β-mananos – Impactos sobre a Integridade Intestinal

Entre os fatores antinutricionais presentes nos alimentos utilizados em dietas para suínos e aves, os β-mananos têm recebido atenção nos últimos anos (Vangroenweghe et al., 2021).

Além disso, podem afetar a saúde e a integridade do trato gastrointestinal (TGI) por desencadearem uma resposta imune inata desnecessária (Hsiao, 2006), processo este energeticamente caro ao animal (Huntley et al., 2018).

Embora a integridade do TGI dependa de vários fatores, a dieta e os nutrientes nela presentes desempenham um papel importante na manutenção da mucosa e na população microbiana (Montagne et al., 2003). 

Os β-mananos são um dos componentes da dieta que exercem grande influência nesse sentido, principalmente por estarem presentes em ingredientes comumente utilizados para fabricação de ração, em especial nos grãos de soja (Hsiao et al. 2006).

AÇÕES DA β-MANANASE

Vários mecanismos podem explicar os efeitos positivos da suplementação de β-mananase ao desempenho e à digestibilidade de nutrientes (Shastak et al., 2015). 

Quanto aos efeitos à integridade intestinal, os modos de ação podem ser: efeito sobre a viscosidade do substrato no intestino; melhora da morfologia intestinal; modulação da microbiota intestinal e efeito sobre as respostas imunes.

1- VISCOSIDADE

Os β-mananos aumentam a viscosidade intestinal especialmente por meio de sua ligação às moléculas de água. A alta viscosidade pode levar a menor interação da digesta com as enzimas da membrana, o que diminui a digestibilidade e a utilização de nutrientes, bem como a absorção e a taxa de passagem (Owusu-Asiedu et al., 2006), além de afetar a morfologia intestinal (Jang et al., 2020) (Fig. 1).

Os efeitos da suplementação enzimática na viscosidade jejunal da digesta foram estudados por Mehri et al. (2010), que observaram uma viscosidade reduzida pela adição de β-mananase à dieta.

Lee et al. (2003) mostraram que o uso da β-mananase em dietas contendo fração de casca de farelo de guar (rico em β-mananos) reduziu significativamente a viscosidade intestinal, a qual foi diretamente relacionada ao aumento do peso corporal e à melhor conversão alimentar de frangos de corte aos 20 dias de idade. Resultados semelhantes foram obtidos com o uso de β-mananase para frangos alimentados com níveis variáveis de galactomananos (Latham et al., 2018).

Figura 1. Efeitos da presença de PNA, em especial os β-mananos, na dieta de suínos e aves.

Poulsen et al. (2019) observaram melhorias significativas na saúde intestinal de frangos alimentados com β-mananase, confirmadas por meio da redução do fluido intestinal excessivo e do maior Índice de Integridade Intestinal (I²), este calculado através da avaliação de 23 condições associadas à saúde intestinal.

2- MORFOMETRIA

O efeito dos PNA na morfologia epitelial intestinal e no desenvolvimento estrutural parece estar relacionado à viscosidade da digesta.

A superfície absorvente das vilosidades desempenha um papel importante na assimilação dos nutrientes (Wang, Peng, 2018) e as taxas de absorção estão diretamente relacionadas às taxas de proliferação e diferenciação celular. Embora a suplementação de β-mananase influenciou as características morfológicas intestinais em suínos e aves. 

Em suínos desmamados, o uso de β-mananase em dietas à base de farelo de soja aumentou a altura das vilosidades do jejuno e a relação vilosidade:cripta e diminuiu a profundidade de cripta (Jang et al., 2020). 

Os efeitos observados podem ser atribuídos à redução da viscosidade pela degradação dos β-mananos que amenizaram os danos às estruturas absortivas do intestino. 

Em aves, a suplementação de β-mananase aumentou a altura das vilosidades e melhorou a relação vilosidade:cripta em diferentes seções do intestino delgado, sugerindo que o uso da enzima melhora a morfologia intestinal e o desempenho produtivo em frangos de corte (Mehri et al., 2010; Zuo et al., 2014; El-Masry et al., 2017; Scapini et al., 2019). Mehri et al. (2010) ainda observaram diminuição no número de células caliciformes e na espessura epitelial em frangos suplementados com β-mananase.

 3- MICROBIOTA

O uso de enzimas pode afetar a microbiota intestinal pelo aumento da taxa de digestão, deixando menos substratos disponíveis para fermentação no intestino, ou pela produção de oligossacarídeos solúveis que podem ser usados por microrganismos benéficos (Fig. 2) (Choct et al., 1996; Hopwood et al., 2002).

Os mananos, quando degradados, produzem oligossacarídeos, denominados mananoligossacarídeos (MOS) e manose. Os MOS são caracterizados por apresentarem ação prebiótica pela fermentação seletiva por bactérias intestinais e pela produção de ácidos graxos de cadeia curta (Mary et al., 2019), favorecendo o estabelecimento de uma microbiota intestinal benéfica (Dawood, Ma, 2020).

A suplementação de β-mananase modulou a microbiota intestinal de frangos por meio do aumento de grupos bacterianos benéficos, como Lactobacillus, Ruminococcaceae e Akkermansia, e da redução de Bacteroides em frangos de corte, além de mitigar os efeitos do desafio entérico por coccidiose (Bortoluzzi et al., 2019).

Figura 2. Efeitos da presença de PNA, em especial os β-mananos, no intestino. (a) lúmen intestinal com células caliciformes normais, proteínas de junção, camada mucosa, partículas de ração, bactérias benéficas; (b) lúmen intestinal com ambiente altamente viscoso com aumento de muco, alimento não digerido, competição entre bactérias benéficas e patogênicas, ácidos graxos de cadeia curta – AGCC; (c) lúmen intestinal com carboidrases, muco normal, bactérias benéficas e alimento digerido (Adaptado de Raza et al., 2019).

O uso de β-mananase ainda causou redução na frequência de Faecalibacterium, decorrente da maior degradação de mananos promovida pela enzima, que de outra forma seria utilizada como substrato fermentativo por bactérias desse gênero. Estudos com desafio por Clostridium perfringens e Eimeria observaram ação da β-mananase na modulação da microbiota, além de redução da gravidade de infecção, refletida no aumento significativo do ganho de peso e na diminuição das lesões intestinais (Jackson et al., 2003).

Em poedeiras, a suplementação de β-mananase em dietas contendo altos níveis de farelo de guar aumentou a resistência dos animais à colonização de Salmonella Enteritidis (Gutierrez et al., 2008), reduzindo significativamente a concentração de S. Enteritidis em papo, fígado, ovário e conteúdo cecal.

Enquanto, em suínos desmamados, a suplementação reduziu a contagem de E. coli no ceco (Ferrel, Marsteller, 2013; Jang et al., 2020), mostrando potencial para melhorar a microbiota desses animais.

4- FATORES PRÓ-INFLAMATÓRIOS

Os β-mananos são encontrados na superfície de microrganismos patogênicos, como fungos, bactérias e vírus (Hsiao et al., 2006) e, por isso, quando presentes no intestino, podem desencadear um estímulo imunológico. A ligação dos β-mananos aos receptores de reconhecimento de padrão presentes nas células imunes inatas cria um falso sinal sobre a presença de patógenos, resultando em um processo inflamatório desnecessário (Hsiao, 2006).

Essas citocinas orquestram uma resposta imune que resulta em febre, produção de proteínas de fase aguda (PFA) e proliferação de leucócitos (Huntley et al., 2018). A concentração sanguínea de PFA é modulada por citocinas pró-inflamatórias, como interleucina-1 (IL-1), IL-6 e fator de necrose tumoral (TNF), sendo consideradas boas indicadoras da resposta sistêmica a processos inflamatórios.

Estudos em aves demonstraram que a β-mananase diminuiu a concentração plasmática de PFA e melhorou o desempenho e a eficiência alimentar, explicada por uma possível economia de energia por meio da prevenção da resposta imune mediada pela presença do β-manano no intestino (Anderson et al., 2009).

Anderson e Hsiao (2006) também observaram que a adição de β-mananase às dietas à base de milho e soja reduziu significativamente o nível de glicoproteína ácida alfa-1 (AGP) no sangue ao mesmo tempo que proporcionou melhor desempenho. A β-mananase em frangos de corte ainda mostrou ação anti-inflamatória por meio da redução da expressão de IL-1 e IL-6 e do aumento de IL-10 (Olmeda-Geniec et al., 2015).

Em suínos, a farinha de copra hidrolisada com mananase demonstrou atividade anti-inflamatória in vivo, com diminuição da expressão de TNF-α, IL-1β e IL-17 no cólon de suínos que sofrem de inflamação intestinal (Ibuki et al., 2014). Ademais, leitões desmamados suplementados com β-mananase mostraram diminuição nas concentrações séricas de haptoglobina e IL-1α, podendo indicar ação efetiva da enzima no alívio do estresse imunológico (Huntley et al., 2018).

Ainda nesse sentido, a permeabilidade intestinal está intimamente relacionada às proteínas de junção, como claudinas, ocludinas e zona de oclusão-1 (ZO-1). Citocinas pró-inflamatórias podem perturbar a função de barreira epitelial influenciando as funções das proteínas de junção (Capaldo, Nusrat, 2009). Zuo et al. (2014) observaram que o uso de β-mananase afetou a expressão de proteínas de junção no intestino, aumentando a expressão de ocludina e ZO-1 em frangos, o que melhorou a integridade intestinal.

CONCLUSÃO

Diante disso, podemos observar que a aplicação de β-mananases na nutrição animal tem sido foco de pesquisas científicas. A introdução de enzimas que degradem os β-mananos presentes nos alimentos destinados à nutrição animal é um passo importante para a redução dos efeitos antinutritivos desse polissacarídeo. 

A identificação dos mecanismos pelos quais a suplementação de β-mananase afeta a integridade intestinal é importante para entender os resultados de melhoria de desempenho encontrados no campo.