A eficiência dos bovinos depende da eficiência do microbioma ruminal

A eficiência dos bovinos depende da eficiência do microbioma ruminal

O Brasil detém o maior rebanho comercial de bovinos do mundo (213,68 milhões de cabeças) e, por isso, é o segundo maior produtor e o maior exportador de carne bovina, desta forma, a pecuária de corte nacional colaborou com 8,5% do PIB do país em 2019 (ABIEC, 2020).

A pecuária nacional é baseada no uso de áreas de pastagens (162,53 milhões de ha) formadas por gramíneas tropicais e, com isso, cerca de 86% dos animais abatidos em 2019 foram provenientes de sistemas a pasto (ABIEC, 2020).
Nas últimas duas décadas, houve expressiva intensificação da pecuária, por meio da:

• Melhoria no manejo do pastejo. 
• Do uso de suplementos em épocas estratégicas.
• Do semi-confinamento.
• Terminação intensiva a pasto (TIP) e o uso de confinamento.

Culminando com melhoria nos índices zootécnicos (IBGE, 2017)

Entretanto, ainda se verifica em muitas fazendas pouca adoção de tecnologias no manejo do pastejo, o que tem causado a degradação das pastagens e, como consequência, limitada oferta de forragem de baixo valor nutritivo, o que culmina com baixa produção de arrobas por hectare associado à elevada emissão de Gases de Efeito Estufa (GEE), como o metano.

Isso tem sido relacionado à abertura de novas áreas de florestas e com o desmatamento ilegal, afetando negativamente a imagem da pecuária bovina praticada no Brasil, o qual é considerado o principal país capaz de atender parte da crescente demanda de proteína animal pela população humana em crescimento e com maior poder de compra (Alexandratos e Bruinsma, 2012).
A intensificação da pecuária de corte tem sido feita, principalmente, pela adoção de tecnologias que almejam alterar o microbioma ruminal, dada sua importância digestiva, nutricional e para a saúde dos animais (Hungate, 1966).

Portanto, a compreensão do microbioma ruminal é fundamental para o fornecimento de condições necessárias para maximizar os processos de digestão.
O microbioma ruminal é formado pela: [cadastrar]

• População de bactérias (10¹⁰ a 10¹¹ células/mL de líquido ruminal).
• Protozoários (10⁴ a 10⁶ células/mL de líquido ruminal).
• Fungos (10² – 10⁴ /mL de líquido ruminal) e organismos metanogênicos (milhões de células/mL de líquido ruminal)
• Além de micoplasmas e bacteriófagos (Hungate, 1966; Stewart et al., 1997; Teixeira, 1991)

Sendo que os principais grupos microbianos estão descritos na tabela 1.

A elevada concentração de microrganismos e sua diversidade no rúmen são permitidas pelas condições proporcionadas pelo animal, as quais incluem:

• Anaerobiose, controle do pH (varia de 6,0 a 7,0),
• Temperatura constante (entre 38º a 42º c),
• Osmolaridade (250 – 350 mOsm/L),

e pelo suprimento de nutrientes contidos nos alimentos consumidos pelo animal (Hungate, 1966). Desta forma, os microrganismos ruminais exercem papel central na digestão dos polímeros dietéticos, colaborando com cerca de 60-80% da digestão que ocorre no trato digestivo do animal e, desta ação, gera para o animal ácidos graxos voláteis (AGV) e proteína microbiana, que representam a principal fonte de energia e proteína disponível para o animal, respectivamente (Van Soest, 1994).

Apesar disso, há eventos que nele ocorrem considerados indesejáveis pelo homem e, desta forma, devem ser controlados, tais como a metanogênese, a proteólise intensa e a excessiva produção de amônia, bem como a produção excessiva de lactato que leva à acidose ruminal (Figura 1).

Figura 1: Vias de digestão de carboidratos fibrosos (celulose) e não fibrosos (amido) que culminam com a produção de metano e lactato, em animais alimentados com dietas contendo elevada proporção de forragem de baixa qualidade ou dietas de alto concentrado, respectivamente, à esquerda e à direita. Ao centro da figura, aparece o metabolismo de compostos nitrogenados no rúmen, em dietas contendo elevados teores de PB ou PDR e com deficiência de energia, culminando com a produção excessiva de amônia.

• 
  A produção de metano no rúmen causa uma perda de energia bruta da dieta de 6 a 12%, a qual é realizada pelos microrganismos metanogênicos, que usam H2 gerado por outros organismos para reduzirem o CO2 a metano CH4 (Buddle et al., 2011)
• Além disso, o metano é considerado um GEE e sua emissão pelos ruminantes representa cerca de 6% da emissão de GGE de origem antrópica.
• Beuachemin et al. (2009) calculam que uma redução da emissão de metano de 30% equivale a GMD de 80 g e 1 L de leite/vaca/dia, destacando o impacto econômico causado pela metanogênese, por mais importante que ela seja para o ecossistema ruminal.

Igualmente importante, do ponto de vista de impacto econômico, produtivo e ambiental é a excessiva produção de amônia ruminal sob algumas condições dietéticas, realizada por bactérias hiperprodutoras de amônia, o que culminaria com aumento da excreção de N urinário, assim como o acúmulo de lactato produzido por certos organismos, o qual predispõe a acidose ruminal (Nagaraja e Titgemeyer, 2007).

TECNOLOGIAS

Das principais tecnologias usadas para manipular a microbiota ruminal e controlar os eventos indesejáveis descritos anteriormente e para aumentar a eficiência da fermentação ruminal, destacam-se o uso de aditivos tais como os antibióticos, uso de compostos secundários de plantas (óleos essenciais), leveduras e probióticos bacterianos.

Somam-se a esses, outras estratégias nutricionais que o produtor utiliza para otimizar a fermentação ruminal, tais como:

1. O uso de ureia na época seca do ano e adequação da demanda em PDR pela microbiota ruminal com proteína verdadeira.
2. Aumento da quantidade de grãos e seu processamento, no sentido de aumentar o suprimento de energia para crescimento microbiano.
3. Melhoria no manejo do pastejo de modo a proporcionar ao animal e sua microbiota ruminal uma forragem de melhor qualidade.

ADITIVOS

Os antibióticos comumente usados em dietas de bovinos são os ionóforos (monensina e lasolocida) e não ionóforos (virginiamicina), que embora apresentem mecanismos de ação distintos, em que os primeiros atuam no transporte de cátions pela membrana plasmática das bactérias, enquanto que o último bloqueia a síntese proteica bacteriana, resultam em efeitos muito parecidos no ambiente ruminal, reduzindo, em princípio, a população de bactérias bactérias gram (+) (mais sensíveis) e, com isso, aumentariam a abundância de bactérias e gram (-) (mais resistentes).

Como efeitos desejáveis desses antibióticos, destacam-se a redução da produção de H2 e metano, controle da proteólise e produção de amônia ruminal, bem como a prevenção de distúrbios digestivos (acidose ruminal e timpanismo) e metabólicos em animais alimentados com dietas contendo elevado teor de concentrado (Nagaraja e Titgemeyer, 2007).

Esses antibióticos moduladores da fermentação ruminal tem sido usados amplamente no Brasil e em outros países, promovendo como resultado aumento do ganho de peso de animais em pastejo, melhora da eficiência alimentar em animais e prevenção de distúrbios digestivos em animais confinados (Callaway et al., 2003).

Entretanto, em função da possibilidade de desenvolvimento de resistência microbiana aos antibióticos usados na alimentação animal e a transmissão desses genes para os microrganismos que causam doenças em humanos, tem aumentado o interesse pelo uso de compostos modificadores da fermentação ruminal alternativos aos antibióticos, incluindo os compostos secundários de plantas (CSP), bem como leveduras, ácidos orgânicos e probióticos bacterianos e enzimas como forma de otimizar a fermentação ruminal.

Os CPS podem ser classificados como terpenoides ou fenilpropanois encontrados em algumas plantas, sintetizados com o objetivo de protegê-las da ação de herbívoros, incluindo de microrganismos.

Esses compostos podem ter ação bactericida e/ou bacteriostática e, nesse caso, têm se mostrado com potencial de alterar a população microbiana ruminal, dependendo do composto utilizado e dose usada, culminando com os seguintes efeitos: redução da metanogênese, aumento da produção de propionato, controle da produção de amônia ruminal (Patra e Yu, 2012) e da acidose ruminal (Calsamiglia et al., 2007). Borchers (1965) foi o primeiro a relatar o potencial benefício dos óleos essenciais na fermentação microbiana do rúmen.

Terpenóides e fenilpropanóides parecem desenvolver sua ação contra bactérias através da interação com a membrana das células das mesmas (Griffin et al., 1999; Davidson e Naidu,2000; Dorman e Deans, 2000).

As leveduras, principalmente, representadas pela Saccharomyces cerevisiae têm sido usadas na dieta de ruminantes como probióticos há algumas décadas.

No entanto, durante algum tempo pelo uso de cepas desenvolvidas para produção de etanol e não para trabalharem no ambiente semelhante ao rúmen, bem como questões relacionadas à dosagem, geraram resultados contraditórios.

Contudo, na última década, houve um esforço das empresas que trabalham com leveduras para seleção e avaliação de cepas específicas para o ambiente ruminal ou TGI, o que tem permitido melhores e mais consistentes respostas.

Esses fungos unicelulares quando fornecidos aos animais, promovem os seguintes efeitos no ambiente ruminal: estímulo ao crescimento de alguns grupos microbianos importantes, tais como os fibrolíticos e fermentadores de lactato, culminado com aumento da degradação ruminal da fibra e o controle do pH ruminal (Alzahal et al., 2014), além de atuarem também no consumo de O₂ no ambiente ruminal (Newbold et al., 1996; Chaucheyras-Durand, 2008).

Apesar das estratégias citadas anteriormente proporcionarem melhoria na eficiência no uso dos nutrientes (energia e N) pelos animais, por meio da ação desses compostos no ambiente ruminal, selecionando microrganismos desejáveis (mais eficientes) e redução da abundância de organismos menos desejáveis (menos eficientes), a habilidade desses compostos em proporcionar mudanças no microbioma ruminal é moderado e de curta duração, não sendo capazes de promover alterações permanentes no microbioma ruminal (Yanez-Ruiz et al., 2015).

A razão para esse moderado e limitado efeito a longo prazo dos aditivos e outras estratégias de manipulação sobre o microbioma ruminal se deve ao fato da população microbiana ruminal adquirir ou desenvolver mecanismos de resistência à esses compostos com o tempo de exposição aos mesmos, uma vez que uma característica muito importante do microbioma ruminal descrita na literatura reside exatamente na sua resiliência.

Pois, em vários estudos em que se introduz um certo aditivo manipulador da fermentação ruminal, se percebe uma mudança imediata na microbiota ruminal, mas esse efeito vai sendo perdido com o tempo de uso do aditivo ou com a suspensão do fornecimento do mesmo.

Clique aqui para ler a parte II : Como aumentar a eficiência dos animais por meio do seu microbioma ruminal? Novas perspectivas