As crescentes restrições ao uso de antibióticos em alimentos na forma de promotores de crescimento e via água de bebida de forma terapêutica, é uma realidade na indústria avícola europeia e uma tendência importante em outros países produtores de frangos de corte em todo o mundo.

Estas restrições partem principalmente do mercado consumidor, que é influenciado pelos meios de comunicação e sua velocidade na veiculação de informações, também pelas grandes redes mundiais de supermercados e cadeias de fast food, uma vez que seguem estas tendências ou demandas do mercado consumidor. Além deste evento, a medicina humana tem feito grande pressão ao uso de antibióticos em produção animal, devido às crescentes evidências de resistências cruzadas com antibióticos utilizados na terapêutica humana.

Como efeitos principais do uso de antibióticos promotores de crescimento ou de uso terapêutico, está a redução da alteração da microbiota intestinal e sua inibição na produção e excreção de mediadores metabólicos produzidos por células inflamatórias presentes nos tecidos linfoides associados ao intestino.

É de consenso geral da indústria avícola que, para se manter os mesmos parâmetros produtivos em frangos de corte produzidos sem o uso de antibióticos no alimento ou a redução de terapias através da água de bebida, deve-se promover uma adequada saúde intestinal. Assim, torna-se cada vez mais importante para o meio acadêmico gerar informações e maiores conhecimentos sobre os principais fatores que devem estar em equilíbrio no intestino, para que as aves possam digerir e absorver os alimentos de forma otimizada, além de gerar produtividade e rentabilidade para a indústria avícola. A ciência deve entender os mecanismos pelos quais a sucessão bacteriana ocorre no trato gastrointestinal em coordenação com o hospedeiro se quisermos identificar alternativas livres de antibióticos para modular a microbiota, prevenir enfermidades e melhorar o desempenho das aves.

Aves: funções primordiais do intestino

Primordialmente, devemos compreender e manejar de forma adequada a integridade intestinal, se atentando para, basicamente, quatro funções primordiais do intestino, bem como suas íntimas inter-relações. As funções chave de um intestino saudável são:

  • Hospedeiro de uma microbiota comensal que controlam o crescimento de bactéria patogênicas e o surgimento de cepas patogênicas, bem como otimizam a digestão e absorção dos nutrientes da dieta;
  • É o maior tecido imunológico do organismo das aves, onde existe a maior concentração de células inflamatórias encarregadas de controlar a principal via de contato com agentes infecciosos e parasitários nas aves, mediando respostas inflamatórias e controlando as infecções;
  • Também é uma barreira física que, em associação com o tecido imunológico da mucosa intestinal, atua contra as infecções, impedindo a aderência de microrganismos e a translocação de bactérias para a via sistêmica;
  • Absorção de nutrientes: a mucosa intestinal através de suas estruturas celulares diferenciadas (enterócitos, células enteroendócrinas e caliciformes) são responsáveis pela digestão final e absorção dos nutrientes da dieta, e quanto mais íntegra essa estrutura, maior será a absorção dos nutrientes, não disponibilizando substratos para bactérias patogénicas.

 

Microbiota Intestinal: estudos e novas tecnologias

Discutindo com mais enfoque o tema da microbiota intestinal, estudos cada vez mais detalhados da microbiota intestinal das aves tem emergido nos anos recentes, grandemente devido ao impacto das novas técnicas ou novas gerações de sequenciamento molecular. Estas técnicas de sequenciamento têm possibilitado o reconhecimento de uma complexa comunidade de bactérias e sua grande importância na saúde das aves, desenvolvimento do intestino e do sistema imunológico, além da manutenção da homeostase intestinal (Oakley, et. al, 2014). Adicionalmente, em conjunto com os dados do censo taxonômico baseado no gene 16S rRNA, a metagenômica começou a atender as primeiras expectativas de evoluir nossa compreensão das comunidades microbianas (NRC Committee on Metagenomics, 2007).

Outro importante advento dentro das técnicas de diagnóstico, a microbiologia de célula única é um conjunto de abordagens rapidamente emergentes e poderosas pela percepção de que populações de células previamente consideradas como entidades clonais são de fato genotipicamente e fenotipicamente heterogêneas. A microbiologia unicelular ainda não alcançou ampla adoção nas ciências veterinárias, mas já demonstrou o potencial para consultas muito mais sofisticadas do que antes dos mecanismos subjacentes à ecologia de comunidades microbianas complexas (Huang et al., 2007; Stecher et al., 2013). Existe a previsão de que abordagens unicelulares fornecerão informações importantes sobre o microbioma de frango em um futuro próximo.

Estes microrganismos e seus genes associados a organismos superiores (a microbiota), que já foi visto primariamente como fonte de patógenos para humanos, atualmente são reconhecidos como uma complexa comunidade, com importante influência no estado de saúde ou de doença em seus hospedeiros. De fato, tem sido sugerido que humanos deveriam na verdade ser considerados como “supra-organismos” interatuando de forma rítmica com sua microbiota (Turnbaugh et. al, 2007).

A microbiota de frango consiste em cerca de 1.000 espécies bacterianas, embora a composição varie ao longo do tempo, entre raças e linhas genéticas, entre lotes, indivíduos e em diferentes locais dentro do intestino (Stanley et al 2014 e Oakley et al, 2014).

Por meio de revisões e metanálise dos dados que estão disponíveis publicamente na literatura, Oakley e Kogut, 2014; mostram que a comunidade de bactérias presentes nos cecos das aves é dominada por Firmicutes e Bacteróides ao nível de filo, enquanto que em níveis mais finos de resolução taxonômica, uma comunidade filogeneticamente diversa de microrganismos parece ter funções metabólicas semelhantes que fornecem benefícios importantes para o hospedeiro como inferido a partir de dados metagenômicos.

Resumidamente, começando pelo papo, a quebra do amido e a fermentação do lactato são mediadas por uma comunidade dominada por vários Lactobacillus spp. Os lactobacilos também dominam o proventrículo e a moela. Na moela, o baixo pH dos sucos gástricos contendo ácido clorídrico e pepsina limita o número total de células abaixo de 108 g-1 (Yeoman et al., 2012). O intestino delgado abriga grandes populações bacterianas dominadas por Lactobacillus, Enterococcus e vários Clostridiaceae (Van der Wielen et al., 2002; Rehman et al., 2007; Kohl, 2012; Pan & Yu, 2013).

Nos cecos há um maior interesse de estudo e compreensão, pois eles abrigam as maiores densidades de células microbianas (até 1011 células g-1), têm o maior tempo de permanência (12-20 h) de digestão no trato gastrointestinal e são importantes locais para reciclagem de ureia, regulação da água e fermentações de carboidratos, contribuindo para a saúde e nutrição intestinal (Sergeant et al., 2014; Waite & Taylor, 2014). Firmicutes, Bacteroides e Proteobacteria são os filos mais comuns no ceco de frango, com Actinobacteria sendo responsável pelo restante. Em escalas mais finas de resoluções taxonômicas, a maioria dos tipos de sequência pertencem a vários membros dos Clostridiales. Embora os Clostridiales sejam geralmente conhecidos como importantes contribuintes para o metabolismo dos ácidos graxos de cadeia curta (SCFA) a compreensão em maior detalhe dos nichos funcionais dos membros deste grupo diversificado e suas interações continua sendo um tópico importante para estudos futuros.

Uma comunidade microbiana diversa no ambiente das granjas (principalmente na cama) é transportada de um lote para o outro e, portanto, pode servir como um inóculo importante para o microbiota gastrointestinal dos pintos de um dia (Liljebjelke et al., 2003). Os pintinhos de um dia, provenientes do incubatório, não têm contato com aves adultas, e assim comunidades microbianas ambientais, das quais a cama provavelmente é a mais importante, funcionam como importantes inóculos que podem moldar o desenvolvimento da microbiota gastrointestinal e potencialmente ser levada por toda a vida do lote.

Salmonella

A microbiota intestinal das aves comumente contém várias bactérias capazes de causar doenças significativas em humanos, principalmente Campylobacter e Salmonella. Campylobacter spp. (principalmente C. jejuni e C. coli) estão presentes em quase todas as aves em até 107UFC g-1 no intestino das aves (Stern et al., 1995) e cultiváveis na terceira semana a partir do ambiente avícola (Lee & Newell, 2006 ). Campylobacter é geralmente aceito como não-patogênico em seu hospedeiro aviário, sendo considerado como parte da microbiota normal das aves (Lee & Newell, 2006).

Salmonella é um táxon menor na microbiota intestinal de frango, esporádico em sua distribuição em aves (Liljebjelke et al., 2005) e transitório em sua colonização de seu hospedeiro (Gustafson & Kobland, 1984). A Salmonella é capaz de causar doença em espécies de aves, mas a suscetibilidade à doença depende da idade (Smith & Tucker, 1980), estado imunológico (Phillips & Opitz, 1995) e Salmonella serovar ou tipo de estirpe (Hernandez et al., 2012).

A população de Clostrídios inclui algumas espécies patogênicas para aves, como Clostridium perfringens, C. septicum e C. colinum (Calnek, 1997). C. perfringens causa enterite necrótica em aves e isolados patogênicos para aves contêm um novo tipo de toxina que não é possuído por patótipos humanos (Keyburn et al., 2010).

Variantes de Clostridium perfringens estão associadas ao intestino de muitas espécies, e geralmente podem ser consideradas como comensais. No entanto, pode produzir toxinas associadas a doenças, incluindo intoxicação alimentar humana ou em infecções necróticas intestinal. No frango, o grupo A da toxina Clostridium perfringens tornou-se mais associado à enterite necrótica (NE), produzindo toxinas alfa e particularmente toxinas líquidas (Timbermont L, et al, 2011). Apesar do Clostridium perfringens produzir estas toxinas estando intimamente associadas com NE, mostrou-se muito difícil cumprir os postulados de Koch, pois tais isolados são frequentemente encontrados em aves saudáveis ​​e modelos de infecção experimental fidedignos para NE baseados em infecção por C. perfringens revelaram-se difíceis de desenvolver e reproduzir a enfermidade e suas lesões. Isto é em grande parte devido à maioria das doenças clínicas serem multifatoriais, envolvendo fatores predisponentes como coinfecção, particularmente com espécies do protozoário parasita apicomplexa Eimeria ou devido a fatores dietéticos como dietas ricas em polissacarídeos não-amiláceos (PNAs; trigo, centeio e cevada) ou proteínas animais que fornecem condições favoráveis ​​para o crescimento de C. perfringens A e estresse sobre as aves na produção (Moran ET Jr., et al, 2014). Novamente, é difícil definir C. perfringens como um verdadeiro patógeno intestinal, mas mais um oportunista que frequentemente faz parte da microbiota.

Como um órgão essencial do sistema imune da mucosa hospedeira, o intestino evoluiu para realizar duas tarefas de alta complexidade: absorção de nutrientes e defesa de patógenos. O sistema imune intestinal inclui uma camada mucosa robusta, células epiteliais intestinais firmemente interconectadas (tight junctions), imunoglobulina A (IgA) solúvel secretada e peptídeos antimicrobianos (PAMs). Está bem estabelecido que uma comunidade microbiana benéfica tem um papel importante na manutenção da homeostase fisiológica normal, modulando o sistema imunológico do hospedeiro e influenciando o desenvolvimento de órgãos e o metabolismo do hospedeiro (Sommer & Backhed, 2013).

Embora grande parte da eficiência produtiva de frangos de corte seja devido a práticas seletivas de melhoramento genético, boas práticas de manejo, biosseguridade, além de estratégias nutricionais com a inclusão de aditivos como as enzimas exógenas por exemplo, a importância da microbiota gastrointestinal para a nutrição de aves é cada vez mais reconhecida. Microrganismos gastrintestinais podem ter efeitos negativos sobre o hospedeiro, como superestimulação do sistema imunológico, digestão enzimática do muco intestinal, quebra da bile ou produção de catabólitos de aminoácidos prejudiciais (Gaskins et al., 2002), mas uma microbiota ‘saudável’ é considerada um benefício para o frango. Por exemplo, comunidades microbianas gastrintestinais têm mostrado excluir as bactérias patogênicas, promover o desenvolvimento benéfico da camada de muco intestinal, monocamada epitelial e lâmina própria (Shakouri et al., 2009), quebra de polissacarídeos (Qu et al., 2008), e fornece energia na forma de aminoácidos e Ácidos Graxos de Cadeia Curta (Dunkley et al., 2007). Os ácidos graxos de cadeia curta são nutrientes importantes para o hospedeiro e são conhecidos por estimular aumentos na área de superfície de absorção (Dibner & Richards, 2005). Estes ácidos graxos de cadeia curta também reduzem o pH do cólon, o que pode inibir o catabolismo biliar e a subsequente conversão a ácidos biliares secundários (Christl et al., 1997).

Na moderna produção avícola, embora as dietas tipicamente atinjam e às vezes excedam as necessidades de vitaminas (Skinner et al., 1992), a microbiota intestinal também pode atuar como uma fonte exógena complementar. Os membros da microbiota intestinal são capazes de sintetizar a vitamina K, bem como a maioria das vitaminas B solúveis em água, como biotina, cobalamina, folatos, ácido nicotínico, ácido pantotênico, piridoxina, riboflavina e tiamina (Ichihashi et al., 1992).

 

Suplementos para otimizar a digestibilidade

A indústria avícola é extremamente dependente do uso de grãos como fonte de energia nas dietas o que leva a um problema com níveis mais altos de carboidratos menos digeríveis que resultam em um aumento na viscosidade da digesta e na inflamação induzida pelos alimentos. Uma alternativa para otimizar a digestibilidade desses carboidratos complexos é a inclusão de suplementos de enzimas alimentares. Latorre et al. levou este conceito um passo além e descreveu a seleção de um Bacillus spp. administrado diretamente na dieta (Direct Fed Microbial – DFM), baseado na sua capacidade de produzir enzimas que degradam esses carboidratos complexos. Bacillus spp. que produzem celulase e xilanase, foram usados como DFM para reduzir a viscosidade da digesta e reduzir o crescimento de C. perfringens em diferentes dietas, contendo diferentes carboidratos complexos.

Em última análise, as abordagens metagenômicas permitem entender a composição da microbiota em vários indivíduos de um lote de maneira rápida e relativamente fácil, permitindo associar táxons e espécies individuais com resultados bons ou ruins em produtividade ou saúde. No entanto, esse poder precisa ser ponderado e interpretado com critério devido a lacunas (muitas vezes substanciais) que ainda existem na compreensão da ecologia microbiana no intestino. Ainda existem fatos obscuros na compreensão das interações entre patógenos e comensais, e assim mudanças para remover patógenos aparentes podem ter consequências negativas em outros aspectos da saúde intestinal ou a promoção de “boas bactérias”, podendo levar ao surgimento de “novos patógenos”, sendo que muitas destas questões ainda permanecem uma incógnita para esta ciência em desenvolvimento.

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