Número 18 • Aquicultura
Aquicultura
Uma revista da
2009
Herzogenburg
San Antonio
2010
2012 2013
Photo: BobHemphill
2011
A ameaça emergente da EMS As estratégias naturais combatem eficazmente a EMS?
A ameaça das aflatoxinas para a produção do bagre asiático
Editorial O desafio sanitário Os surtos de enfermidades aquáticas são um grande fator negativo para a indústria aquícola, podendo prejudicar significativamente a produção e a rentabilidade. No caso da produção de camarão, a recorrência de surtos de doenças desde os anos noventa tem provocado grandes dificuldades. O atual surto de EMS/AHPND provocado por Vibrio parahaemolyticus é um exemplo das enfermidades que representam uma ameaça emergente para a produção global de camarão. A má qualidade da água e um mal manejo do fundo dos viveiros podem agravar a doença. Tratamentos químicos são extensamente utilizados para combater as ameaças bacterianas e virais. No entanto, os produtos antibióticos e químicos apresentam muitas desvantagens, incluindo o desenvolvimento de “superbactérias” resistentes aos medicamentos, custos elevados, poluição do ambiente e preocupações quanto a segurança alimentar. Neste número da Science & Solutions abordamos os recursos para combater a EMS utilizando substâncias existentes na natureza. A capacidade de um animal resistir a infecções depende de um sistema imune hábil e de um intestino saudável. Uma microflora intestinal bem equilibrada ajuda o processo de digestão e absorção e protege o hospedeiro de agentes patogênicos invasores. Conhecemos há mais de cinco décadas alguns dos perigos da contaminação por aflatoxinas em espécies de aquicultura como, por exemplo, a supressão do sistema imunológico em peixes e camarões devido a danos no fígado/hepatopâncreas. Neste número, analisamos as novas pesquisas sobre o impacto das aflatoxinas no bagre asiático — uma importante espécie para o setor de aquicultura asiático. Esperamos que aprecie este número mais recente da Science & Solutions dedicado à aquicultura.
Anwar HASAN Gerente Técnico, Carcinicultura
Science & Solutions • Número 18
Índice
As estratégias naturais combatem a EMS de forma eficiente?
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Três estratégias para combater o Vibrio parahaemolyticus. Por Pedro Encarnação, PhD e Jutta Zwielehner, PhD
A ameaça das aflatoxinas para a produção de bagre Pangasius
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Divulgação dos resultados de novas pesquisas. Por Rui Gonçalves, MSc, Gerente Técnico, Aquicultura
Science & Solutions é uma publicação mensal da BIOMIN Holding GmbH, distribuída gratuitamente aos nossos clientes e parceiros. Em cada número, Science & Solutions apresenta temas sobre os mais recentes conhecimentos científicos em nutrição e saúde animal com destaque especial para cada espécie (aves, suínos ou ruminantes) em cada trimestre. ISSN:2309-5954 Se desejar obter uma cópia digital e mais informações, visite: http://magazine.biomin.net Se desejar obter cópias de artigos ou assinar Science & Solutions, contate-nos no e-mail: magazine@biomin.net Editora-chefe: Daphne Tan Colaboradores: Rui Gonçalves, Pedro Encarnação, Anwar Hasan, Gonçalo Santos, Jutta Zwielehner Marketing: Herbert Kneissl, Cristian Ilea Gráficos: Reinhold Gallbrunner Pesquisa: Franz Waxenecker, Ursula Hofstetter, Mickaël Rouault Editora: BIOMIN Holding GmbH Industriestrasse 21, 3130 Herzogenburg, Austria Tel: +43 2782 8030 www.biomin.net ©Copyright 2015, BIOMIN Holding GmbH Todos os direitos reservados. Nenhuma parte da presente publicação pode ser reproduzida sob qualquer forma para fins comerciais sem a autorização escrita do detentor dos direitos autorais, exceto em conformidade com as disposições da Copyright, Designs and Patents Act 1998 [Lei relativa aos Direitos Autorais, Desenhos e Patentes de 1998]. Todas as fotografias incluídas na presente publicação são propriedade de BIOMIN Holding GmbH ou foram usadas sob licença.
Uma revista da BIOMIN
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As estratégias na combatem a EMS forma eficiente? 2
Science & Solutions • Número 18
Anualmente, a indústria da carcinicultura perde mais de um bilhão de dólares devido à síndrome de mortalidade precoce ou doença da necrose aguda do hepatopâncreas (EMS [Early Mortality Syndrome]/ AHPND [Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease]), uma doença emergente provocada pela bactéria Vibrio parahaemolyticus. A EMS afeta tipicamente camarões que não atingiram o tamanho para comercialização (tempo de cultivo igual ou inferior a 40 dias). A enfermidade provoca mortalidade de larga escala nos camarões e pode exterminar completamente os viveiros infectados. Tendo sido relatada pela primeira vez na China em 2009, a doença alastrou-se desde então a outros países — Vietnã (2010), Malásia (2011), Tailândia (2012) e México (2013). Pedro Encarnaçao, Diretor de Desenvolvimento de Negócios Jutta Zwielehner, Gerente de Produto
Casos de EMS
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aturais S de
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omo resposta a EMS, os produtores passaram a dedicar mais atenção às técnicas de manejo dos viveiros visando à redução da presença de Vibrio em suas fazendas. A introdução de sistemas de berçário, desinfecção, utilização de probióticos, policultivo com tilápia e, o que é mais preocupante, o regresso da utilização extensa de antibióticos não atenuaram o problema da EMS. Isto pode estar relacionado com o fato destes esforços serem, em muitos casos, soluções genéricas para eliminar todas as bactérias existentes no viveiro e não soluções concebidas para atingirem especificamente a cepa de Vibrio em questão e a sua capacidade de sobreviver ou de se tornar virulenta. Neste artigo, abordamos as três estratégias principais para combater o Vibrio: probióticos para o viveiro, suplementos na ração, como fitogênicos e ácidos, e compostos de ação “quorum quenching”.
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As estratégias naturais combatem a EMS de forma eficiente?
Figura 1. Eficácia inibitória de bactérias probióticas contra Vibrio parahaemolyticus patogênico após 8 horas. % de viabilidade do V. parahaemolyticus 0
20
40
60
80
100
120
V. parahaemolyticus B. subtilis n.º 3 B. subtilis n.º 4 B. subtilis n.º 5 B. subtilis n.º 2 B. subtilis n.º 6 B. subtilis n.º 1 B. licheniformis n.º 3 B. licheniformis n.º 2 B. licheniformis n.º 1 B. cereus n.º 1 B. cereus n.º 2 B. pumilus Pediococcus acidilactici Paracoccus pantotrophus Enterococcus faecium Lactobacillus reuteri Ralstonia eutropha Fonte: Centro de Pesquisas da BIOMIN
A causa bacteriana As espécies Vibrio são bactérias gram-negativas indígenas ao meio aquático. São difíceis de erradicar porque se adaptam bem a diferentes condições ambientais e podem adotar um estado de dormência quando enfrentam condições adversas. A patogenicidade do agente da EMS/AHPND é extremamente variável. Há muitas cepas de V. parahaemolyticus, algumas virulentas no âmbito da EMS/AHPND e outras que não a são. Mesmo entre aquelas que podem provocar EMS/AHPND, há uma grande diversidade de níveis de virulência, havendo algumas cepas pouco virulentas que podem provocar mortalidade quando atingem níveis de concentração de 106 a 107 unidades formadoras de colônia por mililitro (UFC/ml), enquanto outras cepas mais virulentas podem provocar mortalidade a níveis inferiores de 104 a 105 UFC/ml. A capacidade de provocar uma doença bacteriana, ou virulência, é um processo complexo afetado por muitas variáveis, incluindo hospedeiro, cepa de Vibrio, fases de desenvolvimento, estados fisiológicos, stress ambiental e método de infecção. Probióticos para viveiros A utilização de bactérias probióticas para melhorar o ambiente do viveiro e controlar as populações de Vibrio tem sido uma das estratégias mais comumente utilizadas
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pelos produtores para combater surtos de EMS. No entanto, nem todas as bactérias probióticas são eficazes. Segundo uma análise recente do Centro de Pesquisas da BIOMIN, certas espécies probióticas parecem ser melhores do que outras na inibição do crescimento do V. parahaemolyticus patogênico. Como mostra a Figura 1, as cepas probióticas como Lactobacillus reuteri, Pediococcus acidilactici, Enterococcus faecium e B. subtilis (probióticos exclusivos da BIOMIN) demonstraram inibir o V. parahaemolyticus. Isto evidencia que nem todas as ameaças podem ser combatidas com bactérias do gênero Bacillus. De fato, os resultados demonstram que a inibição de agentes patogênicos é mais eficaz com as três bactérias produtoras de ácido láctico: L. reuteri, P. acidilactici, e E. faecium. No gênero Bacillus, a inibição de agentes patogênicos é específica tanto à espécie como à cepa. Entre as diferentes cepas da mesma espécie, B. subtilis, uma de seis cepas conseguiu inibir o crescimento de V. parahaemolyticus virulento. Esta variação salienta a importância de selecionar probióticos eficazes no combate a agentes patogênicos ou bactérias patogênicas Ferramentas nutricionais A saúde do intestino do animal é crucial para o seu desempenho. Embora a contaminação dos viveiros por Vibrio patogênico seja causa para preocupação, os seus efeitos terão impacto, em última análise, no sistema digestivo do animal, em particular nos camarões no hepatopâncreas. Desta maneira, as estratégias para reduzir os efeitos do V. parahaemolyticus no sistema digestivo do camarão podem ajudar a proteger o animal. Desta maneira de óleos essenciais e ácidos orgânicos demonstraram ser eficazes devido ao seu potencial de inibição do V. parahaemolyticus. Estes compostos podem ser adicionados à ração, tendo efeito no sistema digestivo do animal. A mistura de ácidos da Figura 2 inibiu o crescimento do V. parahaemolyticus de 80% a 95% com uma concentração de 5000 ppm. A dose mínima eficaz situa-se entre 1000 ppm e 5000 ppm. As misturas de óleos essenciais também demostraram ter um bom potencial inibitório, como observado na Figura 3, onde a inibição do crescimento do V. parahaemolyticus foi de 80% a 85%. A dose mínima eficaz situa-se entre 100 ppm e 500 ppm.
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Pedro Encarnacao, Diretor de Desenvolvimento de Negócios Jutta Zwielehner, Gerente de Produto
Conclusão A síndrome de mortalidade precoce/doença da necrose aguda do hepatopâncreas (EMS/AHPND) provocada por Vibrio parahaemolyticus representa um risco recente e grave para a produção de camarão em muitos países. Afetando os camarões mais jovens, pode exterminar completamente as populações dos viveiros. Embora estejam disponíveis recursos para combater a EMS, até agora não há nenhuma solução única que seja comprovadamente 100% eficaz. Há vários recursos promissores. Algumas cepas de probióticos
Uma revista da BIOMIN
% de inibição
10.000
5.000
1.000
500 100 dose em ppm
50
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100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
10.000
5.000
1.000 500 100 dose em ppm
50
10
Figura 4. Substância fitogênica com ação “quorum quenching” em V. parahaemolyticus reduzindo virulência do patógeno. 0,25
160.000 140.000
0,20
120.000 100.000
0,15
80.000 0,10
60.000 40.000
0.05 0
20.000 controle
100
15 10 5 dose fitogênica em ppm
1
luminescência (RLU)
Compostos de “quorum quenching” Enquanto as doses elevadas de compostos fitogênicos limitam o crescimento bacteriano, conforme mostrado nas Figuras 2 e 3, as doses mais baixas podem controlar a sua virulência. Há uma grande diversidade de substâncias fitogênicas que demonstraram inibir a função de “quorum sensing” das bactérias — um efeito silenciador conhecido como “quorum quenching”. Compostos encontrados em vários tipos de algas marinhas, especiarias, ervas e óleos essenciais revelaram ter capacidades de “quorum quenching”. A Figura 4 mostra como uma dessas substâncias fitogênicas reduz a comunicação bacteriana in vitro sem inibir o crescimento, conforme medido através da densidade óptica (alta densidade óptica indica maior crescimento, contrariamente uma menor densidade óptica indica um reduzido crescimento). A atividade de luminescência, ou incandescência, está fortemente correlacionada ao “quorum sensing” e virulência. A supressão da luminescência com a não inibição do crescimento indica, portanto, atividade de “quorum quenching” da preparação fitogênica. Este efeito de “quorum quenching” pode ser observado através da menor luminescência dos grupos com dose baixa do fitogênico, em contraste com o grupo de controle.
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Figura 3: Inibição do crescimento de V. paraemolyticus virulento após exposição a uma combinação de óleos essenciais.
crescimento (OD650)
Agentes patogênicos comunicativos As bactérias Vibrio conseguem comunicar-se entre si através da excreção de pequenas moléculas químicas que lhes permitem detectar a densidade dos Vibrios circundantes — uma comunicação bacteriana conhecida como “quorum sensing” (percepção de quorum). Assim que as bactérias atingem concentração crítica, ativam então os seus fatores de virulência, o que lhes permite a deflagração de enfermidades. Impedir que os Vibrios atinjam concentração crítica poderá, portanto, ser uma forma útil de evitar a ocorrência de EMS.
% de inibição
Figura 2. Potencial de inibição in vitro de uma combinação de ácidos orgânicos contra V. parahaemolyticus.
0
n OD650 n luminescência (RLU)
inibem significativamente o crescimento cepas de V parahaemolyticus virulento. Combinações específicas de óleos essenciais e ácidos orgânicos demonstraram ser eficazes. Cortar a comunicação das bactérias utilizando compostos de quorum quenching também poderá ajudar a controlar a virulência. É necessário adotar uma abordagem mais holística para combater a ameaça tanto no viveiro como no sistema digestivo do animal. As soluções eficazes têm de integrar muitas variáveis e testar a sua eficácia, tanto em condições de laboratório controladas como em condições de desafio a campo.
5
63
%
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das amostras de rações para aquicultura estavam contaminadas com altas concentrações de aflatoxinas, em média de 49 partes por bilhão (ppb). Fonte: 2014 BIOMIN Mycotoxin Survey
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A ameaça das aflatoxinas
para a produção de bagre Pangasius Rui Gonçalves, Gerente Técnico, Aquicultura
A importância da aquicultura na Ásia vai além da sua contribuição relativamente elevada para a produção aquícola mundial. Os produtos de peixe têm um lugar de destaque nas dietas da população do Sudeste Asiático. Além disso, cerca de 31 milhões de pessoas são empregadas na atividade no continente.
N
a aquicultura, a importância das micotoxinas — metabólitos fúngicos tóxicos para os animais e seres humanos — foi evidenciada pela primeira vez no início dos anos sessenta devido a um surto de aflatoxicose em um cultivo truta arco-íris (Onchorynchus mykiss), após a administração acidental de ração com farelo de algodão contaminado com aflatoxinas.
Aflatoxinas na aquicultura As aflatoxinas, um tipo de micotoxina produzido por fungos do gênero Aspergillus, podem formar colônias em muitas muitas matérias-primas utilizadas em rações para aquicultura, como milho, amendoim, arroz, farinha de peixe, camarão e carne. A Aflatoxina B1 (AFB1) é um dos agentes carcinogênicos naturais mais potentes aos animais. As evidências iniciais associadas à aflatoxicose em peixes incluem guelras pálidas, perturbação da coagulação sanguínea, anemia, taxas de crescimento baixas ou ausência de ganho de peso. Segundo o Estudo Anual sobre Micotoxinas da BIOMIN de 2014, uma análise das rações aquáticas para peixes e camarões demonstrou que, em 35 amostras
Uma revista da BIOMIN
de rações analisadas, 63% das amostras estavam contaminadas com aflatoxinas a uma alta concentração média de 49 partes por bilhão (ppb), tendo algumas amostras atingido até 221 ppb. Além disso, 27 das 35 amostras de ração que foram analisadas continham mais do que uma micotoxina. Isto representa um risco adicional para os animais porque, em muitos casos, os efeitos combinados de duas micotoxinas são maiores do que os efeitos individuais de cada toxina isolada. Efeitos no bagre asiático Devido à importância da produção de bagre asiático (Pangasianodon hypophthalmus) na Ásia, a BIOMIN realizou estudos complexos com o objetivo principal de determinar a sensibilidade desta espécie aos níveis crescentes de contaminação por AFB1 através da ração. A sensibilidade à AFB1 foi avaliada em termos de desempenho de crescimento, alterações biológicas e resistência a doenças. A avaliação da eficiência de um adsorvente de aflatoxinas para combater os efeitos negativos da AFB1, o Mycofi x® Secure, constituiu uma parte importante do estudo.
O perigo das aflatoxinas para a aquicultura tornou-se evidente nos anos sessenta.
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A ameaça das aflatoxinas para a produção de bagre asiático
Figura 1. Taxa de conversão alimentar (TCA) durante as primeiras 8 semanas do estudo. Os valores com letras diferentes são significativamente diferentes (p < 0,05).
1,35 b
1,36 1,34 1,31 a
1,32 TCA
1,28
1,31 a
1,31 a
1,29 a
1,30 1,27 ac
1,26 c
1,26 1,24 1,22 1,20 Conteúdo de aflatoxinas (ppb)
0
50
100
250
500
1000
500
Mycofix® Secure (ppb)
0
0
0
0
0
0
2,5
Controle
AFB1
Tratamento
Fonte: BIOMIN
Visão geral do estudo A experiência foi realizada na Universidade Nong Lam, cidade de Ho Chi Minh, no Vietnã, para testar os efeitos da aflatoxina B1 e as propriedades de neutralização do adsorvente Mycofix® Secure. Durante 8 semanas, 100 peixes com um peso inicial médio de 8 g foram alimentados com sete dietas: dieta controle, 5 dietas contendo níveis crescentes de aflatoxinas e uma com aflatoxinas mais Mycofix® Secure.
A BIOMIN conduziu um complexo estudo para determinar a sensibilidade do Pangasianodon hypopthalmus a contaminação por aflatoxinas.
8
Desempenho zootécnico Após o período de alimentação de 8 semanas, os bagres asiáticos apresentaram sensibilidade à AFB1. A presença de aflatoxinas aumentou a taxa de conversão alimentar (TCA), resultando numa menor eficiência alimentar (Figura 1). A taxa de crescimento específica (TCE) diminuiu após as 8 semanas em todos os grupos de dieta com AFB1 (Figura 2). Aqui, a relação entre contaminação por aflatoxinas e menor crescimento pareceu ser mais linear: quanto maior a concentração de aflatoxinas, mais lento o crescimento. Positivamente, o tratamento demonstrou ser eficaz. A inclusão de Mycofix® Secure em dieta contaminada melhorou significativamente os resultados da TCA e da TCE. Em ambos os casos, foram obtidos resultados semelhantes em comparação com o grupo de controle, apesar da ingestão de AFB1. Danos hepáticos Nos peixes, tal como nos mamíferos,
algumas enzimas podem ser utilizadas como indicadores de efeitos hepatotóxicos. Uma dessas enzimas — aspartato aminotransferase (ou AST) — está presente em concentrações elevadas no fígado, no coração, nos músculos e no rim. Em caso de danos nos tecidos, a AST é liberada. A alanina aminotransferase (ou ALT) está presente primariamente nas células do fígado e está muito associada à necrose hepática ou danos no fígado. Nas primeiras 8 semanas do ensaio, não se observaram diferenças significativas nas atividades da AST e da ALT, em comparação com o controle. No entanto, após 12 semanas, verificou-se um aumento estatisticamente significativo da atividade enzimática associada a danos no fígado nas dietas com AFB1 administradas aos peixes (Tabela 1). Observou-se uma diminuição estatisticamente significativa na atividade destas enzimas nos peixes que receberam um suplemento com Mycofix® Secure, indicando a preservação dos tecidos hepáticos. Teste de desafio com E. ictaluri Além destes impactos negativos na saúde, a AFB1 é também um potente modulador do sistema imunitário que provoca a sua supressão. Em outras palavras, a contaminação por aflatoxinas torna os animais mais suscetíveis a infecções. No estudo, as dietas contaminadas com aflatoxinas administradas aos peixes foram avaliadas durante um período adicional de 4 semanas (12 semanas, no
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Rui Gonçalves Gerente Técnico, Aquicultura
%/dia
Figura 2. Taxa de crescimento específica (TCE) durante as primeiras 8 semanas do ensaio.
2,05 2,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60
2,01 1,92
1,94
1,90
1,87
1,87
1,74
Conteúdo de aflatoxinas (ppb)
0
50
100
250
500
1000
500
Mycofix® Secure (ppb)
0
0
0
0
0
0
2.5
Controle
AFB1 Tratamento
Source: BIOMIN
Conclusão O perigo das af latoxinas para a aquicultura tornou-se evidente nos anos sessenta. Embora se tenham adquirido muitos conhecimentos desde então, ainda são necessárias mais pesquisas sobre os efeitos das aflatoxinas na saúde e no desempenho das espécies aquáticas. Nos peixes, a exposição a aflatoxinas provoca guelras pálidas, perturbação da coagulação sanguínea, anemia, taxas de crescimento baixas ou ausência de ganho de peso. A nossa pesquisa demonstrou que nos bagres asiáticos — uma importante espécie para o setor de aquicultura asiático — a contaminação por aflatoxinas provoca menor eficiência alimentar, menor crescimento, aumento da presença de enzimas
Uma revista da BIOMIN
Tabela 1. A atividade enzimática indica a eficácia do tratamento na preservação do tecido hepático. Os valores com letras diferentes são significativamente diferentes (p < 0,05). AST (IU/ml)
ALT (IU/ml)
402a
27,7a
AFB1 (500µg/kg)
498,2b
41,4b
AFB1 (500µg/kg ) + Mycofix® Secure (2,5 kg/t)
377,1a
26,6a
Controle
Fonte: BIOMIN
Figura 3. Taxa de sobrevivência (%) após um teste de desafio com Edwarsiella ictaluri. Os valores com letras diferentes são significativamente diferentes (p < 0,05). 60 Taxa de sobrevivência (%)
total), para analisar os efeitos subclínicos e a resistência a doenças no âmbito de um teste de desafio com a cepa bacteriana gram-negativa Edwardsiella ictaluri (4,4 x 106 UFC/ ml). As dietas administradas aos peixes que continham 250 ppb de AFB1 apresentaram uma taxa de sobrevivência significativamente inferior após 1 semana de teste de desafio com bactérias Edwarsiella ictaluri. Após 2 semanas sem qualquer tratamento, observaram-se taxas de sobrevivência significativamente inferiores às de controle em todas as dietas com AFB1 (Figura 3). Assim, é evidente que uma alimentação a longo prazo com AFB1 pode afetar significativamente a resistência a doenças dos bagres asiáticos.
50
n Após 1 semana n Após 2 semanas
50 a
41,67 a
40 30
31,67 ab 23,33 a
20 10 b
10
5 bc
8,33 b
0 0
0c
50 100 250 AFB1 (μg/kg)
Fonte: BIOMIN
associadas a danos no fígado e nos tecidos e menor sobrevivência. Consequentemente, é necessário monitorar, prevenir e mitigar a contaminação por aflatoxinas constantemente no setor da aquicultura e, particularmente, na produção de bagre asiático.
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