Pré e probióticos na alimentação de monogástricos

NUTRINEWS BRASIL| nutriNews Brasil 2 Trimestre 2021 | Prebióticos e Probióticos

O uso de pré e probióticos na alimentação de monogástricos

A microbiota do trato gastrointestinal de mamíferos compreende aproximadamente 10¹⁴ microrganismos e inclui uma ampla diversidade de espécies microbianas (Míguez et al., 2016; Yang e Xu, 2018; Yazad et al., 2020). O TGI é o órgão mais colonizado do organismo.
Sua microbiota está associada a uma ampla gama de funções dentro do hospedeiro, incluindo a fermentação de macronutrientes complexos, produção de nutrientes e vitaminas, proteção contra patógenos e manutenção do equilíbrio do sistema imunológico (Han et al., 2018; Li et al., 2020; Yin et al., 2018, 2020).
Estudos recentes indicaram que a dieta tem considerável efeito sobre a modulação da microbiota intestinal (Donaldson et al., 2016; Lalles, 2016). Alguns dos principais aditivos utilizados na nutrição animal para modulação da microbiota intestinal são os pre e probióticos

Probióticos

Apesar dos probióticos já serem usados há muitos anos, foi na década de 1960, em que se demonstrou pela primeira vez que as cepas de Lactobacillus eram capazes de melhorar o desempenho de crescimento dos suínos (Ahasan et al. 2015).
Desde então, os probióticos mais frequentemente usados em monogástricos são as leveduras (Saccharomyces boulardii e S. cerevisiae) e as bactérias (Lactobacillus spp., Enterococcus spp., Pediococcus spp., Bacillus spp.) que tem como local de ação o ceco e o cólon.
Os benefícios mais comuns do uso dos probióticos para monogástricos são:
Aumento do peso corporal
Redução do risco de diarreia
Melhoria da eficiência alimentar
Aumento da digestibilidade da dieta (Ahasan et al. 2015).
É importante destacar que os probióticos desempenham um importante papel na prevenção de diarreia em leitões. Além disso, probióticos como Enterococcus faecium e Bacillus subtilis podem reduzir a concentração de amônia nas excretas das aves (Dhama et al. 2008), o que auxilia na manutenção da cama, na qualidade do ar nos galpões, na redução de problemas respiratórios e de queimaduras de coxim plantar.

Probióticos mais utilizados como aditivos na nutrição animal
Lactobacillus
Algumas espécies do gênero Lactobacillus utilizadas como aditivo alimentar demonstraram habilidades benéficas, em particular para reduzir a mortalidade em peixes, melhorar o desempenho de crescimento em leitões, melhorar a produção e a qualidade dos ovos nas aves.
É uma bactéria Gram-positiva pertencente ao grupo das bactérias produtoras de ácido láctico.
Além disso, os Lactobacillus foram associados à melhora dos mecanismos de defesa imunológica em peixes e na redução da contaminação por Salmonella em frangos de corte.

Bifidobacterium
As bifidobactérias são encontradas em grande número no intestino de animais e humanos. Sua presença geralmente indica a boa saúde intestinal do hospedeiro. Quando utilizada como aditivo alimentar em leitões, a espécie Bifidobacterium pseudolongum mostrou resultados significativos com melhor taxa de conversão alimentar.
Em aves, as espécies Bifidobacterium animalis, Bifidobacterium thermophilum e Bifidobacterium longum, quando usadas como aditivo alimentar, demonstraram, respectivamente, sua capacidade de reduzir a coccidiose em frangos infectados com Eimeria tenella, atividade protetora contra Salmonella e Listeria in vitro e contra E. coli em frangos.
No geral, as bactérias pertencentes ao gênero Bifidobacterium possuem potencial como aditivo para rações e como alternativa aos antibióticos convencionais.

Bacillus
Algumas bactérias deste gênero, como Bacillus subtilis, são regularmente usadas como suplemento alimentar, especialmente na piscicultura e na avicultura. Diversas pesquisas demonstraram que essas espécies possuem alto potencial de imunomodulação e proteção contra doenças.
Bacillus licheniformis também mostraram aptidões probióticas, quando usadas como aditivo alimentar em suínos, e se mostraram eficazes contra a diarreia que ocorre em leitões em 3-10 dias após o desmame causada por cepas enterotóxicas de E. coli.
Embora algumas espécies como Bacillus cereus possam causar problemas devido às endotoxinas e toxinas eméticas que produzem, bactérias do gênero Bacillus utilizadas como probióticos têm potencial e podem ser utilizadas na produção segura e como alternativa aos antibióticos convencionais.

Enterococcus[registrados]
Enterococcus é um membro comum da microbiota intestinal endógena de humanos e animais. Cepas de Enterococcus têm sido usadas como aditivos para rações em aves e suínos como alternativas ao uso de antibióticos nas rações. A cepa E. faecium demonstrou capacidade de estimular outras bactérias ácido lácticas (especialmente Lactobacillus) no intestino delgado de perus, melhora na conversão alimentar, na morfologia intestinal e manipulação benéfica da microflora cecal em frangos em frangos.
Porém, o gênero Enterococcus não apresenta apenas vantagens, pois essas bactérias podem participar da transmissão da resistência aos antibióticos. Além disso, esse gênero é frequentemente associado à patogênese, como infecções do trato urogenital e endocardite. Apesar de ter demonstrado bons resultados, o uso de probióticos pertencentes a este gênero deve ser verificado previamente para utilizar somente cepas que não apresentem qualquer perigo à saúde do animal.

Saccharomyces
Saccharomyces é um gênero de levedura de brotamento que também faz parte da microbiota intestinal. Neste gênero, S. cerevisiae é a espécie mais conhecida e mais utilizada como probiótico. É reconhecida por melhorar o desempenho reprodutivo de porcas, elevar a concentração de imunoglobulina G (IgG) no colostro e, subsequentemente, IgG plasmático de leitões, melhorar o desempenho de crescimento e promover intestinos “saudáveis” de suínos.
Resultados positivos do uso de S. cerevisiae também foram observados em peixes. Sendo capaz de melhorar o crescimento, as respostas hematológicas, antioxidantes e imunológicas da tilápia do Nilo, melhorar a resistência da tilápia do Nilo contra o fungo patogênico A. flavus, bem como aumentar a resposta imune inata da dourada. Outras espécies pertencentes a este gênero, como Saccharomyces carlsbergensis, também são utilizadas como probióticos na alimentação animal.
O uso de pré e probióticos na alimentação de monogástricos Figura 1

Prebióticos

O conceito prebiótico foi iniciado pela primeira vez em 1995 por Gibson e Robertfroid (1995) e sofreu algumas alterações ao longo do tempo (Tabela 1).
Tabela 1. Definições de prebióticos

1995 “Componentes alimentares não digeridos que, por meio da estimulação do crescimento e/ou atividade de um único tipo ou de uma quantidade limitada de microrganismos residir no trato gastrointestinal, melhora a condição de saúde de um hospedeiro” (Gibson e Roberfroid, 1995)
2004 “Um componente fermentado seletivamente que permite mudanças específicas na composição e/ou atividade de microrganismos no trato gastrointestinal, sendo benéfico para a saúde e o bem-estar do hospedeiro” (Gibson et a., 2004)
2007 “Componente alimentar inviável que confere um benefício à saúde do hospedeiro associado à modulação da microbiota” (FAO, et a., 2007)
2010 ‘Prebióticos dietéticos’ como “um ingrediente fermentado seletivamente que resulta em mudanças específicas na composição e/ou atividade gastrointestinal da microbiota, conferindo assim benefício(s) à saúde do hospedeiro” (Gibson et al., 2010)
2015 “Composto não digerível que, por meio de sua metabolização por microrganismos no intestino, modula a composição e/ou atividade da microbiota intestinal, conferindo assim um efeito fisiológico benéfico ao hospedeiro” (Bindels et al., 2015)
2016 “Substrato que é utilizado seletivamente por microrganismos hospedeiros, conferindo benefício(s) à saúde” (Gibson et al., 2017)

Os prebióticos, são carboidratos indigestíveis, sendo considerados fibras funcionais que não são digeríveis por bactérias patogênicas e nem pelas aves e suínos, sendo digeríveis apenas pelas bactérias benéficas.

São diversos os prebióticos que podem ser utilizados na nutrição animal, como:
Mananoligossacarídeos (MOS)
Frutoligossacarídeos (FOS)
Glucoligossacarídeos (GOS)
Inulina
Arabinoxilanos oligossacarídeos (AXOS)
Quito-oligossacarídeos (CHOS)
Isomalto-oligossacarídeos (IMOS)
Glucomanano oligossacarídeos (OGM)
Oligossacarídeos de alginato (AOS)
Oligossacarídeos de pectina (POS)

Sendo, MOS, GOS e FOS os mais estudados e utilizados com aditivos na nutrição animal.

De acordo com Wang (2009), existem cinco critérios básicos para classificação de alimentos como prebióticos:
Resistência à digestão nas seções superiores do trato gastrointestinal
Fermentação pela microbiota intestinal
Efeito benéfico na saúde do hospedeiro
Estimulação seletiva para o crescimento de microrganismos probióticos
Estabilidade em várias condições de processamento de rações

Modo de ação
Os mecanismos de ação dos prebióticos incluem o bloqueio da porção receptora para adesão bacteriana; modulação da imunidade, produzida por compostos antibacterianos; aumento da exsudação no lúmen do intestino; além da indução de alteração morfológica na estrutura intestinal (Pourabedin e Zhao., 2015; Hammed, 2021).
Os prebióticos não são digeridos no TGI superior e acredita-se que sejam fermentados por bactérias seletivas assim que chegarem ao cólon. O ambiente no cólon é adequado para fermentação e crescimento comensal devido ao seu trânsito lento, disponibilidade de nutrientes e pH.
Assim, o ambiente ácido no cólon pode alterar a composição da microbiota, o que ajuda a suprimir o crescimento de alguns patógenos potenciais, como E. coli, Clostridium, Streptococcus faecalis e Proteus, e aumenta a crescimento de algumas bactérias benéficas, incluindo bifidobactérias, lactobacilos e Eubacterium (Morrison e Preston, 2016; O’Callaghan e van Sinderen, 2016; Zhang et al., 2015).
Os prebióticos podem estimular ou modular o sistema imunológico. Um dos mecanismos de modulação imunológica pelos prebióticos é atribuído ao estimulo da imunidade humoral por meio da interação do açúcar com receptores específicos localizados nos macrófagos e células dendríticas, que induzem a liberação de citocinas e proliferação de linfócitos (Saad et al., 2013).
O uso de pré e probióticos na alimentação de monogástricos Figura 2

A fermentação de carboidratos no cólon leva à produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), principalmente acetato, propionato, butirato e outros metabólitos, como lactato, piruvato, etanol e succinato (Janssen e Kersten, 2015; Sarbini e Rastall, 2011; Slavin, 2013).
Os AGCC são importantes pois podem reduzir a fermentação de proteínas no trato intestinal. O butirato, por exemplo, regula o crescimento celular e induz diferenciação e apoptose no intestino delgado, resultando em proliferação celular melhorada e digestão e absorção capacidades do intestino delgado (Linberg, 2014; van der Aar et al., 2017).
A presença de prebióticos como oligossacarídeos no intestino também pode aumentar a resistência de cepas probióticas por propriedades de adesão bacteriana. Os oligossacarídeos também auxiliam na manutenção da integridade da mucosa intestinal, aumentando a altura das vilosidades, a liberação de mucina e a composição do biofilme da mucosa (Wan et al., 2018a; Yasmin et al., 2015).
Alguns probióticos podem modular o sistema imunológico por ligação dos receptores da proteína G dentro tecido linfático associado ao intestino ou GALT. Outro modo de ação é via estimulo da produção de muco, diminuindo a conexão entre as bactérias e a barreira epitelial, aumentando a resistência celular e secreção imunoglobulina A (IgA) (Bischoff et al., 2014; Celi et al., 2019).
Alguns tipos específicos de prebióticos, como COS, inulina, AXOS e AOS, foram associados a efeitos imunomoduladores em monogástricos (Ding et al., 2018; Vogt et al., 2015; Wan et al., 2018b; Xiong et al., 2015). Em revisão conduzida por Seifert e Watzl (2007), concluiu-se que a adição dietética de inulina e FOS tem efeito no sistema imunológico, com impacto positivo nos biomarcadores imunológicos e em tecidos linfóides associados ao intestino, com referência específica a células como as placas de Peyer.
Diversos de estudos demonstraram que os prebióticos afetam positivamente a funcionalidade do sistema imunológico, alterando a expressão de citocinas pró-inflamatórias (Hu et al., 2018; Wan et al., 2018a; Wang et al., 2016a; Xiao et al., 2016).
Além disso, os prebióticos podem afetar o microambiente intestinal e a utilização de outros ingredientes não digeridos e compostos dietéticos, como antibióticos, minerais e vitaminas. A suplementação de inulina (1%, 2% e 3% de inulina padrão) para suínos aumentou as concentrações plasmáticas de zinco e ferro (Samolinska e Grela, 2017). Além disso, maiores concentrações de XOS (entre 0,1 e 0,5 g/kg) demonstraram melhorar a mineralização óssea diminuindo a taxa de substituição de carbonato para fosfato (Wang et al., 2017).

Pode-se observar que o uso de pré e probióticos é benéfico para a saúde, bem-estar e eficiência produtiva de aves e suínos. Esses aditivos, se bem utilizados, podem trazer diversos ganhos à produção animal, especialmente com as restrições crescentes aos antibióticos.