundo Pereira (2008) apud Choct et. al. (1997), o aumento
de PNAs solúveis aumentou a viscosidade da digesta e reduziu a energia
metabolizável (EM) da dieta, resultando em queda de ganho de peso e pior
conversão alimentar. A suplementação enzimática reverteu os efeitos adversos,
158
aumentando a EM e melhorando o desempenho dos animais. Os autores
concluíram que, na presença de grandes quantidades de PNAs na ração, há
um aumento da fermentação no intestino delgado das aves, prejudicando o
desempenho e o bem-estar destes animais.
Por outro lado Fischer et. al. (2002) estudando o efeito da inclusão
de um composto multienzimático à base de proteases, amilases e celulases,
na dieta de frangas de corte, da linhagem comercial Ross em rações à base de
milho e farelo de soja, não encontraram ganhos no desempenho de frangos de
corte.
De acordo com Wyatt & Bedford (1998), citado por Rodrigues et.
al. (2003), o uso de enzimas que sejam capazes de neutralizar os fatores
antinutricionais da soja, degradando os inibidores de tripsina, lectinas, PNA’s,
auxiliando na digestão do amido, bem como reduzindo a variabilidade em
dietas à base de milho, pode resultar em melhor qualidade nutricional da dieta
e desempenho animal mais uniforme.
Freitas et al. (2010) avaliaram o fornecimento de um complexo
enzimático na alimentação de frangos de corte, machos e fêmeas, no período de
1 a 42 dias. As aves receberam uma dieta padrão (controle positivo) e uma dieta
com redução nos níveis de energia, proteína e aminoácidos, com e sem a adição
de enzimas. No período de 1 a 21 dias (Tabela 6), os frangos de corte machos
alimentados com as dietas com a suplementação do complexo enzimático
e com os níveis convencionais apresentaram maior peso médio e ganho de
peso (P<0,05). No entanto, o consumo não foi afetado significativamente e a
conversão alimentar foi pior para fêmeas alimentadas com dietas formuladas
com níveis reduzidos (P<0,05).
Dentro de cada sexo, na realização de contraste, a redução da dieta
com a suplementação de Rovabio Max resultou, para frangos de corte fêmeas
(Tabela 7), estatisticamente em mesmo peso médio, ganho de peso e conversão
alimentar que o fornecimento da dieta com nível convencional (P<0,05), não
ocorrendo alterações no consumo. Entretanto, para frangos de corte machos
(Tabela 8) a suplementação de Rovabio Max resultou em melhor peso médio
e ganho de peso quando comparado aos demais tratamentos, não ocorrendo
diferenças para consumo e conversão alimentar (P>0,05).
No período total de criação (1 a 42 dias) pode-se observar (Tabela
9) que os frangos de corte machos alimentados com uma dieta reduzida em
nutrientes e com a suplementação de Rovabio Max apresentaram os melhores
índices de desempenho representados pelo seu peso médio e ganho de peso
total (P<0,05).
Em análise de contraste (Tabela 10) as aves fêmeas apresentaram
o mesmo perfil demonstrando no período de 1 a 21 dias, sendo que as
aves alimentadas com a redução dos níveis nutricionais apresentaram pior
159
desempenho (P<0,05).
Com relação ao machos (Tabela 11), embora a suplementação de
Rovabio Max não tenha promovido diferenças em relação ao tratamento
convencional para consumo de ração e conversão alimentar, as aves pertencentes
a este grupo apresentaram peso ao abate e ganho de peso aproximadamente
4,5% e 5,9% superior aos tratamentos convencional e com redução dos níveis
sem a suplementação de Rovabio Max, respectivamente (P<0,05). Não foram
observados efeitos para as características de carcaça (Tabela 12) quando
avaliados o rendimento de carcaça, peito e pernas (P>0,05). Entretanto, em
análise de contraste (Tabela 13), a suplementação de Rovabio Max resultou
em maior rendimento de carcaça quando comparado aos demais tratamentos
(P<0,05). O mesmo efeito não foi observado para as demais características de
carcaça e para as aves fêmeas.
Tabela 6. Avaliação do uso de Rovabio Max na dieta de frangos de corte no período de 1 a 21 dias
F – Fêmeas; M – Machos; 1- Níveis reduzidos sem Rovabio; 2 – Níveis reduzidos com Rovabio;
3 – Níveis normais sem Rovabio
Tabela 7. Avaliação do uso de Rovabio Max na dieta de frangos de corte fêmeas no período de 1
a 21 dias.
F - Fêmeas; 1- Níveis reduzidos sem Rovabio; 2 – Níveis reduzidos com Rovabio; 3 – Níveis
normais sem Rovabio
Tabela 8. Avaliação do uso de Rovabio Max na dieta de frangos de corte machos no período de
1 a 21 dias.
M – Machos; 1- Níveis reduzidos sem Rovabio; 2 – Níveis reduzidos com Rovabio; 3 – Níveis
normais sem Rovabio
160
Tabela 9. Avaliação do uso de Rovabio Max na dieta de frangos de corte no período de 1 a 42 dias.
F – Fêmeas; M – Machos; 1- Níveis reduzidos sem Rovabio; 2 – Níveis reduzidos com Rovabio;
3 – Níveis normais sem Rovabio
Tabela 10. Avaliação do uso de Rovabio Max na dieta de frangos de corte fêmeas no período de
1 a 42 dias.
F – Fêmeas; 1- Níveis reduzidos sem Rovabio; 2 – Níveis reduzidos com Rovabio; 3 – Níveis
normais sem Rovabio
Tabela 11. Avaliação do uso de Rovabio Max na dieta de frangos de corte machos no período de
1 a 42 dias.
M – Machos; 1- Níveis reduzidos sem Rovabio; 2 – Níveis reduzidos com Rovabio; 3 – Níveis
normais sem Rovabio
Tabela 12. Avaliação do uso de Rovabio Max na dieta de frangos de corte machos no período de
1 a 42 dias.
F – Fêmeas; M – Machos; 1- Níveis reduzidos sem Rovabio; 2 – Níveis reduzidos com Rovabio;
3 – Níveis normais sem Rovabio
161
Tabela 13. Avaliação do uso de Rovabio Max na dieta de frangos de corte machos no período de
1 a 21 dias.
M – Machos; 1- Níveis reduzidos sem Rovabio; 2 – Níveis reduzidos com Rovabio; 3 – Níveis
normais sem Rovabio
CONCLUSÃO
Levando-se em conta que nos últimos anos a produção e o consumo
da carne de frango e as exportações aumentaram muito, se comparado a
outros produtos, e que para manter ou melhorar esta competitividade vários
estudos foram e têm sido realizados a fim de se promover uma maior eficiência
produtiva destes animais. As enzimas entram neste contexto, uma vez que,
reduzem os efeitos dos fatores antinutricionais presentes em quase todos os
alimentos, melhorando o desempenho das aves e com isso aumentando a
rentabilidade, além de ajudarem a reduzir o impacto da produção avícola no
meio ambiente. Desta maneira, torna-se evidente que a utilização de enzimas
exógenas para a produção de frangos de corte implica em melhoria dos índices
econômicos de produção.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANNISON, G. The role of wheat non-starch polysaccharides in broiler nutrition. Australian
Journal of Agricultural Research, v.44, p.405-422, 1993.
ARAÚJO, D. M.; SILVA, J. H. V.; ARAÚJO, J. A.; RIBEIRO, M. L. G. PASCOAL, L. A. F.;
COSTA, F G. P. Farelo de trigo e complexo enzimático na alimentação de frangas de reposição.
Ciência e Agrotecnologia, v. 32, 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DOS EXPORTADORES DE FRANGO (ABEF) Produção
brasileira de carne de frango. Disponível em: < http: www.abef.com.br> Acesso em: 15 julho
2009.
BARBOSA, N. A. A.; SAKOMURA, N. K.; FERNANDES, J. B. K.; DOURADO, L. R. B.,
Enzimas exógenas no desempenho e na digestibilidade ileal de nutrientes em frangos de corte,
Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 43, 2008.
BERG, L., R. Enzyme supplementation of barley diets for laying hens. Poultry Science, v.38,
p.1132-1139, 1959.
BRENES, A. et al. Effect of enzyme supplementation on the perfomance and digestive tract size
of broiler chickens fed wheat and bardey-based diets. Poultry Science, v.72, p.1731-1739, 1993.
CAMPBELL, G., L. et al. Genotypic and enviromental differences in extract viscosity of barley
and their repationship to its nutritive value for broiler chickens. Animal Feed Science and
Technology, v.26, p.221-230, 1989.
162
CAMPESTRINI, E.; SILVA, V. T. M.; APPELTZ, M. D. Utilização de enzimas na alimentação
animal. Revista Eletrônica Nutritime, v.2, n°6, p. 259-272, 2005
CANTOR, A. Enzimas: usadas na Europa, Estados Unidos e Ásia, possibilidades para uso no
Brasil. In: RONDA LATINOAMERICANA DE BIOTECNOLOGIA, 5, Curitiba, 1995. Anais...,
p.31-42, 1995.
CLASSEN, H., L. Enzimas usadas en el alimento. Avicultura Professional, v.10, n.4, p.162-168,
1993.
CLASSEN, H.,L. Enzymes in action. Feed Mix, v.4, n.2, p.22-28, 1996.
CLEOPHAS, G., M., L. et al. Enzymes can play an important role in poultry nutrition. World
Poultry, v.11, n.4, p.12-15, 1995.
COON, C., N. et al. Effect of oligosaccharide-free soybean meal on true metabolizable energy and
fiber digestion in adult roosters. Poultry Science, v.39, p.787-793, 1990.
COUSINS, B. Enzimas na nutrição de aves, I Simpósio Internacional ACAV – EMBRAPA sobre
nutrição de aves, 1999, Concórdia, SC.
COSTA, P.T.C. Avaliação econômica do frango de corte na fase final, In: Conferencia APINCO de
Ciência e Tecnologia Avícolas, v.2, p. 71-82, 1999.
COSTA, F. G. P.; CLEMENTINO, R. H.; JÁCOME, M. T. D.; NASCIMENTO, G. A. J.;
PEREIRA, W. E. Utilização de um complexo multienzimático em dietas de frangos de corte,
Ciência Animal Brasileira, v. 5, p.63-71, 2004.
FISCHER, G.; MAIER, J. C.; RUTZ, F.; BERMUDEZ, V. L. Desempenho de Frangos de Corte
Alimentados com Dietas à Base de Milho e Farelo de Soja, com ou sem Adição de Enzimas.
Revista brasileira de zootecnia, v. 31, p.402-410, 2002.
FREITAS, T. C.; PETROLI, N. B.; ARAUJO, C. S. S.; ALBUQUERQUE, R.; ARAUJO, L. F.
Avaliação do uso de enzimas na alimentação de frangos de corte. 2010 (dados não publicados).
FRY, R., E. et al. Influence of enzyme supplementation and water treatment on the nutritional
value of different grains for poults. Poultry Science, v.37, p.372-375, 1958.
GARCIA, E. R. M.; MURAKAMI; A. E., BRANCO, A. F.; FURLAN, A. C.; MOREIRA, I.,
Efeito da Suplementação Enzimática em Rações com Farelo de Soja e Soja Integral Extrusada
sobre a Digestibilidade de Nutrientes, o Fluxo de Nutrientes na Digesta Ileal e o Desempenho de
Frangos, Revista Brasileira de Zootecnia, v. 29, 2000.
GRACIA, M. I.; ARANÍBAR, M. J.; LÁZARO, R.; MEDEL, P.; MATEOS G. G., α-Amilase
supplementation of broiler diets based on corn. Poutry Science, v. 82, p. 436-442, 2003.
KORIN, L, L. et al. Effect od ethanol extract on nitrogen-corrected true metabolizable energy for
soybean meal with broilers and roosters. Poultry Science, v.70, p.892-895, 1991.
NETO, J. Soja integral na alimentação de aves e suínos. Avicultura e Suinocultura industrial, v.
82, n. 988, p. 4-15, 1992.
MINISTERIO DA AGRICULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO (MAPA) Projeções do
agronegócio: mundial e Brasil. Disponível em: < http: www.agricultura.gov.br> Acesso em: 15
julho 2009.
163
PARTRIDGE, G., WYATT, C. More flexibility with new generation of enzymes. World Poultry,
v.11, n.4, p.17-21, 1995.
PEREIRA, P. W. Z., Avaliação de complexo enzimático e betaína natural nas rações de frango de
corte criados em aviário comercial, Dissertação (Mestrado), Escola Superior de Agricultura Luiz
de Queiroz, 2008 REVISTA ALIMENTAÇÃO ANIMAL – Sindicato Nacional da Indústria de Alimentação Animal
– SINDIRAÇÕES, Nº 19 - Jul/Set/2000 – Adaptado pelo Departamento Técnico Nuvital
RODRIGUES, P. B.;ROSTAGNO, H. S.;ALBINO, L. F. T.; GOMES, P. C.; BARBOZA, W.
A.; TOLEDO, R. S., Desempenho de Frangos de Corte, digestibilidade de Nutrientes e Valores
Energéticos de Rações Formuladas com Vários Milhos, Suplementadas com Enzimas, Revista
brasileira de zootecnia, v. 32, p. 171-182, 2003.
ROSTAGNO, H. S; ALBINO, L.T.F; DONZELE, J.L. et al. Tabelas brasileiras para aves e suinos:
composição de alimentos e exigências nutricionais, Vicosa, UFV, 186p., 2005.
SALIH, M., E. et al. Response of chickens feal on hull-less barley to dietary -glucanase at
different ages. Animal Feed Science and Technology, v.33, p.139-149, 1991.
SCHUTTE, J., B. et al. Nutritional implications of l-arabinose in pigs. British Journal of Nutrition,
v.68, p.195-207, 1992.
TORRES, D. M.; COTTA, J. B.; TEIXEIRA, A. S.; MUNIZ, J. A.; FONSECA, R. A.; SANTOS,
E. C.; ALVES, E. L. Dietas à base de milho e farelo de soja suplementadas com enzimas na
alimentação de frangos de corte, Ciência e Agrotecnologia, V.27, p.199-205, 2003
ZANELLA, I.; SAKOMURA, N.K.; SILVERSIDES, F.G.; FIQUEIRDO, A.; PACK, M. Effect
of enzyme supplementation of broiler diets based on corn and soybeans. Poultry Science, v.78,
p.561-568, 1999.
ZANELLA, I. Suplementação enzimática em dietas avícolas. Anais... Pré-simpósio de Nutrição
Animal, Santa Maria/RS, p.37-49, p.69, 2001.
WILLINGHAM, H., I. et al. Studies on the role of enzyme supplements and water treatment for
improving the nutritional value of barley. Poultry Science, v.38, p.539-544, 1958.
164
CAPÍTULO IX
MODELAGEM MATEMÁTICA PARA O PLANEJAMENTO,
OTIMIZAÇÃO E AVALIAÇÃO DA PRODUÇÃO AGROPECUÁRIA
Augusto Hauber Gameiro¹
José Vicente Caixeta Filho²
Carina Simionato de Barros²
¹Professor Doutor, Departamento de Nutrição e Produção Animal, Faculdade de Medicina
Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, Campus Pirassununga. E-mail: gameiro@
usp.br.
²Professor Titular, Departamento de Economia, Administração e Sociologia, Escola Superior
de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, Campus Piracicaba. E-mail:
[email protected].
³Médica Veterinária, Doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Nutrição e Produção
Animal, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, Campus
Pirassununga. E-mail: [email protected].
RESUMO
O objetivo deste capítulo é analisar o surgimento e os avanços da
modelagem matemática, com destaque para a área do conhecimento denominada
de “Pesquisa Operacional”, aplicada ao planejamento e avaliação da produção
agropecuária. É apresentado um modelo matemático multiobjetivo para
otimização e avaliação de uma propriedade rural caracterizada pela integração
entre lavoura (culturas vegetais) e pecuária (culturas animais). Procurou-se
ressaltar que o aumento da complexidade envolvida nos sistemas produtivos,
em função da necessidade de se considerar aspectos sociais e ambientais, além
dos técnicos, implicará esforços para o desenvolvimento de novos métodos
e ferramentas auxiliares no processo de tomada de decisão quanto às três
questões centrais dos sistemas sociais: o que produzir, como produzir e para
quem produzir. Como resultado, tem-se que o modelo pode ser utilizado
como ferramenta para simular os impactos na realocação dos recursos diante
de mudanças nas prioridades (pesos) atribuídas a cada um dos três grupos
de variáveis consideradas: econômicas, ambientais e sociais. Todavia, para a
elaboração do modelo é necessário que se tenha disponível um detalhamento
bastante minucioso dos dados, o que implicará tanto esforços gerenciais de
campo, quando da pesquisa científica.
1. Introdução
Fazer uso racional dos recursos disponíveis é um desafio que se
confunde com a própria história da humanidade. Independentemente da
165
localização geográfica das civilizações e da sua época, eleger o que será
produzido, como será produzido e de que forma a produção será consumida
configuram-se como as três questões centrais das sociedades, sejam elas
tradicionais ou ditas modernas.
O desafio, portanto, é historicamente, o mesmo. Todavia, quando se
pensa em uso racional abre-se espaço para diversas reflexões. A evolução dos
seres humanos e a sua capacidade de interferir no meio em que vivem alteram
as relações homem-homem e homem-natureza, modificando a racionalidade
das mesmas. Se a simples coleta de frutos e sementes, assim como a caça, eram
métodos racionais de subsistência há milhares de anos, não o são hoje para a
maioria das civilizações.
Explorar a natureza de forma a satisfazer as necessidades humanas
atuais sem comprometer sua capacidade futura de ser igualmente explorada,
começa a se configurar como a racionalidade que, possivelmente, deverá
direcionar os processos de transformação dos recursos.
Especificamente considerando o meio rural, definir os cultivos e/
ou as criações que, conjuntamente ou não, permitem o maior retorno do
empreendimento com uma interferência negativa que seja mínima ou, pelo
menos, suportável sobre o meio, destaca-se como estratégia iminente de grande
parte das civilizações contemporâneas.
Importante ressaltar que a consideração conjunta desses cultivos
implica maior necessidade do conhecimento: i) de suas características biológicas
intrínsecas (botânicas e zoológicas); ii) do solo, que é base de sustentação; iii)
do clima, pela sua interferência direta sobre os cultivos; iv) das tecnologias
disponíveis para o manejo (mecânica, química, genética etc.); v) dos mercados
de produtos finais e insumos (disponibilidades, preços, sazonalidades etc.); e
vi) das relações sociais pertinentes (relações de poder, direito de propriedade,
absorção de mão de obra, qualidade de vida no trabalho, políticas regulatórias
etc.).
Fica evidente, por conseguinte, que há uma complexidade significativa
envolvida na configuração desses sistemas produtivos. Há muitos fatores
relacionados, com inúmeras relações de causa e efeito envolvidas.
Planejar a produção agropecuária, tendo como foco a propriedade
como um todo (uma determinada área territorial) e sua inserção social, visando
o uso mais racional possível (otimização) dos seus recursos, vem sendo tema
de pesquisa científica nas últimas quatro décadas, especialmente no campo das
ciências exatas (engenharias, com o conhecimento de modelagem matemática)
e agrárias (com o conhecimento das culturas agrícolas e pecuárias). Mais
recentemente, outras áreas do conhecimento, em especial aquelas relacionadas
às ciências biológicas e ambientais (como a ecologia, por exemplo) e as
humanas (economia, administração e sociologia), também passaram a se
166
dedicar mais diretamente ao problema do planejamento e da otimização da
produção agropecuária.
O objetivo deste capítulo é apresentar uma revisão de literatura
destacando o surgimento e os avanços da modelagem matemática, com
destaque para a área do conhecimento denominada de “Pesquisa Operacional”,
aplicada ao planejamento e avaliação da produção agropecuária. Procurarse-á destacar os avanços no sentido de se incluir, em tais modelos, aspectos
ambientais e sociais. É apresentado um modelo matemático multiobjetivo para
otimização e avaliação de uma propriedade rural caracterizada pela integração
entre lavoura (culturas vegetais) e pecuária (culturas animais).
2. A disponibilidade dos recursos, os sistemas
integrados e a otimização da produção agropecuária
O desenvolvimento de modelos de otimização de sistemas de
produção agropecuários vem despertando a curiosidade dos cientistas desde
meados do século XX, quando a complexidade das relações técnicas de
produção aumentou significativamente com o advento e utilização de insumos
e tecnologias responsáveis pelo incremento da produtividade de cultivos
vegetais e animais.
Eleger as culturas mais adequadas, suas respectivas áreas cultivadas,
o padrão tecnológico, o número e as categorias de animais, diante de recursos
escassos (terra, equipamentos, mão de obra, insumos etc.) caracteriza-se como
o problema central desses modelos.
Mais recentemente, como mencionado na introdução, adiciona-se ao
contexto a preocupação com o ecossistema, ou seja, a interferência do sistema
sobre o ambiente à sua volta, especialmente no que se refere: i) à conservação
de recursos naturais (maciços vegetais, mananciais hídricos etc.); ii) ao uso
intensivo de recursos não-renováveis (especialmente os derivados de petróleo);
e iii) à geração de resíduos (excrementos animais, agroquímicos, gases do
efeito estufa etc.).
Além da dimensão técnica-econômica e ambiental, algumas
sociedades passaram a se preocupar com a influência dos sistemas agropecuários
na matriz de relações sociais, por perceberem a relevância que o meio rural
apresenta na manutenção cultural, da história e na geração de renda e ocupação
das pessoas. Tais preocupações são perceptíveis com mais nitidez na União
Européia, que apresenta certa tradição na formulação de políticas agrícolas
que visavam, originalmente, a segurança alimentar. No entanto, atualmente,
ganham dimensões maiores exatamente por contemplarem o serviço ambiental
e social que o meio rural pode proporcionar à sociedade como um todo.
O uso de recursos não-renováveis na agricultura foi recentemente
discutido por Lana (2009). O autor apresenta alguns exemplos de possibilidade
167
iminente de exaustão de alguns recursos. As reservas de fosfato no mundo,
que podem ser exploradas a baixo custo, são suficientes para 40 a 100 anos e
as reservas mundiais de potássio são suficientes para 50 a 200 anos. Para os
micronutrientes a situação é ainda mais delicada: as reservas de cobre e zinco
são suficientes para 60 anos, de manganês para 35 anos e de selênio para 55
anos.
Além da escassez dos recursos naturais, Lana (2009) alertou para a
questão da contaminação do ambiente pelo uso de insumos na agropecuária.
Para o pesquisador, o uso excessivo de fertilizantes pode contribuir para a
contaminação do solo e dos cursos d’água com nitrato, acidificação do solo
e emissões de dióxido de carbono, óxido nitroso (N2O) e amônia para a
atmosfera. A poluição com nitrato tem sido uma atual preocupação na Europa
e América do Norte. A fertilização com fósforo e nitrogênio causa decréscimo
na oxigenação da água pelo excessivo aumento na população de algas tóxicas
nos oceanos (Lana, 2009).
No que se refere à emissão de gases, Lana (2009) afirma que
aproximadamente 70% de todas as emissões antropogênicas de N2O são
atribuídas à agricultura. Há uma correlação direta entre emissão de N2O e
aplicação de fertilizantes. O N2O retém 13 vezes mais calor que o metano e 270
vezes mais que o CO2 (Lana, 2009). Estudos no sentido de se estimar a emissão
de gases pelos animais também vêm sendo desenvolvidos. Um exemplo é a
pesquisa recente de Burgos et al. (2010), que procuraram avaliar a emissão de
amônia por vacas leiteiras.
Além de despertar para a seriedade da questão ambiental, o principal
aspecto trabalhado por Lana (2009) refere-se ao fato que as necessidades
nutricionais dos sistemas de recomendação consideram um determinado nível
de produção, e a consequente exigência nutricional para atingi-la, sem, na
maioria das situações, considerarem-se os aspectos econômicos da relação
custo-benefício dos diferentes nutrientes e dos ganhos de produção auferidos.
Um aspecto chave quando se considera a necessidade de otimização
de sistemas de produção agropecuária é a integração entre os cultivos vegetais
e os animais, conhecida genericamente por “integração lavoura-pecuária”
(ILP). Duas referências recentes sobre o assunto no país são Balbinot Junior et
al. (2009) e Macedo (2009).
Para Balbinot Junior et al. (2009), a ILP pressupõe o uso contínuo
das áreas agrícolas e a melhoria e manutenção da qualidade do solo ao longo
do tempo. Segundo esses autores, a ILP “pode ser definida como um sistema
de produção que alterna, na mesma área, o cultivo de pastagens anuais ou
perenes, destinadas à produção animal, e culturas destinadas à produção
vegetal, sobretudo grãos” (p.1926). Para os estados do Sul do Brasil, aqueles
autores afirmam que os sistemas de ILP acontecem sob três estratégias básicas:
168
i) pastagens anuais de inverno e culturas para produção vegetal no verão; ii)
pastagens anuais de verão e culturas para produção vegetal no inverno; e iii)
pastagens perenes por alguns anos, intercalando um ou mais anos com culturas
anuais.
Balbinot Junior et al. (2009), afirmam que os sistemas de ILP podem
propiciar vantagens biológicas e econômicas em relação aos sistemas nãointegrados. As vantagens biológicas, segundo os autores seriam: i) aumento
na velocidade de ciclagem de nutrientes: os animais representam agentes
aceleradores da ciclagem de nutrientes, principalmente pela aceleração na
mineralização dos nutrientes contidos na massa vegetal. Segundo Russelle
(1997), os animais devolvem ao solo, via fezes e urina, cerca de 70% a 95%
dos nutrientes que ingerem; e ii) Melhoria da qualidade do solo: os sistemas de
ILP podem aumentar as concentrações de carbono orgânico no solo ao longo
do tempo, devido ao crescimento contínuo de plantas na área, seja pastagens
ou culturas para exploração vegetal, rotação de culturas, incremento da massa
produzida por tempo em decorrência do pastejo e maior ciclagem de nutrientes.
Já em relação às vantagens econômicas sugeridas por Balbinot Junior
et al. (2009), tem-se: i) Diversificação de renda: resultante da produção vegetal
e animal na mesma área; ii) Redução de riscos de insucesso econômico:
também pela diversificação de atividades econômicas; e iii) Aumento da renda
por área: devido ao aumento da produtividade por área e à redução dos custos
de produção devido às vantagens biológicas.
Já para Macedo (2009), dois aspectos chamam a atenção quando se
analisa sustentabilidade dos sistemas agropecuários: o uso do solo com preparo
excessivo e monocultivos, e a degradação das pastagens. Segundo o autor, o
monocultivo e práticas culturais inadequadas na agricultura, como o preparo
tradicional do solo, têm causado queda na produtividade, degradação do solo
e dos recursos naturais. Sistemas contínuos de monocultivos, por sua vez,
aumentam a ocorrência de pragas e doenças, tais como o percevejo castanho
da soja, o cancro da haste, o nematóide das galhas, e o nematóide do cisto
com inúmeros prejuízos à sojicultura, e mais recentemente a ferrugem da soja.
Completa Macedo (2009) que, na ILP, a introdução de lavouras não é eventual
mas parte constante de um sistema de produção de grãos e de produção animal
que interagem e se completam em aspectos do manejo, da fertilidade, da
física e da biologia do solo, aumentando a renda dos produtores e trazendo
progresso social ao campo. Para o autor, mais recentemente tem crescido a ILP
como alternativa muito eficiente, porém mais complexa, de manutenção da
produtividade e de recuperação/renovação indireta de pastagem.
As vantagens da ILP também foram discutidas por Macedo (2009).
Para o autor, do ponto de vista das propriedades físicas e químicas do solo, há
uma melhoria na fertilidade, pela ciclagem dos nutrientes e eficiência no uso
169
de fertilizantes, em função das diferentes necessidades das culturas em rotação.
As alterações nas propriedades físicas têm sido o aumento da estabilidade dos
agregados, a diminuição da densidade aparente, a compactação e o aumento da
taxa de infiltração de água.
Outra vantagem citada por Macedo (2009) refere-se à possibilidade de
redução de pragas, doenças e plantas invasoras. De forma geral, o autor sugere
como principal hipótese favorável à ILP o efeito positivo das lavouras em
elevar a fertilidade, amortizando os custos pela venda dos grãos, subprodutos
e a melhoria das propriedades físicas pela ação das raízes das forrageiras, que
melhorariam a estrutura, elevariam os estoques de carbono, e a capacidade de
infiltração e retenção de água no solo. Completa ainda que, com a melhoria
dessas qualidades haveria, também, um incremento na densidade e na riqueza
da fauna do solo e outros atributos microbiológicos.
Outros autores discutem amplamente as vantagens da integração entre
lavoura e pecuária. São eles: Fontaneli et al. (2000), Ambrosi et al. (2001),
Costa & Macedo (2001), Cobucci et al. (2007), Muniz (2007), Martha Jr. et al.
(2008).
A adoção da ILP, portanto, implica lidar com a complexidade dos
sistemas produtivos, em especial pela inter-relação entre solo, planta, animal,
homem e ambiente. Nesse sentido, os modelos matemáticos podem ser úteis
na tentativa de se representar, de forma mais sucinta e objetiva, as principais
relações de causa e efeito dos sistemas produtivos e, com isso, gerar um nível
menor de incerteza nas tomadas de decisão dos agentes envolvidos (Gameiro,
2009).
Especificamente em relação ao uso dos modelos de tomada de decisão
por parte dos agricultores e pecuaristas, Rennó (2005) abordou suas principais
vantagens e refere-se a tais modelos como “sistemas de suporte à decisão”
(SSD). Para o autor, referenciando-se em Newman et al. (1999), a utilização de
SSD na produção animal permite aos produtores obterem vantagens como: 1)
integrar as informações pertinentes aos seus sistemas de produção numa forma
mais utilizável; 2) melhorar as técnicas de manejo utilizadas e, desta forma,
implementar e aperfeiçoar a tomada de decisão; 3) aumentar a capacidade de
analisar o custo/benefício e o risco das modificações introduzidas nos sistemas
de produção e; 4) permitir que sejam realizadas comparações efetivas de custos
de produção sob várias alternativas de produção.
Ainda para Rennó (2005) a técnica de análise de sistemas de
produção através da simulação, aplicada no contexto da produção pecuária,
permite perceber como o sistema reagirá diante de mudanças genéticas, de
manejo ou ambientais, assim como testar novas hipóteses. A contribuição
dos modelos de simulação computacionais à análise de sistemas pecuários, já
existentes ou projetados, tem se tornado mais importante devido ao avanço das
170
técnicas computacionais e à necessidade de maior integração dos resultados
experimentais das diversas disciplinas.
Do ponto de vista de definição e avaliação de políticas públicas com
uso de modelos matemáticos, os trabalhos mais recentes que consideram sua
adoção têm sido desenvolvidos na Europa, em especial na Universidade de
Wageningen, na Holanda. O artigo de Janssen & Ittersum (2007) apresenta
uma ampla revisão sobre os modelos denominados “bioeconômicos” aplicados
na agropecuária. Esses são modelos que procuram considerar os aspectos
econômicos, sociais e ambientais, tanto em nível local (em termos de gleba
de terra), quanto em nível macro (nacional, continental, mundial). Tais
esforços vêm sendo conduzidos, em grande parte, no contexto de um amplo
projeto denominado System for Environmental and Agricultural Modelling
(SEAMLESS). Trata-se de um projeto da União Européia, composto por 29
instituições de pesquisa, com especialistas nas áreas de agricultura, ecologia,
economia, gestão de fazendas, tecnologia da informação, análise institucional,
pesquisa participativa, sociologia, análise de sistemas e simulação, e engenharia
de sistemas (SEAMLESS, 2010).
Nesse sentido, vale o registro de uma das principais áreas de
conhecimento relacionadas à modelagem matemática com vistas à otimização:
a Pesquisa Operacional. A Sociedade Brasileira de Pesquisa Operacional
(SOBRAPO) a define como:
“[...] uma ciência aplicada voltada para a resolução de problemas reais. Tendo
como foco a tomada de decisões, aplica conceitos e métodos de várias áreas
científicas na concepção, planejamento ou operação de sistemas. A Pesquisa
Operacional é usada para avaliar linhas de ação alternativas e encontrar as
soluções que melhor servem aos objetivos dos indivíduos ou organizações.
Através de desenvolvimentos de base quantitativa, a Pesquisa Operacional visa
também introduzir elementos de objetividade e racionalidade nos processos de
tomada de decisão, sem descuidar, no entanto, dos elementos subjetivos e de
enquadramento organizacional que caracterizam os problemas” (SOBRAPO,
2010).
As aplicações de modelagem visando à otimização da produção
agropecuária começaram a surgir com mais evidência na década de 70. Alguns
trabalhos referenciais internacionalmente são: Beneke & Winterboer (1973),
Casey (1977), Balm (1980), Sargent (1980), Butterworth (1985) e Zuo et al.
(1991).
Azevedo Filho & Neves (1988) apresentaram uma revisão de
literatura sobre o uso da Pesquisa Operacional na agricultura brasileira. Para
os autores, a utilidade de Pesquisa Operacional na agricultura decorre de
171
sua natureza multidisciplinar que envolve métodos e técnicas quantitativas
que visam determinar decisões ótimas sob vários aspectos, assim como
estabelecer padrões e critérios para alocação de recursos. Os autores ressaltam
que a Pesquisa Operacional envolve, basicamente, a aplicação de métodos
científicos e matemáticos para a solução de sistemas complexos. Reforçam
que não é apenas um ramo da matemática aplicada, mas o inter-relacionamento
dos conhecimentos de diversas disciplinas. Segundo os autores, o interesse
pela Pesquisa Operacional no Brasil surgiu em 1955, com o Professor Rui
A. S. Leme, da Faculdade de Economia da Universidade de São Paulo, que
promoveu um seminário para discussão de aplicações da Programação Linear4
a problemas de Economia. Especificamente com aplicação na agricultura,
Azevedo Filho & Neves (1988) mencionam que foi o próprio Professor Leme
que, em 1960, desenvolveu um trabalho de formulação de rações a custo
mínimo para duas empresas do setor na época.
Azevedo Filho & Neves (1988) afirmam que a Pesquisa Operacional, e
em especial a Programação Linear – uma de suas principais técnicas –, pode ser
aplicada à solução de diversos problemas na agricultura, tais como: otimização
de rações e dietas, planejamento de fazendas e empresas agroindustriais,
otimização de transporte e localização espacial, análise e planejamento de
experimentos, planejamento regional, inter-regional e política agrícolas, e
planejamento florestal. Em relação à aplicação em planejamento de fazendas
e empresas agroindustriais, os autores identificam 81 trabalhos elaborados por
autores brasileiros, sendo cinco na década de 1960, 47 trabalhos na década de
1970 e 29 na década de 1980.
Azevedo Filho & Neves (1982) utilizaram um modelo de
Programação Linear para definir a melhor estratégia entre diferentes sistemas
de confinamento de bovinos de corte no estado de São Paulo e possibilidades
de aplicação do capital em outras alternativas de mercado. O estudo foi
motivado pela percepção – já no início da década de 80 – de que áreas com
culturas de exportação e energéticas, no estado, estavam tornando praticamente
inviável a pecuária extensiva. O modelo de Azevedo Filho & Neves (1982)
considerou quatro níveis de ganho de peso e, para cada nível de ganho de
peso, existia uma exigência nutricional que deveria ser atendida por uma
combinação de alimentos que otimizasse o modelo. As exigências nutricionais
A “Programação Linear” é uma das principais técnicas da Pesquisa Operacional.
É amplamente utilizada devido à relativa simplicidade de modelagem matemática a ser solucionada,
à disponibilidade de diversos algoritmos no mercado e à possibilidade de encontrar solução ótima
e única (quando existente) para sistemas complexos.
O modelo matemático a ser resolvido por técnicas de Programação Linear é normalmente
composto, como sugere o nome, por equações e/ou inequações lineares. Há uma função objetivo
linear que deve ser otimizada (maximizada ou minimizada), respeitando um conjunto de equações
e/ou inequações também lineares denominadas restrições.
4
172
consideradas foram: proteína bruta, proteína digestível, energia metabolizável,
cálcio, fósforo, vitamina A entre outras. Quanto à época de compra e venda
dos animais, foram considerados três períodos para cada uma. Interessante
ressaltar que os autores consideraram o custo de oportunidade do capital e
também a receita adicional advinda da comercialização do esterco dos animais
confinados.
Na década de 1990, Toniello & Caixeta Filho (1992) desenvolveram
um modelo de Programação Linear para o planejamento de uma propriedade
agrícola na região Centro-Oeste do Brasil. Os autores consideraram como
culturas candidatas, a soja, o algodão, o milho, a avicultura de corte e a
pecuária de corte. A partir dos custos de produção por hectare, das receitas
esperadas e do limite de crédito rural disponível para cada cultura foram
calculadas as áreas ótimas para cada atividade. Caixeta Filho (1993) dedicouse à modelagem para otimização e planejamento da colheita de laranjas para
fins industriais. Dossa (1994) desenvolveu um modelo de Programação Linear
para servir como ferramenta auxiliar no planejamento de uma propriedade rural
produtora de leite, grãos de inverno e verão no Paraná. O que motivou o autor
a desenvolver o trabalho foi a constatação de que os produtores precisavam
melhorar sua eficiência técnico-econômica na gestão das propriedades rurais
do Estado. Araújo & Caixeta Filho (1998) estimaram uma fronteira de
eficiência econômica utilizando Programação Linear e incluindo o risco, em
33 empresas agrícolas na região Sul do estado de Santa Catarina. No final
da década de 1990, Caixeta Filho et al. (2002) desenvolveram um modelo de
otimização para o planejamento da produção de lírios. Este trabalho, antes de
ser publicado, recebeu no ano de 2001 o “Franz Edelman Award - Honorable
Mention”, do Insitute for Operations Research and the Management Sciences
(INFORMS), principal entidade norte-americana promotora da Pesquisa
Operacional.
A experiência na aplicação da Pesquisa Operacional pela ESALQ/
USP permitiu o lançamento, no ano de 2001, do livro “Pesquisa Operacional:
Técnicas de Otimização Aplicadas a Sistemas Agroindustriais” (Caixeta Filho,
2001), que atualmente é um dos principais livros-texto para estudo e ensino
desta ciência quando aplicada à produção agropecuária e agroindustrial.
Mais recentemente, Biagio et al. (2007) desenvolveram um modelo
matemático para o planejamento da produção de grãos em uma propriedade
rural no estado de Minas Gerais. O trabalho, além dos atributos técnicos e
econômicos, preocupou-se em incluir variáveis financeiras visando auxiliar
na tomada de decisão de como o agricultor deveria obter recursos para
financiamento da produção, diante de linhas alternativas de crédito rural.
Milan (2008) propôs um modelo de Programação Linear multiobjetivo para o
planejamento da produção - especialmente o sequenciamento de colheita -, de
173
cafés finos em uma fazenda localizada no estado de São Paulo.
A aplicação de técnicas de otimização, em especial a Programação
Linear, tem sido particularmente mais recorrente para o planejamento e corte
de áreas de produção florestal. São exemplos de referências nesse sentido:
Garcia (1990), Bueno et al. (1993), Fidelis & Reis (2001), Ohman & Lamas
(2003), Ducheyne et al. (2004) e Kangas & Kangas (2005).
Apesar de diversos trabalhos de otimização aplicados à agropecuária
mencionarem ou reconhecerem o caráter multidisciplinar dessas técnicas,
a grande parte considera apenas variáveis e restrições de ordem técnica e
econômica, sendo raros os que incluem variáveis ambientais e, ainda mais
escassos aqueles que incluem variáveis sociais.
Quingzhen et al. (1991) descreveram a aplicação de um modelo de
programação linear em um projeto de desenvolvimento de planejamento da
produção agropecuária na China. O modelo visava o aumento da renda líquida
sem gerar efeitos adversos sobre o meio ambiente. Annetts & Audley (2002)
propuseram um modelo de otimização multiobjetivo para o planejamento da
produção agropecuária considerando tanto aspectos econômicos (maximização
do lucro), quanto ambientais. Trata-se de uma referência bastante interessante
para a inspiração de modelos com múltiplos objetivos por meio da Programação
Linear.
Em relação à questão ambiental, um tema de grande relevância referese à rotação de culturas, pois essa prática apresenta uma série de benefícios em
termos biológicos e agronômicos.
Dogliotti (2003) tem sido uma importante referência para trabalhos
de planejamento da produção considerando esquemas ótimos de rotação de
culturas. Detlefsen & Jensen (2006) desenvolveram um modelo de otimização
cujo principal objetivo era definir a melhor sequência de culturas vegetais
em uma mesma área agrícola. No Brasil, a tese de Santos (2009) abordou a
programação de rotação de culturas, focando na produção de base sustentável
de hortaliças. Segundo a autora, a produção de hortaliças é particularmente
complexa por envolver um grande número de culturas com limitações
específicas no que se refere a aspectos técnicos, como época de plantio e
colheita; e a aspectos ecológicos, como adubação verde, pousio, dentre outros.
Aplicações de modelagem matemática especificamente na área da
Zootecnia também vêm sendo desenvolvidas mais recentemente. Karmakar et
al. (2007) elaboraram uma completa revisão de literatura sobre as ferramentas
disponíveis para a tomada de decisão integrada quanto ao uso/destino de
dejetos animais.
O trabalho de Silva Neto & Retzlaff (2004) é um dos poucos
encontrados na literatura brasileira específica de Zootecnia nos últimos anos.
Os autores desenvolveram modelagem de otimização sob condição de incerteza
174
para a avaliação econômica de sistemas de integração lavoura-pecuária de
leite. A experiência de Silva Neto culminou com o lançamento recente do livro
“Modelagem e planejamento de sistemas de produção agropecuária” (Silva
Neto & Oliveira, 2009), que certamente também passará a compor a biblioteca
dos estudiosos de Pesquisa Operacional aplicada à produção.
3. Proposição de um modelo matemático multiobjetivo
de planejamento e otimização de uma propriedade
rural
O modelo para planejamento e otimização de propriedade rural
caracterizada pela integração entre lavoura e pecuária a ser apresentado nesta
seção pode ser classificado como “multiobjetivo”. O que caracteriza um
modelo de Programação Linear como “multiobjetivo” – tal como sugere o
nome – é o fato de sua função objetivo ser composta por mais de um conjunto
de atributos a serem otimizados.
Tradicionalmente, a função objetivo é composta por um único atributo, como
o lucro, por exemplo, a ser maximizado. Contudo, diante da necessidade
iminente de se contemplar, nos estudos de planejamento agropecuário, também
variáveis ambientais e sociais, é necessário que se trabalhe com uma função
multiobjetivo, como será descrito na sequência.
Será apresentada a estrutura matemática básica de um modelo dessa
natureza, com o intuito de se discutir: i) a importância de tal ferramenta; ii) a
necessidade de se dispor de dados relevantes para o seu processamento; iii)
sua potencialidade em termos de respostas e análises que podem ser obtidas e
desenvolvidas, respectivamente; e iv) suas principais limitações.
3.1. Função multiobjetivo:
175
As expressões (2), (3) e (4) representam, respectivamente, os objetivos
relacionados à maximização do lucro, à minimização do impacto ambiental e
à maximização da inserção social.
3.2. Variáveis endógenas:
3.2.1. Quantidade das culturas
Xi,t representa a quantidade (em hectares, se forem culturas vegetais e
em cabeças se forem criações animais) da cultura i no período t.
3.2.2.
Quantidades movimentadas
representa a quantidade (em unidade de peso) movimentada
de material fertilizante f da cultura animal (iA) para a cultura vegetal (iV) no
período t.
representa a quantidade (em unidade de peso) movimentada
de nutriente n da cultura vegetal (iV) para a cultura animal (iA) no período t.
3.3.
Restrições econômicas
3.3.1. Lucro econômico (LE): representado pela receita (R)
diminuída pelos custos variáveis (CV) e fixos (CF) de produção, pelos custos
logísticos de suprimento de insumos (CS) e de distribuição de produtos (CD).
Desmembrando-se a equação (5) tem-se que:
3.3.2. Receita (R): preço do produto, multiplicado pela sua
produtividade e pela quantidade (área para vegetais e cabeças para animais):
176
onde:
precoprodi,t = preço do produto i (R$/t para produtos vegetais ou R$/
UA5 para produtos animais), no período t;
produtividadei,t = produtividade da cultura i no período t (t/hectare ou
UA/cabeça); e
Xi,t = quantidade da cultura i no período t (hectares para vegetais e
cabeças para animais).
3.3.3. Custo Variável (CV): somatória dos custos variáveis de
produção multiplicados pela quantidade:
onde:
custovi,m= custos variáveis (fertilizantes, defensivos, sementes,
inseminação, combustível, medicamentos, rações, suplementos etc.), em R$/
hectare ou R$/animal. Mais especificamente para culturas vegetais:
Para culturas animais:
Em (8) e (9), tem-se os seguintes custos variáveis:
3.3.3.1. Sementes
custosemi,t = custo com semente na cultura i no período t (R$/hectare):
psemi,t representa o preço unitário da semente i no período t (R$/kg) e
qsemi,t a quantidade da semente i a ser utilizada em t (kg/hectare).
será:
Consequentemente, a quantidade total utilizada da semente i em t
Para simplificar a representação do modelo, será utilizada a sigla “UA” para representar “unidade
animal”, podendo esta dizer respeito ao número de cabeças, à quantidade de litros de leite,
número de ovos, quilogramas de peso vivo etc., dependendo da situação. Quando for considerado
necessário, esta equivalência será devidamente detalhada.
5
177
3.3.3.2. Fertilizantes
custoferi,t: custo com todos os fertilizantes f na cultura i no período t
(R$/hectare):
pferi,t representa o preço unitário do fertilizante f a ser aplicado
na cultura i no período t (R$/kg) e qferi,t a quantidade do fertilizante f a ser
utilizada em t (kg/hectare). Assim, tem-se que:
Trocas de fertilizantes
As culturas animais são potenciais ofertantes de fertilizantes para as
culturas vegetais (potenciais demandantes). Essa troca implica custos logísticos
de movimentação dos resíduos animais (esterco, basicamente). Considera-se,
portanto, outro conjunto de variáveis endógenas (
), representadas
pelas quantidades movimentadas de cada cultura animal (iA) para cada cultura
vegetal (iV), tal como já apresentado anteriormente.
A quantidade do fertilizante f ofertado pela cultura animal iA no
período t deve totalizar as quantidades movimentadas para as potenciais
culturas vegetais iV , que representam os destinos demandantes. Portanto, para
todo fertilizante f, toda iA em todo t, tem-se que:
Além dessa oferta das culturas animais, deve-se considerar a
possibilidade de aquisição dos fertilizantes no mercado:
onde Qferiv,f,t é a quantidade do fertilizante f adquirido no mercado no período
t, que deve totalizar a soma dos fluxos logísticos
desse fertilizante
com destino às culturas vegetais iV no período t.
A demanda por fertilizante pelas
diferentes
culturas vegetais iV também deve ser considerada visando o equilíbrio, tal que:
178
3.3.3.3. Defensivos
custodefi,t: custo com defensivo na cultura i no período t (R$/hectare):
pdefd,t representa o preço unitário do defensivo d a ser aplicado na
cultura i no período t (R$/kg ou R$/l) e qdefi,f,t a quantidade do fertilizante f a
ser utilizada em t (kg/hectare ou l/hectare). Consequentemente, a quantidade
total utilizada de defensivos na cultura i em t será:
3.3.3.4. Combustível
custocomi,t= custo com combustível na cultura i no período t (R$/
hectare);
sendo pcomi,t o preço unitário do combustível no período t (R$/l) e qcomi,t
a quantidade de combustível a ser utilizada na cultura i em t (kg/hectare).
Consequentemente, a quantidade total utilizada de combustível em t será:
3.3.3.5. Serviços
custoseri,t= custo com serviços na cultura i no período t (R$/hectare);
sendo pinsi,t o preço unitário do serviço no período t (R$/hora) e qseri,t
a quantidade de horas a serem utilizadas na cultura i em t (hora/hectare).
Consequentemente, a quantidade total utilizada de serviços em t será:
3.3.3.6. Inseminação
custoinsi,t= custo com inseminação para a pecuária i no período t (R$/
animal);
179
sendo pinsi,t o preço unitário da inseminação no período t (R$/dose) e qinsi,t
a quantidade de doses a serem utilizadas na cultura i em t (dose/animal).
Consequentemente, a quantidade total utilizada de inseminação em t será:
3.3.3.7. Nutrição animal
custonuti,t= custo com nutrição para a pecuária i no período t (R$/
animal);
sendo pingg,t o preço unitário do ingrediente g (farelo de soja, pelet de polpa
cítrica, caroço de algodão etc.) a ser fornecido à pecuária i no período t (R$/kg)
e qingi,g,t a quantidade do ingrediente g a ser utilizada em t (kg/animal).
Portanto:
Trocas de nutrientes
As culturas vegetais são potenciais ofertantes de nutrientes para
as culturas animais (potenciais demandantes). Essa troca implica custos
logísticos de movimentação dos nutrientes. Considera-se, portanto, outro
), representadas pelas quantidades
conjunto de variáveis endógenas (
movimentadas de cada cultura vegetal (iV) para cada cultura animal (iA), tal
como já apresentado anteriormente.
A quantidade do nutriente n ofertado pela cultura vegetal iV no
período t deve totalizar as quantidades movimentadas para as potenciais
culturas animais iA que representam os destinos demandantes. Portanto, para
todo nutriente n, toda iV em todo t, tem-se que:
Além dessa oferta das culturas vegetais, deve-se considerar a
possibilidade de aquisição dos nutrientes no mercado, ou seja:
onde QnutiM,iA,n,t é a quantidade do nutriente n adquirido no mercado no período
t, que deve totalizar a soma dos fluxos logísticos desse nutriente a partir da
180
fonte de suprimento do mercado iM com destino às culturas animais iA no
período t.
Os nutrientes n (proteínas, carboidratos, lipídeos e sais minerais)
estão contidos em ingredientes g (farelo de soja, pellet de polpa cítrica, grão de
milho etc.), de modo que se deve considerar a sua relação:
A quantidade no nutriente n, a partir do mercado iM a ser fornecida
à pecuária iA será a soma das quantidades dos diferentes ingredientes g
multiplicadas pelas concentrações c do nutriente nos respectivos ingredientes.
A demanda por nutriente pelas diferentes culturas animais DnutiA,n,t
também deve ser considerada visando o equilíbrio, tal que:
A dinâmica das relações de troca entre culturas vegetais e animais,
para fertilizantes e nutrientes, pode ser representada pela Figura 1.
Figura 1. Dinâmica de trocas de fertilizantes e nutrientes entre culturas animais e vegetais.
Uma determinada cultura animal iA pode fornecer a quantidade
de material fertilizante (basicamente representado pelos dejetos
orgânicos) para a cultura vegetal (iV). Caso alguma quantidade desse material
181
não venha a ser aproveitada pelas culturas vegetais, é caracterizado como
resíduo RSiA, sendo disposto, de alguma forma, no ambiente. Além do material
fertilizante ofertado pelas culturas animais, pode ser necessária a obtenção de
certa quantidade do fertilizante no mercado (compra). Este fluxo é representado
pela variável ZiM,iV. De forma análoga, as culturas vegetais (iV) podem fornecer
os nutrientes para as culturas animais YiV,iA, via a produção e o fornecimento
de grãos, forragens, silagens e resíduos vegetais. Quando não suficiente, a
propriedade terá de adquirir tais nutrientes no mercado: YiM,iV .
3.3.3.8. Medicamentos
customedi,t: custo com medicamentos para a pecuária i no período t
(R$/animal);
sendo pmedm,t o preço unitário do medicamento m a ser fornecido à pecuária i
no período t (R$/dose) e qmedi,t a quantidade do ingrediente g a ser utilizada
em t (dose/animal). Consequentemente, a quantidade total utilizada de
medicamentos na cultura i em t será:
3.3.4. Custo de Suprimento (CS): custo de suprimento de todos
os insumos utilizados em todas as culturas i e períodos t considerados:
de tal forma que:
Essas expressões calculam o custo de suprimento da cultura i no
182
período t, sendo função do custo unitário de transporte (ct_i,t) e da quantidade
a ser suprida de cada insumo (Q_i,t).
3.3.5.
produtos.
3.3.6.
Custo de Distribuição (CD): custo de distribuição de
Custo Fixo (CF): custo fixo da propriedade.
3.4.
Restrições ambientais
3.4.1. Impacto ambiental (IA): representado pelos gases de
efeitos estufa emitidos (GE) descontados os gases de efeito estufa sequestrados
pela cultura (GS), adicionando os resíduos animais gerados não-aproveitados
(RG) e os resíduos químicos disponibilizados no ambiente (RQ)6 .
Desmembrando-se a equação (43), tem-se que:
3.4.2. Gases de efeito estufa emitidos (GE): emissão estimada de
gases por cultura multiplicada pela quantidade (área para vegetais e cabeças
para animais):
A emissão dos gases ocorre naturalmente pela cultura e pela
combustão do combustível utilizado em suas operações mecânicas:
3.4.3. Gases de efeito estufa sequestrados (GS): volume de gases
sequestrados por cultura, multiplicado pela quantidade (área para vegetais e
cabeças para animais):
A definição de uma unidade comum para esses parâmetros, em princípio, seria necessária, sendo
esse um desafio para futuras pesquisas nas respectivas áreas.
6
183
O sequestro dos gases ocorre naturalmente pela cultura:
3.4.4. Resíduos gerados (RG): volume de resíduos de origem
animal gerado por cultura (não aproveitado sequencialmente por alguma
cultura vegetal), multiplicado pela quantidade (cabeças):
3.4.5. Resíduos químicos (RQ): volume de resíduos químicos
(defensivos agrícolas) aplicados por cultura, multiplicado pela área da cultura:
3.5.
Restrições sociais
3.5.1. Inserção social (IS): representado pela soma da mão de
obra da família envolvida nas atividades (MF), da mão de obra permanente
contratada (MC), da mão de obra terceirizada (MT) e do número de dependentes
diretos dessa mão de obra (DM).
Desmembrando-se a equação (50), tem-se que:
3.5.2. Mão de obra familiar (MF): número de horas de trabalho
de pessoas da família do proprietário que atuam na atividade:
O número de empregos gerados é assim calculado:
3.5.3. Mão de obra contratada (MC): número de horas de
trabalho de pessoas contratadas que atuam na atividade:
184
O cálculo do número de empregos gerados dá-se da mesma forma que
no item anterior.
3.5.4. Mão de obra terceirizada (MT): número de horas de
trabalhos pessoas terceirizadas que atuam na atividade:
O cálculo do número de empregos gerados dá-se da mesma forma que
no item anterior.
3.5.5. Dependentes da mão de obra (DM): número de pessoas
que dependem diretamente da mão de obra familiar, contratada ou terceirizada
que atuam na fazenda.
3.6.
3.6.1.
Restrições técnicas7
Restrições de disponibilidade de terra
Limitam a disponibilidade de terra para as diferentes culturas
alternativas em determinado período t, sendo Xiv a área das culturas vegetais,
liA a lotação (cabeças de animais por hectare) e XiA a quantidade de animais.
3.6.2. Restrições de disponibilidade de máquinas e implementos
Limitam a disponibilidade de máquinas e equipamentos na
propriedade. Tais restrições podem implicar a necessidade de contratação de
serviços terceirizados de mecanização.
3.6.3. Restrições de disponibilidade de mão de obra
Limitam a disponibilidade de mão de obra própria e contratada para
as diferentes culturas alternativas em determinada estação de determinado ano.
Tais restrições podem implicar a necessidade de contratação de mão de obra
terceirizada em determinadas estações.
3.6.4. Restrições de disponibilidade de crédito
Limitam a disponibilidade de recursos próprios disponíveis, indicando
a necessidade de se alavancar financeiramente no mercado.
A título de ilustração, apenas a restrição de disponibilidade de terra será apresentada
algebricamente.
7
185
3.6.5. Restrições nutricionais
Limitam a disponibilidade de nutrientes por meio das culturas
cultivadas, indicando a eventual necessidade de aquisição de nutrientes
no mercado, sejam eles volumosos ou concentrados. Os nutrientes serão
desagregados nas suas principais frações (proteínas, carboidratos, lipídeos,
sais minerais).
Também são consideradas restrições para o atendimento das exigências
nutricionais das espécies e categorias animais criadas na propriedade.
3.6.6. Restrições de fertilidade do solo
Limitam a disponibilidade de nutrientes no solo, indicando a
necessidade de adubação. As criações animais podem fornecer nutrientes a
serem aplicados ao solo. Os nutrientes serão desagregados nas suas principais
frações (nitrogênio, fósforo, potássio etc.).
3.7.
Obtenção dos dados e processamento do modelo
Uma vez definida a estrutura matemática, é necessário o levantamento
de todos os parâmetros envolvidos nas equações e inequações formuladas. Tais
informações podem vir tanto de observação a campo e no mercado, quanto de
experimentos científicos. Por meio de software8 específico, o modelo pode ser
então processado.
Seus resultados indicarão o planejamento da propriedade, ou seja, as
áreas, o número de animais (por espécie/categoria), em cada período (que pode
ser um mês, semestre, safra etc.) que resultarão na maximização de MOBJ
(a função multiobjetivo), ponderada para os três atributos considerados:
econômicos, ambientais e sociais, respeitando-se todas as restrições
previamente definidas.
4. Considerações finais
Este capítulo procurou apresentar o estado da arte da modelagem
matemática aplicada ao planejamento da produção agropecuária. Procurou-se
destacar que o aumento da complexidade envolvida nos sistemas produtivos –
em função de uma “nova” racionalidade do homem – implicará a necessidade
de desenvolvimento de novos métodos e ferramentas auxiliares no processo de
tomada de decisão quanto às três questões centrais dos sistemas sociais: o que
produzir, como produzir e para quem produzir.
O algoritmo conhecido como “Simplex” é o mais tradicionalmente utilizado para a solução de
problemas de Programação Linear. Diversos software disponíveis no mercado possuem solver que
normalmente incorpora tal algoritmo, possibilitando assim a obtenção da solução para o modelo.
8
186
Apresentou-se um modelo matemático teórico que pode ser aplicado
no planejamento visando a otimização de uma propriedade rural, especialmente
caracterizada pela integração entre lavoura e pecuária.
O modelo apresentado suscita algumas considerações que são
listadas a seguir e que procuram resumir a potencialidade e os desafios de tais
ferramentas.
O modelo apresenta uma solução que contempla, conjunta e
concomitantemente, uma série de fatores (parâmetros e variáveis) que se
relacionam entre si das mais diversas formas. Esta é uma característica
intrínseca aos modelos de programação linear que se configura como uma
das suas principais vantagens: levar em consideração um grande número de
informações e apontar a melhor solução dentre as inúmeras possíveis, algo
que a mente humana, por mais privilegiada que seja, não consegue fazer ante à
complexidade dos sistemas.
O modelo pode ser utilizado como ferramenta para simular os
impactos na realocação dos recursos diante de mudanças nas prioridades (pesos)
atribuídas a cada um dos três grupos de variáveis consideradas: econômicas,
ambientais e sociais. Em outras palavras, como mudaria o planejamento das
culturas na propriedade se fosse aumentado o peso atribuído às variáveis
ambientais? O que aconteceria se, ao invés de se preocupar mais com o retorno
econômico (lucro), houvesse a preocupação de que a propriedade fosse capaz
de absorver mais mão de obra? São apenas alguns exemplos para reflexão.
O modelo pode ser útil para avaliar o impacto de alterações em
parâmetros econômicos, agronômicos e zootécnicos. Consequentemente,
ele pode ser útil para avaliar impacto de pesquisas científicas que propõem
mudanças tecnológicas que alteram tais parâmetros. Como alteraria o retorno
da propriedade se aumentasse a produtividade de leite por vacas (litros/vaca/
dia), devido a um melhoramento genético? Qual seria o retorno se fosse
produzida uma silagem com maior percentagem de energia líquida? Qual o
retorno se houvesse um aumento significativo no preço do litro do diesel? O
que aconteceria se, eventualmente, fosse cobrada uma taxa sobre cada tonelada
de CO2 equivalente emitido pelos animais? E assim sucessivamente.
Para a elaboração do modelo, como pode ser claramente observado,
é necessário que se tenha disponível um detalhamento bastante minucioso
dos dados de todas as culturas. Isso exigirá, no campo, um controle rigoroso
dos coeficientes técnicos e do uso dos fatores de produção (horas-máquina,
litro de defensivos, produtividade por animal etc.). Na pesquisa científica,
provavelmente também surgirão desafios: quantos kg de CO2 equivalente emite
um animal sob determinadas condições? Quanto de cada um dos principais
nutrientes uma determinada cultura em determinadas condições extrai do solo,
quanto ela devolve a ele? Etc.
187
Visto haver a necessidade de certo conhecimento matemático
de modelagem, para se processar e fazer uso do modelo no campo é
necessário treinamento e reciclagem periódicos por parte dos usuários, como
engenheiros agrônomos, técnicos agrícolas, médicos veterinários, zootécnicas,
administradores, entre outros.
Referências BIBLIOGRÁFICAS
AMBROSI, I.; SANTOS, H.P.; FONTANELI, R.S.; ZOLDAN, S.M. Lucratividade e risco de
sistemas de produção de grãos combinados com pastagens de inverno. Pesquisa Agropecuária
Brasileira, v. 36, n. 10, p.1213-1219, out. 2001
ANNETTS, J.E.; AUDSLEY, E. Multiple objective linear programming for environmental farm
planning. Journal of Operational Research Society, v.53, p.933-943, 2002.
ARAÚJO, L. A. e CAIXETA FILHO, J.V. Fronteira de eficiência econômica sob condições de
risco para empresas agrícolas do sul de Santa Catarina. Análise Econômica, v. 16, n.29, p. 91-110,
set. 1998.
AZEVEDO FILHO, A.J.B.V.; NEVES, E.M. O uso de programação matemática na análise de
investimento na pecuária de corte: técnicas intensivas vs. mercado de capitais. Anais. I Congresso
Latino-Americano de Pesquisa Operacional e Engenharia de Sistemas. Rio de Janeiro, Nov. 1982.
AZEVEDO FILHO, A.J.B.V.; NEVES, E.M. Pesquisa Operacional na Agricultura Brasileira.
Mini-curso. 11ª. Reunião da Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada à Computação.
Botucatu, 09 a 10 de junho de 1988.
BALBINOT JUNIOR, A.A.; MORAES, A.; VEIGA, M.; PELISSARI, A.; DIECKOW, J.
Integração lavoura-pecuária: intensificação de uso de áreas agrícolas. Ciência Rural, v.39, n.2,
p.1925-1933, set. 2009.
BALM, I.R. Linear Programming applications in Scottish agriculture. Journal of the Operational
Research Society, v.31, p.387-392, 1980
BENEKE, R.R.; WINTERBOER, R. Linear Programming applications to agriculture. The Iowa
State University Press, 1973. 244p.
BIAGIO, M.A.; ABE, E.N.; TURNES, O. Modelo para planejamento de Produção de grãos em
fazenda familiar – cenários sócio-econômicos e financeiros. Pesquisa Operacional, v.27, n.3,
p.377-405, set./dez., 2007
BUENO, A.R.S.; KINPARA, D.I.; CAIXETA FILHO, J.V. Development of mathematical models
for Forest management: a survey. In: XX Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional. Anais.
p.82-87, Campinas, Nov. 1992.
BURGOS, S.A.; EMBERTSON, N.M.; ZHAO, Y.; MITLOEHNER, F.M.; DEPETERS, E.J.;
FADEL, J.G. Prediction of ammonia emission from dairy cattle manure based on milk urea
nitrogen: Relation of milk urea nitrogen to ammonia emissions. Journal of Dairy Science, v.93,
n.6, p.2377-2386, Jun. 2010
BUTTERWORH, K. Practical application of Linear/Integer Programming in Agriculture. Journal
of Operational Research Society, v. 36, n.2, p.99-107, 1985.
188
CAIXETA FILHO, J.V. Estrutura de Modelagem para Programação de Colheita de Laranja. Tese
(Doutorado em Engenharia de Transportes). Universidade de São Paulo, São Paulo, 1993.
CAIXETA FILHO, J.V. Pesquisa Operacional: Técnicas de Otimização Aplicadas a Sistemas
Agroindustriais. São Paulo: Atlas, 2001.
CAIXETA FILHO, J.V.; van SWAAY NETO, J. M.; WAGEMAKER, A. P. Optimization of the
Production Planning and Trade of Lily Flowers. Interfaces, vol. 32(1), January-February 2002, p.
35-46.
CASEY, H. The relevance of Operational Research in agricultural management. Operational
Research Quarterly, v.28, n.4, p.901-908, 1977.
COBUCCI, T.; WRUCH, F.J.; KLUTHCOUSKI, J. Opções de integração lavoura-pecuária e
alguns de seus aspectos econômicos. Informe Agropecuário, v.28, n.240, p.25-42, 2007.
COSTA, F.P.; MACEDO, M.C.M. Economic evaluation of agropastoral systems: some
alternatives for Central Brazil. In: Workshop on Agropastoral System in South America, 2001,
Japan. Proceedings…Japan: JIRCAS, 2001, p.57-62 (Working Report, 19).
DETLEFSEN, N.K.; JENSEN, A.L. Modeling optimal crop sequences using network flows.
Agricultural Systems, v.94, p.566-572, 2007.
DOGLIOTTI, S.; ROSSING, W.A.H. van ITTERSUM, M.K. ROTAT, a tool for systematically
generating crop rotations. European Journal of Agronomy, v.19. p.239-250, 2003.
DOSSA, D. Programação Linear na gestão da propriedade rural um enfoque alternativo. Teoria e
Evidência Econômica, v.2, n.4, p.33-60, 1994.
DUCHEYENE, E.I.; WULF, R.; BAETS, B. Single versus multiple objective genetic algorithms
for solving the even-flow forest management problem. Forest Ecology and Management, v.201,
n.2-3, p.259-273, 2004.
FIDELIS, A.C.; REIS, R.P. Decisão no planejamento bianual da colheita florestal: o uso da
programação inteira mista. Revista de Economia e Sociologia Rural, v.39, n.2, p.9-26, 2001.
FONTANELI, R.S.; AMBROSI, I.; SANTOS, H.P.; IGNACZAK, J.C.; ZOLDAN, S.M. Análise
econômica de sistemas de produção de grãos com pastagens anuais de inverno, em sistema plantio
direto. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.35, n.11, p.2129-2137, nov. 2000
GAMEIRO, A.H. Avaliação Econômica Aplicada à Zootecnia: Avanços e Desafios. In. SANTOS,
M.V.; PRADA E SILVA, L.F.; RENNÓ, F.P.; ALBUQUERQUE, R. (Ed.) Novos Desafios da
Pesquisa em Nutrição e Produção Animal. Pirassununga: Editora 5D, 2009, 215p.
GARCIA, O. Linear Programming and Related Approaches in Forest Planning. New Zealand
Journal of Forestry Science, v.20, n.3, p.307-331, 1990.
JANSEN, S.; ITTERSUM, M.K. Assessing farm innovations and responses to policies: a review
of bio-economic farm models. Agricultural Systems, v.94, p.622-636, 2007.
KANGAS, J.; KANGAS, A. Multiple criteria decision support in forest management: the
approach, methods, applied and experiences gained. Forest Ecology and Management, v.207,
p.133-143, 2005.
189
KARMAKAR, S.; LAGUË, C.; AGNEW, J.; LANDRY, H. Integrated decision support system
(DSS) for manure management: a review and perspective. Computers and Electronics in
Agriculture, v.57, p.190-201, 2007.
LANA, R.P. Uso racional de recursos naturais não-renováveis: aspectos biológicos, econômicos e
ambientais. Revista Brasileira de Zootecnia, v.38, p.330-340 (supl.especial).
MACEDO, M.C.M. Integração lavoura e pecuária: o estado da arte e inovações tecnológicas.
Revista Brasileira de Zootecnia, v.38, p.133-146 (supl.especial).
MARTHA JR, G.B.; VILELA, L.; SOUSA, D.M.G. Economia de fertilizantes na integração
lavoura-pecuária no Cerrado. Revista de Política Agrícola, Ano XVII, n.4, p.14-19, 2008.
MILAN, P. Modelagem matemática para a otimização da produção de cafés finos: um estudo de
caso. Piracicaba, 2008. Dissertação (M.S.) - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”,
Universidade de São Paulo.
MUNIZ, L.C. Avaliação bio-econômica em sistema de integração lavoura-pecuária. 91p.
Dissertação (Mestrado). Escola de Agronomia e Engenharia de Alimentos, Universidade Federal
de Goiás, Goiânia, 2007.
NEWMAN, S.; LYNCH, T.; PLUMMER, A.A. Success and failure of decision support system:
learning as we go. In: American Society of Animal Science, 1999. Anais…ASAS, 1999, p.01.
OHMAN, K.; LAMAS, T. Clustering of harvest activities in multi-objective long-term forest
planning. Forest Ecology and Management, v.176, n.1-3, p.161-171, 2003.
QINGZHEN, Z.; CHANGYU, W.; ZHIMIN, Z. The application of Operations Research in the
optimization of agricultural production. Operations Research, v.39, n.2, p.194-205Mar./Apr, 1991
RENNÓ, F.P.; Avaliação bioeconômica de estratégias de alimentação em sistemas de produção de
leite. Tese (Doutorado em Zootecnia). Universidade Federal de Viçosa, 2005. 131p.
RUSSELLE, M.P. Nutrient cycling in pasture. In: Simpósio Internacional sobre Produção Animal
em Pastejo, 1997, Viçosa, MG. Anais... Viçosa: UFV, 1997. 471p. p.235-266.
SANTOS, L.M.R. Programação de rotação de culturas: modelos e métodos de solução. Instituto
de Ciências Matemáticas e de Computação, 2009. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo.
SARGENT, E.D. The impact of Operational Research on agriculture. Journal of the Operational
Research Society, v.31, p.477-483, 1980.
SEAMLESS. System for Environmental and Agricultural Modelling. Consortium. Disponível em:
http://www.seamless-ip.org. Acessado em 17 de março de 2010.
SILVA NETO, B.; RETZLAFF, E. Otimização sob incerteza de sistemas de produção: Interação
lavoura-pecuária, com enfase em bovinocultura de leite. Ciência Rural, v.34, n.4, p.1207-1212,
jul-ago. 2004.
SILVA NETO, B.; OLIVEIRA, A. Modelagem e planejamento de sistemas de produção
agropecuária: manual de aplicação da programação matemática. Ijuí: Ed. Unijuí, 2009. 288p.
SOBRAPO. Sociedade Brasileira de Pesquisa Operacional. Pesquisa Operacional. Disponível em:
http://www.sobrapo.org.br/o_que_e_po.php. Acessado em 11 de outubro de 2010.
TONIELLO, B.L.; CAIXETA FILHO, J.V. Utilização de Programação Linear para planejamento
190
agrícola em propriedade da região Centro-Oeste. Informe GEP/DESR, v.5, n.3, p.1-7, mar. 1992.
ZUO, M.; KUO, W.; McROBERTS, K.L. Application of mathematical programming to a largescale agricultural production and distribution system. Journal of the Operational Research Society,
v.42, n.8, p.639-648, 1991.
191
CAPÍTULO X
EFEITO DA INTERAÇÃO NUTRIÇÃO E REPRODUÇÃO EM
REPRODUTORES SUÍNOS
Aníbal de Sant’Anna Moretti1, Simone Maria Massami Kitamura
Martins1, Esther Ramalho Afonso1, Larissa José Parazzi1, Octávio
Henrique Orlovsky Eckhardt 1, Tácia Antunes Del Santo1
Laboratório de Pesquisa em Suínos, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia
da Universidade de São Paulo
1
Mestrando, Depto. de Nutrição e Produção Animal; 2Doutoranda, Depto. de
Reprodução Animal FMVZ – USP 3Prof. Dr. Depto. de Nutrição e Produção Animal
– FMVZ – USP
1
1.Introdução
A suinocultura diante do atual avanço no conhecimento técnico e
científico principalmente nas áreas do melhoramento genético, vive momentos
de mudanças na biologia do animal, as quais tem requerido novas adaptações
nos vários segmentos da produção, visando atender a progressiva melhora na
produtividade e qualidade do produto final.
Com o desenvolvimento dos programas de seleção genética e
hibridação, pesquisadores se vêem diante da necessidade em avaliar as novas
linhagens, quanto ao desempenho reprodutivo de fêmeas, bem como, quanto a
definição de estratégias que possam adequar o potencial o potencial genético
conquistado com a precocidade de crescimento dos animais.
Diante dessa perspectiva, atenção deve ser dada às fêmeas primíparas,
pois, deve ser considerada a conciliação da continuidade do seu crescimento
desde a puberdade seguindo-se com o período pós púbere, a posterior
manutenção da primeira gestação, o adequado aporte de nutrientes aos
embriões e fetos, a galactogênese, mamogênese e ainda o posterior retorno a
atividade estral pós-desmame ( Whittemore,1996; Verstegen et al.,1998;).
A utilização de um manejo nutricional inadequado em uma fase do
ciclo reprodutivo pode influenciar vários aspectos da biologia reprodutiva,
tendo como reflexo o possível prolongamento do intervalo desmame estro
fértil, a diminuição da taxa de ovulação e redução da sobrevivência embrionária
(Foxcroft, 1997; Sincclair et al.,2001). Nesta interação, nutrição e reprodução,
estão relacionadas diversas substâncias, dentre as quais, nutrientes, hormônios
e neuropeptídeos, os quais atuam em mecanismos fisiológicos variados, agindo
em diferentes pontos do eixo hipotálamo- hipófise-ovário-útero (Prunier e
Quesnel, 2000).
192
Busca-se, na verdade, o entendimento necessário para proporcionar
às fêmeas suínas um desempenho reprodutivo que, em um seqüencial
de acréscimos de parto a parto, mantenha um estado metabólico ideal e
característico para a faixa etária e fase de produção específica.
Nesta linha de investigação, destaca-se a importância de averiguações
que elucidem os fatores nutricionais que contribuam com a ocorrência de perdas
na eficiência reprodutiva em fêmeas suínas levando a redução do número de
leitões na segunda leitegada , conhecida com Síndrome do Segundo Parto.
Esta síndrome pode ser resultante de um desenvolvimento folicular
limitado e de um recuperação incompleta de eixos endócrinos ligados à
reprodução, fruto de um catabolismo acentuado na primeira lactação, a um
nível tal que desencadeie o processo, aliado invariavelmente a alteração do
estado metabólico da matriz com reflexos na eficiência reprodutiva futura.
Dada a multifatoriedade do processo alia-se nas hipóteses os efeitos da dieta
na gestação, cujos reflexos estariam associados a uma menor taxa de ovulação
e menor sobrevivência embrionária, das primíparas ( Kemp e Soede, 2004), as
quais apresentariam maior predisposição à perda de peso durante a lactação,
devido a menor capacidade de ingestão de ração( Whittemore, 1996;Guedes e
Nogueira,2001; Thaker e Bilkei, 2005; Schenkel,et al.,2010). Isto justificaria o
fato de fêmeas que pariram um maior número de leitões de leitões no primeiro
parto, estariam sujeitas a maiores perdas na lactação, sendo assim propensas
à apresentação da Síndrome do Segundo Parto (Schenkel et al., 2005). Tais
estudos devem avaliar as correlações entre sua manifestação e o estado
metabólico das fêmeas.
2. Produtividade da fêmea suína
A busca pela maior produtividade nos sistemas de produção de suínos
tem levado ao interesse sobre a longevidade das fêmeas. A produtividade de
plantéis suínos é aferida através do número de leitões desmamados/porca/
ano, que por sua vez é fortemente influenciado por inúmeros fatores, como:
número de dias não-produtivos, duração de aleitamento, número de natimortos
por leitegada, mortalidade pré-desmame e, logicamente, tamanho da leitegada
(Clark et al., 1986; XUE et al., 1997a; Lucia Junior etal., 1999, 2000).
Segundo Clark e Leman (1987) e Clark, Leman e Morris (1988) o
tamanho da leitegada, por sua vez, é diretamente ligado à ordem de parto,
idade e época do ano a primeira concepção, manejo reprodutivo, linhagem da
fêmea e duração da lactação. O tamanho da leitegada aumenta com o maior
número de partos, atingindo o pico de leitões nascidos vivos no 4º parto e o
máximo de total de leitões nascidos no 5º ou 6º partos (Kyriazakis, 1999).
Na avaliação de um rebanho de 5500 matrizes localizado no centro
oeste brasileiro, Schenkel et al. (2005), verificaram diminuição da segunda
193
leitegada em 55% das fêmeas. Os mesmos autores em 2010 avaliando em
1220 fêmeas a problemática de um rebanho que mostrava falhas reprodutivas
associadas a mesma síndrome, averiguando o efeito da reserva corporal ao
desmame e sua mobilização durante a lactação sobre o tamanho da leitegada
no segundo parto, mostraram que não apenas a minimização da perda de peso
durante a lactação, mas a obtenção de uma adequada reserva corporal no parto e
desmame seriam essenciais na problemática. Furtado et al. (2005) observaram
que 60,5% das fêmeas de um sistema de produção em Santa Catarina, Brasil,
apresentaram redução de pelo menos um (1) leitão na segunda leitegada. Os
autores observaram que o peso, idade e espessura de toucinho no momento da
primeira cobertura não afetaram o desempenho das fêmeas no tocante à redução
da segunda leitegada. Em contrapartida, Eissen et al. (2003) demonstraram que
a redução da perda de peso corporal durante a primeira lactação favorece o
tamanho da segunda leitegada. Apesar da ocorrência variável da redução da
segunda leitegada.
De acordo com Vargas et al. (2006), esta redução na segunda
leitegada, pode ser resultante de um desenvolvimento folicular limitado e
de uma recuperação incompleta de eixos endócrinos ligados à reprodução,
relacionados ao estado metabólico durante a lactação. Esta afirmação retoma o
ponto investigatório no qual haveriam no caso para retratar estado metabólico
determinadas mensurações diretas e indiretas para caracterizar com precisão
as causas reais das alterações levando no final a queda na segunda leitegada.
Os estudos desenvolvidos por Shenkel et. al 2010, em uma rebanho que
apresentava a causa, comentam sobre as perdas de massa muscular e de gordura
no período catabólico, afirmando que houve o dobro da perda em lipídeos
comparado com gordura, corroborando ainda com outros estudos de que há um
valor no percentual de perda de peso e consequentemente de proteína no qual
não ocorre a queda do tamanho da leitegada, acima deste, o problema começa
a aparecer, havendo a relação com o estado metabólico.. .
Eckhardt (2009) estudou a influência da estratégia nutricional no
terço final da gestação, em vinte e três marrãs que receberam no terço final
da gestação dois tratamentos, Pré-lactação (P) com o fornecimento de 2,9kg
de ração de Pré-Lactação (3.200 kcal EM/kg, 17% PB) até o momento do
parto, e Gestação (G) fornecimento de 2,5 kg de ração de Gestação padrão.
Assim, procurou-se obter um diferencial de 25% no fornecimento de energia
metabolizável com o oferecimento aos 75 dias de gestação. Ao início do estudo
os animais apresentaram médias em peso de 183,79 vs 186,36kg, para P e
G, respectivamente e espessura de toucinho ET de 12,40 vs 12,12mm, para
P e G, respectivamente, (Tabela 1). No pré-parto, os animais do tratamento P
revelaram numericamente peso médio maior (229,08 vs 220,09kg) (p=0,086),
assim como, em menor grau, a ET, valores de ET(p=0,106). O ganho de peso
194
diário no terço final da gestação apresentou significância (p<0, 001), com
diferencial positivo de 0,315 kg/dia para o tratamento P.
Tabela 1 – Médias e desvios padrão de características de desempenho de fêmeas alimentadas com
ração de Gestação (G) ou Pré-Lactação (P) a partir dos 75 dias de gestação.
Resultados semelhantes foram relatados por Weldon et al. (1994),
considerando que a quantidade de ração ingerida pela fêmea a partir dos 60
dias de gestação, possui uma relação negativa com a ingestão de alimento
durante a fase de lactação, acarretando maiores perdas de peso neste período.
Esta redução é mais evidente em fêmeas com maiores reservas de lipídeos
(Verstegen et al., 1998), possivelmente devido à modulação de diversos fatores
endócrinos de regulação como, por exemplo, concentrações de insulina e
leptina (Eissen et al., 2000).
Os estudos de Weldon et al.,1994 citam ainda que a superalimentação
durante a gestação está associada com uma redução no consumo voluntário na
fase de lactação, aumentando a perda de peso no período (Dourmad, 1991) e
prejudicando o retorno a atividade estral cíclica da fêmea no pós-desmame.
Eckhardt (2009) verificou menor número de nascidos totais quando as
fêmeas foram alimentadas com ração gestação comparado com as fêmeas que
receberam ração pré-lactação (12,64 vs 13,75 , respectivamente), apesar da
não significância(p=0,346); (Tabela 2). Este diferencial de mais de 1 leitão
quando foi analisado o número de nascidos vivos, relacionou-se com o maior
número de natimortos (0,91 vs 0,18; p=0,042) no tratamento pré-lactação, e
maior número de mumificados (1,09 vs 0,33; p=0,099) no tratamento gestação.
Assim, as taxas de perdas foram similares, sendo de 10,07% e 9,09% para
ambos os tratamentos, respectivamente. O peso dos leitões ao nascimento
não foi influenciado pelos tratamentos (p=0, 947). Esta resposta encontra
semelhança quando da comparação entre alimentação ad libitum ou não
durante o terço final da gestação (Weldon et al., 1994) ou quando se suplementa
energia e/ou proteína a partir dos 42 dias (Sinclair et al., 2001). Existem no
entanto, estudos que reafirmam a influência do consumo nesta fase sobre o
peso ao nascimento dos leitões (Coffey et al.,1994).Esta seria uma outra linha
195
investigatória interessante pois nesse segmento estariam associados ao estado
metabólico além da capacidade uterina da fêmea, a influência da ingestão no
desenvolvimento fetal, que nessa fase final de gestação apresenta um aumento
expressivo.
Tabela 2 – Médias e desvios padrão do tamanho da leitegada de fêmeas alimentadas com ração
de Gestação (G) ou Pré-Lactação (P), e peso médio ao nascimento dos leitões.
Envolvendo ainda a produtividade de fêmeas suínas, deve ser
considerado o intervalo desmame estro (IDE), o qual é influenciado por
diversos fatores, incluindo: raça, manejo nutricional, ordem de parto, peso na
ocasião do parto, duração da lactação, número de leitões desmamados, perda
de peso durante a lactação, alojamento e interação social (Fahmy et al., 1979;
King e Willians, 1984; MULLAN; Willians, 1989; Vesseur, 1997).
Usualmente, primíparas possuem maior IDE comparado com porcas
de ordem de parto maior, pois estas últimas normalizam seu padrão hormonal
mais rapidamente, permitindo assim um IDE mais curto, e, conseqüentemente,
um estro mais longo (Fahmy et al., 1979).
A redução no consumo de ração na lactação influencia negativamente
o estado metabólico e endócrino das fêmeas, com impactos sobre a fertilidade,
principalmente no tocante ao IDE (Thaker e Bilkei, 2005). DOURMAD et al.,
1994, em sua revisão, comentam que tal mecanismo compensatório apresenta
certas limitações, já que a ingestão de menos de 5970 kcal EM / dia durante
a gestação já foi associada a IDE prolongado e redução na longevidade dos
animais. Essas avaliações interativas, com a vida útil, acabam por englobar
períodos longos de vida da fêmea havendo a necessidade de averiguar fases
distintas da vida que se complementa para estabelecer-se condição corporal e
estados metabólicos específicos que contribuem notodo com a produtividade
média de cada matriz. Segundo Dourmad, 1991, o manejo nutricional das
primíparas na gestação e lactação não pode ser baseado em resultados
imediatos mas deve ser considerado também os efeitos a médio e longo
prazo no desempenho da vida útil. Desse modo, tomemos com exemplo que o
consumo inadequado de nutrientes influencia o estado metabólico do animal
em uma fase anterior ao desenvolvimento final de folículos pré-ovulatórios,
196
que caracteriza um processo determinante para a fertilidade subseqüente
(Poleze et al., 2006). Esta redução tanto na qualidade quanto na quantidade
de folículos e, conseqüentemente, de oócitos devido ao balanço energético
negativo pode contribuir para a redução da produtividade (Thaker e Bilkei,
2005), representado por algum indicador ou indicadores em conjunto que
se mostram fora da faixa normal de aceitação, nível de interferência.Maior
IDE influencia os subseqüentes desempenhos reprodutivos (Vesseur et al.,
1997; Tantasuparuk et al., 2000) podendo ser utilizados como indicadores da
fertilidade nos ciclos reprodutivos seguintes e vida útil reprodutiva da fêmea
no plantel.
3. Estado Metabólico e Produtividade
A relação entre estado metabólico e produtividade, a qual engloba a
interação entre nutrição e reprodução dentro de cada uma das diversas fases
do ciclo produtivo, vem trazer subsídios essenciais para as interpretações
multifatoriais através da análise de uma série de metabólitos e hormônios
que vem sendo pesquisados e citados como mediadores desta inter-relação,
incluindo glicose, ácidos graxos não esterificados, aminoácidos específicos,
insulina, Insulin-like Growth Factor I (IGF-I) e hormônios tireoidianos
(Guedes e Nogueira, 2001).
Fêmeas freqüentemente se encontram em estado catabólico,
principalmente durante a fase de lactação, já que as altas demandas de
nutrientes para a produção de leite aliado ao consumo inadequado resultam
na mobilização de reservas corporais (Kim e Easter, 2001). Esta mobilização
permite que a lactação ocorra independente de possíveis limitações na
ingestão de nutrientes (Clowes et al., 2003), podendo, porém, causar prejuízo
principalmente na atividade reprodutiva subseqüente. A presença de grandes
estoques de nutrientes quando da entrada na fase de lactação pode compensar
o déficit nutricional, especialmente de proteína, minimizando o impacto sobre
a galactogênese e o desempenho reprodutivo subseqüente (Van Den Brand et
al., 2001; Mejia-Guadarrama, 2002).
De acordo com Xue et al. (1997b), fêmeas com maior peso ao parto e,
conseqüentemente, menor ingestão de energia na lactação, apresentaram menor
liberação de LH tanto pré quanto pós-desmame, além de, quando submetidas
a teste de tolerância de glicose, possuir menores níveis de insulina, indicando
uma participação deste hormônio na interação nutrição reprodução.
A variação no consumo de alimento na gestação e lactação pode ser
investigada através de avaliações de parâmetros bioquímicos sanguíneos, que
podem indicar a condição do estado metabólico nas fêmeas, assim evitando
e/ou prevenindo a Síndrome do Segundo Parto. Eckhardt (2009), avaliou a
evolução de alguns parâmetros em marrãs num período de 75 a 102 dias de
197
gestação seguindo-se, logo após o parto e durante a fase de lactação (7, 14
e 21 dias). A análise constou das frações de colesterol HDL, LDL, VLDL,
colesterol total, triglicérides (TGL) e ácidos graxos não-esterificados (AGNE)
em diferentes dietas, gestação (G) e pré-lactação (P) esta com níveis de
energia mais elevados. Os resultados revelaram diferenças significativas entre
os tratamentos relacionados com a variável tempo, e efeito de interação para
tempo e HDL na gestação e lactação e de tempo e AGNE na gestação (tabela
3). A significância observada foi com as frações do colesterol, HDL, LDL,
AGNE e colesterol total e ainda maior valor numérico no TGL.Verificouse portanto que as fêmeas alimentados com a dieta P apresentaram maiores
níveis de colesterol total e frações de colesterol, HDL e LDL, no período de
gestação, justamente por estes animais terem consumido mais alto nível de
energia.. Os níveis de triglicerídeos na fase de gestação apresentaram padrão
similar em ambos os grupos, com uma vantagem numérica para o tratamento
P, evidenciando o maior consumo de energia deste tratamento. Hultén et
al. (2002) também observaram que independente do nível de catabolismo
apresentado pelas fêmeas, avaliado através das concentrações plasmáticas de
AGNE, as concentrações de triglicerídeos permaneceram similares ao longo
da gestação. No momento do parto, devido ao jejum imposto, notou-se uma
redução drástica na concentração de triglicerídeos séricos.
Pelo fato do triglicerídeos séricos exercerem papel crucial na produção
de leite, os níveis de triglicerídeos aumentaram no pós-parto como resposta ao
maior consumo, porém permaneceram em níveis inferiores aos registrados ao
longo da gestação. O tratamento P apresentou uma redução de triglicerídeos
séricos na primeira semana de lactação, evidenciando que, apesar de apresentar
consumo similar ao grupo G, a utilização destes compostos como substrato para
a produção de leite foi mais intensa. Ao mesmo tempo, devido ao maior peso
apresentado pelos animais na primeira semana pós-parto, as suas exigências
energéticas de mantença seriam maiores e, com a restrição alimentar realizada
no início da lactação, levaram a maior perda de peso observada (p=0,038), com
maior utilização de triglicerídeos e AGNE como fonte de energia por parte dos
tecidos.
Hultén et al. (2002), trabalhando com fêmeas de diferentes taxas
de catabolismo na fase de lactação, também encontraram um cenário em que
animais com maior peso ao parto perderam mais peso na lactação, apresentando
maiores níveis de AGNE no sangue, apesar de apresentar mesmo consumo de
ração. Para os autores, animais em estado catabólico mais intenso utilizam
reservas corporais como principal fonte de nutrientes para a produção de leite,
enquanto animais em menor catabolismo seriam mais eficientes na utilização
dos nutrientes ingeridos como substrato para a glândula mamária.
Segundo discutido por Knipping et al. (1987) e Allan et al. (2001), na
198
espécie suína, existem evidências de que a maior parte dos ésteres de colesterol
encontrados nas LDL são provenientes da síntese de novo de colesterol aos invés
de serem oriundas apenas do catabolismo de VLDL, como no humanos. Este
certo grau de independência entre cLDL e cVLDL poderia explicar o porque
da diferença na evolução entre estes dois parâmetro, especialmente na fase de
gestação. Durante esta fase, o tratamento P apresentou níveis mais expressivos
de cLDL, denotando uma maior disponibilidade de colesterol para as células.
Esta maior disponibilidade está ligada a maior concentração de substratos para
a síntese de colesterol, devido ao maior consumo de ração imposto no terço
final de gestação. A redução gradual com o desenrolar da gestação pode estar
ligada a maior incorporação das partículas de LDL pelas células do organismo,
para, por exemplo, a síntese de progesterona e estradiol, o qual aumenta no
terço final da gestação até o momento do parto (ROBERTSON; KING, 1974).
O colesterol total foi significativamente maior para o tratamento P no
pré-parto, resultante do maior consumo de substrato energético pelos animais
deste grupo. . Já na lactação, o aumento de todas as frações colaborou com o
incremento gradual observado nos níveis de colesterol total.
Na dependência da dieta empregada no terço final de gestação,
fêmeas suínas podem apresentar catabolismo já nesta fase, por esta representar
o período de maior crescimento dos fetos (EINARSSON; ROJKITTIKHUN,
1993). Os níveis de ácidos graxos não esterificados (AGNE) foram muito
similares na fase de gestação, com elevação apenas no momento do parto,
a qual foi responsável pela diferença estatística entre os tratamentos no préparto. Para o tratamento G, os níveis de AGNE mantiveram-se estáveis até
a semana -1. Já para o tratamento P, neste mesmo período, a concentração
sérica de AGNE apresentou uma gradual redução, indicando que o incremento
energético nesta fase da gestação pode reduzir a mobilização de reservas
lipídicas para suprir a maior exigência inerente aos processos fisiológicos que
se desenrolam.
Hultén et al.2 (1993 apud EINARSSON; ROJKITTIKHUN, 1993,
p.233) trabalharam com fêmeas em lactação subdivididas de acordo com sua
espessura de toucinho nove dias antes do parto. Em ambos os grupos, durante
o final da gestação os níveis de AGNE encontravam-se baixos, enquanto o
de triglicerídeos apresentavam altas concentrações, denotando um estado de
anabolismo (EINARSSON; ROJKITTIKHUN, 1993). Assim, ao analisarmos
os dados obtidos, percebemos que, embora não foi possível observar diferenças
estatísticas entre os tratamentos, os animais alimentados com ração de prélactação apresentaram na fase de gestação níveis numericamente maiores
de triglicerídeos e concentrações baixas de AGNE. Isto denota um estado
de anabolismo mais intenso, confirmado pelo ganho de peso e aumento de
espessura de toucinho nesta fase.
199
As altas concentrações de AGNE no momento da parição,
principalmente para o tratamento P, são similares aos obtidos por Oliviero et
al. (2009). Os autores comentam que nesta fase o processo de parto tornase prioridade, reduzindo assim uma possível atividade digestiva, elevando as
reservas corporais ao status de principal fonte de energia, justamente em um
momento de alta demanda pela mesma, aumenta a mobilização tecidual..
As concentrações de AGNE foram significativamente maiores para
o tratamento P no momento do parto, evidenciando uma maior mobilização
de estoques energéticos durante este evento, sugerindo uma maior intensidade
da resposta a estímulos lipolíticos destes animais com maior peso vivo
e espessura de toucinho. Ao longo da lactação a avaliação deste mesmo
parâmetro sanguíneo apresentou valores que foram numericamente maiores
para o tratamento P, sendo estatisticamente significativos nas semanas 2 e 3
desta fase, mostrando que a maior mobilização de reservas perdurou ao longo
da lactação..
Weldon et al. (1994) relataram maiores níveis plasmáticos de AGNE
e menor consumo durante a lactação em fêmeas alimentadas a vontade durante
a gestação, indicando maior mobilização de reservas de gordura destes
animais. Além disto, Quesnel et al. (2009) demonstraram aumento progressivo
de AGNE com o evoluir da lactação. No presente estudo, um aumento discreto
foi observado entre as concentrações pré e pós-parto, porém nenhum efeito
do manejo nutricional na fase de gestação foi observado sobre o consumo na
lactação.
Tabela 3- Parâmetro sangüíneo durante a gestação e parto (Ges) e lactação(Lact)
1mg/dl; 2mmol/l; *p<0,05; Interação Tratamento x Tempo
A evolução do colesterol VLDL apresentou comportamento
semelhante ao triglicérides, apenas por terem participado no transporte destes
a partir do fígado. Grundy and Denke (1990), em sua revisão, relacionam a
alimentação e o aumento dos níveis de cVLDL produzida e secretada pelo
fígado. Isto é devido ao aumento do influxo de substrato energético para o
200
organismo e maior disponibilidade de ácidos graxos livres, quando em jejum.
Na primeira semana de lactacao, o grupo P aumentou o uso de
nutrientes para a produção de leite e manutenção do organismo. No mesmo
período, os animais do tratamento G tinham níveis mais elevados de VLDL,
o que sugere aumento da produção utilizacao dos triglicerideos do fígado,
a partir do excedente de energia do substrato. Estes triglicerídeos são então
estocados nos adipócitos, contribuindo para o ganho de peso, o que ocorreu no
grupo G na primeira semana de lactação.
Os parâmetros sangüíneos refletiram em um maior consumo de
energia durante a gestação para o tratamento P, e apesar deste tratamento
perder mais peso durante a lactação, este fato não afetou o estado metabólico
das fêmeas (Eckhardt,2009), caracterizadopela não diferença verificada no
intervalo desmame estro.
A insulina é um hormônio produzido pelo pâncreas endócrino, que
estimula a entrada e utilização de glicose e lipídeos nos tecidos, promove a
lipogênese e glicogênese e inibe a lipólise (Wade e Schneider, 1992). Diversas
regiões do Sistema Nervoso Central possuem receptores de insulina (Schwartz
et al., 1992), inclusive estruturas relacionadas ao controle da secreção de
GnRH (Monget e Martin, 1997), sugerindo que seja um mediador metabólico
da secreção de GnRH que medeia os efeitos da nutrição sobre os níveis de
gonadotrofinas (Miller et al., 1995). Quesnel e Prunier (1998), avaliando a
administração de insulina no período de lactação de fêmeas subalimentadas,
não observaram melhoras quanto à duração do IDE e taxa de ovulação.
O IGF-I é um peptídeo produzido no fígado e, em menor escala nos
ovários (Adashi, 1998). Nesta mesma revisão, resumiu-se a ação do IGF-I
como sendo de um amplificador da atuação das gonadotrofinas, além de
promover a síntese de estrógenos e inibina e estimular a mitose das células da
granulosa. Segundo Spicer e Echternkamp (1995) há uma correlação positiva
entre diâmetro folicular e as concentrações de IGF-I no fluído folicular, porém
ainda é necessário esclarecer se esta relação é devido à estimulação mitótica
do IGF-I. Segundo Van Den Brand et al. (2001), há uma interação entre peso
vivo no momento do parto, perda de peso durante a lactação e concentrações
plasmáticas de IGF-I. Com maior peso no momento do parto, diminui-se o
efeito das perdas de peso sobre o IGF-I, ressaltando a importância do manejo
alimentar durante a fase de gestação. Em termos gerais, a insulina e o IGF-I
afetam positivamente os ovários, estimulando a proliferação das células da
granulosa e produção de progesterona, incrementando a esteroidogênese pelas
células luteínicas (Spicer e Echternkamp, 1995).
Alterações na maturação folicular são associadas com diferenças
na habilidade destas estruturas fornecerem o ambiente necessário para o
desenvolvimento do oócito, que por sua vez influencia a sobrevivência
201
embrionária (Foxcroft, 1997). Zak et al. (1997b) mostraram que fêmeas em
estado catabólico durante a lactação apresentam desenvolvimento folicular
limitado, com folículos menores e com menor concentração folicular de
estradiol, resultando em piores resultados na maturação de oócitos in vitro.
Evidências como estas, de que o estado metabólico afeta o desenvolvimento
folicular e, conseqüentemente, a qualidade dos oócitos, podem sugerir o
mecanismo pelo qual a nutrição interfere na evolução dos conceptos (Foxcroft,
1997; Zak et al., 1997b).
As exigências de energia de fêmeas suínas gestantes e lactantes são de
difícil determinação, decorrente das diferentes interações e conseqüências que
um ciclo reprodutivo exerce sobre o ciclo seguinte (Coffey et al., 1994). Neste
cenário, a energia ingerida durante a gestação afeta o consumo voluntário
de energia durante a lactação, que por sua vez influencia a exigência de
energia necessária para o melhor desempenho no subseqüente IDE e gestação
(Dourmad, 1991).
Uma estratégia amplamente utilizada para se incrementar a ingestão
de energia é a adição de gordura à dieta, através da inclusão de óleos,
principalmente o de soja. Van Den Brand e Kemp (2005), em sua revisão,
criticam esta estratégia com base em três fatores: a gordura adicional fornecida
seria diretamente disponibilizada para a produção de leite, anulando o
incremento de ingestão energética, dietas ricas em gorduras aumentam níveis
plasmáticos de AGNE, β-hidroxibutirato e uréia, os quais poderiam ter efeito
negativo sobre a reprodução, e, por fim, tais dietas reduziriam a liberação de
insulina e IGF-I os quais, direta e indiretamente, afetariam níveis de hormônios
reprodutivos e o desenvolvimento embrionário.
4. Considerações Finais
O estudo que representou uma linha de pesquisa com fêmeas
primíparas desenvolvido no Laboratório de Pesquisa em Suínos (LPS-FMVZ
USP) no qual investigou-se a alguns aspectos da Síndrome do Segundo Parto
com o objetivo de associar estado metabólico das fêmeas, desempenho e
parâmetros reprodutivos, foi o primeiro a ser experenciado. Na sequência desta
linha de estudo multidisciplinar a averiguação das dietas sobre o catabolismo da
lactação e a relação com os níveis de metabólitos e hormônios podem em muito
contribuir para o esclarecimento das verdadeiras necessidades dessas fêmeas,
nesse primeiro ciclo visando garantir respostas que podem oferecer subsídios
que garantam as explicações essenciais para a vida útil reprodutiva esperada
dentro do potencial genético disponível no mercado. Assim, associando os
primeiros resultados obtidos pode-se inferir que, mesmo num catabolismo
mais acentuado nas fêmeas que tiveram uma dieta mais energética no terço
final da gestação, ração de pré- lactação, comparativamente ao grupo controle
202
com ração de gestação, de nível energético menor, não houve influência no
intervalo desmame estro, e também na duração do estro. Houve resposta
significativa, na averiguação dos embriões com 5 dias, no pós desmame da
primeira leitegada, quanto ao número de estruturas fecundadas encontrada
em maior número no grupo que recebeu ração de pré lactação, o que veio
sugerir neste grupo um estado metabólico tal que influenciou positivamente
na sobrevivência embrionária dada também as significâncias observadas nos
níveis de colesterol principalmente a fração LDL.
As perspectivas futuras nesta linha de estudo, estão voltadas para
averiguações quanto ao oferecimento de proteína ideal para as primíparas no
período de gestação tendo como base os níveis de lisina e tendo como princípio
a associação: estado metabólico, perda de massa muscular no primeiro
catabolismo e medidas de averiguação de parâmetros sanguíneos,homônios e
metabólitos.A interação entre nutrição e reprodução que envolve a Síndrome
do Segundo parto, precisa de maiores averiguações para solucionar o problema,
pois, apesar dos conhecimentos sobre o assunto as perda na suinocultura ainda
são grandes. A dieta da marrã durante a gestação e lactação é crucial para se
obter um bom desempenho no parto subseqüente.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ADASHI, E.Y. The IGF family and folliculogenesis. Journal of Reproduction Immunology, v. 39,
p. 13–19, 1998.
CLARK, J. R.; KOMKOV, A.; TRIBBLE, L. F. Effects of parity, season, gonadotropin releasing
hormone and altered suckling intensity on the interval to rebreeding in sows. Theriogenology, v.
26, p. 299–308, 1986.
CLARK, L. K.; LEMAN, A. D. Factors that influence litter size in swine: Parity 3 through 7
females. Journal of the American Veterinary Medical Association, v. 191, p. 49–58, 1987.
CLARK, L. K.; LEMAN, A. D.; MORRIS, R. Factors influencing litter size in swine: Parity-one
females. Journal of the American Veterinary Medical Association, v. 192, p. 187–194, 1988.
CLOWES, E. J.; AHERNE, F. X.; SCHAEFER, A. L.; FOXCROFT, G. R.; BARACOS, V. E.
Parturition body size and body protein loss during lactation influence performance during lactation
and ovarian function at weaning in first-parity sows. Journal of Animal Science, v. 81, p. 15171528, 2003.
COFFEY, M. T.; DIGGS, B. G.; HANDLIN, D. L.; KNABE, D. A.; MAXWELL, C. V.; NOLAND,
P. R.; PRINCE, T. J.; GROMWELL, G. L. Effects of dietary energy during gestation and lactation
on reproductive performance of sows: A cooperative study. Journal of Animal Science, v. 72, p.
4–9, 1994.
DOURMAD, J. Y. Effect of feeding level in the gilt during pregnancy on voluntary feed intake
during lactation and changes in body composition during gestation and lactation. Livestock
Production Science, v. 27, p. 309–319, 1991.
203
DOURMAD, J. Y.; ETIENNE, M.; PRUNIER, A.; NOBLET, J. The effect of energy and protein
intake of sows on their longevity: a review. Livestock Production Science, v. 40, p. 87-97, 1994.
ECKHARDT, O. H. O. Estudo do desempenho reprodutivo e perfil metabólico de fêmeas suínas
primíparas submetidas a manejos nutricionais diferenciados aliados ao emprego de gonadotrofinas
exógenas.2009. 118p. Tese (Mestrado) - Faculdade de Medicina Veterinária e Zootécnia,
Universidade de São Paulo, Pirassununga.
EISSEN, J. J.; KANIS, E.; KEMP, B. Sow factors affecting voluntary feed intake during lactation.
Livestock Production Science, v. 64, p. 147–165, 2000.
EISSEN, J. J.; APELDOORN, E. J.; KANIS, E.; VERSTEGEN, M. W. A.; DE GREEF, K. H. The
importance of a high feed intake during lactation of primiparous sows nursing large litters. Journal
of Animal Science, v. 81, p. 594–603, 2003.
FAHMY, M. H.; HOLTMANN, W. B.; BAKER, R. D. Failure to recycle after weaning, and
weaning to oestrus interval in crossbred sows. Animal Production, v. 29, p. 193–202, 1979.
FOXCROFT, G. R. Mechanisms mediating nutritional effects on embryonic survival in pigs.
Journal of Reproduction and Fertility, v. 52, p. 47–61, 1997. Supplement.
FURTADO, C. S. D.; KUMMER, R.; MELLAGI, A. P. G.; KOLLER, F. L.; BORTOLOZZO, F. P.;
WENTZ, I.; BERNARDI, M. L. Redução do número médio de leitões nascidos no segundo parto
de acordo com a idade, o peso e a espessura de toucinho na primeira cobertura. In: CONGRESSO
BRASILEIRO DE VETERINÁRIOS ESPECIALISTAS EM SUÍNOS, 7, 2005, Fotaleza, Ceará.
Anais... p. 222–223.
GUEDES, R. M. C.; NOGUEIRA, R. H. G. The influence of parity order and body condition and
serum hormones on weaning-to-estrus interval of sows. Animal Reproduction Science, v. 67, p.
91–99, 2001.
GRUNDY, S. M.; DENKE, M. A. Dietary influences on serum lipids and lipoproteins. Journal of
Lipid Research, v. 31, p. 1149-1172, 1990.
KEMP, B.; SOEDE, N. M. Reproductive problems in primiparous sows. In: INTERNATIONAL
PIG VETERINARY SOCIETY, 43., 2004, Hamburgo, Alemanha. Anais… p. 843–848.
KIM, S. W.; EASTER, R. A. Nutrient mobilization from body tissues as influenced by litter size in
lactating sows. Journal of Animal Science, v. 79, p. 2179–2186, 2001.
KING, R. H.; WILLIAMS, I. H. The effect of nutrition on the reproductive performance of
first-litter sows: 1. Feeding level during lactation, and between weaning and mating. Animal
Production, v. 38, p. 241–247, 1984.
KNIPPING, G.; BIRCHBAUER, A.; STEYRER, E.; KOSTNER, G. M. Action of LecithinCholesterol Acyltransferase on Low-Density Lipoproteins in Native Pig Plasma. Biochemistry, v.
26, p. 7945-7953, 1987.
KYRIAZAKIS, I. A quantitative biology of the pig. Nova York: CABI Publishing, 1999.
LUCIA JUNIOR, T.; DIAL, G. D.; MARSH, W. E. Estimation of lifetime productivity of female
swine. Journal of the American Veterinary Medical Association, v. 214, p. 1056–1059, 1999.
LUCIA JUNIOR, T.; DIAL, G. D.; MARSH, W. E. Lifetime reproductive and financial
performance of female swine. Journal of the American Veterinary Medical Association, v. 216,
p. 1802–1809, 2000.
204
MEJIA-GUADARRAMA, C. A.; PASQUIER, A.; DOURMAD, J. Y.; PRUNIER, A.; QUESNEL,
H. Protein (lysine) restriction in primiparous lactating sows: Effects on metabolic state,
somatotropic axis, and reproductive performance after weaning. Journal of Animal Science, v. 80,
p. 3286–3300, 2002.
MILLER, D. W.; BLACHE, D.; MARTIN, G. B. The role of intracerebral insulin in the effect of
nutrition on gonadotrophin secretion in mature male sheep. Journal of Endocrinology, v. 147, p.
321–329, 1995.
MONGET, P.; MARTIN, G. B. Involvement of insuline-like growth factors in the interactions
between nutrition and reproduction in female mammals. Human Reproduction, v. 12, p. 33–52,
1997.
MULLAN, B. P.; WILLIAMS, I. H. The effect of body reserves at farrowing on the reproductive
performance of first-litter sows. Animal Production, v. 48, p. 449–457, 1989.
POLEZE, E.; BERNARDI, M. L.; AMARAL FILHA W. S.; WENTZ, I.; BORTOLOZZO, F. P.
Consequences of variation in weaning-to-estrus interval on reproductive performance of swine
females. Livestock Science, v. 103, p. 124–130, 2006.
PRUNIER, A.; QUESNEL, H. Nutritional influences on the hormonal control of reproduction in
female pigs. Livestock Production Science, v. 63, p. 1–16, 2000.
QUESNEL, H.; PRUNIER, A. Effect of insulin administration before weaning on reproductive
performance in feed-restricted primiparous sows. Animal Reproduction Science, v. 51, p. 119–
129, 1998.
ROBERTSON, H. A.; KING, G. J. Plasma concentrations of progesterone, oestrone, oestradiol17β and of oestrone sulphate in the pig at implantation, during pregnancy and at parturition.
Journal of Reproduction and Fertility, v. 40, p. 133-141, 1974.
SCHENKEL, A. C.; KUMMER, R.; SCHMIDT, A. C. T.; FRIES, H. C. C.; BERNARDI, M. L.;
BORTOLOZZO, F. P.; WENTZ, I. Caracterização da síndrome do segundo parto em suínos. In:
CONGRESSO BRASILEIRO DE VETERINÁRIOS ESPECIALISTAS EM SUÍNOS, 12., 2005,
Fortaleza, Ceará. Anais… p. 252–253.
SCHWARTZ, M. W.; FIGLEWICZ, D. P.; BASKIN, D. G.; WOODS, S. C.; PORTE, D. Insulin in
the brain: A hormonal regulator of energy balance. Endocrine Reviews, v. 13, p. 387–414, 1992.
SCHENKEL,A.C., BERNARDI,M.L.;BORTOLOZZO, F.P.; WENTZ,I.; Body reserve
mobilization during lactation in first parity sows and its effect on second litter size. Livestok
Science. 132, p.165-172, 2010.
SINCLAIR, A. G.; BLAND, V. C.; EDWARDS, S. A. The influence of gestation feeding strategy
on body composition of gilts at farrowing and response to dietary protein in a modified lactation.
Journal of Animal Science, v. 79, p. 2397–2405, 2001.
SPICER, L. J.; ECHTERNKAMP, S. E. The ovarian insulin and insulin-like growth factor system
with an emphasis on domestic animals. Domestic Animal Endocrinology, v. 12, p. 223–245, 1995.
TANTASUPARUK, W.; LUNDEHEIM, N.; DALIN, A. M.; KUNAVONGKRIT, A.;
EINARSSON, S. Effects of lactation length and weaning-to-service interval on the subsequent
farrowing rate and litter size in Landrace and Yorkshire sows in Thailand. Theriogenology, v. 54,
p. 1525–1536, 2000.
THAKER, M. Y. C.; BILKEI, G. Lactation weight loss influences subsequent reproductive
performance of sows. Animal Reproduction Science, v. 88, p. 309–318, 2005.
205
VAN DEN BRAND, H.; PRUNIER, A.; SOEDE, N. M.; KEMP, B. In primiparous sows, plasma
insulin-like growth factor-I can be affected by lactational feed intake and dietary energy sourceand
is associated with luteinizing hormone. Reproduction Nutrition Development, v. 41, p. 27–39,
2001.
VAN DEN BRAND, H.; KEMP, B. Dietary fat and reproduction in the postpartum sow. In:
ASHWORTH, C. J.; KRAELING, R. R. (Ed.). Control of pig reproduction VII. Nottingham,
Reino Unido: Nottingham University Press, 2005. p. 177-189.
VARGAS, A. J.; BERNARDI, M. L.; WENTZ, I.; NETO, G. B.; BORTOLOZZO, F. P. Time of
ovulation and reproductive performance over three parities after treatment of primiparous sows
with PG600. Theriogenology, v. 66, p. 2017–2023, 2006.
VERSTEGEN, M. W. A.; MOUGHAN, P. J.; SCHRAMA, J. W. The lactating sow. Holanda:
Wageningen Pers, 1998.
VESSEUR, P. C. Causes and consequences of variation in weaning to oestrus interval in the sow.
PhD Dissertation – Research Institute for Pig Husbandry. Netherlands: AB Rosmalen, 1997.
WADE, G. N.; SCHNEIDER, J. E. Metabolic fuels and reproduction in female mammals.
Neuroscience & Biobehavioral Reviews, v. 16, p. 235–272, 1992.
WELDON, W. C.; LEWIS, A. J.; LOUIS, G. F.; KOVAR, J. L.; GIESEMANN, M. A.; MILLER,
P. S. Postpartum feeding hypophagia in primiparous sows: I. Effects of gestation level on feed
intake, feeding behavior, and plasma metabolite concentrations during lactation. Journal of Animal
Science, v. 72, p. 387–394, 1994.
WHITTEMORE, C. T. Nutrition reproduction interactions in primiparous sows. Livestock
Production Science, v. 46, p. 65–83, 1996.
WILLIS, H. J.; ZAK, L. J.; FOXCROFT, G. R. Duration of lactation, endocrine and metabolic
state, and fertility of primiparous sows. Journal of Animal Science, v. 81, p. 2088-2102, 2003.
XUE, J.; DIAL, G. D.; MARSH, W. E.; LUCIA JUNIOR, T. Association between lactation length
and sow reproductive performance and longevity. Journal of the American Veterinary Medical
Association, v. 210, p. 935–938, 1997a.
XUE, J.; KOKETSU, Y.; DIAL, G. D.; PETTIGREW, J.; SOWER, A. Glucose Tolerance,
Luteinizing Hormone Release, and Reproductive Performance of First-Litter Sows Fed Two
Levels of Energy During Gestation. Journal of Animal Science, v. 75, p. 1845–1852, 1997b.
ZAK, L. J.; COSGROVE, J. R.; AHERNE, F. X.; FOXCROFT, G. R. Pattern of feed intake
and associated metabolic and endocrine changes differentially affect postweaning fertility in
primiparous lactating sows. Journal of Animal Science, v. 75, p. 208-216, 1997a.
ZAK, L. J.; XU, X.; HARDIN, R. T.; FOXCROFT, G. R. Impact of different patterns of feed
intake during lactation in the primiparous sow on follicular development and oocyte maturation.
Journal of Reproduction and Fetility, v. 110, p. 99-106, 1997b.
206
CAPÍTULO XI
PESQUISAS COM USO DA SOJA COMO FONTE DE LIPÍDEO NA
ALIMENTAÇÃO DE RUMINANTES
PEREIRA, A.S.C1.; CÔNSOLO, N.R.B1.; LOPES, M.R.F1.; VIDAL,
M.P1.; RENNÓ, F.P1.
Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia da Universidade de São Paulo.
1
1- INTRODUÇÃO
A bovinocultura de corte é uma atividade extremamente importante
para o Brasil, visto que o país detém o maior rebanho comercial do mundo,
superior a 200 milhões de cabeças (SOUZA, 2007). Outra atividade pecuária
que tem recebido destaque atualmente é a ovinocultura de corte, apresentandose como uma das opções no agronegócio brasileiro, pois o Brasil além de
possuir grande lacuna a ser preenchida no consumo interno de carne ovina,
apresenta atributos necessários para ser também um grande exportador
(ALMEIDA JÚNIOR et al., 2004).
O rebanho nacional de ovinos é de aproximadamente 17,5 milhões
de cabeças (Santos et al., 2008), representando 1,4% do efetivo mundial, e
concentra-se nas regiões Sul (30%) e Nordeste (58%). A produção de carne é
uma atividade alternativa capaz de aumentar a renda nos negócios, não só de
ovinocultores, mas de toda a atividade rural. E apesar de a população brasileira
não ter o hábito de consumir carne ovina, observa-se aumento da procura nos
últimos anos.
O confinamento na pecuária de corte é uma das técnicas mais
utilizadas na cadeia de produção da carne bovina e ovina, onde a alimentação
de ruminantes representa até 75% dos custos de produção no confinamento.
Portanto, é fundamental o uso de ingredientes de alta qualidade na dieta, que
forneça nutrientes necessários para um ganho de peso elevado com baixos
custos; e animais de boa qualidade, com características desejáveis de carcaça e
da carne, (SAMPAIO et al., 2002).
Atualmente, em muitos países a qualidade da carne é um fator
importante para se determinar o preço de uma carcaça. Pesquisas realizadas
nos Estados Unidos e em grande parte da Europa verificaram que os
consumidores estão dispostos a pagar mais pelo produto carne, de acordo com
suas características sensoriais e organolépticas (NEVES et al., 2000). Assim,
a qualidade da carne é comumente avaliada a partir de características como
cor, maciez, quantidade e distribuição da gordura, sabor e suculência. No
entanto, cada vez mais frequentemente, outros aspectos têm sido considerados
207
relevantes na avaliação da qualidade da carne. Estes aspectos podem incluir o
tipo de dieta fornecida aos animais, uma vez que esta influencia fortemente na
composição da carne, possibilitando o consumo de produtos de origem animal
mais saudáveis ao ser humano.
Ruminantes convencionalmente são alimentados com dietas que
apresentam quantidades limitadas de gordura (HESS et al., 2008). Assim,
respostas em animais mantidos de acordo com as práticas normais de produção
poderiam ser diretamente atribuídas ao uso de lipídeos nas dietas.
Neste contexto, ingredientes como a soja se destacam na alimentação
animal como uma das leguminosas mais ricas, quando avaliadas as suas
características nutricionais, podendo ser fornecida na forma de grãos, farelo de
soja, rolão, silagem, massa verde e, ainda, como feno obtido do corte nas fases
de desenvolvimento vegetativo, floração ou frutificação (GRIS, 2008).
A produção mundial de soja na safra 2005/2006 foi estimada em
218 milhões de toneladas. (AGRIANUAL, 2007). Atualmente, o Brasil é o
segundo produtor mundial de soja, com 68,5 milhões de toneladas produzidas
na safra 2009/2010, perfazendo aproximadamente 23 milhões de hectares
cultivados (AGRIANUAL, 2009). Além disso, a área de maior produção da
soja está concentrada próxima aos grandes confinamentos brasileiros, o que
possibilita ajuste do custo desse grão para a utilização na nutrição de bovinos
de corte confinados.
A forma de utilização mais comum da soja na alimentação animal,
e particularmente, em bovinos de corte, é o farelo, abastecendo o rebanho
mundial, respondendo aproximadamente por três quartos da alimentação
animal com alto teor de proteína. (PORCILE et al., 2000). Porém, alguns
autores verificaram que características de desempenho de animais alimentados
com soja grão e farelo de soja são muito próximas ou semelhantes (PELEGRINI
et al., 2000; PAULINO et al., 2002).
A soja grão é uma excelente fonte de proteína, e devido ao seu alto
teor de lipídeos, consiste também em uma ótima fonte de energia. Dentre
as sementes de oleaginosas, o grão de soja é o mais empregado nos países
desenvolvidos, com o objetivo de suprir lipídeos em rações de vacas de alta
produção (RUEGSEGGER e SCHULTZ, 1985).
Segundo NRC (1985), grãos de soja (GS) contêm cerca de 90% de
nutrientes digestíveis totais (NDT), valor superior ao encontrado nos grãos de
milho. Possuem composição média de 19% de gordura e 39% de proteína bruta
(STERN; ILLG, 1991) e apresentam 10% mais energia líquida, por quilo, de
matéria seca, que a soja na forma de farelo (NRC, 1988). Segundo SILVA et
al. (2002) o grão integral contém em média 38% de proteína bruta, 17,7% de
óleo e energia digestível equivalente a 3962 kcal/kg de MS, sendo que o farelo
de soja contém 45% de proteína bruta, aproximadamente 1,4% de óleo e 3448
208
kcal/kg de MS de energia digestível.
Estas características nutricionais permitem que a soja seja empregada
para reduzir os custos com a alimentação, uma vez que o grão integral pode
ser processado na propriedade a preço inferior ao do farelo de soja. Portanto,
neste panorama, a soja, nos dias de hoje, torna-se um dos principais produtos
inseridos na cadeia alimentar de ruminantes e monogástricos.
A soja atualmente também vem sendo amplamente utilizada como
fonte de ácidos graxos polinsaturados, com resultados muito satisfatórios,
aumentando a concentração de ácidos graxos polinsaturados em diversos
alimentos, tais como, leite e carne (RAMASWAMY et al., 2001). Sabe-se que
ácidos graxos de cadeia longa, particularmente de ácidos graxos polinsaturados
possuem atividade anticarcinogênica, antiteratogênica, além de reduzirem
doenças cardiovasculares (BAUBLITS et al., 2007). Estudos conduzidos
por MADRON et al. (2002) relataram que a gordura da carne de novilhos
terminados com dietas contendo soja integral apresentou elevados teores de
ácido linoléico conjugado (CLA), potente anticarcinogênico natural e agente
repartidor de nutrientes, capaz de alterar a deposição de gordura e músculo.
Entre as opções de alimentação com dietas ricas em lipídeos, o grão
de soja destaca-se pela sua disponibilidade regional, pelo elevado teor de
ácidos graxos insaturados e pela grande aceitação dos animais (RABELLO et
al., 1996).
A biohidrogenação é o mecanismo utilizado pelos microrganismos
ruminais para reduzir o efeito deletério que ácidos graxos insaturados têm na
degradação ruminal, sobretudo da fibra dietética (HARFOOT e HAZLEWOOD,
1988; JENKINS, 1993).
A biohidrogenação dos ácidos graxos insaturados ocorre inicialmente
com uma reação de isomerização, onde a dupla ligação cis-12 é convertida
ao isômero trans-11. É necessária a presença de um grupamento carboxílico
livre para a ação da enzima isomerase, tornando imprescindível a lipólise de
triglicerídeo (HARFOOT e HAZLEWOOD, 1988). Quando as características
ruminais são favoráveis, o ácido graxo após a isomerização sofre ação de uma
enzima redutase e então é hidrogenado a ácido graxo saturado. Quando se tem
ácido graxo com mais de uma insaturação, há isomerização da ligação trans-11 e
a outra ligação sofre ação da redutase microbiana, resultando na transformação
em ácido graxo saturado (JENKINS, 1993). Porém, quando a biohidrogenação
não é completa, há maior quantidade de ácidos graxos insaturados, sobretudo
CLA no duodeno, onde será digerido, absorvido e incorporado ao tecido animal
(PARIZA et al., 2001 e LORENZEN et al., 2007).
Assim, óleos vegetais, em geral, não são amplamente utilizados
como suplementos de dietas, devido à elevada quantidade de ácidos graxos
polinsaturados, que pode ser tóxica às bactérias ruminais. Desta forma, uma
209
alternativa consiste no fornecimento de lipídeos protegidos ou em grãos e
sementes processadas com alto teor de gordura, que permite que o óleo se torne
gradualmente disponível no rúmen, sem efeitos adversos para o crescimento
microbiano (GRIINARI & BAUMAN et al., 2001, citados por MADRON et
al., 2002), tornando-se uma tentativa de reduzir a biohidrogenação completa.
Em estudos realizados por COPPOCK e WILKS (1991), concluiuse que o fornecimento de lipídeos provenientes de sementes oleaginosas
compreende uma liberação lenta da gordura durante o decorrer de todo o
dia, devido à regurgitação e remastigação das sementes. Esse fato permitiria
ação dos microrganismos ruminais em hidrogenar as ligações duplas dos
ácidos graxos insaturados, impedindo o efeito inibidor da gordura sobre a
digestibilidade da fibra.
Outra opção no fornecimento de uma alimentação rica em lipídeo
proveniente da soja é a utilização da casca do grão de soja (CGS) que é obtida
no processamento da extração do óleo do grão desta oleaginosa. A cada
tonelada de soja processada, cerca de 2% é transformada no resíduo de casca
de soja (ZAMBOM et al., 2001).
A CGS trata-se de um resíduo de alto valor nutricional, possuindo
em sua composição 91% de matéria seca, 2,89 Mcal EM/ kg de MS (bovinos),
12,20% de proteína bruta, 66,30% de fibra em detergente neutro, 2,99%
de lignina, 2,10% de extrato etéreo e 80,0% de nutrientes digestíveis totais
(NATIONAL RESEARCH COUNCIL, 1996). Apesar de apresentar altos
teores de FDN, estes são de alta digestibilidade, podendo chegar a 90%
(QUICKE et al., 1959).
Devido ao padrão de fermentação ruminal, a CGS pode ser
classificada como fibra rapidamente fermentável, podendo ser utilizada tanto
como fonte de energia, quanto para manter ideal o teor de fibra da dieta, sem
diminuir a concentração do acetato ruminal e da gordura do leite. Como fonte
de fibra de rações altamente energéticas, ela não deve exceder 28% da MS
da dieta, já que níveis mais altos podem diminuir a digestibilidade da ração
(SARWAR et al., 1991), provavelmente devido a um aumento da taxa de
passagem (NAKAMURA et al., 1989). A CGS pode substituir concentrados
ricos em amido (ANDERSON et al., 1988), mantendo a qualidade da dieta.
A substituição do milho pela CGS em até 28% da MS da dieta melhora a
digestibilidade da fibra, enquanto que a ingestão e a digestibilidade da MS e a
produção de leite permanecem semelhantes às obtidas com dietas tradicionais,
segundo NAKAMURA et al. (1989).
Entretanto, o grão de soja in natura e alguns de seus co-produtos
possuem fatores antinutricionais que interferem no aproveitamento das proteínas
pelos animais, como inibidores de tripsina, hemaglutininas (lecitinas), ácido
fítico, enzimas lipase e lipoxidase, estrógenos, fatores flatulentos e alergênicos
210
(glicininas e conglicininas), usualmente inativados por aquecimento dos grãos
(BUTOLO, 2002).
COPPOCK e WILKS (1991) afirmaram que a digestibilidade dos
lipídeos de sementes oleaginosas não promove efeito negativo na ingestão,
provavelmente em razão da lenta liberação dos lipídeos dos grãos, não
superando, dessa forma, a capacidade de hidrogenação dos microrganismos
ruminais. Tais afirmações podem ser evidenciadas por FERNANDES (1987),
que estudou o efeito da utilização da soja grão, crua e moída em dietas de vacas
leiteiras de alta produção. Foram avaliados três níveis de inclusão da soja grão
crua na dieta dos animais, 20% e 40% de inclusão no concentrado e concluiuse que é possível a inclusão de até 40% na dieta, sem qualquer efeito negativo
no consumo.
1.1 USO DA SOJA PARA BOVINOS DE CORTE
Na definição de um plano de alimentação para bovinos de corte, é
importante considerar além dos volumosos, os concentrados. Portanto, a soja é
considerada uma das sementes oleaginosas mais ricas e disponíveis no mundo,
podendo ser usada na alimentação de ruminantes na forma original (crua)
ou devidamente processada, podendo aumentar assim seu valor biológico,
tornando-se de fácil digestão e com elevados teores de aminoácidos essenciais
(GOMES, 2000).
A utilização de grão de soja cru ou não processado na alimentação
de ruminantes não é recente. Por apresentar composição de aproximadamente
39,3% de proteína bruta, 19,2% de extrato etéreo e 95% de NDT, o grão de
soja tem sido utilizado na alimentação de ruminantes com o propósito de atuar
como fonte de proteína, especialmente pela alta concentração e adequado valor
biológico deste nutriente, e por também apresentar fibra de alta digestibilidade
e com efetividade mediana quando comparado com forragens, mas superior
a de outros alimentos concentrados (NRC, 2001; VALADARES FILHO et
al., 2006). Também, pelo elevado teor de extrato etéreo, pode ser considerado
como fonte de gordura, rico em ácidos graxos insaturados, para ruminantes.
A utilização de fontes de gordura na dieta de bovinos de corte
apresenta várias vantagens, como o aumento na densidade energética e a
diminuição no incremento calórico. Entretanto, mudanças no consumo de
matéria seca e digestibilidade da fibra são indicativas de que a fermentação
ruminal foi alterada com o fornecimento de fontes de gordura nas rações, o
que do ponto de vista de produção, é indesejável. Outro ponto importante na
inclusão de lipídeos na dieta de bovinos seria o fornecimento de ácidos graxos
específicos para determinados processos metabólicos, como a reprodução e a
composição de gordura da carcaça. A alteração da composição da gordura das
carcaças, visando um perfil de ácidos graxos mais favorável à saúde humana,
211
certamente é um grande diferencial para agregar valor ao produto cárneo.
O grão de soja apresenta grande quantidade de óleo e, portanto,
alta densidade energética. Além disso, evidencia uma boa atividade da fibra,
estimulando os processos de ruminação, com a lenta liberação de lipídeos no
rúmen, não superando assim a capacidade de hidrogenação dos microrganismos
ruminais, impedindo possível perda da digestibilidade de fibra pelo efeito
negativo que gorduras insaturadas prontamente disponíveis no rúmen podem
causar às bactérias fibrolíticas. Isso ocorre em semente de oleaginosas, porque
a maioria dos lipídeos encontra-se no germe ou presos à matriz protéica e,
portanto, há necessidade de degradação da parede celular para que a hidrólise
se inicie (COPPOCK; WILKS, 1991; PALMQUIST, 1991).
Em experimento com a utilização da soja crua e tostada, FERREIRA
et al. (1983), utilizaram 100 novilhos, com idade entre 20 e 38 meses, peso
médio de 359 kg. Os animais foram distribuídos em cinco lotes segundo o
critério de peso, idade e raça ou “grau de sangue” e avaliados durante 84 dias.
As dietas utilizadas foram: 0% (A); 5% (B); 10% (C); 20% (D) de soja crua
e 20% (E) de soja tostada na dieta total e como volumosos foram utilizados o
feno de Capim-Jaraguá e feno de soja perene. Os ingredientes do concentrado
foram milho, soja crua, soja tostada e minerais. A dieta total foi constituída
de volumoso:concentrado na proporção de 50:50 na matéria seca. Os ganhos
médios diários por novilho foram de 1,11; 1,14; 1,19; 1,21 e 1,33 kg para as
dietas A, B, C, D e E, respectivamente.
Com intuito de comparar os efeitos de duas fontes protéicas (farelo de
soja vs grão de soja), PELEGRINI et al. (2000) trabalharam com 20 novilhos
inteiros cruzados, com média de peso inicial de 160 kg e idade média de 7
meses. Os animais foram alimentados: T1 – silagem de sorgo mais concentrado
(farelo de soja + milho + mistura mineral), e T2 – silagem de sorgo mais
concentrado (soja grão + milho + mistura mineral). O grão de soja foi utilizado
in natura e triturado no momento do preparo da ração.
De acordo com os resultados observados pelos autores, (Tabela 1), os
animais que consumiram as dietas contendo farelo de soja tiveram um maior
consumo médio diário (P<0,05), e por conseqüência, maior ganho médio
diário (P<0,05). No entanto, não foi observada diferença para o peso final e
ganho total, referentes às dietas com grão de soja. Por outro lado, a conversão
alimentar foi maior as dietas contendo grão de soja, em relação ao farelo
(P>0,05).
212
Tabela 1 - Peso inicial e final, ganho de peso médio diário e total, consumo médio diário de
matéria seca (kg/animal/dia), kg por 100 kg de peso vivo (kg/100kgPV/dia), gramas por unidade
de tamanho metabólico (g/UTM/dia) e conversão alimentar, de acordo com as dietas
PVI = peso vivo inicial; PVF = peso vivo final; GMD= ganho médio diário; GT= ganho total;
CMD= consumo médio diário; CA= conversão alimentar. *(P<0,05); **(P>0,05).
Adaptado de Pelegrini et al. (2000).
Posteriormente, JORDAN et al. (2006), avaliaram os efeitos da
inclusão de soja grão, ou o óleo de soja na dieta de bovinos, com a utilização
de 36 animais confinados com inclusão de 6% da matéria seca (MS), na forma
de soja grão ou óleo de soja refinado. O consumo de MS variou entre as dietas,
sendo 7,46; 6,11 e 7,03 kg de MS/dia para os tratamentos controle, grão de soja
e óleo de soja, respectivamente. No entanto, apesar das diferenças observadas
para o consumo total de MS, não foram verificadas diferenças no desempenho
dos animais, embora as dietas com adição de óleo de soja apresentaram maiores
valores, provavelmente devido a maior ingestão de matéria seca (Tabela 2).
Em relação às características de carcaça, JORDAN et al. (2006)
relataram aumento nas quantidades de gordura renal e pélvica para as dietas
contendo óleo de soja, em relação às demais (Tabela 2). Vale ressaltar que não
foi retirado o depósito de gordura renal e pélvica das carcaças no momento do
abate, talvez por isso, não tenham sido observadas diferenças no rendimento
de carcaça.
213
Tabela 2 - Efeitos da inclusão de soja grão ou óleo de soja sobre o desempenho animal e
características de carcaça
a,b Valores dentro da mesma linha sem sobrescrito comum são diferentes (P < 0.05).
*escore segundo o sistema de classificação europeu.
Fonte: Adaptado de Jordan et al. (2006).
FELTON e KERLEY (2004) realizaram dois experimentos e testaram
os níveis crescentes de inclusão de grão de soja na alimentação de bovinos de
corte. No primeiro estudo, foram utilizados animais cruzados com peso médio
de 441 kg e no segundo animais da raça angus de peso médio 413 kg. As dietas
em ambos experimentos foram: 0, 8%, 16% e 24% de inclusão de grão de
soja na matéria seca da dieta, diferindo apenas na porcentagem de volumoso
oferecido, 8 e 15% de silagem de milho, no experimento 1 e 2 respectivamente.
Quanto a ingestão de matéria seca, referente ao estudo 1, houve
decréscimo linear (P < 0,05), com a inclusão do grão de soja, fato não observado
no estudo 2. Em ambos não houve efeito da inclusão do grão na eficiência
alimentar dos animais. Os autores explicam a queda de consumo dos bovinos,
devido à alta quantidade de ácidos graxos polinsaturados (PUFA) presente no
grão, aumentando na dieta a proporção do mesmo. Isso pode resultar em uma
depreciação do consumo de matéria seca, reduzindo o desempenho animal.
Estes resultados também foram comprovados por ENGLE et al. (2000). Em
contra partida, no estudo 2, FELTON e KERLEY (2004) não observaram efeito
na IMS. Já em relação ao GMD e peso final nenhum efeito foi observado em
ambos experimentos (Tabelas 3 e 4).
Quanto às características de carcaça, não houve efeito da inclusão
de grão de soja no peso de carcaça quente e área de olho de lombo (AOL),
corroborando com resultados previamente encontrados por demais autores
(RUMSEY et al., 1999; ENGLE et al., 2000). Em adição, não foi observada
214
diferença na marmorização, espessura de gordura subcutânea da carne, em
ambos experimentos (Tabelas 3 e 4).
Diferentemente, BRANDT e ANDERSON (1990) e EWEEDAH et
al. (1997) encontraram diferenças para estas características, com a inclusão de
soja grão e óleo de soja na dieta de bovinos confinados.
Tabela 3 - Efeitos dos níveis de inclusão do grão de soja na dieta de bovinos de corte sobre o
desempenho e características de carcaça no experimento 1
T0= tratamento controle; T8= 8% de grão de soja na MS da dieta; T16% de grão de soja na MS
da dieta; T24= 24% de grão de soja na MS da dieta;
GMD= ganho médio diário; IMS=ingestão de matéria seca; CA= conversão; PCQ= Peso de
carcaça quente; EGS=Espessura de gordura subcutânea; AOL= Área de olho de lombo.
Adaptado de Felton e Kerley (2004).
215
Tabela 4 - Efeitos dos níveis de inclusão do grão de soja na dieta de bovinos de corte sobre o
desempenho e características de carcaça no experimento 2
T0= tratamento controle; T8= 8% de grão de soja na MS da dieta; T16% de grão de soja na MS
da dieta; T24= 24% de grão de soja na MS da dieta;
GMD= ganho médio diário; IMS=ingestão de matéria seca; CA= conversão; PCQ= Peso de
carcaça quente; EGS=Espessura de gordura subcutânea; AOL= Área de olho de lombo.
Adaptado de Felton e Kerley (2004).
1.2 - USO DA SOJA PARA OVINOS E CAPRINOS
Segundo RIBEIRO et al. (2005), na produção de carne ovina, o
cordeiro é potencialmente a categoria de melhores características da carcaça
e, conseqüentemente, de maior aceitabilidade pelo consumidor. Normalmente,
o cordeiro apresenta maior eficiência de ganho e qualidade de carcaça,
principalmente nos primeiros seis meses de vida, sendo que estas características
podem ser otimizadas pelo uso de sistemas adequados de terminação.
A terminação de cordeiros em confinamento apresenta uma série de
benefícios, como menor mortalidade dos animais devido a menor incidência
de verminoses e maior controle nutricional o que proporciona abate precoce e
carcaças com alta qualidade, o que reflete em melhor preço pago pelo mercado
consumidor e retorno mais rápido do capital investido pelo produtor (URANO,
2006). Além de encurtar o ciclo de produção e colocar no mercado carcaças de
animais mais precoces e carne ovina de qualidade (RODRIGUES et al., 2008).
Segundo URANO (2009), o melhor conhecimento da utilização do
grão de soja na alimentação animal pode viabilizar sua utilização em rações
para animais de produção. As sementes oleaginosas (grão de soja, caroço
de algodão) são utilizadas como fonte de lipídeos, que além de fornecerem
energia, apresentam também elevados teores de proteína bruta.
216
Na maioria dos experimentos envolvendo suplementação lipídica para
ruminantes são utilizados bovinos como modelo animal, tornando escassas as
informações dos efeitos dos lipídeos sobre as características de fermentação
ruminal em caprinos (TEH et al., 1994; LANA et al., 2005; SILVA et al., 2007).
URANO et al. (2006) estudaram a inclusão de diferentes níveis de
grão de soja (0, 7, 14 e 21%) na matéria seca, na dieta de ovinos confinados e
concluíram que a conversão alimentar, o rendimento de cortes e as características
da carcaça não foram alterados pela inclusão de grãos de soja na ração para
cordeiros em crescimento, embora o consumo diário de matéria seca e o ganho
de peso vivo tenham sido afetados negativamente. O consumo médio diário
de matéria seca (CMS) foi de 1,0 kg por dia, e diminuiu linearmente com o
aumento do teor de GS na ração (Tabela 5). Resultados semelhantes foram
observados em cordeiros alimentados com teores crescentes (0, 2,5 e 5%) de
gordura protegida (HADDAD & YOUNIS, 2004).
Tabela 5 – Desempenho dos cordeiros no período experimental
(1)CMS: consumo de matéria seca; CEE: consumo de extrato etéreo; CPB: consumo de proteína
bruta; PV: peso vivo; GPV: ganho de peso vivo; CA: conversão alimentar. (2)GS0: controle;
GS7: 7% de grãos de soja, GS14: 14% de grãos de soja, GS21: 21% de grãos de soja na MS
da ração. (3)Erro-padrão da média. (4)Efeito linear. (5)Efeito quadrático. nsNão-significativo.
*Significativo a 5% de probabilidade.
Adaptado de Urano et al. (2006).
A redução no consumo de matéria seca de acordo com o aumento
da inclusão de sementes oleaginosas na ração total também foi relatada por
SILVA et al. (2007), trabalhando com caprinos. Isto poderia ocorrer, de acordo
com os autores, em função de um feedback quimiostático, no qual o consumo
de matéria seca é ajustado para manter constante o consumo de energia, uma
vez que há aumento da densidade calórica proporcionado pelo elevado teor de
lipídeos da ração.
217
Por outro lado, o efeito potencialmente negativo da ingestão de
gordura na digestibilidade dos nutrientes depende de vários outros fatores,
tais como: forma de fornecimento, tipo de processamento da fonte, quantidade
ingerida e grau de instauração, uma vez que os ácidos graxos polinsaturados
ocasionam menos prejuízos que os monoinsaturados, e estes últimos, mais que
os saturados.
A diminuição no consumo de proteína relaciona-se ao consumo de
matéria seca (kg por dia) que também apresentou redução linear de acordo
com o aumento do teor de grão de soja na ração (SILVA et al., 2007). O mesmo
efeito foi observado por outros autores, que avaliaram teores crescentes de
gordura protegida na ração de cordeiros e observaram diminuição do consumo
de proteína bruta decorrente da diminuição no consumo de matéria seca (kg por
dia). Além disso, de acordo com os autores, as quantidades de extrato etéreo
(EE) no rúmen foram diferenciadas, com valores de 75,9; 29,8; 50,8 e 58,6% em
relação ao consumido para as dietas controle, OS, SC e GS, respectivamente,
reforçando a necessidade de se determinarem as taxas de passagem de líquidos
quando da adição de lipídeos às dietas, para que o desaparecimento ruminal
possa ser corretamente mensurado (Figura 1).
Figura 1 – Quantidades de EE (g/d) ingeridas, presentes no rúmen e no omaso e excretadas por
cabras submetidas a diferentes formas de suplementação lipídica na dieta.
Adaptado de Silva et al. (2007).
Os autores concluíram que um maior tempo de retenção de partículas
sólidas foi obtido com o uso de grão de soja como suplemento. As dietas
218
não influenciaram o pH, a síntese e a eficiência de proteína microbiana, mas
reduziram a concentração de amônia no rúmen e a suplementação com lipídeos
no nível de 4,5% pode ser utilizada de modo eficiente em dietas para caprinos.
Em estudo realizado com ovinos, JENKINS e THIES (1997),
constataram que os animais alimentados com dietas ricas em ácidos graxos
insaturados, apresentaram redução do consumo de matéria seca (CMS),
como conseqüência da maior concentração plasmática de acido linoléico.
Provavelmente a queda linear no CMS que ocorreu com a suplementação de
fontes lipídicas ocorreu em virtude do controle quimiotáctico, (ANDRADE
et al., 2001), no qual o CMS tenha sido ajustado pelos próprios animais para
manter constante o consumo de energia, uma vez que houve um aumento na
densidade calórica proporcionado pelo elevado teor de gordura na ração.
Posteriormente, Mendes et al. (2007) avaliaram o desempenho e
os parâmetros de carcaça de cordeiros confinados alimentados com grão de
soja moído (9,2% da matéria seca da ração) em substituição ao farelo de soja
e observaram redução do consumo de matéria seca e melhora na conversão
alimentar. Segundo os autores, a inclusão do grão de soja elevou o teor
energético da ração, o que pode ter contribuído para a redução no consumo
e manutenção do ganho de peso dos animais, devido à melhor utilização da
ração consumida. Como não foi observada variação no ganho médio de peso,
os animais que receberam o grão de soja apresentaram melhor conversão
alimentar em relação às dietas contendo apenas farelo de soja.
A espécie ovina apresenta rendimentos de carcaça que variam de 40
a 50%, levando-se em consideração a conformação da carcaça, que envolve o
desenvolvimento e perfil das massas musculares e a quantidade e distribuição
da gordura de cobertura (SILVA SOBRINHO, 2001).
URANO et al. (2006) verificaram rendimentos de carcaça quente
(RCQ) e fria (RCF) de 48,9% e 47,7%, respectivamente, em cordeiros
confinados com níveis crescentes de grão de soja, porém sem diferença entre
as dietas para RCQ, RCF e quebra por resfriamento (QR) (Tabela 6). A área de
olho de lombo observada foi satisfatória, embora a espessura de gordura tenha
se apresentado baixa, pois, segundo SILVA SOBRINHO (2001), a espessura
de gordura média varia de 2 a 5 mm. Ainda, de acordo com URANO et al.
(2006), a espessura de gordura pode estar relacionada à idade reduzida dos
cordeiros abatidos, os quais apresentaram média de 150 dias de idade. Animais
jovens tendem a depositar e apresentar menor teor de gordura na carcaça. A
gordura proveniente da ração tende a promover a sua deposição na carcaça do
animal, mas apresenta grande variação, uma vez que esta deposição pode ser
influenciada pela fonte de gordura, consumo, estado fisiológico e categoria
animal. Vários pesquisadores que avaliaram teores e fontes de lipídeos também
não verificaram alterações nas características da carcaça.
219
Tabela 6 – Parâmetros de carcaça e rendimento de cortes dos cordeiros confinados
(1)PVA: peso vivo de abate; RCQ: rendimento de carcaça quente; RCF: rendimento de carcaça
fria; QR: quebra por resfriamento; AOL: área de olho de lombo; EG: espessura de gordura. (2)
GS0: controle; GS7: 7% de grãos de soja; GS14: 14% de grãos de soja; GS21: 21% de grãos de
soja na MS da ração; não houve efeito significativo dos tratamentos. (3)Erro-padrão da média.
Adaptado de Urano et al. (2006).
2- CONSIDERAÇÕES FINAIS
A soja é considerada uma das sementes oleaginosas mais ricas
em proteína e energia disponíveis, podendo ser utilizada na alimentação de
ruminantes. O emprego deste ingrediente pode se tornar economicamente
viável aos criadores, sobretudo quando são adotados sistemas de confinamento.
É possível que o grão de soja seja utilizado não somente como fonte
de proteína em rações para ruminantes, substituindo o farelo de soja, mas
também como substituto parcial do fubá de milho, possibilitando dessa forma,
baratear o custo das rações.
O grão de soja tem sido utilizado na alimentação de ruminantes com
o propósito de ser fonte de proteína, especialmente pela alta concentração e
adequado valor biológico deste nutriente.
A suplementação de lipídeos para ruminantes pode ser uma estratégia
eficaz para aumentar a densidade energética da dieta animal e pode ser
explorada como potencial nutracêutico.
Ainda são escassos os estudos que avaliam o uso deste ingrediente
(grão ou óleo) em rações de ruminantes, com o objetivo de analisar o consumo
de matéria seca, as características de desempenho e qualidade de carne dos
animais.
Portanto, faz-se necessário analisar os efeitos da inclusão do grão de
soja em dietas para ruminantes, visando também um produto cárneo de melhor
qualidade sensorial e lipídica.
Vale ressaltar que níveis ótimos de gordura na dieta dependem de
metas estabelecidas dependendo do sistema e objetivos de produção.
220
3 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGRIANUAL: Anuário da agricultura brasileira. São Paulo: FNP Consultoria e Comércio, 2007.
p. 462-485.
AGRIANUAL, 2009. Anuário da Agricultura Brasileira. São Paulo: FNP Consultoria e Comércio,
p. 462-485, 2009.
ALMEIDA JÚNIOR, G.A.; COSTA, C.; MONTEIRO, A.L.G.; GARCIA, C.A. et al. Desempenho,
características de carcaça e resultado econômico de cordeiros criados em creep feeding com
silagem de grãos úmidos de milho. Revista Brasileira de Zootecnia, v.33, n.4, p.1039-1047, 2004.
ANDERSON, S.J.; MERRILL, J.K.; McDONNELL, M.L. et al. Digestibility and utilization of
mechanically processed soybean hulls by lambs and steers. Journal of Animal Science, v. 66, p.
2965-2983, 1988.
BAUBLITS, R.T.; POHLMAN, F.W.; BROWN, A.H. et al. Injection of conjugated linoleic acid
into beef strip loins. Meat Science, v.75, p.84-93, 2007.
BRANDT, R.T.; ANDERSON, S.J. Supplemental fat source affects feedlot performance and
carcass traits of finishing yearling steers and estimated diet net energy value. Journal of Animal
Science, v.68, p.2208–2216. 1990.
BUTOLO, J. E. Qualidades de ingredientes na alimentação animal. Campinas: [s.n.], 2002. 430 p.
COPPOCK, C.E.; WILKS, D.L. Supplemental fat in high-energy rations for lactating cows: effect
on intake, digestion, milk yield and composition. Journal of Animal Science, v.69, p.3826-3837,
1991.
ENGLE, T.E; SPEARS, J.W.; FELLNER, V.; ODLE J. Effects of soybean oil and dietary copper
on ruminal and tissue lipid metabolism in finishing steers. Journal of Animal Science, v.78,
p.2713–2721, 2000.
EWEEDAH, N.; ROZSA, L.; GUNDEL, J.; et al. Comparison of fullfat soybean, sunflower seed
and protected fat as fat supplements for their effect on the performance of growing-finishing bulls
and carcass fatty acid composition. Acta Veterinaria, v.45, p.151–163. 1997.
FELTON, E. E. D.; KERLEY, M. S. Performamance and carcass quality of steers fed whole raw
soybeans at increasing inclusion levels. Journal of Animal Science, v.82, p. 725-732. 2004.
FERNANDES, F. D. Uso da soja crua, soja tostada e soja crua/uréia como suplemento protéico
para vacas em lactação. 1987. 80 p. Dissertação (Mestrado em Nutrição de Ruminantes) – Escola
Superior de Agricultura de Lavras, Lavras, MG, 1987.
FERREIRA, J.J., REH FELD, O.A.M., AZEVEDO, N.A. Efeito do uso de soja tostada e diferentes
níveis de soja crua no desenvolvimento de novilhos confinados. In: REUNIÃO ANUAL DA SOC.
BRAS. ZOOTEC., 20, Pelotas, 11-16 Jul. 1983. Anais... Viçosa, Soc. Bras. Zootec., 1983, p.132,
463 p.
GRIS, C. F.; REZENDE, P. M.; CARVALHO, E.A. et al. Épocas de corte e cultivares na
composição mineral de feno de soja [Glycine max (L.) Merrill]. Ciência e Agrotecnologia, v. 32,
n.2, p.413- 419, 2008.
HADDAD, S.G.; YOUNIS, H.M. The effect of adding ruminally protected fat in fattening diets
of nutrient intake, digestibility and growth performance of Awassi lambs. Animal Feed Science
Technology, v.113, p.61-69, 2004.
221
HARFOOT, C. G., HAZLEWOOD, G. P. Lipid metabolism in the rumen. In: P.N. Hobson (Ed.)
The Rumen Microbial Ecosystem. Elsevier Applied Science Publishers, p. 285-322, 1988.
HESS, B.W.; MOSS, G.E.; RULE, D.C. A decade of developments in the area of fat supplementation
research with beef cattle and sheep. Journal of Animal Science, v.86 (E Suppl). E188-E204, 2008.
JENKINS, T.C. Lipid Metabolism in the rumen. Journal of Dairy Science, v.76, p.3851-3863,
1993.
JENKINS, T.C.; THIES, E. Plasma fatty acids in sheep fed hydroxyethylsoyamide: a
fatty acylamide that resist biohydrogenation. Lipids, v.32, p.173-178, 1997.
JORDAN, E.; KENNY, D.; HAWKINS, M.; et al. Effect of refined soy oil or whole soybeans on
intake, methane output, and performance of young bulls. Journal of Animal Science, v.84, p.24182425, 2006.
LANA, R.P.; CAMARDELLI, M.M.L.; QUEIROZ, A.C. et al. Óleo de soja e própolis na
alimentação de cabras leiteiras. Revista Brasileira de Zootecnia, v.34, n.2, p.650-658, 2005.
LORENZEN, C.L.; GOLDEN, J.W.; MARTZ, F.A. et al. Conjugated linoleic acid content of beef
differs by feeding regime ad muscle. Meat Science, v.75, v.159-167, 2007.
MADRON, M.S.; PETERSON, D.G.; DWYER, D.A. et al. Effect of extruded full-fat soybeans
on conjugated linoleic acid content of intramuscular, intermuscular, and subcutaneous fat in beef
steers. Journal of Animal Science, v.80, p.1135-1143, 2002.
MENDES, C.Q.; SUSIN, I.; PIRES, A.V.; GERAGE, L.V.; URANO, F.S.; RODRIGUES, G.H.
Substituição parcial do farelo de soja pelo grão de soja moído ou extrusado na alimentação
de cordeiros confinados. In: 44ª REUNIÃO ANUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE
ZOOTECNIA, Jaboticabal, SP, 2007. Anais... CD ROOM.
NAKAMURA, T.; OWEN, F.G. High amounts of soyhulls for pelleted concentrate diets. J. Dairy
Sci., Savoy, v. 72, p. 988-1003, 1989.
NRC. NATIONAL RESEARCH COUNCIL. Nutrient requirements of sheep. 6th ed. Washington:
National Academic Press, 1985. 99p.
NRC. NATIONAL RESEARCH COUNCIL. Nutrient requirements of swine. 9th ed. Washington,
DC : National Academy Press, 1988, 90 p.
NATIONAL RESEARCH COUNCIL. NRC. Nutrient requirements of beef cattle, Washington,
D.C., 1996.
NATIONAL RESEARCH COUNCIL – NRC 2001. Nutrient requirements of dairy cattle. 7 ed.
Washinton, D.c.: National Academic Press. 381p.
NEVES, M.F.; MACHADO FILHO, C.P.; CASTRO, L.T. et al. Redes Agro-alimentares
& Marketing da Carne Bovina em 2010 – In: CONGRESSO BRASILEIRO DAS RAÇAS
ZEBUÍNAS – GESTÃO ESTRATÉGIA NA PECUÁRIA, 4., 2000, Uberaba. Anais... p. 200-227.
PALMQUIST, D. L. Influence of source and amount of dietary fat on digestibility in lactating
cows. Journal of Dairy Science, v.74, p. 1354-1360, 1991.
222
PARIZA, M.W.; PARK, Y.; COOK, M.E. The biologically active isomers of conjugated linoleic
acid. Program Lipid Research, v.40, n.4, p.283-298, 2001.
PAULINO, M.F.; DETMANN, E.; VALADARES FILHO, S.C. et al. Soja grão e caroço de
algodão em suplementos múltiplos para a terminação de bovinos mestiços em pastejo. Revista
Brasileira de Zootecnia, v. 31, p. 484-491, 2002.
PELEGRINI, L. F. V. de; PIRES, C. C.; RESTLE, J. Efeitos de duas fontes protéicas sobre o
desempenho de terneiros confinados. Ciência Rural, Santa Maria, v. 30, p. 475-479, 2000.
PORCILE, G. Arranjos produtivos do complexo soja paranaense. Universidade Federal do Paraná,
2000.
QUICKE, G.V.; BENTLEY, O.G.; SCOTT, H.W. et al. Digestibility of soybean hulls and flakes
and the in vitro digestibility of the cellulose in various milling by-products. Journal of Dairy
Science, v. 42, p. 185-193, 1959.
RABELLO, T. G.; VALADARES FILHO, S. C.; SILVA, J. F. C. et al. Grão de soja moído na
alimentação de vacas em lactação I. Consumos, produção e composição do leite. Revista Brasileira
de Zootecnia, v. 25, p.345-356, 1996.
RAMASWAMY, N.; BAER, R.J.; SCHINGOETHE, D.J. et al. Composition and flavor of milk
and butter from cows fed fish oil, extruded soybeans, or their combination. Journal of Dairy
Science, v.84, p.2144-2151, 2001.
RESTLE, J.; FATURI, C.; FILHO, D.C.A. et al. Substituição do grão de sorgo por casca de soja na
dieta de novilhos terminados em confinamento. Revista Brasileira de Zootecnia, v.33, n.4, p.10091015, 2004.
RIBEIRO, T.M. et al. Características da carcaça e do lombo de cordeiros submetidos a diferentes
sistemas de terminação. In: Reunião anual da sociedade brasileira de zootecnia, 42., 2005, Goiânia,
GO. Anais... Goiânia: Sociedade Brasileira de Zootecnia, 2005, CD-ROM.
RODRIGUES, G.H.; SUSIN, I.; PIRES, A.V. et al. Polpa cítrica em rações para cordeiros em
confinamento: características da carcaça e qualidade da carne. Revista Brasileira de Zootecnia,
v.37, n.10, p.1869-1875, 2008.
RUEGSEGGER, G.J.; SCHULTZ, L.H. Response of high production dairy cows in earty lactation
to the feeding of heattreated whole soybeans. Journal of Dairy Science, v. 68, p. 3272-3279, 1985.
RUMSEY, T.S.; ELSASSER, T.H.; KAHL, S. et al. The effect of roasted soybeans in the diet of
feedlot steers and Synovex-S ear implants on carcass characteristics and estimated composition.
Journal of Animal Science, v.77, p.1726–1734, 1999.
SAMPAIO, A.A.M.; BRITO, R.M.; CARVALHO, R.M. Comparação de sistemas de avaliação de
dietas para bovinos no modelo de produção intensiva de carne. Confinamento de tourinhos jovens.
Revista Brasileira de Zootecnia, v.31, n.1, p.157-163, 2002.
SANTOS, J.W.; CABRAL, L.S.; ZERVOUDAKIS, J.T. et al. Casca de soja em dietas para ovinos.
Revista Brasileira de Zootecnia, v.37, n.11, p.2049-2055, 2008.
SARWAR, M. et al. Effect of replacing neutral detergent fiber of forage with soyhulls end corn
gluten feed for dairy heifers. Journal of Dairy Science, v.74, p. 1006-1023, 1991.
223
SILVA, L.D.F. Degradabilidade Ruminal In Situ da Matéria Seca e Proteína Bruta de Duas
Variedades de Grão de Soja com Diferentes Teores de Inibidor de Tripsina, em Bovinos. Revista
Brasileira de Zootecnia, v.31, n.3, p.1251-1257, 2002.
SILVA, M.M.C.; RODRIGUES, M.T.; RODRIGUES, C.A.F. et al. Efeito da suplementação
de lipídeos sobre a digestibilidade e os parâmetros da fermentação ruminal em cabras leiteiras.
Revista Brasileira de Zootecnia, v.36, n.1, p. 246-256, 2007.
SILVA SOBRINHO, A.G. Aspectos quantitativos e qualitativos da produção de carne ovina. In:
REUNIÃO ANUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE ZOOTECNIA, 38., 2001, Piracicaba.
Anais …. A produção animal na visão dos brasileiros. Piracicaba, p.425-453, 2001.
SOUZA, A.A cana avança na fronteira pecuária. ABCZ, Uberaba, v.7, n.36, p.30-33, jan/fev, 2007.
STERN, M.D.; ILLG, D.J. Empleo de soya integral e la alimentación de ruminantes. Soya
Noticias, v. 20, p. 277-14-20, 1991.
TEH, T.H.; TRUNG, L.T.; JIA, Z.H. et al. Varying amounts of rumen-inert fat for high producing
goats in early lactation. Journal of Dairy Science, v.77, p.253-258, 1994.
URANO, F.S., PIRES, A.P., SUSIN, I. Desempenho e características da carcaça de cordeiros
confinados alimentados com grãos de soja. Pesquisa. Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 41, p
p.1525-1530, 2006.
URANO, F.S. Grão de soja e bagaço-de-cana in natura na alimentação de ovelhas da raça Santa
Inês. 2009. 116 p. Tese (Doutorado). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade
de São Paulo, Piracicaba.
VALADARES FILHO, S.C.; MAGALHÃES, K.A.; ROCHA JUNIOR, V.R. Tabelas brasileiras de
composição de alimentos para bovinos. Viçosa: UFV, 2006. 329p.
Van SOEST, P.J. Nutritional ecology of ruminant. Ithaca: Comstock Publishing Associations,
1994. 476p.
ZAMBOM, M.A.; SANTOS, G.T.; MODESTO, E.C. et al. Valor nutricional da casca do grão
de soja, farelo de soja, milho moído e farelo de trigo para bovinos. Acta Scientiarum, v.23, n. 4,
p.937-943, 2001.
224
CAPÍTULO XII
Dieta completa extrusada na alimentação de
equinos
Alexandre Augusto de Oliveira Gobesso1, Mariano Etchichury1, Iaçanã
Valente Ferreira Gonzaga1
1Departamento de Nutrição e Produção Animal FMVZ-USP
Resumo
Os equinos são herbívoros por natureza, e precisam consumir fibras
vegetais para manter a homeostase do seu sistema digestivo. As forragens
cobrem as necessidades nutricionais de manutenção, mais são insuficientes
para sustentar cavalos de esporte, trabalho ou de produção altamente exigente.
Os grãos de cereais são incorporados na nutrição eqüina para prover energia
adicional concentrada, constituindo uma prática alimentar não isenta de riscos,
tais como cólica e laminite. Recentes avanços no processamento industrial dos
alimentos têm feito grande contribuição para atenuar estes riscos, facilitando
a digestão dos grãos e tornando os alimentos mais seguros. A necessidade
de fornecer aos cavalos fibra vegetal e concentrados, na forma de grãos de
cereais ou misturas balanceadas, faz necessário manejar, no mínimo, duas
frações, volumoso e concentrado, o que incide no transporte, armazenamento,
distribuição e manejo. O conceito de dieta única completa para equinos
não é novo, porém o seu desenvolvimento encontrou limitantes na falta de
conhecimentos da fisiologia digestiva dos equinos e na tecnologia de produção
de alimentos, postergando assim a sua presença no mercado. Novos avanços
na tecnologia de produção e no conhecimento da nutrição eqüina permitem
conceber novas formas de apresentação dos alimentos, que considerem não
somente os aspectos nutricionais senão também de transporte, armazenamento
e manejo, com vantagens significativas. A dieta completa extrusada é um
novo conceito que reúne num único produto todos os nutrientes exigidos para
as diferentes categorias nutricionais, permitindo o aproveitamento dos mais
diversos ingredientes disponíveis no mercado, seguro em termos alimentares,
viável economicamente e com potencial de mercado expressivo.
Introdução
A espécie equina é herbívora por natureza. Milhares de anos de
evolução modelaram o aparelho digestivo dos cavalos para o aproveitamento
de alimentos vegetais fibrosos, dos quais são capazes de extrair todos os
nutrientes necessários para a perpetuação da espécie. A domesticação trouxe
225
como conseqüência um gasto de energia adicional, em virtude do trabalho
exigido pelo homem, e com isto importantes mudanças na alimentação. Para
suprir esta energia adicional, foram incorporados às dietas eqüinas grãos de
cereais, tais como aveia, cevada, centeio milho e sorgo. Com estes ajustes
nutricionais, somados à seleção e manejo, foram criadas ao longo da história
praticamente todas as raças conhecidas atualmente, cada uma com a sua
aptidão especifica. Surgiram desta maneira, animais maiores e mais vigorosos,
restando daquelas raças primitivas somente alguns pequenos grupos.
A fisiologia digestiva dos equinos requer, para apropriado
funcionamento, a ingestão de fibra alimentar, para manter a tonicidade
muscular dos intestinos e também como estimulo à motilidade. Desta maneira,
as forragens tornam-se um elemento imprescindível, e os concentrados
energéticos na forma de grãos, um complemento que permite o seu uso no
trabalho ou esporte. Por este motivo, devem ser fornecidos aos cavalos de
esporte ou trabalho alimentos volumosos, como capim ou feno, e alimentos
concentrados, como grãos e rações balanceadas.
Nos últimos anos, a nutrição dos equinos tem experimentado grandes
avanços, acompanhando as exigências cada vez maiores da área dos esportes
eqüestres. Estes avanços se traduzem principalmente num maior conhecimento
da fisiologia digestiva, e na incorporação de diversos ingredientes à
alimentação, que segundo a quantidade, qualidade e tipo de processamento
permitem melhorar expressivamente o rendimento esportivo dos cavalos.
Um interesse crescente no estudo de dietas únicas completas para
equinos tem surgido tanto no ambiente acadêmico como no setor esportivo,
principalmente para cavalos confinados em criatórios de manejo intensivo ou
estabulados em centros urbanos. Uma dieta com estas características permitiria
agilizar o arraçoamento destes animais, fornecendo somente um ingrediente
por refeição, barateando o manejo e a mão de obra, custos com frete e
armazenamento, sem sacrificar a qualidade nutricional nem induzir transtornos
digestivos.
Aspectos da fisiologia digestiva dos equinos
A adaptação evolutiva dos equinos ao consumo de materiais fibrosos
se traduz numa serie de características anatômicas, á começar pelo robusto
aparato bucal, dotado de fortes mandíbulas e grandes peças molares, que
permitem moer e triturar alimentos grosseiros, diminuindo o seu tamanho
para favorecer a ação dos sucos digestivos. O intestino pode ser dividido
funcionalmente em duas partes bem definidas, o intestino delgado, onde a
digestão é principalmente enzimática, e pelo intestino grosso e ceco, onde
os alimentos são submetidos à fermentação bacteriana. No intestino delgado,
as enzimas sintetizadas pelas células do pâncreas, epitélio intestinal, assim
226
como os ácidos biliares secretados pelo fígado, catabolizam as longas cadeias
protéicas, carboidratos solúveis e gorduras, transformando-as em pequenas
moléculas para serem absorvidas. Neste segmento digestivo são absorvidos os
carboidratos solúveis, as proteínas, as gorduras, vitaminas e minerais. (Hintz,
1979; Wolter, 1981; Frape, 1992; Kohnke, 1992).
O intestino grosso e o ceco funcionam como câmaras de fermentação,
todos aqueles nutrientes que não foram absorvidos no intestino delgado serão
degradados por bactérias e outros microorganismos através da fermentação.
Neste segmento são degradados principalmente os carboidratos que compõem
a parede celular dos vegetais, como celulose, hemicelulose e pectinas. As
enzimas responsáveis pela digestão destes nutrientes são sintetizadas por
microorganismos, que produzem como resultado ácidos graxos voláteis. Em
cavalos mantidos em regime de pastejo, ou consumindo só forragem, esta é a
principal fonte de energia.
A fração energética dos alimentos concentrados é composta por
amido, que pode ser catabolizado e absorvido no intestino delgado, resultando
num aporte energético muito maior quando comparado à parede celular,
por unidade de peso. O tempo de permanência dos alimentos no estômago
varia de 2 a 3 horas, com um tempo mínimo de retenção de 20 minutos Essa
velocidade de trânsito, associada ao pH estomacal baixo, restringe a ação da
ação microbiana na fermentação de açúcares e amido. O grau de digestão
protéica no estômago é pequeno, e depende do ácido clorídrico e da pepsina
(Frape, 1992; Konhke, 1992; Lewis, 2000).
O conteúdo intestinal flui pelo intestino delgado a uma velocidade
de 30 cm por minuto, demorando em média oito horas para percorrê-lo,
dependendo da quantidade de fibra ingerida. Baixos fluxos são esperados com
aumento da proporção de concentrado na ração e maiores fluxos com aumento
de fibra alimentar (Wolter, 1981).
Digestão do amido
O amido, também denominado carboidrato não estrutural ou de
reserva, é a forma como as plantas armazenam a energia contida nas moléculas
de glicose nos grãos de cereais. Amplamente usado na nutrição de equinos,
é a forma de energia concentrada que mais estudos têm gerado na área, e
existe atualmente grande quantidade de informação disponível. A digestão do
amido nos cavalos apresenta características próprias da espécie, e depende das
propriedades dos grânulos de amido, do tipo de processamento, das estruturas
nutricionais associadas (paredes celulares), da velocidade de trânsito no
intestino delgado e da disponibilidade e concentração de enzimas intestinais
(Cuddeford, 2001).
Os grânulos de amido contidos nos grãos têm propriedades físico
227
químicas específicas para cada espécie vegetal. Independentemente da
espécie vegetal, o amido dos diferentes grãos apresenta altos coeficientes
de digestibilidade aparente (97-98%), que resulta da diferença entre amido
consumido e o excretado nas fezes (Meyer et al., 1993). Esta metodologia
de análise, de grande valia na avaliação de outras frações nutricionais, não
reflete de maneira fiel a dinâmica da digestão e absorção do amido ao longo
do trato gastrintestinal. Isto é devido a que todo o amido que não é digerido e
absorvido no intestino delgado ingressa no intestino grosso, e é degradado pela
microflora pela via fermentativa. A fermentação do amido no intestino grosso
não resulta na produção de ácidos graxos de cadeia curta, que podem gerar
glicose no fígado, senão em ácido láctico, que não é absorvido e se acumula no
lúmen intestinal, reduzindo o pH, provocando assim a morte da flora intestinal
e alterando a barreira mucosa. Uma alteração intensa da homeostase cecocólica neste sentido é causa freqüente de cólicas e laminite (Mair et al., 2002).
Diversos esforços foram feitos nos últimos anos por pesquisadores
para entender a dinâmica da digestão do amido nos equinos, e como melhorála. Dentre os avanços obtidos, a fistulação íleo-cecal permitiu diferenciar
claramente os dois principais segmentos digestivos envolvidos, e determinar
a digestibilidade de cada tipo de amido no intestino delgado. Com esta
metodologia foi possível estabelecer que o grão de aveia, em virtude dos seus
pequenos grânulos de amido, apresenta a maior digestibilidade pré-cecal entre
todos os grãos de cereais (85-87%), o que o torna o grão mais utilizado na
alimentação de equinos, e os grãos de cevada e milho os menores coeficientes
de digestibilidade, por conterem grânulos compactos e cristalinos, difíceis
de serem catalizados pela amilase pancreática e intestinal (Cuddeford, 2001,
Vervuet, et al., 2003).
A velocidade do transito intestinal afeta significativamente a digestão
do amido, com o qual mantém uma relação diretamente proporcional. Vários
fatores podem alterar a velocidade do transito intestinal, inclusive a quantidade
de amido fornecido na dieta. Estudos feitos por diversos autores permitiram
estabelecer quantidades máximas de amido dietético, estipuladas entre 3,5 – 4 g
por kg de peso corpporal (Potter et al., 1992; Kienzle, 1994). Estas quantidades
devem ser interpretadas como orientativas, uma vez que o seu grau de segurança
alimentar, entendida como a capacidade de evitar transtornos clínicos, varia
de um tipo de grão para outro, do tipo de processamento, da velocidade do
consumo da ração e de outros fatores. Por tanto, dietas contendo quantidades
de 2 g kg/peso vivo (PV) de amido podem desencadear transtornos digestivos,
dependendo dos fatores mencionados.
Existem fatores individuais que podem interferir na digestão do
amido, relacionados principalmente com a síntese enzimática que cada cavalo
é capaz de desenvolver. Isto foi demonstrado em trabalho feito com adição
228
de amilase na dieta por Meyer et al. (1993), no qual foi possível observar
aumento na digestibilidade do grão de milho moído de 47,3 para 57,5%.
Processamento dos alimentos e comportamento
alimentar
O processamento dos alimentos tem grande influencia na
digestibilidade e no comportamento alimentar. Em condições de manejo
extensivo, os cavalos dedicam grande parte do dia, entre 14 e 18 horas, ao
pastejo. Existem várias espécies de forragens que são bem aceitas e podem
prover nutrientes em concentrações adequadas para atender as exigências
nutricionais de cavalos em manutenção, porém, para animais que se encontrem
em outras categorias por exemplo, éguas em lactação, potros e cavalos de
desempenho, o pasto deve ser completado com energia e outros nutrientes
(NRC,2007).
A utilização de feno para alimentação de equinos, apesar de não se
dispor de uma estatística oficial a respeito de sua quantidade total e valor,
caracteriza-se, de forma bastante evidente, como um mercado igualmente
significativo e promissor. Considera-se como feno, todo alimento volumoso
obtido pela desidratação parcial de uma planta forrageira, que pode ser
gramínea ou leguminosa. Entre as gramíneas, destacam-se as do gênero
Cynodon, e praticamente todas as suas variedades são adequadas para o
processo de fenação. Entre as leguminosas, o feno de alfafa possui a maior
quantidade de proteína. O preço do feno apresenta grande variação estacional,
atraindo produtores nos períodos de alta. Quando os preços baixam, ocorre
redução do seu número. A sazonalidade nos preços está associada às variações
climáticas, mais especificamente, à precipitação pluviométrica (Barros et al.,
2006).
O custo do frete limita a área de atuação dos produtores de feno, já que
a quilometragem do frete gira em torno do preço do litro de óleo diesel. Desta
forma, os produtores de feno possuem área de atuação limitada pelo custo do
frete. Distâncias superiores a 200 km, em geral, inviabilizam economicamente
o transporte. Assim, as empresas produtoras de feno atuam localmente e, em
alguns casos, regionalmente, mas nunca nacionalmente (Barros et al., 2006).
Fenos de gramíneas ou de leguminosas constituem a principal
fonte de fibra na formulação de rações destinadas aos equinos. Os fenos de
leguminosas, normalmente, possuem valores nutricionais mais elevados
comparativamente aos de gramíneas, por outro lado, estes são produzidos mais
facilmente e apresentam custos menores, porém com qualidades nutricionais
inferiores (Lewis, 2000).
Os equinos gastam menos tempo para ingerir uma refeição composta
por feno na forma de cubos ou pellets do que em ramas. Essa rápida ingestão
229
é contraproducente em cavalos confinados ou com baixa disposição de fibra.
A necessidade instintiva de mastigar leva àqueles animais que não dispõem de
forragem a desenvolver vícios ou estereótipos como mastigar a madeira das
portas da cocheira, coprofagia, aerofagia, ingestão de pelos, ou outros. Num
estudo, a mastigação de cama composta por palha ou maravalha, aumentou
quando foi oferecido forragem na forma de pellet ou cubo, como fonte
exclusiva de volumoso (Hintz,1975). A dureza do pelete ou cubo também pode
influenciar a ocorrência de mastigação de cama, à medida que a dureza do
pelete diminui, a incidência aumenta (Lewis, 2000).
Do mesmo modo, outros efeitos decorrentes do aumento abrupto ou
consumo de quantidades inadequadas de carboidratos solúveis, pode criar um
ciclo de alimentação / jejum no qual são geradas, grandes flutuações hormonais
e de outros substratos metabólicos importantes para o crescimento e formações
ósseas (Kronfeld, 1996).
O efeito do processamento dos grãos de cereais foi comunicado
em vários estudos, despertando o interesse de pesquisadores e produtores de
rações principalmente no que se refere ao amido. Um interesse especial no grão
de milho se justifica pela sua grande disponibilidade no mercado, e por sua
concentração de amido por unidade de peso, quando comparado com outros
grãos de cereais (Gobesso et al., 2008). Os processamentos de grãos podem ser
divididos em frios ou quentes. Os processamentos frios consistem na moagem
em diferentes granulometrias por moinhos de martelo ou de roda, e podem ser
aplicados à determinados tipos de grãos, como o milho. No caso da aveia, a
moagem resulta num material pastoso, difícil de manipular, motivo pelo qual
este processo não é utilizado. Os métodos que usam calor são mais utilizados
na indústria moderna, principalmente a laminação a quente e a extrusão. A
laminação consiste em esmagar o grão de milho entre dois rolos metálicos
rotatórios, aquecidos com vapor de água, que gelatiniza parcialmente o amido,
e produz um floco cozido parcialmente. A extrusão consiste em submeter
determinado alimento a ação física do extrusor, aparelho composto por um
forte parafuso central coberto por uma camisa metálica, que ao girar empurra
e espreme os alimentos contra a camisa, misturando homogeneamente todas as
partículas e elevando a temperatura da massa a 140°C. Como resultado deste
processo o amido gelatiniza, modificando a sua estrutura molecular por ruptura
das ligações químicas que unem as moléculas de glicose, e que não podem
ser catalisadas pela amilase intestinal, facilitando a absorção de glicose neste
segmento e favorecendo o balanço energético (Julliand et al, 2006, Hartlova et
al, 2010).
Estudos comparativos de diferentes processamentos foram
desenvolvidos em equinos por Gobesso et al. (2008). Utilizando grãos
de milho e sorgo triturados e extrusados em quantidades de 4 g kg/PV,
230
estes autores observaram maior digestibilidade do amido e maior resposta
glicêmica naquelas dietas contendo grãos extrusados comparados com os
grãos triturados. No mesmo sentido, estudo feito por Vervuet et al. (2007)
comparando dietas formuladas com cevada in natura, moída, micronizada
e extrusada comprovaram maior digestibilidade do amido e maior resposta
glicêmica nas dietas contendo cevada extrusada. Por outro lado, Vervuet et al.
(2003) compararam a digestibilidade e resposta glicêmica dos grãos de aveia
in natura, micronizada e extrusada, e concluíram que o processamento da aveia
não apresenta diferença na leitura dos parâmetros mencionados. Isto indica
que o efeito do processamento na digestibilidade e na resposta glicêmica será
mais evidente em aqueles grãos que contém amido cristalino e resistente, como
o milho, o sorgo e a cevada, quando comparado com amidos de fácil digestão,
como a aveia.
Consumo de água
Os padrões de ingestão são modificados pela fonte e disponibilidade
de água, além da idade do animal. Para animais adultos, estabulados, é normal
ocorrerem de 2–8 episódios de ingestaão por dia, que duram em média de
10–60 segundos (McDonnell et al., 1999). Também de acordo com os estudos
de Sufit et al (1985); McDonell et al (1999) e Nyman & Dahlborn (2001),
observou-se que os animais costumam beber maior quantidade de água
durante as refeições. Em experimentos anteriores verificou-se que em 75 a 89
% dos episódios observados em pôneis alimentados ad libitum e em cavalos
alimentados quatro vezes por dia, a ingestão de água foi peri-prandial, ou seja,
dentro de 2 horas pós-ingestão (Sufit et al., 1985; Nyman & Dahlborn, 2001).
Em um estudo feito por Pagan & Harris (1999), a ingestão de água
foi significantemente alterada quando adicionado feno à dieta concentrada,
tanto ao mesmo tempo, como 2 horas antes ou 4 horas depois. No entanto, o
pico de ingestão ocorreu em 2 horas no período peri-prandial da alimentação
com o feno. Por outro lado, o comportamento e padrões de ingestão de água
não diferiram em equinos da raça Standardbred quando foram oferecidas
dietas contendo quantidades similares de aveia e feno por 2 ou 6 vezes ao
dia. A ingestão hídrica diária não foi afetada pela freqüência alimentar, mas
a quantidade consumida em cada período das refeições não foi uniforme ao
longo do dia (Jansson & Dahlborn, 1999).
Resposta Glicêmica
Define-se resposta glicêmica como a capacidade de certo alimento
de gerar uma determinada glicemia ou quantidade de glicose no sangue.
Os mecanismos glicoregulatórios nos cavalos não têm sofrido avaliações
criteriosas, apesar de serem importantes para compreensão do padrão
231
plasmático da glicose, não somente nos casos de doenças, como também em
conseqüência da influência de exercícios, medicações e nutrição. Para ilustrar,
a concentração de glicose plasmática é menor em pôneis alimentados com
dietas contendo grãos, quando comparada com a de pôneis que comem feno,
mas aumenta, e se equivale, quando estes animais recebem infusão intravenosa
de glicose (Garcia & Beech, 1986). A glicose é a maior fonte de energia para
os cavalos, e a glicólise é a reação enzimática mais eficiente para a produção
de ATP nas células (Arai et al., 1994). É absorvida no intestino delgado, e
em condições naturais sua disponibilidade é proporcional à digestão dos
polissacarídeos e oligossacarídeos da dieta. Por tanto, uma absorção normal
depende de uma mucosa intestinal íntegra e funcional (Hintz et al., 1971a).
A glicemia depende do equilíbrio entre a absorção da glicose alimentar,
sua síntese e liberação pelo fígado e sua utilização pelos tecidos (Argenzio &
Hintz, 1972; Ford & Evans, 1982). Esta dinâmica é regulada pela insulina,
hormônio produzido pelas células pancreáticas ß e principalmente encontrado
no tecido muscular. Em adição à insulina, outros hormônios regulatórios estão
envolvidos na homeostase da glicose como o glucagon, glicocorticóides,
catecolaminas e hormônios de crescimento (Lacerda Neto et al., 1998).
Dietas ricas em grãos tendem a ter maior digestibilidade de
carboidratos no intestino delgado e maior absorção de glicose, enquanto uma
dieta exclusiva de forragens estimula maior conversão de carboidratos para
ácidos graxos voláteis por bactérias no ceco e cólon. Entretanto, a glicose
plasmática não é influenciada pela variação da relação concentrado/volumoso
na dieta, sugerindo que diferenças nas propriedades glicêmicas da dieta podem
ser compensadas por ação hormonal (Hintz, 1971b).
Nos cavalos, a glicogênese é a principal fonte de glicose utilizada
pelos tecidos, que aumenta durante o jejum, minimizando os efeitos da redução
da absorção intestinal de glicose. Desta forma é possível especular que nos
animais alimentados exclusivamente com gramíneas, a glicemia é mantida
somente pela glicose endógena associada a baixos níveis de secreção de
insulina. Por outro lado, quando os animais recebem uma estimulação aguda
com glicose, a secreção de insulina é menos intensa que em animais adaptados
à alimentação com concentrados (Ford & Evans, 1982). A concentração de
glicose plasmática nos equinos é mediada por mecanismos diferentes dos que
atuam em ruminantes, e a resposta da insulina à glicose em pôneis se assemelha
a descrita em humanos (Argenzio & Hintz, 1972).
A concentração plasmática de glicose após a ingestão de alimento pode
ser influenciada pelo tamanho da partícula, tipo de processamento, composição
em proteína, gordura e fibra do alimento, estrutura bioquímica e processo de
absorção do carboidrato, conteúdo e intervalo de tempo da refeição anterior
(Guezennec, 1995). A moagem dos grãos pode melhorar a digestibilidade do
232
amido no intestino delgado; porém, alimentos peletizados podem produzir um
significativo aumento na glicose e insulina plasmáticas, quando comparada
com a de alimentos menos processados (Potter et al., 1992). Para completar
a avaliação do índice glicêmico de um alimento, a concentração plasmática
de insulina pode ser um bom indicativo da presença de glicose na corrente
sanguínea. Uma rápida resposta secretora de insulina pelo pâncreas pode estar
associada com a ingestão de grandes quantidades de energia e proteína (Glade
et al., 1984; Rankin, 1997).
Nos cavalos, o controle da glicose e insulina, pode ser prejudicado
em vários estágios de vida ou em condições como crescimento, exercício,
obesidade, gestação, disfunção da pituitária, laminite e idade (Ralston, 2002).
É importante observar, segundo Madigan & Evans (1973), que a observação
das trocas plasmáticas de insulina, são associadas à secreção e não à remoção.
Desde que a insulina é secretada no sistema porta, e uma porção significante
é removida pelo fígado, e estas perdas irreversíveis no plasma podem não
fornecer informações sobre os níveis de secreção pancreática. Do mesmo
modo, Giraudet et al. (1994) comunicaram que o aumento inicial nos níveis
plasmáticos de insulina, após a alimentação, é decorrente da secreção de
insulina armazenada nas células pancreáticas beta, comprovado em dosagens
dos níveis de insulina plasmática realizadas 5 minutos após a aplicação de
glicose por via endovenosa, tempo insuficiente para síntese de insulina.
Dieta completa única
Entende-se como dieta completa única aquela que se destina a ser
oferecida como refeição completa para o equino sem nenhum grão, suplemento,
pasto ou feno adicional (Lewis, 2000). Em termos de produção, uma das
vantagens de se oferecer um alimento semelhante, é que todos os suplementos
vitamínicos, minerais e protéicos permanecem amalgamados na mistura,
impedindo a sua separação durante a mastigação e evitando a seleção, já que os
equinos são sabidamente muito seletivos. Também pode ser bastante benéfico
para cavalos de manutenção difícil, especialmente aqueles com dificuldades
mastigatórias ou dentes deteriorados (equinos idosos), podendo assim
diminuir a incidência de cólicas e laminite nestes animais que não mastigam
adequadamente o alimento, particularmente as forragens. Para a produção
industrial de um alimento completo, moem-se uma mistura de grãos e forragens
in natura ou como feno, em quantidades calculadas pelo balanceamento dos
nutrientes. Esta mistura pode ser submetida a diversos processos industriais,
como peletização ou extrusão, usando geralmente um ligante, que resulta num
material cuja forma final depende dos moldes utilizados. Ott et al. (1999)
demonstraram que alimentos extrusados são mais bem aceitos pelos cavalos,
mais prontamente digeríveis, além de serem consumidos em menos tempo do
233
que alimentos peletizados.
O conceito de dietas completas para equinos não é novo, e já cientistas
russos compreenderam a sua importância na década de 30 (Sorokin, 1936).
Os alemães usaram este conceito também durante a segunda guerra mundial
para alimentar os cavalos do exercito de uma maneira prática, que permitisse
aproveitar diversas fontes de nutrientes e transformá-las num único material,
fácil de armazenar, distribuir e fornecer, sem perder a qualidade nutricional
(Earle, 1950). Em 1991, foi solicitada e concedida nos EEUU uma patente
de Dieta Completa Extrusada Limitante (Alley & Scott, 1991), formulada
com feno de alfafa, grãos e diversos subprodutos da agroindústria, destinada
a animais em manutenção. Basicamente, estes materiais foram balanceados,
moídos, misturados e extrusados, resultando em partículas com tamanho de
2-3 polegadas. O diferencial deste produto é a sua baixa densidade energética,
com baixo conteúdo de amido, que permite disponibilizar alimentos ad libitum
para os cavalos, com baixo risco de complicações clínicas. Isto é possível
devido às características anatômo-fisiológicas desta espécie, que tem um
estomago proporcionalmente pequeno, quando comparado ao total do trato
digestivo. A ingestão de alimentos volumosos estimula a distensão das paredes
do estomago, induzindo uma sensação de saciedade que limita o consumo.
Alimentos ricos em energia concentrada, principalmente na forma de amido,
devem ter o consumo controlado, uma vez que a saciedade por expansão
do estomago obrigaria a uma ingestão exagerada de energia, aumentando o
risco de complicações de ordem clínico. Assim, utilizando fórmulas de baixo
conteúdo energético, os alimentos podem ser fornecidos sem restrições, uma
vez que o próprio animal é capaz de regular o consumo, com todas as vantagens
de manejo que isto significa. Devido a estas características, este produto foi
desenhado para atender cavalos em manutenção e de lazer, sendo de pouca
valia para cavalos de esporte.
Estudos recentes com dietas completas para equinos foram realizados
por Weyemberg et al. (2007), para comparar os efeitos da freqüência de
arraçoamento na digestibilidade e na resposta glicêmica. Esses cavalos foram
tratados com dieta consistente em feno de alfafa picado a 10 cm, grãos de
cereais moídos e premix vitamínico mineral, fornecido em mistura como único
alimento, e não apresentaram diferenças na digestibilidade, indicando que o
fornecimento conjunto de volumoso e concentrado não induz modificações
neste sentido.
Dieta Completa Extrusada
A partir da compreensão do enorme potencial deste tipo de alimento,
foram realizados testes com equinos no Departamento de Nutrição e Produção
Animal FMVZ-USP, conjugando critérios de nutrição consolidados com os
234
últimos avanços em tecnologia de produção industrial, para avaliar o seu
impacto na digestibilidade e resposta glicêmica, e contribuir com o subsidio
cientifico à disseminação do uso da Dieta Completa Extrusada (DCE).
A DCE foi comparada com a dieta tradicional composta por fração
volumosa e fração concentrado, e, fornecidas em cochos separados. Na
composição de ambas dietas foram usados os mesmos ingredientes, a base de
grãos de milho moído, farelo de soja, premix vitamínico mineral feno de Tifton
85. A DCE foi elaborada com molde especifico, para resultar em partículas
longas, de 0,6 x 10 cm, de maneira de conservar as fibras vegetais longas
(Figura 1).
Figura 1.- Dieta completa extrusada, contendo fibras vegetais longas e concentrado balanceado.
A comparação entre dietas foi realizada com níveis de inclusão. Os
grupos controle foram alimentados com dietas tradicionais, a base de feno
e concentrado separados, e os grupos teste receberam 33, 66 e 100% de
substituição da dieta tradicional por DCE.
Comportamento Alimentar DCE
Foi possível observar uma diferença no tempo de consumo entre
tratamentos, inversamente proporcional ao nível de inclusão (p<0,05). Os
animais alimentados com 100% de DCE demoraram entre 45 a 90 minutos para
a ingestão de toda a refeição, havendo dois episódios isolados de um animal
que demorou mais de 2 horas. Frape et al. (1995) concluíram que um cavalo
com peso médio de 500 kg, demora 40 minutos para a ingestão de 1 kg de
feno, enquanto que para a ingestão da mesma quantidade de feno, processado
e peletizado, o tempo despendido é de aproximadamente de 8 – 10 minutos.
A pesar do processamento da DCE ter efeito no tempo de consumo, este não
foi muito diferente do tempo de consumo de dieta tradicional comunicada em
trabalhos anteriores. Isto foi atribuído pelos autores à forma física do produto,
que com medidas superiores aos peletes convencionais (0,5 x 3-4 cm), permite
235
a inclusão de fibras vegetais longas, o que aumenta o tempo de mastigação.
Um consumo maior de água foi observado nos cavalos que receberam
100% de DCE. Nos tratamentos restantes, o consumo de água foi episódico
e circadiano, condizente com resultados comunicados em estudos anteriores.
Os padrões de ingestão de água são modificados pela fonte e disponibilidade
da mesma, além da idade do animal. Para animais adultos, estabulados, é
normal ocorrerem de 2 – 8 episódios por dia, que duram em média de 10 –
60 segundos. (McDonnell et al., 1999). Os cavalos costumam aumentar o
consumo de água durante as refeições, fato que também foi observado nestes
testes. Em experimentos anteriores verificou-se que em 75 a 89 % dos episódios
observados em pôneis alimentados ad libitum e em cavalos alimentados 4 vezes
por dia, a ingestão de água foi periprandial, ou seja, menor que 2 horas após
a refeição (Nyman & Dahlborn, 2001). Pagan & Harris (1999) comunicaram
que a ingestão de água foi significantemente alterada quando adicionado
feno à dieta concentrada, tanto ao mesmo tempo, como 2 horas antes ou 4
horas depois. No entanto, o pico de ingestão ocorreu em 2 horas no período
periprandial da alimentação com o feno. Por outro lado, o comportamento e
padrões de ingestão de água não diferiram em equinos da raça Standardbred
quando foram oferecidas dietas contendo quantidades similares de aveia e feno
por 2 ou 6 vezes ao dia. A ingestão hídrica diária não foi afetada pela freqüência
alimentar, mas a quantidade consumida em cada período das refeições não foi
uniforme ao longo do dia (Jansson & Dahlborn, 1999).
Digestibilidade DCE
Como hipotetizado, não foi possível observar diferenças entre
tratamentos na digestibilidade da matéria seca (MS), matéria orgânica,
(MO), proteína bruta (PB), extrato etéreo (EE), matéria mineral (MM), fibra
em detergente ácido (FDA), fibra em detergente neutro (FDN) e amido.
Os resultados da digestibilidade do amido foram desestimados, devido à
metodologia de coleta total de fezes utilizada, com a qual os resultados são
sempre elevados, ao ponto de não ser possível observar diferenças.
Resposta Glicêmica
A resposta glicêmica apresentou diferenças entre tratamentos nestes
testes, e foi usada para estimar a digestibilidade do amido indiretamente. Uma
resposta glicêmica maior se correlaciona fortemente com a digestibilidade do
amido. Sendo no caso a fonte de amido a mesma, a diferença foi atribuída ao
tratamento, uma vez que a extrusão é capaz de transformar e gelatinizar o amido,
aumentando assim a sua digestibilidade. A concentração plasmática normal de
glicose, em jejum, foi estipulada em 81-100 mg/dL por Meyer et al., (1995),
valores que coincidem com os observados neste estudo. Respostas glicêmicas
236
em equinos alimentados com rações contendo grãos foram estudadas por Stull
& Rodiek, 1988, que comunicaram aumentos de 81-90 mg/dL para 109,8–135
mg/dL duas horas após a alimentação. Por outro lado, dietas ricas em forragens
apresentam respostas glicêmicas inferiores. Entretanto, dietas compostas por
forragem e concentrado ou dietas completas peletizadas também demonstram
aumento significativo na concentração de glicose sanguínea.
A área abaixo da curva (AAC) de glicose, segundo Vervuert et al.
(2004), é uma forma eficiente de se avaliar a quantidade total de glicose
absorvida durante determinado período. Os resultados da AAC dos testes
realizados pelos autores estão expostos na Figura 2. Os dados obtidos
coincidem com os achados em outros estudos. Observa-se que os tratamentos
com 33, 66 e 100 de DCE apresentaram o pico de glicose aos 90 minutos após
a alimentação, concordando com Stull & Rodiek (1988), os quais, fornecendo
dietas ricas em amido, observaram o pico de glicose dentro de duas horas
após a alimentação. No tratamento 100 % de DCE é possível observar uma
maior AAC, porem, sem picos abruptos de glicose, resultados que discordam
daqueles comunicados por Robinson (1992), quem afirmou que vários tipos de
dietas alteram significativamente a altura da curva glicêmica, mas não a forma.
Figura 2.- Área Abaixo da Curva das glicemias dos quatro tratamentos, com cinco repetições por
tratamento.
Análise de Viabilidade Econômica da DCE
Para avaliar a viabilidade econômica e mercadológica da DCE foi
desenvolvido estudo específico no Laboratório de Análises Econômicas do
Departamento de Nutrição e Produção Animal da FMVZ/USP, durante o
237
segundo semestre de 2008, por meio de levantamento detalhado e elaboração
de custos em planilhas eletrônicas da produção agrícola do feno, do
beneficiamento industrial, do transporte e da comercialização da DCE para a
espécie eqüina.
No referente aos custos agrícolas, levou-se em conta a qualidade e o
tipo de solo, a operação agrícola de preparo de solo, os tratos fitossanitários, o
uso de defensivos e adubos (tanto adubação de cobertura, quanto adubação de
plantio) e os equipamentos de lavoura necessários para a produção do feno. A
tecnologia de produção do feno foi levantada mediante contato com empresas
especializadas na sua produção, localizadas no Estado de São Paulo. Para
levantar os custos do beneficiamento do produto, levaram-se em consideração
os equipamentos industriais, os ingredientes necessários, os custos de energia
elétrica da região, de mão-de-obra, assim como o custo de ensacamento
e embalagem. Para os custos de transporte, levou-se em conta um raio de
distribuição de 300 km. A metodologia de contabilidade de custos, tanto
agrícolas quanto industriais, seguiu o modelo proposto por Martins (1990).
Todos os preços de insumos e serviços foram levantados junto ao mercado
por meio de ligações telefônicas ou visitas aos estabelecimentos. Foram
pesquisadas as regulamentações envolvidas na produção e comercialização do
produto. A regulamentação relacionada à produção de ração e alimentos para
animais foi obtida na base de dados do Diário Oficial da União. A incidência dos
diversos impostos (federais, estaduais e municipais), suas respectivas alíquotas
e formas de cobrança foram fornecidas por meio da assessoria de um escritório
contábil especializado (Senso, 2008, comunicação pessoal). Par o estudo de
marketing, foram levantados os principais canais de comercialização (locais,
público, formas de transporte, pagamentos, etc.) potenciais para escoamento
do produto, bem como os preços que eventualmente poderiam ser praticados
a partir do conhecimento dos custos e da comparação com produtos correlatos
disponíveis no mercado (concentrado comum e feno comum).
As dez planilhas que sustentaram este estudo levaram em conta os
seguintes parâmetros econômicos: imobilizado (imóveis, equipamentos,
veículos), pessoal (operacional e administrativo), insumos (agrícolas e
industriais), despesas (operacionais e administrativas), planejamento da
produção (volume, preço etc.), equivalência nutricional (dieta completa),
tributação (municipal, estadual e federal), transporte (até mercado consumidor),
Demonstrativo de Resultado do Exercício (mensal), Fluxo de Caixa (anual,
para 30 anos).
Foram elaborados três cenários baseados em preços diferenciados
de venda do DCE ao consumidor final. Em termos de volume de venda,
considerou-se um mercado cativo referente o consumo de 1.125 animais/ano
que consumiriam exclusivamente a DCE. Considerou-se, ainda, a distribuição
238
comercial da DCE por um representante que receberia uma margem bruta de
25%.
No cenário 1, o preço de venda da DCE ao criador (R$ 0,82/
kg) seria o mesmo equivalente à soma dos custos dos ingredientes se esses
fossem adquiridos separadamente. Neste cenário, portanto, não seria cobrada
a “conveniência” por se dispor de um produto único, com as vantagens
operacionais já abordadas. No cenário 2, seria cobrado um adicional de
10% sobre o custo que os criadores teriam para adquirir os ingredientes
separadamente. Este valor a mais poderia ser conquistado desde que os
criadores valorizassem a praticidade da DCE. No cenário 3, a praticidade seria
ainda mais valorizada e os criadores estariam dispostos a gastar 20% a mais
do que gastariam com a aquisição dos ingredientes separadamente. Levandose em conta as condições consideradas nesse estudo, pôde-se concluir que a
produção da DCE para equinos é economicamente viável desde que tenha
um mercado consumidor em escala adequada para garantir o consumo da
produção.
Conclusões
Com os conhecimentos sobre fisiologia digestiva, nutrição de equinos,
e tecnologia de produção de alimentos disponíveis atualmente, é possível
formular e fabricar uma ampla gama de alimentos para atender as mais diversas
necessidades, não somente nutricionais, senão de manejo, armazenamento, de
mão de obra e transporte. Nesse contexto, a Dieta Completa Extrusada apresentase como uma ferramenta nutricional promissora, de grande versatilidade e
plasticidade, que permite combinar os mais diversos ingredientes num produto
final único, fácil de manipular, armazenar e transportar, sem perder a qualidade
nutricional, e economicamente viável. Estudos futuros deveram indicar com
maior acurácia o verdadeiro potencial deste tipo de alimento, e contribuir de
maneira significativa ao enriquecimento do universo nutricional da espécie
eqüina.
Referências BIBLIOGRÁFICAS
ALLEY, W.L.; SCOTT, J.T. Extruded feed intake limiting composition. United States Patent
Number 5.053.235, Oct, 1991.
ARAI, T.; WASHIZU, T.; HAMADA, S.; SAKO, T.; TAKAGI, S.; YASHIKI, K.; MOTOYOSHI,
S. Glucose transport and glycolitic enzyme activities in erythrocytes of two-year-old thoroughbreds
undergoing training exercise. Veterinary Research Communications, v.18, p.417-422, 1994.
ARGENZIO, R.A.; HINTZ, H.F. Effect of diet on glucose entry and oxidation rates in ponies.
Journal of Nutrition, v.102, p.879-92, 1972.
BARROS, G.S.C.; LIMA, R.A.S.; SHIROTA, R. Estudo do Complexo do Agronegócio do Cavalo.
CEPEA: ESALQ, USP. Piracicaba, 2006.
239
CUDDEFORD, D. Starch digestion in the horse. In: PAGAN, J.D.; GOER, R.J. (Eds.) Advanced
equine nutrition. 2.ed. Loughborough: Nottingham University Press, 2001. p.95-103.
EARLE, P.I. Compression of Complete Diets for Horses. Journal of Animal Science, v.9, p.255260, 1950.
FORD, E. J. H. AND EVANS, J. Glucose utilization in the horse. British Journal of Nutrition
48: 111-117, 1982.
FRAPE, D.L.; JEFFCOTT, D.M.; MEYER, H. LUCAS; SAVAGE, C.J. Equine Nutrition and
Metabolic Diseases. In: HIGGINS, A.J.; WRIGHT, I. M. The Equine Manual. Philadelphia:
Saunders, p.123–185, 1995.
FRAPE, D. Nutrición y Alimentación del Caballo. Zaragoza: Acribia, 1992. 403p.
GIRAUDET, A.; HINCHCLIFF, K.W.; KOHN, C.W.; MCKEEVER, K.H. Early insulin response
to an intravenous glucose tolerance test in horses. American Journal of Veterinary Research, v.55,
n.3, p.379-381, 1994.
GLADE, M.J.; GUPA, S.; REIMERS, T.J. Hormonal responses to high and low planes of nutrition
in weanling Thoroughbreds. Journal of Animal Science, v.59, p.658-665, 1984.
GOBESSO, A.A.O.; D’AURIA, E.; PREZOTTO, L.D.; RENNÓ, F.P. Substituição de milho por
sorgo triturado ou extrusado em dietas para equinos. Revista Brasileira de Zootecnia, v.37, n.11,
p.2011-2016, 2008.
GUEZENNEC, C. Oxidation rates, complex carbohydrates and exercise. Sports Medicine, v.19,
p.365-372, 1995.
JANSSON, A; DAHLBORN, K. Effects of feeding frequency and voluntary salt intake on fluid
and electrolyte regulation in athletic horses. Journal Applied Physiology 86: 1610-1616, 1999.
JENKINS, D.J. et al. Starchy foods and glycemic index. Diabetes Care, v.11, n.2, p.149-159, 1988.
JULLIAND, V.; DE FOMBELLE, A.; VARLOUD, M. Starch digestion in horses: The impact of
feed processing. Livestock Science, n.100, p.44–52, 2006.
GARCIA MC, BEECH J. Equine intravenous glucose tolerance test: Glucose and insulin responses
of healthy horses fed grain or hay and of horses with pituitary adenomas. American Journal of
Veterinary Research, 47:570-572, 1986
HARTLOVA, H.; ŘEHAK, D.; SEDMIKOVA, M.; MENDLIK, J.; KRALOVA, J. Effect of
extruded fodder on biochemical and haematological parameters of Standardbred horses under
training conditions. Turkish Journal of Veterinary and Animal Science, v.34, n.1, 2010.
HINTZ, H.F.; HOGUE, D.E.; WALKER, E. F. Apparent digestion in various segments of the
digestive tract of ponies, fed diets with varying roughage ration. Journal of Animal Science, v.32,
n.2, p.245-48, 1971a.
HINTZ, H.F. Digestion coefficients, blood glucose levels and molar percentage o volatile acids
in intestinal fluid of ponies fed varying forage-grain rations. Journal of Animal Science, v.33, n.5,
p.992-5, 1971b.
HINTZ, H.F.; SCHRYVER, H. F.; LOWE, J. E. Digestion in the horse. Feedstuffs, v.45, n.27,
p.25-26, 1973.
240
HINTZ, H.F. Digestive physiology of the horse. Journal of the South African Veterinary
Association, v.46, n.1, p.13-16, 1975.
HINTZ, H.F. Nutrición del Caballo. In: EVANS, J. W. El Caballo. Zaragoza: Acribia, 1979. Parte
III, p. 233-247.
KIENZLE, E. Small intestinal digestion of starch in the horse. Revue Medicine Veterinaire v.145,
p.199-204, 1994.
KOHNKE, J.R. Feeding and Nutrition: The making of a Champion. Birubi Pacific Copyright:
Rouse Hill, 1992, 197p.
KRONFELDD.S., TREIBER, K.H.; HESS, T. M.; BOSTON, R.C. Insulin resistance in the horse:
Definition, detection, and dietetics, Journal of Animal Science. 83:E22-E31, 2005.
LACERDA NETO, J.C.; URBINATI, E.C.; ROSA e SILVA, A.A.M.; SANTOS, G.F. Influence
of nutrition on the glucose absorption and tolerance test in horses submitted to different fasting
periods. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, v.50, n.6, p.685-690, 1998.
LEWIS, L. D. Nutrição clínica eqüina: alimentação e cuidados. 2.ed. São Paulo: Roca, 2000. 710p.
MCDONNELL, S.M. et al. Behavior of stabled horses provided continuous or intermittent access
to water. Animal Journal Veterinary Review.v.60 p.1451- 1456, 1999.
MADIGAN, J.E.; EVANS, J.W. Insulin turnover and irreversible loss rate in horses. Journal of
Animal Science, v.36, n.4, p.730-733, 1973.
MAIR, T.; DIVERS, T.; DUCHARME, N. Manual of equine gastroenterology. Ed. W.B. Saunders,
London: UK, 2002, 540p.
MARTINS, E. Contabilidade de custos. 4a ed. São Paulo: Atlas, 1990. 311p.
MEYER, H, RADICKE, S, KIENZLE, E, WILKE, S AND KLEFFKEN, D. Investigations on
preileal digestion of oats, corn and barley starch in relation to grain processing. Proceedings of the
13th Equine Nutrition and Physiology Symposium, Florida, USA, p 92-97. 1993.
NRC. NATIONAL RESEARCH COUNCIL. Nutrient requirements of horses. 6a.ed. Washington,
D.C: National Academy Press, 2007, 341 p.,
NYMAN, S.; DAHLBORN, K. Effect of water supply method and flow rate on drinking behavior
and fluid balance in horses. Physiologic Behavior, v.73, p.1-8, 2000.
OTT, E.A.; KIVIPELTO, J.; McQUAGGE, J. Feeding of complete, extruded feed to mares.
Journal of Equine Veterinary Science. v.19, n.7, p.459–462, 1999.
PAGAN, J.D.; HARRIS, P. The effects of timing and amount of forage and grain on exercise
response in Thoroughbred horses. Equine Veterinary Journal. Supp. 30:451-457., 1999.
POTTER, G.D.; ARNOLD, F.F.; HOUSEHOLDER, D.D.; HANSEN, D.H.; BROWN, K.M.
Digestion of starch in the small or large intestine of the equine. Pferdeheilkunde, p.107-111, 1992.
RANKIN, J.W. Glycemic index and exercise metabolism. Sports Science Exchange, v.10, n.1,
1997.
241
RALSTON, SL. Insulin and Glucose Regulation. IN: Veterinary Clinics of North America Equine
Practice:Endocrinology, Messer NT, Johnson PJ (eds). Vet Clin Equine 18:295-304, 2002.
RIBEIRO, L. B.; KONIECZNIAK, P. Comportamento e vícios realizados por equinos quando
estabulados, 2006. Disponível em: www.cavaloscrioulos.com/materias ,seção Manejo, acesso em:
16 jul. 2008.
ROBINSON, E. Current therapy in equine medicine. Philadelfia:W.B. Saunders company, 1992.
847p.
SOROKIN, S. V. The Preparation of Mixed Feed Cakes. Annals of the Central Scientific Research
Laboratory of Feed and Mixed Feed Industry and Zootechnical Laboratory in Detskoye, Selo.
n.14, I936.
STULL, C.L.; RODIEK, A.V. Responses of blood glucose, insulin and cortisol concentrations to
common equine diets. American Institute of Nutrition, p.206-213, 1988.
VERVUERT, I.; BOTHE, C.; COENEN, M. Glycaemic and insulinaemic responses to mechanical
or thermal processed barley in horses. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, v.91,
p.263–268, 2007.
VERVUERT, I.; COENEN, M.; BOTHE, C. Effects of oat processing on the glycaemic and insulin
responses in horses. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, v.87, p.96–104, 2003.
VERVUERT, I.; COENEN, M.; BOTHE, C. Effects of corn processing on the glycemic and
insulinemic responses in horses. Journal Animal Physiology and Animal Nutrition, v.88, n.11,
p.348-355, 2004.
WOLEVER, T.M.S.; MEHLING C. High-carbohydrate–low-glycaemic index dietary advice
improves glucose disposition index in subjects with impaired glucose tolerance. British Journal of
Nutrition, 87, 5, pp. 477-487, 2002.
WOLTER, R. Le Cheval, la digestion chez le cheval. XII Journées de Bressier de Theix, Paris,
p.186-194, 1981.
WEYENBERG, S.; BUYSE, J.; GEERT P.J. Digestibility of a complete ration in horses fed once
or three times a day and correlation with key blood parameters The Veterinary Journal, n.173,
p.311–316, 2007.
242
CAPÍTULO XIII
FISIOLOGIA DO CICLO ESTRAL, SINCRONIZAÇÃO DO ESTRO E
OVULAÇÃO EM FÊMEAS BOVINAS
Marcos Vinicius Biehl1, Delci de Deus Nepomuceno2, Filipe Marinho da
Rocha3, Alexandre Vaz Pires4
Aluno de Doutorado do Programa de Pós Graduação em Nutrição e Produção
Animal – FMVZ/USP
2
Aluno de Doutorado do Programa de Pós Graduação em Ciência Animal e Pastagens
– ESALQ/USP
3
Aluno de Mestrado do Programa de Pós Graduação em Nutrição e Produção Animal
– FMVZ/USP
4
Professor Associado do Departamento de Zootecnia – ESALQ/USP
1
INTRODUÇÃO
Determinados fatores da cadeia produtiva na pecuária de corte
nacional ainda impedem o seu desenvolvimento, entre eles podemos citar
o elevado intervalo entre partos, pouco uso da inseminação artificial (IA),
conseqüentemente, demorada evolução genética e é claro um grande prejuízo
na qualidade do produto original que é a carne.
A previsão é que o rebanho bovino nacional, que atualmente possui
cerca de 202,2 milhões de cabeças (IBGE, 2009) apresente crescimento
constante nos próximos anos. Murta et al. (2001), cita que a inseminação artificial
em gado de corte no Brasil representa pouco menos de 5% do rebanho efetivo.
Porém atualmente revisando os dados estatísticos do rebanho bovino brasileiro
(ANUALPEC, 2010), juntamente com a quantidade de sêmen vendida no ano
de 2009 (ASBIA, 2009), podemos concluir que houve um aumento substancial
do número de animais inseminados, que está em torno de 10% do rebanho
nacional. Este forte crescimento está associado diretamente à utilização da
Inseminação Artificial em Tempo Fixo (IATF), que definitivamente começou a
ser usada em grande escala pelos produtores brasileiros.
Os problemas rotineiramente encontrados em programas de IA são: as
características fisiológicas de fêmeas bovinas zebuínas, pouca qualificação da
mão de obra, rebanhos muito numerosos e grandes extensões das propriedades,
estes são os fatores que diminuem a detecção de cio e a taxa de serviço na
IA. Portanto, tendo em vista aumentar a exploração da IA, obtendo então os
benefícios desta tecnologia, espera-se que a sincronização do ciclo estral e
IATF torne-se uma ferramenta apropriada para a solução de alguns dos fatores
243
acima citados.
Nesse sentido busca-se através da melhora no aspecto nutricional,
uma adequada utilização de substâncias farmacológicas em protocolos
reprodutivos, os quais proporcionem uma correta sincronia dos estros, boas
taxas de fertilidade, racionalização da mão de obra empregada, dentro de um
manejo coerente e obviamente com melhor retorno financeiro.
O controle farmacológico do ciclo estral e da ovulação de vacas de
corte depende primeiramente do entendimento do comportamento fisiológico
reprodutivo da vaca, o qual este ligado diretamente com seu estado nutricional
e condição (parida ou solteira). Neste mesmo sentido as interações e funções
de hormônios aplicados para este fim, requerem compreensão e análise do seu
funcionamento fisiológico.
REGULAÇÃO DAS ONDAS DE CRESCIMENTO FOLICULAR
O período que compreende dois estros consecutivos, envolvendo
crescimento dos folículos ovarianos é denominado como um ciclo estral que
tem duração entre 18 à 24 dias, com um intervalo médio de 21 dias.
O crescimento dos folículos ovarianos em bovinos ocorre em um
padrão denominado ondas de crescimento folicular (Ginther et al., 1989;
Adams et al.,1992; Bo et al., 1994), onde em um ciclo estral há normalmente
a emergência de duas ou três ondas de crescimento folicular (Binelli, 2000)
(Figura 01).
Durante o ciclo estral uma onda de folículos emerge entre os dias 1 e
3 após o estro. São geralmente, em torno de 10 à 50 folículos neste grupo com
o tamanho de 2 à 3 mm cada. Nos dias subseqüentes, parte desses folículos
crescem para 4 à 6 mm, sendo que 2 à 5 folículos maiores do grupo continuarão
a crescer enquanto que os outros regridem. Neste grupo de folículos pelo menos
um continua a crescer e torna-se dominante (Bo et al., 1994), este momento é
denominado divergência, após isso essa onda na maioria das vezes inicia sua
atresia.
Figura 01 – Padrão de desenvolvimento folicular em duas e três ondas de crescimento. Adaptado
de Adams et. al., 2008.
244
Durante a primeira onda de crescimento folicular a divergência
ocorre entre os dias 2 e 4 da fase de crescimento (Ginther et al., 1996). O
desenvolvimento do folículo dominante é dividido em 3 fases: fase de
crescimento, estática e de regressão.
Na primeira onda de desenvolvimento folicular a fase de crescimento
vai desde a emergência até em torno do oitavo dia após o estro, a fase estática
ocorre entre o oitavo e décimo dia e a fase de regressão ocorre após o décimo
dia, para fêmeas que apresentam duas ondas de crescimento folicular, sendo
que na existência de três ondas de crescimento têm-se do sexto ao sétimo dia
para estática e sétimo a oitavo para regressão (Silcox et al.,1993).
Em torno do oitavo dia do ciclo estral (ou sexto, pela variação do
número de ondas) ocorre emergência da segunda onda de crescimento
folicular e o processo se reinicia. O folículo dominante dessa segunda onda
de crescimento folicular regride (se houver três ondas) ou se torna folículo
ovulatório se ocorrer apenas duas ondas (Bo et al. 1995).
O desenvolvimento do ciclo estral e conseqüente crescimento folicular
são regulados por mecanismos endócrinos e neuroendócrinos principalmente
os hormônios hipotalâmicos, as gonadotrofinas e os esteróides secretados pelos
ovários. A regulação de secreção destes hormônios durante o ciclo estral requer
um delicado balanceamento entre complexas interações hormonais, podendo
ser denominados de mecanismos de “Feedback”. O folículo dominante que
escapa da atresia secreta quantidades crescentes de E2 (estradiol), este induz
mudanças de comportamento que estão associadas ao estro e induz o pico de
LH (hormônio luteinizante). O folículo ovulado sofre mudanças estruturais
e funcionais e dá origem a uma estrutura denominada corpo lúteo (CL)
(Binelli, 2000), esta estrutura é responsável pela secreção de progesterona
(P4), hormônio essencial para ciclicidade normal da vaca (Bo et al., 2000).
Durante a fase de secreção de P4 ocorrem aumentos periódicos de secreção do
hormônio FSH (hormônio folículo estimulante), o qual estimula a emergência
das ondas foliculares. Neste, raciocínio vacas com 2 ondas de crescimento
folicular tem dois aumentos de FSH e vacas com três ondas tem três aumentos
(Bo et al., 2000). Em torno do quarto dia após a ovulação, quando o folículo
dominante tem aproximadamente 10 mm de diâmetro, ocorre a transição da
dependência de FSH para LH (divergência), sendo este estágio o ponto crítico
para continuar o crescimento do folículo dominante (Ginther et al., 1996). Nas
observações de Jolly et al.(1994) o LH estimulou o AMPc (AMP cíclico) em
células da granulosa somente em folículos com mais de 9 mm de diâmetro,
provando então que folículos com mais de 9 mm de diâmetro adquirem
receptores para LH e portanto capacidade ovulatória.
Durante a fase lútea (período de formação e atividade do corpo lúteo)
do ciclo estral e em vacas gestantes, a progesterona secretada pelo corpo lúteo
245
produz “feedback” negativo na liberação do LH, e por esta razão não ocorre
ovulação (Fortune, 1994). Se ocorrer uma baixa pulsatilidade de LH após a
divergência dos folículos, surge um “turnover” de folículos e subseqüente
aumento do numero de ondas de crescimento folicular por ciclo estral (Murphy
et al. 1991).
Portanto o que determina se irão ocorrer duas ou três ondas de
crescimento folicular parece ser a taxa de crescimento, que pode ser dependente
do padrão de secreção do LH e ainda a duração da fase lútea no ciclo estral
normal. Se a regressão do corpo lúteo ocorrer enquanto o folículo dominante
da segunda onda for funcional (fase de crescimento ou estática), ele será
ovulatório (ciclo estral com duas ondas), porém, se o folículo já iniciar a fase
de regressão no momento da luteólise, haverá o crescimento de outro folículo
dominante da terceira onda de crescimento folicular (Kastelic et al., 1990).
No trabalho de Figueiredo et al., (1997), a dinâmica folicular para
vacas e novilhas cruzadas Nelore (Bos taurus indicus) foram caracterizadas
pela presença de duas ou três ondas de crescimento folicular. Tal padrão
de crescimento folicular é igual a padrões reportados para fêmeas cruzadas
européias (Bos taurus taurus) (Figueiredo et al, 1997) as quais apresentaram
também duas ou três ondas de crescimento folicular predominantemente.
Entretanto, uma ou quatro ondas de crescimento folicular foram raramente
observadas. Neste mesmo trabalho os animais que foram acompanhados por
dois ciclos seguidos, apresentaram o mesmo padrão de crescimento folicular,
no entanto, um terço apresentou variação no número de ondas de crescimento
folicular de um ciclo para o outro.
Novilhas Brahman (Bos taurus indicus) apresentaram de uma ou até
quatro ondas de crescimento folicular, porém a predominância é de três ondas
foliculares (Rhodes et al., 1995).
Tabela 01 – Principais diferenças na fisiologia de fêmeas Bos indicus e Bos taurus.
1Intervalo do início do estro até a ovulação; 2por onda de crescimento folicular; 3 após a
ovulação; *Folículo dominante;
246
Bastos et al. (2010), trabalharam com o desenvolvimento folicular
de vacas Nelore (Bos taurus indicus) e vacas Holandesas (Bos taurus taurus)
mantidas sobre a mesma condição de ambiente e alimentação, e observaram
que 80 % das vacas Nelore e 60 % das vacas Holandês apresentaram três
ondas de crescimento folicular durante o ciclo estral, sendo que todas as
demais apresentaram duas ondas. O comprimento médio do ciclo estral foi
similar entre Nelore e Holandês (23 dias; variando de 21 a 26). Também foram
encontradas diferenças quanto ao número de folículos antrais à emergência da
onda, o número de folículos de 2 a 5 mm presentes nos ovários foi de 42,7±5,9
para Nelore (variando de 25 a 100) e 19,7±3,2 para Holandês (variando de 5 a
40). Além disso, esta diferença no número de folículos entre as raças persistiu
durante todo o ciclo estral.
ANESTRO PÓS-PARTO
O anestro pós-parto é o período de transição, durante o qual a
funcionalidade do eixo hipotalâmico-hipofisário-ovariano-uterino se recupera
da prenhez anterior. As primeiras três semanas após o parto são necessárias
para a involução uterina e reposição dos estoques hipofisários do hormônio
luteinizante (LH) e início do desenvolvimento folicular (YAVAS & WALTON,
2000).
A duração do anestro pós-parto é influenciada principalmente por
fatores como: balanço energético, presença do bezerro e número de partos.
Influem também a raça, presença de touro, gemelaridade, distocia e retenção
de placenta (YAVAS & WALTON, 2000).
A maioria dos casos de um anestro pós-parto prolongado está associado
ao manejo nutricional inadequado das vacas, entretanto, tem sido observado
que, mesmo em matrizes com condição corporal e nutrição adequadas, um
percentual elevado de animais demora mais que 70 dias para retornar ao
ciclo estral após o parto. Esse atraso é mais evidente em animais zebuínos e
mestiços de zebuínos, sendo o efeito inibitório da presença do bezerro sobre a
pulsatilidade de LH a provável principal causa. Uma matriz que demora mais
que 70 dias para retornar à atividade cíclica ovariana, dificilmente, produzirá
um bezerro por ano, pois para isso deveria conceber até aproximadamente o
75º dia pós-parto.
Wiltbank et al, (2002) basearam-se no estudo de Cortez e Oliveira
(1999), para especular que fêmeas zebuínas apresentavam deficiência de FSH
no pós-parto, pois verificaram que os folículos destas fêmeas não alcançavam
diâmetros superiores a 6 mm. Contudo estudos recentes sobre dinâmica
folicular em Bos indicus, (Gimenes et al., 2005b; Castilho et al., 2006)
constaram que o folículo nestes animais atige a dominância em torno de 6
mm de diâmetro, bem inferior aos animais Bos taurus (8,5 mm). Portanto,
247
podemos concluir que as condições anovolutórias frequentemente encontradas
em zebuínos no pós parto não está associada a deficiência do FSH, e sim como
citado anteriormente ao anestro pós parto destas fêmeas, ocorre devido o
comprometimeto na liberação de LH, pois os folículos não atingem diâmetros
superiores a 6 mm.
A fisiologia da condição anovulatória que ocorre em novilhas na fase
pré-púbere, em animais com carência nutricional e em vacas no período pósparto é muito semelhante. Nestes casos, o crescimento folicular ultrapassa a
fase de divergência e atinge a dominância; no entanto, não ocorre ovulação,
pois há perda da dominância, atresia do folículo dominante (FD) e emergência
de nova onda de crescimento folicular (STAGG et al., 1995).
A intensidade do balanço energético negativo em bovinos leiteiros
(BUTLER, 2000) e de corte e/ou a amamentação em bovinos de corte
provocam efeito inibitório do estradiol na secreção do hormônio liberador
das gonadotrofinas (GnRH) pelo hipotálamo durante o anestro pós-parto.
Isto acarreta redução dos pulsos de liberação do hormônio luteinizante (LH)
e falha no crescimento folicular final. A menor freqüência de pulsos de LH
impede a ocorrência do pico pré-ovulatório de estradiol e GnRH e LH, e
conseqüentemente a ovulação (YAVAS et al., 2000).
Em experimentos desenvolvidos com vacas da raça Nelore (Bos
taurus indicus) secas e paridas por Biehl e Pires, 2009 (dados não publicados),
foram observadas taxas de ciclicidade de 90 % para vacas secas e 27 % para
as vacas lactantes (60 dias pós-parto), evidenciando assim o efeito negativo da
amamentação ao retorno da ciclicidade após o parto.
O USO DE PROGESTÁGENOS E ESTRÓGENOS PARA
SINCRONIZAÇÃO DO ESTRO
Nos anos 50, diversos progestágenos ativos por via oral foram
sintetizados, mas somente na década de 60 é que estes esteróides começaram
a ser empregados na sincronização do estro de bovinos. Tratamentos com
progestágenos por períodos prolongados sincronizam o estro com precisão,
porém as inseminações artificiais após o estro sincronizado resultaram em
baixa taxa de prenhez (Barros et al., 2000).
O progestágeno é utilizado para inibir o desenvolvimento de um
corpo lúteo (CL) em fêmeas que ovularam recentemente (próximo a data de
colocação do implante) ou inibir a ovulação se a fêmea estiver no final do ciclo
estral (Odde, 1990). Porém, dispositivos de progestágenos implantados, na
ausência de CL na fêmea provocam a formação de um folículo dominante (FD)
persistente que quando ovula produz um ovócito de baixa qualidade (Smith
& Stevenson, 1995). Isto se deve à alteração do padrão secretório de LH (alta
freqüência e baixa amplitude) (Rajamanhenderan & Taylor, 1991), característico
248
de fase folicular, e não um padrão de alta amplitude e baixa freqüência,
característico do diestro provocando então uma manutenção prolongada do
folículo dominante, interrompendo o padrão usual do crescimento folicular em
ondas. Este padrão secretório desencadeia o mecanismo de maturação nuclear,
porém, insuficiente para promover a ovulação, no entanto, esta se torna
presente quando é interrompida a administração do progestágeno (Madureira,
2000).
A capacidade do estradiol de induzir o turnover da onda folicular
depende de concentrações elevadas de progesterona na circulação. Isso foi
claramente demonstrado em vacas que receberam uma injeção de 1 mg de BE
no dia 13 do ciclo estral e nenhum outro tratamento, ou uma dose luteolítica
de PGF2α às 0, 24 ou 48 horas depois da injeção de BE (BURKE et al.,
1997). O turnover da onda folicular, sinalizado pelo número de animais que
apresentaram 3 ondas de desenvolvimento folicular, foi induzido em todos
os animais que não receberam PGF2α e em todas as vacas (com exceção
de uma) que receberam PGF2α 48 horas depois do BE. Por outro lado, as
vacas injetadas às 0 ou 24 horas depois do BE manifestaram ciclos estrais de
duas, três e quatro ondas de desenvolvimento folicular e certa prevalência de
desenvolvimento de folículos císticos que não conseguiram ovular.
Este estudo indicou que as concentrações de progesterona circulante
precisam manter-se elevadas por pelo menos 48 horas depois do tratamento
com estradiol para que ocorra a indução do turnover da onda folicular,
aumentando a possibilidade de ocorrência de luteólise espontânea, quando os
tratamentos de sincronização de progesterona/estradiol forem iniciados. (DAY
et al., 2010)
Caccia & Bo (1998) investigaram a utilização de estrógenos junto
aos programas que usam progestágenos e verificou-se que a administração
de estradiol induzia a atresia do folículo dominante daquele momento,
proporcionando então o crescimento de uma nova onda folicular. Sá Filho et
al.(2010) avaliaram o efeito da administração de 2 mg de Benzoato de Estradiol
(BE), na inserção do implante contendo progestágeno e duas diferentes doses
de Valerato de Estradiol (VE) para sincronização da emergência de uma nova
onda em vacas e novilhas Bos indicus, no estudo foi observada uma interação
entre categoria animal e o estradiol utilizado. Sendo que o BE promoveu um
efeito semelhante nas categorias animais, na indução da emergência de uma
nova onda de crescimento folicular.
São vários os produtos utilizados encontrados comercialmente:
acetato de melengestrol (MGA) administrado oralmente, CIDR®, PRIMER®,
PRID®, Sincrogest® entre outros dispositivos intravaginais de P4, e ainda o
Crestar® e o Sincro-Mate-B® que são dispositivos subcutâneos de Norgestomet
(análogo de P4).
249
SINCRONIZAÇÃO DA OVULAÇÃO
A sincronização da ovulação é uma ferramenta importante quando o
objetivo é trabalhar com IA em tempo fixo, pois torna mais preciso o momento
e o mecanismo da ovulação nos animais tratados, ou seja, pela aplicação de
hormônios os quais possam promover um mecanismo de “feedback” positivo
para LH no momento final do crescimento folicular.
Os medicamentos utilizados para a indução da ovulação possuem ação
por retroalimentação positiva na liberação pulsátil de LH (estrógenos e LH),
ou agem diretamente nos receptores de LH no folículo (eCG e LH), o intervalo
entre a administração e a ocorrência das ovulações é específico e de acordo
com o fármacos utilizados. Wiltbank e Haughian (2003), observaram que no
caso do GnRH, o intervalo entre a administração e a ovulação varia de 26 a 30
horas. Este intervalo é encurtado quando se administra eCG ou LH, variando
de 24 a 26 horas. Já quando é realizada a administração de BE a ovulação é
induzida em torno de 45 horas após a aplicação, sendo que o intervalo entre a
aplicação e o pico de LH ocorre 22 horas, após a administração de BE (MAIO
et al. 2006)
O Cipionato de Estradiol (CE), quando administrado no momento da
retirada do implante de Progesterona, induz o pico de LH entre 45 e 49 horas
(SALES et al. 2008), sendo que a ovulação ocorre em torno de 68 horas após o
tratamento (SALES et al. 2007). Com essas afirmações podemos concluir que
ovulação ocorre em momentos semelhantes quando aplicamos CE na retirada
do dispositivo de Progesterona e ou BE 24 horas após a retirada do mesmo.
Os sistemas syncro-mate B®, Crestar®, CIDR® e PRID® oferecem alta
porcentagem de animais em estro, num período bastante curto, o que possibilita
a realização de IA em tempo fixo geralmente entre 48 e 60 horas após a retirada
dos implantes ou dispositivos intravaginais. Se isto ocorre, é porque o “status”
folicular, no final do tratamento é bastante homogêneo entre os animais o que
possibilitaria a sincronização da ovulação mediante a aplicação de drogas que
desencadeiem o pico pré-ovulatório de LH (Madureira, 2000).
Os estrógenos, como os andrógenos são carreados por proteínas
na circulação. De todos os esteróides, os estrógenos apresentam a maior
variação de funções fisiológicas. O estrógeno age sobre o SNC para induzir
o comportamento do estro na fêmea, porém pequenas quantidades de
progestágenos com estrógenos são necessárias em ovelhas e vacas para
indução do estro sendo o estradiol o estrógeno biologicamente ativo produzido
pelo ovário (Kaltenbach & Dunn,1988).
O estrógeno pode agir como um agente sincronizador da ovulação,
induzindo um pico de LH através de “feedback” positivo ao GnRH e
conseqüentemente liberação de LH, que foi estudo de Mcmillan & Burke
(1996) e Madureira et al., (1997), onde foi observado também que com 0,75
250
mg ou com 1,0 mg de benzoato de estradiol 24 h após a remoção do implante
do progestágeno é eficaz para o pico de LH pré ovulatório, constatado também
por Barbuio et al., (1999).
O uso de estradiol após um curto período de exposição a progestágenos
é aplicado em vacas leiteiras em anestro a fim de incrementar a indução,
detecção e precisão do estro (Day et al., 2000), mostrando também que o
desenvolvimento folicular após uma injeção de BE 48h após a remoção do
implante resultou em um estro sincronizado em 98% das vacas tratadas, e uma
taxa de concepção 70% pela primeira IA após a detecção do cio. O mesmo
procedimento foi realizado por Biehl e Pires (2009) (dados não publicados),
onde as fêmeas zebuínas receberam 1 mg de BE após 48 horas da retirada do
dispositivo de progesterona, tiveram estro sincronizado de 92 %, porém a taxa
de concepção não ultrapassou 35 % na primeira IA após a detecção do estro.
O GnRH provoca a liberação de LH pela hipófise anterior que atua
diretamente no folículo dominante causando ovulação (Pursley et al., 1995);
Seguin et al.,(1976), testaram 5 doses de GnRH (25, 50, 100, 150, 250µg) em
vacas leiteiras com cisto folicular e observaram que a concentração de LH
aumentava de forma proporcional a dose administrada.
A administração de GnRH ou estradiol pode induzir um pico de LH,
mas a ovulação seguida da formação de um corpo lúteo com vida normal pode
não ocorrer a menos que este pico de LH tenha sido precedido por uma fase
lútea normal ou por algum tratamento com progestágeno durante um período
mínimo de 7 dias.
Efeitos na sincronização da ovulação foram relatados por Vasconcelos
et al., (1994), com a aplicação de GnRH 30 horas após a retirada do implante
do Syncro-Mate B e posteriormente a IA era feita 24 horas após a aplicação do
mesmo GnRH.
A extensão do anestro pós-parto em vacas Brahman amamentando
como citado por Henao et al., (2000), pode ser explicada pela baixa secreção
de LH, ou seja, nestes animais ha uma redução na freqüência dos pulsos de
secreção de LH evitando a maturação e ovulação do folículo dominante.
Resultados semelhantes também foram encontrados por Ruiz-Cortés et al.
(1999); isso mostra uma vantagem em se usar hormônios para tornar mais
preciso o pico de LH, e conseqüentemente uma melhor sincronia da ovulação,
onde fêmeas Bos taurus indicus apresentam uma maior sensibilidade a
gonadotrofinas exógenas (Cavalieri et al., 1997).
É possível, portanto, não só sincronizar o estro, mas também a
ovulação pelo uso de GnRH, benzoato de estradiol, ou eCG e realizar a IA em
tempo fixo (Madureira, 2000).
Quando o “feedback” negativo da progesterona é removido seja
espontaneamente ou pela indução da luteólise, aumenta a secreção pulsátil
251
de LH e a esteroidogenese pelo folículo. As vacas com um proestro longo
tiveram um aumento precoce de estradiol (logo após a administração de PGF),
e uma concentração maior de estradiol no momento da aplicação do GnRH,
quando comparado com as vacas que tiveram um proestro curto, embora o
diâmetro do folículo ovulatório não diferiu entre os tratamentos (BRIDGES
et al., 2004). Neste mesmo estudo, as vacas com mais do que 10 pg/ml de
estradiol circulante no momento da aplicação do GnRH tiveram uma maior
taxa de concepção do que as com menos de 10 pg/ml de estradiol. Resultados
semelhantes foram encontrados por (Perry et al., 2003).
Para aumentar a produção de estradiol pelo folículo ovulatório,
a regressão induzida do CL logo após a emergência da onda folicular pode
ser mais benéfica do que os típicos programas de sincronização. Os dados de
Valdez et al., (2005) suportam esta afirmação indicando que no dia 4 após
a emergência, os folículos dominantes aumentam o estradiol intrafolicular
e a capacidade enzimática para produzir estradiol quando comparado aos
folículos dominantes mais velhos (dia 6 a 8). Conseqüentemente, removendo
o “feedback” negativo do folículo dominante mais cedo na onda folicular,
pode resultar no aumento da secreção de estradiol pelos folículos menores mas
esteroidogenicamente mais ativos. Garantir uma adequada concentração préovulatória de estradiol, pode ser tão critico quanto diminuir a secreção préovulatória do estradiol pelo folículo ovulatório para induzir a ovulação, que
pode alterar a morfologia do endométrio uterino e reduzir a habilidade do útero
para secretar ‘histotroph”, e mudar a resposta de outros sinais endócrinos.
Adicionalmente, o estradiol pré-ovulatório serve para estabelecer receptores
para progesterona no útero, o qual é a chave para os processos fisiológicos
para permitir uma apropriado secreção pelas glândulas endometriais para
garantir a sobrevivência do embrião em resposta ao aumento da concentração
de progesterona luteal.
Quando a progesterona diminui no início da fase de crescimento
do folículo ovulatório, ocorre rápido aumento na secreção de LH pulsátil e
aumenta a probabilidade de concepção devido ao aumento da estimulação da
esteroidogênese ou outras ações sobre o folículo pré-ovulatório e/ou útero.
Existem outras evidências para suportar a teoria de que a regressão precoce do
CL irá aumentar a fertilidade. Tem-se demonstrado que no dia 8, o programa
Benzoato de estradiol + CIDR utilizado em vacas de corte após o parto, mais
a aplicação de prostaglandina no 4º dia do CIDR aumenta a fertilidade de
receptoras utilizadas em programas de transferência de embriões, quando
comparado com vacas que recebem prostaglandina no dia 8 (MORENO et
al., 2002). O princípio deste estudo foi que a luteólise precoce pode criar
um baixo teor de progesterona (a única progestrona presente é a do CIDR),
assim como um alto teor de LH e com isso aumentar o desenvolvimento
252
folicular. Da mesma maneira, Tribulo et al., (2002) tratou vacas de corte
com 400 UI de eCG no 5º dia de um programa de 8 dias CIDR + Benzoato
de estradiol, para aumentar exogenamente a estimulação gonadotrófica do
folículo ovulatório. A taxa de prenhez destas vacas quando usadas receptoras
em programas de transferência de embriões foi aumentada em relação as vacas
que não receberam eCG. A aplicação de eCG na remoção do CIDR também
tem mostrado melhora na taxa de prenhez assim como aumento na secreção
de progesterona pelo CL desenvolvido (Baruselli et al., 2004). Estes resultados
evidenciam que o aumento da gonadotrofina suporta o folículo ovulatório para
aumentar a fertilidade.
A preocupação e o desafio em reduzir o intervalo do GnRH a
aplicação de prostaglandina em qualquer protocolo de sincronização de cio é
o impacto destas mudanças sobre a habilidade da prostaglandina em induzir
luteólise do CL acessório formado em resposta ao GnRH. Tem-se observado
que o CL desenvolvido (dia 1-5) é resistente a aplicação de prostaglandina
para induzir a luteólise (Tanabe and Hann, 1984; Watts and Fuquay, 1985).
Recentes pesquisas desenvolvidas na Ohio State University tem demonstrado
que o CL acessório é resistente a aplicação de prostaglandina para induzir a
luteólise no dia 4 após a aplicação de GnRH (Sandeen, 2003). Duas injeções
de prostaglandina dadas 12 horas de intervalo têm mostrado ser efetivas em
induzir a regressão do CL com 4 dias de idade (Macmillan et al., 1996). Este
resultado tem sido confirmado por pesquisadores da Ohio State University
quando a prostaglandina é aplicada com um CL do dia 5 do ciclo estral em
intervalos de 2 à 12 horas.
INSEMINAÇÃO ARTIFICIAL EM TEMPO FIXO (IATF)
Por muitos anos vem se discutindo e estudando a melhor maneira de
se empregar a IA em grandes rebanhos de corte, porém com o advento da IATF
a utilização desta biotecnologia vem se difundido.
O sucesso da IA convencional com a detecção visual do estro, depende
de vários fatores como: conhecer realmente os sinais do animal em cio, tempo
gasto para a observação, horário da IA e especialização e dedicação da mão de
obra destinada ao serviço. O tempo gasto para a observação do estro pode ser
citado como um fator de extrema importância, portando pode-se concluir que
quanto mais vezes e por mais tempo se observar estro maior seria a taxa de
detecção de estro. Porém, maior seria a ocupação da mão de obra dispensada
por um longo período.
Em fêmeas zebuínas, a curta duração do estro (cerca de 10 horas)
associada a alta incidência de cios noturnos (30 a 50%) dificultam a detecção
do cio e prejudicam a implantação a implantação de programas convencionais
de IA (Barros et al., 2000).
253
Nos últimos tempos com o avanço tecnológico da pecuária tem se
empregado a utilização da IATF. O processo se resume em determinar o dia
que um lote de vacas serão inseminadas. Com este avanço se reduz a estação
de monta em um menor número de dias, não se perde com a falha na detecção
de cio, pois não há, e parte do trabalho é reduzido à alguns dias, diminuindo
também o número de touros utilizados na estação de monta.
Atualmente estão sendo encontrados bons resultados quanto a taxa
de concepção dos protocolos de sincronização da ovulação associados com
a IATF. Sá filho et al., (2009), realizando uma análise retrospectiva de dados
oriundos de propriedades comerciais do Brasil, que utilizavam a sincronização
do estro com a associação do BE e da progesterona, descreveu que a taxa de
prenhez média foi de 49,6% (31.786/64.033 vacas). Sendo que este resultado
foi influenciado basicamente por quatro variáveis: fazenda (26-28%), categoria
animal (novilhas 39,6%; vacas primíparas 45,2%; vacas multíparas 51,8%),
touro (7,2-77,3%) e escore de condição corporal (43-52,7%).
O emprego da IA é a base para a aplicação de um correto melhoramento
genético da propriedade, pois aumentarão a eficiência reprodutiva, melhores
índices zootécnicos, uma vez dominados, resultarão no auxilio à maior difusão
do uso IA e melhor resultado econômico.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Na última década diversos pesquisadores se dedicaram a estudar o
comportamento do desenvolvimento folicular, bem como particularidades
inerentes as diferentes raças. Com esses estudos foram desenvolvidos
procedimentos para administração dos hormônios com o intuito de sincronizar
as ondas de crescimento folicular e posteriormente a ovulação.
Atualmente estudos estão sendo realizados com o intuito de reduzir a
quantidade de dias em que a fêmea fica exposta ao dispositivo de progesterona,
reutilização de dispositivos, quantificar a dose inicial de estradiol para acelerar
o inicio de uma nova onda, reduzir manejos para sincronização, entre outros.
Ou seja pequenos ajustes que podem reduzir o custo do protocolo, bem como
aumentar os índices já existentes.
Trabalhos para a aplicação da IATF podem ser desenvolvidos, com
utilização de produtos comerciais já existentes e novos produtos. Porém,
ainda existem dúvidas sobre qual metodologia ou controle hormonal seria
mais adequado para cada subespécie, categoria e escore de condição corporal.
Pesquisas as quais possam contribuir para se aumentar e aperfeiçoar a técnica
continuam em andamento, possibilitando então uma ampla e segura utilização
desta tecnologia.
254
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ADAMS, G.P.; JAISWAL, R.; SINGH, J.; MALHI, P. Progress in understanding ovarian follicular
dynamics in cattle. Theriogenology. v.69, 72-80, 2008.
ADAMS, G.P.; MATTERI R.L.; KASTELIC, O.J. et al. Association between surges of FSH and
emergence of follicular waves in heifers. Journal Reproduction and Fertility, v. 94, p. 177-188,
1992.
ASBIA, Associação Brasileira de Inseminação Artificial. Relatório estatístico de produção,
importação e comercialização de sêmen. Disponível em: http://www.asbia.org.br/novo/relatorios/.
Acessado em: 01/10/2010 . 2009.
BARBUIO, J.P.; MARQUES, A.; MADUREIRA, E.H. et al. Sincronização da ovulação com
benzoato de estradiol após o tratamento com MGA/PG/ 17ß estradiol + progesterona em novilhas
nelore. Revista Brasileira de Reprodução Animal, v.23, p. 312-314, 1999.
BARROS, C.M.; FERNANDES P.; NOGUEIRA M.F.G. Controle farmacológico do ciclo estral
e superovulação em zebuínos de corte. In: MADUREIRA E.H., BARUSELLI, P.S. Controle
farmacológico do ciclo estral em ruminantes, São Paulo , FUNVET , P.158-189. 2000.
BARUSELLI PS, E. L. REIS , M. O. MARQUES, K, L. F. NASSER, and G. A. BO. The use
of hormonal treatments to improve reproductive performance of anestrous beef cattle in tropical
climates. Anim. Reprod. Sci. 82-83:479-486. 2004.
BASTOS, M.R. ; MATTOS, M.C.C. ; MESCHIATTI, M.A.P. ; SURJUS, R.S. ; GUARDIEIRO,
M.M. ; FERREIRA, J.C.P. ; MOURAO, G. B. ; BIEHL, M. V. ; PEDROSO, A.M. ; SANTOS,
F.A.P. ; SARTORI, R. . Ovarian function and circulating hormones in nonlactating nelore versus
holstein cows. In: XXIV Reunião Anual Da Sociedade Brasileira De Tecnologia De Embriões,
2010, Porto De Galinhas - PE. XXIV Reunião Anual Da Sociedade Brasileira De Tecnologia De
Embriões / Acta Scientiae Veterinariae. v. 38. p. S776-S776, 2010.
BINELLI, M. Estratégias anti-luteolíticas para a melhora da sobrevivência embrionária em
bovinos. In: MADUREIRA E.H., BARUSELLI, P.S. Controle farmacológico do ciclo estral em
ruminantes, São Paulo, FUNVET ,2000,. p.99-114.
BO, G.A. ; ADAMS, G.P.; MAPLETOFT, R.J. Dinámica folicular ovárica en el bovino. In:
MADUREIRA E.H., BARUSELLI, P.S. Controle farmacológico do ciclo estral em ruminantes,
São Paulo , FUNVET ,2000,. p.12-34.
BO, G.A.; ADAMS, G.P.; PIERSON, R.A. et al. Follicular waves dinamic after estradiol 17ß
treatment of heifers with or without a progesterone implant. Theriogenology, v. 41, p. 1555-1569,
1994.
BO, G.A.; ADAMS, G.P.; PIERSON, R.A.; et al. Exogenous control of follicular developement in
cattle. Theriogenology, v. 43, p.31-40, 1995.
BRIDGES, G. A.; M. L. MUSSARD, C. L. GASSER, D. E. GRUM, and M. L. DAY. Influence of
duration of proestrus on circulating estradiol, the LH surge, and luteal function in cattle. J. Anim.
Sci. 82(Suppl. 1)102: Abstr. 102. 2004.
BURKE, C.R.; DAY, M.L.; CLARK, B.A.; BUNT, C.R.; RATHBONE, M.J.; MACMILLAN,
K.L. Effect of luteolysis on follicle wave control using oestradiol benzoate in cattle. Proc. New
Zealand Soc. Endocrinology., v.40, p.134 (Abstr.), 1997.
255
BUTLER, W.R. Nutritional interactions with reproductive performance in dairy cattle. Animal
Reproduction Science, v.2;60-61, p.449-457, 2000.
CACCIA, M.; BO, G.A. Follicular wave emergence following treatment CIDR-B implanted beef
cows with estradiol benzoate and progesterone. Theriogenology,. v.49, p. 341, 1998.
CASTILHO, C.; GARCIA, J.M.; RENESTO, A.; NOGUEIRA, G.P.; BRITO, L.F.C. Follicular
dynamics and plasma FSH and progesterone concentrations during follicular deviation in the first
post-ovulatory wave in Nelore (Bos indicus) heifers. Animal Reproduction Science, v.98, p.18996, 2006.
CAVALIERI, J.; RUBIO, I. KINDER, J.E. Synchronization of estrus and ovulation and associated
endocrines changes in Bos taurus indicus cows. Theriogenology, v.47, p.801-814, 1997
DAY, M.L.; BURKE, C.R.; PIRES, A.V. Uso de estrógeno exógeno visando coordenar o
crescimento folicular, estro e ovulação. Bovinocultura de Corte, v. 1, pág: 653 - 665, FEALQ ,
Piracicaba - 2010.
FIGUEIREDO, R.A.; BARROS, C.M.; PINHEIRO, O.L. et al. Ovarian follicular dynamics in
Nelore breed (Bos taurus indicus) cattle. Theriogenology, v.47, p.1489-1505, 1997
FNP Consultoria, ANUALPEC, Anuário da Pecuária Brasileira. São Paulo: 380p. 2010.
FORTUNE, J.E. Ovarian follicular growth and development in mammals. Biological Reproduction,
v. 50, p. 225-232, 1994.
GIMENES, L.U.; CARVALHO, N.A.T; SÁ FILHO, M.F.; SANTIAGO, L.L.; CARVALHO,
J.B.P.; MAPLETOFT, R.J.; BARROS, C.M.; BARUSELLI, P.S. Capacidade ovulatória em
novilhas Bos indicus. Acta Scienciae Veterinariae, v.33, supl.1, p.209, 2005b [Resumo].
GIMENES, L.U.; SÁ FILHO, M.F.; MADUREIRA, E.H.; TRINCA, L.A.; BARROS, C.M.;
BARUSELLI, P.S. Estudo ultra-sonográfico da divergência folicular em novilhas Nelore (Bos
indicus). Acta Scienciae Veterinariae, v.33, supl.1, p.210, 2005a.
GINTHER, O.J.; KNOPF, L..; KASTELIC, J.P. Temporal associations among ovarian events in
cattle during oestrus cycles with two and three follicular waves. Journal of Reproduction and
Fertility, v. 87, p.223-230, 1989.
GINTHER, O.J.; WILTBANK, M.C.; FRICKE, P.M. Selection of the dominant follicle in cattle.
Biological Reproduction, v.55, p.1187-1194, 1996.
HENAO, G.; OLIVERA-ANGEL, M.; MALDONADO-ESTRADA, J.G. Follicular dynamics
during postpartum anestrus and the first estrous cycle in suckled os non-suckled brahman (Bos
taurus indicus) cows. Animal Reproduction Science , v 63 p. 127-136, 2000.
JOLLY,P.D.; TISDALL,D.J.; HEATH,D.A. Apoptosis in bovine granulosa cells in relation to
steroid synthesis, cAMP response to FSH and LH, and follicular atresia Biological Reproduction,
v.51, p.934-944, 1994.
KALTENBACH C.C.; DUNN T.G. Endocrinologia da reprodução. In: HAFEZ, E.S.E. Reprodução
animal 6.ed. São Paulo: Manole, 1988 p.95-129.
KALTENBACH C.C.; DUNN T.G. Endocrinologia da reprodução. In: HAFEZ, E.S.E. Reprodução
animal 6.ed. São Paulo: Manole, 1988 p.95-129.
256
KASTELIC, J.P.; KNOPF,; L., GINTHER, O.J. Effect of day of protaglandin F2 treatment on
selection and development of the ovulatory follicle in heifers. Animal Reproduction Science, v.
23, p.169-180, 1990.
MADUREIRA, E.H. Controle farmacológico do ciclo estral com o emprego de progesterona e
progestágenos em bovinos. In: MADUREIRA E.H., BARUSELLI, P.S. Controle farmacológico
do ciclo estral em ruminantes, São Paulo , FUNVET , p.89-98. 2000.
MADUREIRA, E.H.; BARBUIO, J.P.; ARRUDA, R.P. et al. Sincronização do estro em fêmeas
bovinas usando acetato de melengestrol (MGA) associado com PGF2ɑ e 17ßestradiol. Revista
Brasileira de Reprodução Animal, v.21, p.94-97, 1997.
MAIO, J.R.G; SANDOVAL, G.A.F.; SOUZA, E.D.F.; NOGUEIRA, G.P.; CIPRIANO,
R.S.; PERECIN, F.; GARCIA, J.M. Concentração sérica de LH em vacas Nelore ciclando ou
ovariectomizadas submetidas ao tratamento com 2 mg de Benzoato de estradiol. Acta Scientiae
Veterinariae. v.34, 360; 2006
MIZUTA K. Estudo comparativo dos aspectos comportamentais do estro e dos teores plasmáticos
de LH, FSH, progesterona e estradiol que precedem a ovulação em fêmeas bovinas Nelore (Bos
taurus indicus), Angus (Bos taurus taurus) e Nelore Angus (Bos taurus indicus Bos taurus
taurus). 2003. 98 f. Tese (Doutorado em Reprodução Animal) – Faculdade de Medicina Veterinária
e Zootecnia, Universidade e São Paulo, São Paulo, 2003.
MORENO, D., L. CUTAIA, H. TRIBULO, R. TRIBULO, M. L. VILLATA, M. CACCIA and G.
BO. Effect of time of prostaglandin administration on pregnancy rates in embryo recipients treated
with progesterone vaginal devices and transferred without estrus detection. Theriogenology
57:552. 2002.
MURPHY,M.G.; ENRIGHT,W.J.; CROWE, M.A. Effect of dietary intake on pattern of growth of
dominant follicles during the oestrus cycle in beef heifers. Journal of Reproduction and Fertility,
v.92, p.333-338, 1991.
MURTA, J. E. J.; ANDRADE, V. J.; PEREIRA, J. C. C.; VALE FILHO, V. R. Taxas de prenhez em
vacas Nelore com a utilização do protocolo Crestar® para sincronização do cio. Revista Brasileira
de Reprodução Animal, v. 25, n. 1, p. 30-35, 2001.
ODDE, K.G. A review of synchronization of estrus in post partum cattle. Journal of Animal
Science, v. 68, p. 817-830, 1990.
PERRY, G. A., M. F. SMITH, A. J. ROBERTS, M. D. MACNEIL and T. W. GEARY. Effect of
ovulatory follicle size at time of GnRH injection on preovulatory serum concentrations of estradiol
in beef cows. Biol. Reprod. 68(Suppl. 1):330. 2003.
PURSLEY, J.R.; MEE, M.O.; WILTBANK, M.C. Synchronization of ovulation in dairy cows
using PGF 2 and GnRH. Theriogenology, v. 44, p. 915-923, 1995.
RAJAMAHENDRAM, R.; TAYLOR, C. Follicular dinamics and temporal relationships among
body temperature, oestrus, the surge of luteinizing hormone and ovulation in holstein heifers
treated with norgestome. Journal of Reproduction and Fertility, V.92, p.461-467, 1991.
RHODES, F.M., DE´ATH, G., ENTWISTLE, K.W. Animal and temporal effects on ovarian
follicular dynamics in Brahman heifers. Animal Reproduction Science, v. 38, p.265-277, 1995.
257
RUIZ-CORTÉS, Z.T.; OLIVERA-ANGEL,M. Ovariam follicular dynamics in suckled zebu (Bos
taurus indicus) cows monitored by real time ultrassonography. Animal Reproduction Science, v.
54 p. 211-220 1999.
SÁ FILHO, M.F.; TORRES-JÚNIOR, J.R.S.; PENTEADO, L.; GIMENES, L.U.; FERREIRA,
R.M.; AYRES, H.; CASTRO E PAULA, L.A.; SALES, J.N.S.; BARUSELLI, P.S. Equine chorionic
gonadotropin improves the efficacy of a progestin-based fixed-time artificial insemination protocol
in Nellore (Bos indicus) heifers. Animal Reproduction Science. v.118, p 182 – 187, 2010.
SÁ FILHO, O.J.; MENEGHETTI, M.; PERES, R.; LAMB, G.; VASCONCELOS, J.L.M. Fixedtime artificial insemination with estradiol and progesterone for Bos indicus cows II: Estrategies
and factors affecting fertility. Theriogenology. v.72, 210-218, 2009.
SALES, J.N.S.; CREPALDI, G.A.; CARVALHO, J.B.P.; GIRATTO, R.W.; MAIO. J.R.G.;
RODRIGUES, M.P.; CARVALHO, C.A.B.; FERREIRA, R.M.; AYRES, H.; BARUSELLI,
P.S. Momento da ovulação e taxa de concepção de vacas Nelores tratadas com diferentes fontes
de cipionato ou de benzoato de estradiol para induzir a ovulação em protocolos de IATF. Acta
Scientiae Veterinariae. v. 36, p.486, 2008.
SALES, J.N.S.; CREPALDI, G.A.; MAIO. J.R.G.; SOUZA, E.F.D.; CARREIRO, S.S.,
VORONEZ, D.G., NOGUEIRA, G.P.; BARUSELLI, P.S. Perfil de liberação de LH após o
tratamento com cipionato de estradiol em novilhas Nelore ovariectomizadas. Acta Scientiae
Veterinariae. v. 35, p.1028, 2007.
SANDEEN, A. T. Regulatory mechanisms that control prostaglandin activity in the bovine corpus
luteum. MS Thesis. The Ohio State University. 2003.
SARTORELLI, E.S.; CARVALHO, L.M.; BERGFELT D.R.; GINTHER O.J.; BARROS, C.M.;
Morphological characterization of follicle deviation in Nelore (Bos indicus) heifers and cows.
Theriogenology, v.63, p.2382-2394, 2005.
SEGUIN, B.E.; CONVEY, E.M.; OXENDER, W.D. Effect of gonadotropin release hormone
and human chorionic gonadotropin on cows with ovarian follicular cystis. American Journal of
Veterinary Research, v. 37, p. 153-157, 1976.
SILCOX, R.W.; POWELL, K.L.; KISER, T.E. Ability of dominant follicles to respond to
exogenous GnRH administration is dependent on their stage of development. Journal of Animal
Science, v. 71,suppl.1, p. 219, 1993.
SMITH, M.W.; STEVENSON, J.S. Fate of dominant follicle, embryonal survival, end pregnancy
rates in dairy cattle treated with prostaglandin F2ɑ and prosgestins in the absence on presence of a
funcional corpus luteun. Journal of Animal Science, v.73,p. 3743-3751, 1995.
STAGG, K. Folicular development in long term anestrous suckler beef cows fed two levels of
energy postpatum Animal Reproduction Science, v.38, p.49-61, 1995.
TANABE, T.Y. and R.C. HANN. Synchronized estrus and subsequent conception in dairy heifers
treated with prostaglandin F2ɑ I. Influence of stage of cycle at treatment. J. Anim. Sci. 58:805.
1984.
TRIBULO H., D. MORENO, L CUTAIA, G. GATTI, R. TRIBULO, M. CACCIA and G. A. BO.
Pregnancy rates in embryo recipients treated with progesterone vaginal devices, and eCG and
transferred without estrus detection. Theriogenology 57:563. 2002.
258
VALDEZ, K. E., S. P. CUNEO, P. J. GORDEN, and A. M. TURZILLO. The role of thecal
androgen production in the regulation of estradiol biosynthesis by dominant bovine follicles
during the first follicular wave. J. Anim. Sci. 83:597. 2005.
VASCONCELOS, J.L.M.; PURSLEY, J.R.; WILTBANK, M.C. Efects of Syncro -Mate B
combined with GnRH on follicular dynamics and time of ovulation. Journal of Animal Science,
v.72,suppl 1, p.174,1994.
WATTS, T.L. AND J.W. FAQUAY. Response and fertility of dairy heifers following injection with
prostaglandin F2ɑ during early, middle, or late diestrous. Theriogenology 23:655. 1985.
WILTBANK, M.C.; GÜMEN, A.; SARTORI, R. Physiological classification in anovulatory
condition in cattle. Theriogenology, v.57, p.21-53, 2002.
WILTBANK, M.C.; HAUGHIAN, J.M. GnRH: Bases fisiológicas para entender sua utilização
em protocolos de sincronização. In: Curso novos enfoques na produção e reprodução de bovinos,
Uberlândia. Anais... Uberlândia: CONAPEC Jr., 1: 121-131; 2003.
WOLFENSON, D.; INBARA, G.; ROTHA, Z.; KAIMB, M.; BLOCHA, A.; BRAW-TAL, R.;
Follicular dynamics and concentrations of steroids and gonadotropins in lactating cows and
nulliparous heifers. Theriogenology, v.62, p.1042-1055, 2004.
YAVAS, Y.; WALTON, J.S. Induction of ovulation in postpartum suckled beef cows: a review.
Theriogenology, v.54, p.01-23, 2000.
259
260