Não é apenas uma coleção de micróbios: o microbioma é um órgão das aves

Não é apenas uma coleção de micróbios: o microbioma é um órgão das aves

Durante décadas, as complexas comunidades microbianas presentes no trato digestivo dos animais fora consideradas apenas como uma coleção de micróbios: alguns bons e outros ruins.

A partir dessa perspectiva, as estratégias de gerenciamento resultantes parecem simples. Os micróbios ruins são eliminados, os micróbios bons são alimentados e espera-se que os micróbios bons se fixem no intestino e exerçam um efeito benéfico.

Felizmente, se nos aprofundarmos um pouco mais nos fundamentos das comunidades microbianas, descobriremos um enorme potencial inexplorado para melhorar a saúde, o desempenho e a sustentabilidade da produção avícola.

Para acessar os novos modos de ação que tornam isso possível, devemos nos basear nos recentes avanços da ciência do microbioma.

Tudo começa com uma constatação fundamental: o microbioma não é apenas uma coleção de micróbios – é um órgão!

Tradicionalmente, a microbiota intestinal tem sido estudada de acordo com a taxonomia, ou seja, os microrganismos intestinais são caracterizados de acordo com o reino, filo, gênero e etc., como uma representação da função desempenhada por cada microrganismo.

Essa abordagem surgiu das ferramentas disponíveis para os microbiologistas dedicados a produção animal, ou seja, cultura de organismos, sondas de PCR e, por fim, tecnologias de sequenciamento, como o perfil microbiano 16 S.

Os métodos taxonômicos foram, sem dúvida, valiosos para o setor. Eles têm sido usados para identificar patógenos e associar cepas específicas de bactérias e leveduras a aves saudáveis.

O estudo taxonômico possibilitou o desenvolvimento de muitos dos antimicrobianos, vacinas, probióticos e enzimas atualmente associados à saúde e ao desempenho da avicultura comercial moderna.

Eles cooperam uns com os outros e com seu hospedeiro. Os microbiologistas agora sabem que o que o microbioma faz como um todo representa muito mais do que a soma de seus componentes.

A ecologia da utilização de polissacarídeos não-amiláceos (PNA) oferece uma visão de como os micróbios cooperam.

Os degradadores primários da fibra primeiro a quebram em açúcares de cadeia curta, que depois são transformados em ácidos graxos benéficos de cadeia curta pela ação dos degradadores secundários.

Intuitivamente, já se pode suspeitar que esse exemplo do uso de PNAs mal arranha a superfície da questão. Isso é comprovado pelos relatórios complexos sobre o perfil microbiano intestinal que se tornaram comuns na literatura e no setor.

A Figura 1 (abaixo) mostra um perfil desse tipo de nosso próprio trabalho com frangos de corte.

Figura 1. A composição microbiana intestinal (figura superior) varia muito entre aves saudáveis idênticas, mas as funções de seu microbioma (figura inferior) permanecem muito consistentes.

Simplesmente deve ser o fato de que muitos perfis microbianos diferentes podem realizar as mesmas tarefas básicas. Na verdade, a análise do perfil microbiano é um pouco como medir uma equipe por suas características demográficas.

Se quisermos aproveitar todo o potencial do microbioma, devemos simplesmente aceitar suas propriedades como uma comunidade e aprender a manipular a cooperatividade microbiana.

Como sempre, tudo se resume a encontrar a ferramenta certa para a tarefa. Uma análise do perfil detecta apenas um pequeno conjunto de marcadores de DNA para indicar a taxonomia.

Na última década, o sequenciamento do genoma completo (WGS) tornou-se disponível para os pesquisadores da produção animal. Diferentemente do perfil, o sequenciamento WGS revela o metagenoma completo, ou seja, todos os genes presentes no microbioma.

O metagenoma nos informa quais funções o microbioma pode desempenhar como um todo. Uma analogia útil é pensar no microbioma como uma orquestra.

A microbiota seria os músicos, enquanto o metagenoma representaria toda a música que a orquestra é capaz de tocar.

O estudo do metagenoma fornece informações importantes sobre como o potencial do microbioma intestinal pode ser aproveitado.

Na última década, os cientistas especializados no microbioma humano descobriram que, assim como nos animais, a composição da microbiota varia significativamente entre as pessoas saudáveis, mesmo quando corrigida em relação à dieta e à etnia.

Mas esse não é o caso quando se trata de metagenomas. As funções desempenhadas pelos diferentes microbiomas (por exemplo, suas vias metabólicas coletivas) geralmente permanecem estáveis entre os indivíduos.

O mesmo se aplica aos animais. A Figura 1 (inferior) mostra os dados do metagenoma dos mesmos frangos de corte da Figura 1 (superior).

Para gerar esse gráfico, analisamos os dados de sequenciamento WGS e agrupamos os genes de acordo com suas vias metabólicas associadas, em vez de sua taxonomia. Muitas vias permanecem praticamente constantes entre as aves, apesar da variabilidade de seus perfis.

Descobrir essa consistência no microbioma nos diz que a função é mais relevante do que a composição.

Portanto, a ciência moderna do microbioma passou a considerar o microbioma como um órgão, ou seja, um grupo de tecidos ou células adaptadas para funções específicas.

A composição celular detalhada pode variar sem prejudicar sua finalidade geral e, como outros órgãos, o microbioma tem sua própria fisiologia e patologia associadas.

Como um todo, o órgão do microbioma intestinal conecta a dieta, o animal hospedeiro e o ambiente (Figura 2). Isso ocorre porque o microbioma converte os componentes não absorvidos da ração em milhares de metabólitos primários e secundários.

Figura 2. O microbioma intestinal conecta a dieta, o animal hospedeiro e também o ambiente.

Outros metabólitos são excretados na cama ou liberados na atmosfera. Tratar o microbioma como um órgão reduz a complexidade.

Em vez de interpretar centenas de espécies, concentramos nossos esforços em um pequeno número de funções-chave (por exemplo, vias metabólicas) que levam diretamente a mecanismos reconhecidos como geradores de valor para as aves.

Outras oportunidades incluem a melhoria do comportamento animal, a qualidade da carne, a eficácia da vacina e até mesmo novas terapias, para citar apenas algumas.

A manutenção da saúde intestinal das aves é complexa, dependendo do complexo equilíbrio entre dieta, microbiota comensal e a mucosa, incluindo o epitélio intestinal e a camada de muco sobreposta.

As alterações na composição e abundância da microbiota podem trazer resultados benéficos ou prejudiciais nas aves. (Qasim et al, 2022).

Estima-se que essa doença parasitária universal e grave causada por Eimeria no intestino, resultam em perdas económicas significativas de mais de 14 mil milhões de dólares (Arendt et al., 2019; Adams et al., 2022).

Essas perdas são decorrentes principalmente de uma redução na espessura da parede intestinal por descamação e destruição das vilosidades, consequentemente uma piora na absorção e aproveitamento dos nutrientes destruindo o equilíbrio da microbiota intestinal.

Ter um controle mais preciso da saúde da mucosa intestinal e de sua microbiota pode ser a chave para excelentes resultados, já que esta microbiota reside ao longo do trato gastrintestinal na mucosa e desempenha um papel crucial na saúde do seu hospedeiro.

No entanto, a microbiota prejudicial promoverá ainda mais a inflamação intestinal, o que pode levar à enterite necrosante causada pela infecção por Clostridium perfringens e eventualmente levar à morte das Aves.

Por isso o surgimento de tecnologias inovadoras que consigam reduzir os impactos e desafios da produção são importantes para melhorar a rentabilidade do produtor.

Então esses produtos inovadores desenvolvidos recentemente, que tem o potencial de amenizar aos impactos sanitários e podem ajudar a melhorar os resultados produzidos nas estratégias de controlo da coccidiose e na manutenção de um correto equilíbrio do microbioma intestinal, são extremamente relevantes para a avicultura.

O afastamento dos aditivos farmacológicos para rações mudou a visão do setor sobre a funcionalidade intestinal. A redução do uso de antibióticos fez com que nutricionistas e veterinários adotassem as características do microbioma como uma ferramenta e não como uma restrição.

A experiência adquirida na Europa e nos Estados Unidos, bem como em um grupo crescente de países e produtores pioneiros em todo o mundo, mostrou que os sistemas de produção de aves de alta qualidade ainda são viáveis.

Essas abordagens alavancaram com sucesso os conceitos científicos da taxonomia microbiana intestinal.

O aproveitamento das funções metagenômicas estáveis do microbioma é a nova fronteira da ciência animal. Em vez de mudar os músicos, nosso objetivo é afinar a música. Não estamos procurando novos microrganismos, mas um condutor para direcionar a função do microbioma para o benefício de nossos clientes.