20 Aug 2021
Nanominerais na nutrição de ruminantes
A nanotecnologia é uma ferramenta promissora que tem uma grande perspectiva de revolucionar a agricultura em geral, especialmente no setor pecuário. A definição de nanotecnologia é expressa como o controle e a compreensão da estrutura da matéria na faixa da nanoescala dentro de 1–100 nanômetros de tamanho, mais de 1000 vezes menor que o diâmetro de um fio cabelo humano.
Uma das abordagens da nanotecnologia na produção animal são os nanominerais, principalmente selênio (Se) e zinco (Zn). Essa abordagem possibilita o transporte direto de compostos ativos aos órgãos-alvo, evitando sua rápida degradabilidade e estimulando diversos benefícios à saúde.
Até o momento, estudos têm mostrado que a aplicação de nanominerais na produção, imunidade e reprodução de animais é promissora, mas efeitos adversos e toxicidade também são relatados.
Antes de ser implementado na pecuária, a aplicação de nanomateriais deve ser avaliada. Estudos indicam que a complementação dietética do nano-Se pode ser usada de forma mais eficiente em comparação ao Se inorgânico ou orgânico.
Pesquisadores buscam maximizar o benefício da aplicação da nanotecnologia, inserindo nanominerais na nutrição animal visando o melhor desempenho e saúde dos animais e benefícios para os humanos.
A inclusão de diferentes tipos de selenito (selenito de sódio, fermento selenizado e nano-Se elementar) aumentou os níveis de Se total no sangue, soro e tecido. Shi et al. (2011) observaram que a suplementação de nano-Se na dieta basal aumentou a fermentação do rúmen em ovelhas.
Mecanismos de ação dos nanominerais
Nanopartículas, incluindo os nanominerais, podem ser usados como unidades funcionais. Eles podem atuar como meio de entrega de materiais associados à sua superfície ou encapsulados em seu interior. Um estudo animal afirmou que os mecanismos de ação das nanopartículas são, por exemplo:
- aumentar a área de superfície disponível para se conectar com o suporte biológico
- aumentar o tempo de residência do composto no TGI
- entregar de forma eficiente os componentes ativos aos locais alvo no corpo
- minimizar o efeito dos mecanismos de depuração intestinal
- permitir a absorção eficiente pelas células
- permear profundamente nos tecidos através de capilares finos
Recentemente, os nanominerais têm sido usados com sucesso como aditivos na avicultura e pecuária. Espera-se que essas nanopartículas possuam as características desejáveis como baixa dose, melhor biodisponibilidade e interação estável com outros compostos.
Devido ao seu uso em baixas doses, eles podem ser usados como promotores de crescimento em substituição aos antibióticos, que é atualmente um dos grandes desafios da produção de proteína animal. Além disso, esses nanoaditivos podem ser integrados com micelas ou cápsulas de proteína, ou qualquer outro ingrediente natural para rações, se tornando um aditivo versátil.
A atividade fisiológica das nanopartículas no trato gastrointestinal dos animais ocorre por meio da capacidade de biodisponibilidade e absorção. As nanopartículas, incluindo os nanominerais, apresentam maior relação área-superfície-volume, o que proporciona maior área superficial para interação com a superfície mucosa, segundo Corbo et al. (2016).
As formas de dosagem nanoparticuladas têm mostrado vantagens para a entrega de nanominerais gastrointestinais, devido a algumas características como:
- transporte mais fácil através do TGI
- aumento no tempo de residência das partículas no TGI
- distribuição e liberação mais uniformes de nanominerais
- captação melhorada nos tecidos e células da mucosa
- acúmulo específico no local da doença, como em tecidos inflamados
Quando um nanomineral é inserido em um meio biológico, como sangue ou muco, ele é imediatamente coberto por proteínas adsorvidas em sua superfície, o que lhe confere uma “identidade biológica” específica. Está “coroa” de proteína pode condicionar a biodistribuição, bem como a possível toxicidade da nanopartícula.
| Aplicações de nanominerais em ruminantes |
Os microminerais podem ser úteis para melhorar a saúde e a imunidade, as funções do sistema digestivo, a homeostase da microbiota, o metabolismo e o desempenho reprodutivo em ruminantes. Desse modo, os nanominerais podem atuar no aumento da eficiência desses efeitos.
Efeitos na fermentação ruminal e crescimento
Em experimento com vacas leiteiras com mastite subclínica, foi observado melhora na produção de leite e redução na contagem de células somáticas dos animais suplementados com Nano-ZnO (óxido de zinco), em comparação com ZnO tradicional.
No geral, os efeitos positivos sobre a fermentação ruminal e a digestibilidade dos nutrientes podem ser atribuídos ao aumento da relação entre área de superfície e volume, tamanho em nanoescala, movimento rápido e específico dos nanominerais e eficácia catalítica. Essas características contribuem para melhorar a biodisponibilidade de absorção de nanominerais no TGI (Seven, et al., 2018; Zhan et al., 2007).
Os efeitos intensificadores dos nanominerais no crescimento podem estar relacionados à sua capacidade de alterar beneficamente a microarquitetura intestinal dos animais e melhorar a fermentação ruminal, especificamente a digestão das fibras (Adegbeye et al, 2019; Murthy, 2013; Zhai et al., 2017; Mohamed et al., 2017).
Efeitos no desempenho reprodutivo[registrados]
Os efeitos positivos da suplementação de nanomateriais no desempenho reprodutivo incluem a melhoria dos resultados da inseminação artificial e abordagens relacionadas à aplicação de diferentes técnicas de inseminação artificial.
Foi relatado que agentes antioxidantes, como os minerais, melhoram as propriedades de qualidade do sêmen de resfriamento ou no pós-descongelamento das células espermáticas, principalmente se estiverem em nanoformas. Espermatozoides defeituosos causam falha na fertilização em condições in vitro e in vivo. Portanto, manter condições perfeitas durante o armazenamento do sêmen é um pré-requisito para a manutenção da viabilidade.
Durante os processos de congelamento/resfriamento, os espermatozoides são preservados em extensores sintéticos, que sempre precisam de ajustes para manter as características de qualidade do sêmen adequadas. Dessa forma, os nanominerais têm sido utilizados para modificar as propriedades extensoras do sêmen, visando obter efeitos antioxidantes e antibacterianos.
Foi detectado que a suplementação do extensor de sêmen de touros com nanopartículas de Zn durante a criopreservação diminui a peroxidação lipídica e aumenta a atividade mitocondrial e a funcionalidade da membrana plasmática do esperma, sem qualquer efeito deletério nos parâmetros de motilidade.
O enriquecimento de extensores de sêmen com nanopartículas de Se na concentração de 1,0 mg/mL melhorou a qualidade do esperma pós-descongelamento em touros da raça Holandesa e, portanto, a taxa de fertilidade in vivo, reduzindo a apoptose, peroxidação lipídica e danos aos espermatozoides que ocorrem por criopreservação (Khalil et al., 2019).
Além disso, a adição de nanopartículas de Zn a 0,1 mg/mL ao extensor de sêmen de carneiro aumentou a motilidade total e progressiva e a proporção de sobrevivência dos espermatozóides, além de reduzir os marcadores oxidativos (Heidari et al., 2019).
O resultado positivo da administração de nanopartículas de Zn e Se nas características do sêmen pode ser devido ao possível papel desses minerais como cofator nas atividades de várias enzimas antioxidantes e nas funções protetoras contra espécies reativas de oxigênio.
Tanto o Zn quanto o Se foram reconhecidos como favoráveis para a estabilidade e viabilidade dos espermatozóides, evitando a degradação de proteínas e enzimas, o que leva a danificação do DNA dos espermatozóides (Hashem et al., 2020; Hernandez-Sierra et al., 2008).
Está bem documentado que os microminerais com potente capacidade antioxidante, como Se e Zn, são cruciais na manutenção da fisiologia reprodutiva do animal. Esses microminerais desempenham um papel indispensável na espermatogênese, viabilidade do esperma, integridade da membrana celular do esperma e na manutenção da estrutura da cromatina dos núcleos dos espermatozoides.
Efeitos no status antioxidante e na saúde
Os nanominerais podem promover a atividade antioxidante ao inibir a produção de radicais livres, devido ao aumento da área de superfície, levando a um maior número de locais ativos para aumentar a eliminação do número de radicais livres. Ovinos alimentados com uma dieta basal contendo nano-Zn exibiram um melhor nível de antioxidantes (Corbo et al., 206; Chen et al., 2011).
Os nanominerais têm efeitos protetores contra alguns distúrbios fisiológicos; por exemplo, o nano-Se demostrou um impacto defensivo nas células cardíacas da isquemia. Além disso, devido à atividade antibacteriana dos nanominerais antioxidantes, alguns nanominerais, como nano-ZnO, podem ser úteis na prevenção e resolução de algumas doenças de origem bacteriana, como mastite subclínica em vacas (Rajendran et al., 2013).
As informações desse texto foram retiradas do artigo intitulado “Nanominerals: Fabrication Methods, Benefits and Hazards, and Their Applications in Ruminants with Special Reference to Selenium and Zinc Nanoparticles“, de autoria de:
Sameh A. Abdelnour 1, Mahmoud Alagawany 2,*, Nesrein M. Hashem 3,*, Mayada R. Farag 4, Etab S. Alghamdi 5, Faiz Ul Hassan 6, Rana M. Bilal 7, Shaaban S. Elnesr 8, Mahmoud A. O. Dawood 9, Sameer A. Nagadi 10, Hamada A. M. Elwan 11, Abeer G. ALmasoudi 12 e Youssef A. Attia 10,13,14,*
1Animal Production Department, Faculty of Agriculture, Zagazig University, Zagazig, Egypt;
2Department of Poultry, Faculty of Agriculture, Zagazig University, Zagazig, Egypt
3Department of Animal and Fish Production, Faculty of Agriculture (El-Shatby), Alexandria University, Alexandria, Egypt;
4Forensic Medicine and Toxicology Department, Faculty of Veterinary Medicine, Zagazig University, Zagazig, Egypt
5Department of Food and Nutrition, Faculty of Human Sciences and Design, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia
6Institute of Animal & Dairy Sciences, Faculty of Animal Husbandry, University of Agriculture, Faisalabad, Pakistan
7University College of Veterinary and Animal Sciences, The Islamia University of Bahawalpur, Bahawalpur, Pakistan
8Poultry Production Department, Faculty of Agriculture, Fayoum University, Fayoum, Egypt
9Department of Animal Production, Faculty of Agriculture, Kafrelsheikh University, Kafrelsheikh, Egypt
10Department of Agriculture, Faculty of Environmental Sciences, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia
11Animal and Poultry Production Department, Faculty of Agriculture, Minia University, El-Minya, Egypt
12Food Science Department, College of Science, Branch of the College at Turbah, Taif University, Taif, Saudi Arabia
13Department of Animal and Poultry Production, Faculty of Agriculture, Damanhour University, Damanhour, Egypt
14The Strategic Center to Kingdom Vision Realization, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia
Para consultar o artigo completo, clique aqui!
ABDELNOUR, Sameh A. et al. Nanominerals: fabrication methods, benefits and hazards, and their applications in ruminants with special reference to selenium and zinc nanoparticles. Animals, v. 11, n. 7, p. 1916, 2021.
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