Science & Solutions #22 Aquicultura (Português)

Número 22 • Aquicultura

Aquaculture

Uma revista da

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Photo: elenades

Um olhar minucioso sobre a saúde intestinal AN

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Por que é importante na aquicultura

Ferramentas para aumentar a capacidade imunitária

Editorial Saúde intestinal na aquicultura Há algumas décadas atrás, o intestino somente era considerado importante para as funções digestivas. Quando se investigaram as interações entre o intestino, seus respectivos microorganismos nativos e o hospedeiro, tornou-se aparente que o seu papel não se limita à mera absorção de nutrientes. Vários estudos em humanos e animais evidenciam o papel do intestino e da respectiva microbiota na saúde animal.

Sabe-se que um intestino saudável é fundamental para o bemestar e para a saúde dos animais aquáticos. Existe uma interação contínua entre o intestino e a respectiva microbiota. As populações microbianas criam uma barreira contra a entrada de agentes patogênicos, produzem enzimas e sintetizam vitaminas, modulam o sistema imunitário, promovem o desenvolvimento do epitélio intestinal e a tolerância das mucosas. No modelo do peixe-zebra, identificaram-se mais de 200 genes regulados pela microbiota intestinal, demonstrando a relevância da saúde intestinal para o bem-estar geral das espécies aquáticas. Neste número da Science & Solutions apresentamos o primeiro artigo de uma série sobre a saúde intestinal na aquicultura.

Há diversas maneiras de promover e manter a saúde intestinal, designadamente probióticos, prebióticos e substâncias fitogênicas.

Os probióticos, ou bactérias benéficas, criam uma comunidade microbiana favorável no intestino. Os prebióticos estimulam especificamente o crescimento de bactérias nativas benéficas. Os moduladores imunitários reforçam a resposta imunitária do animal.

A adição de combinações inovadoras de óleos essenciais ou de ácidos orgânicos na ração proporciona modos adicionais para melhorar a saúde intestinal. O segundo artigo explora a relação entre estas ferramentas, a saúde intestinal e a imunidade nas espécies de aquicultura.

Desejamos-lhe uma agradável leitura.

Barbara WEBER Cientista

Science & Solutions • Número 22

Índice

Saúde intestinal na aquicultura

2

O primeiro de uma série de artigos que abordam a crescente importância da saúde intestinal para a indústria.

Por Rui Gonçalves e Gonçalo Santos

Ferramentas para aumentar a capacidade imunitária

6

Diversas situações induzem o stress nas espécies aquícolas.

Os prebióticos e os probióticos podem suportar a competência e o desempenho imunitário.

Por Jutta Zwielehner

Science & Solutions é uma publicação mensal da BIOMIN Holding GmbH, distribuída gratuitamente aos nossos clientes e parceiros. Em cada número, Science & Solutionsapresenta temas sobre os mais recentes conhecimentos científicos em nutrição e saúde animal com destaque especial para uma 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 Editor: Ryan Hines Colaboradores: Rui Gonçalves, Gonçalo Santos, Jutta Zwielehner, Barbara Weber Marketing: Herbert Kneissl, Cristian Ilea Graphics: Reinhold Gallbrunner, Michaela Hössinger Research: Franz Waxenecker, Ursula Hofstetter Publisher: BIOMIN Holding GmbH

Erber Campus 1, 3131 Getzersdorf, 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.

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Uma revista da BIOMIN

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Saúde intestinal na aqu Por Rui

Gonçalves, Gerente Técnico e Gonçalo Santos, Gerente de Pesquisa e Desenvolvimento

Este primeiro artigo de uma série de três, apresenta três fatores-chave e os principais indicadores de desemp importância na aquicultura.

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Science & Solutions • Número 22

O

trato gastrointestinal é um órgão extraordinário: podendo ser considerado como uma pele interior. Esta função de barreira, que separa um ambiente externo das células do organismo é uma das principais funções do trato gastrointestinal. Ele também desempenha um papel importante na absorção de nutrientes e na imunidade.

Ganhando terreno Na aquicultura, os peixes e os camarões têm uma relação de proximidade com o ambiente circundante.

Através da ingestão de água, os animais são expostos continuamente a patógenos e ao stress ambiental no intestino. Por conseguinte, a saúde intestinal é extremamente importante para as espécies aquáticas de cultivo. A saúde intestinal é um conceito que já existe há alguns anos, contudo, ganhou recentemente uma maior atenção no setor da aquicultura.

Definição de saúde intestinal A expressão “saúde intestinal” faz parte de uma complexa definição de saúde animal que se baseia num conjunto diversificado de indicadores de desempenho intestinal. Na aquicultura, a diversidade de espécies cultivadas torna-a um tópico ainda mais complexo. A principal função do trato gastrointestinal engloba a sua capacidade para digerir o alimento e torná-lo adequado para absorção e crescimento, em boas condições de saúde, p. ex., na ausência de doenças, levando a um melhor desempenho do animal. Na BIOMIN, definimos a gestão do desempenho intestinal com base em três objetivos: melhorar o desempenho do intestino, prevenir yranstornos gastrointestinais e efeitos secundários relacionados, e restabelecer a integridade do intestino após uma disfunção.

quicultura

penho da saúde intestinal, destacando a sua crescente

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Três fatores Compreender a saúde intestinal exige a elucidação de complexas interações entre diferentes componentes, que permitirão ao intestino funcionar sob condições fisiológicas normais e manter a homeostase, suportando assim a sua capacidade para enfrentar infecções e agentes estressores não infecciosos. Estas interações complexas podem ser agrupadas em três pilares: fisiologia animal, nutrição e ambiente. Estes três fatores principais interagem entre sí, influenciando na comunidade microbiana gastrointestinal e, consequentemente, no desempenho intestinal (Figura 1).

3

Saúde intestinal na aquicultura

A saúde intestinal ganhou recentemente uma

Figura 1. Os elementos da saúde intestinal

• •

• Imunidade intestinal • Patógenos

sà io af es D

e dad uni im

• Estímulos antigênicos

• Respostas anti-inflamatórias

Defe sa s / pa tóg en os

Ambiente

SAÚDE INTESTINAL

microbiota de

• Patógenos (bactérias, vírus, etc.)

de

•

Desafio s/ ad

•

do hosped ologia eiro Fisi

•

m das maté /forige rias ade -pr alid im as Qu • Digestibilidade • Fatores antinutricionais • Micotoxinas • Oxidação • Palatabilidade • Desempenho • Impacto na qualidade do produto final • Eficiência de custos • Sustentabilidade (Fish In/Fish Out) ∆ salinidade • Filogenia da espécie ∆ temperatura • Ontogenia da espécie a c o ∆ oxigênio mu • Hábitos alimentares ões ni aç da t ∆ pH • Dieta ap Densidade de cultivo • Nutrição • Condições físicas

mo olis tab Me

Fato res de str es s

Nutrição

• Digestão e absorção eficazes • População microbiana intestinal estável • Estrutura e função da barreira intestinal • Atividade eficaz do sistema imunitário

In dic al ado stin res do desempenho inte

Nutrição e rações alternativas O segundo pilar foca-se nos aspectos nutricionais, onde a qualidade da matérias-primas e suas características em particular podem afetar a saúde gastrointestinal. A digestibilidade dos nutrientes, fatores antinutricionais, a contaminação com micotoxinas e a oxidação de lipídeos podem influenciar a comunidade microbiana. A nutrição é especialmente importante na atualidade devido à pressão para substituir a farinha e o óleo de peixe por ingredientes alternativos (Figura 2).

Influências ambientais O pilar final, que é o ambiente, leva em consideração a riqueza dos ambientes na sua vasta diversidade físicoquímica e a abundância de patógenos e estímulos antigênicos. Todos estes fatores subjacentes influenciam a homeostase do animal. Os animais aquáticos ingerem continuamente a água que os circunda e, por conseguinte, patógenos e estímulos antigênicos presentes na água são também ingeridos, desafiando e influênciando na comunidade microbiana. Ao mesmo tempo, estão expostos a variações de salinidade, temperatura, oxigênio, pH e stress do cultivo. O stress ambiental influenciará na homeostase dos animais, afetando diretamente a comunidade microbiana e interferindo indiretamente nos gastos energéticos para recuperação da homeostase.

Fonte: BIOMIN

Operando normalmente O estado fisiológico de um animal pode ser caracterizado pelo seu respectivo metabolismo, que é definido de acordo com as variações da anatomia/ fisiologia gastrointestinal de cada espécie, hábitos alimentares, dieta, nutrição e estado fisiológico. É ainda influenciado por desafios sanitários e mecanismos de defesa. Os mecanismos de defesa têm particularidades inerentes a cada espécie, assim como alguns patógenos também serão espécie-específicos.

4

Suporte a microbiota As atividades metabólicas microbianas asseguram a ingestão e a absorção de nutrientes, promovem o desenvolvimento gástrico e estimulam a proliferação e a diferenciação de células epiteliais, mantendo simultânemamente a tolerância das mucosas e a proteção contra patógenos. Consequentemente, verifica-se um maior interesse científico na modulação da microbiota intestinal a favor das bactérias benéficas através da utilização de inovadores aditivos para rações, tais como probióticos, prebióticos, fitogênicos e ácidos orgânicos — isoladamente ou em associação.

Science & Solutions • Número 22

Rui Gonçalves, Diretor Técnico Gonçalo Santos, Diretor de Pesquisa e Desenvolvimento

maior atenção no setor da aquicultura.

Figura 2. Declínio constante do teor de farinha de peixe e de óleo de peixe nas rações aquáticas

70

Inclusão de farinha de peixe

30

Inclusão de óleo de peixe — Carpa

60

% de inclusão

50

— Tilápia

25

— Bagres — Diversos peixes de água doce

20

40

— Salmão

15

— Truta

30 20 10

— Milkfish

10

— Enguia — Peixes marinhos

5

— Camarão marinho — Camarão de água doce

0

0

Fonte: Adaptado de FAO Fisheries and Aquaculture Technical Paper No. 564. FAO, 2011. 87 pp.

Conclusão A microbiota intestinal desempenha um importante papel na saúde e no bem-estar dos animais aquáticos. A anatomia e a fisiologia dos tratos gastrointestinais dos animais serão importantes para determinar os aspectos quantitativos e qualitativos da respectiva microbiota.

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Os três pilares da saúde intestinal permitem-nos modular alguns aspectos para conseguir um processo digestivo eficaz, uma população microbiana estável no intestino, uma boa estrutura e função de barreira intestinal, e um ótimo funcionamento do sistema imunitário.

Em alguns casos, a utilização de aditivos de ração e de ferramentas de biorremediação influenciam os três fatores para suportar eficazmente a saúde intestinal e melhorar o desempenho do animal.

Próximos capítulos

Photo: Fotolia

Ameaças ocultas Os animais aquáticos em cultivo enfrentam constantemente patógenos e stress ambiental. Às vezes, estes fatores manifestam-se sob a forma de doenças.

Frequentemente, o seu impacto pode permanecer a um nível subclínico — desviando valiosa energia e nutrientes do crescimento para a utilização nas defesas do animal — com consequências que são difíceis de detectar, mas que causam impactos em termos de saúde e economia.

Através de aditivos naturais na ração é possível suportar a fisiologia do animal, harmonizando a microbiota intestinal, a imunidade e a resistência à doenças, melhorando ainda o desempenho do animal.

Nos próximos números da Science & Solutions dedicados à aquicultura abordaremos mais detalhadamente o tema do desempenho intestinal, como a nutrição pode influenciar a saúde intestinal e a importância da imunidade intestinal local no estado geral e de saúde das espécies aquáticas.

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Ferramentas para aumentar a capacidade imunitária Photo: animatedfunk

Por

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Jutta Zwielehner, Gerente de Produto, Microbianos

Os peixes e os camarões enfrentam stress em situações como o transporte, classificação, transferência para água do mar, manejo e durante deflagrações de doenças. Estes eventos deprimem a resposta imunitária, prejudicando a saúde e o desempenho. Os prebióticos e probióticos podem auxiliar na competência e no desempenho das respostas imunitárias.

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Impacto do stress sobre a imunidade As espécies de aquicultura respondem frequentemente ao stress de qualquer tipo através de recusa do alimento. O jejum, principalmente por um período prolongado (7 dias ou mais), diminui a expressão de fatores imunitários inatos críticos, de modo a reduzir a competência imunológica. Foi comprovado que o stress provocado pelo transporte suprime a resposta imunitária de larvas e alevinos durante vários dias após o transporte. Uma resposta imunitária enfraquecida é sinônimo de maior suscetibilidade aos patógenos, desempenho reduzido e taxas de mortalidade mais elevadas.

Imunidade vs. desempenho?

Alguns produtores hesitam em utilizar produtos estimuladores por receio de que ao fazê-lo sacrifiquem a eficiência alimentar, visto que a estimulação consome energia adicional que, de outro modo, poderia ser aplicada no crescimento. Embora a estimulação inicial consuma energia, também aumenta a aptidão do organismo para a tolerância, poupando assim energia a longo prazo. Esta tolerância

?

Imunidade

Desempenho

resulta em animais mais aptos com uma competência imunitária fortalecida.

Prebióticos para suporte imunitário Durante anos, o Saccharomyces cerevisiae, ou “fermento de pão”, foi utilizado como prebiótico para incrementar a produtividade de animais de de cultivo.

Os prebióticos estimulam a atividade das bactérias benéficas no trato gastrointestinal, contribuindo para a saúde intestinal dos animais. Diversas evidências demonstram que a S. cerevisiae e seus respectivos componentes, tais como os ácidos nucleicos (DNA e RNA), as quitinas (polímero de cadeia longa de N-acetilglucosamina), os beta-glucanos (um tipo de polissacarídeo) e os mananoligossacarídeos (MOS, polímeros de sacarídeos não fermentáveis) suportam os sistemas imunitários dos peixes e camarões (Figura 1).

A eficácia dos prebióticos à base de leveduras pode ser melhorada através da fragmentação das células íntegrasem compo-

A autólise melhora os efeitos de estimulação do sistema imunitário da levedura.

Figura 1. Resumo dos ingredientes funcionais da levedura Saccharomyces cerevisiae e efeitos associados sobre o sistema imunitário dos animais aquáticos.

Parede celular levedura autolisada 

levedura intacta 

Quitina

B-glucano

MOS

ativa os receptores imunitários Ácidos nucleicos Importante suprimento dietético para os tecidos com capacidade sintética limitada (p. ex., linfoides: tecido hematopoiético)

Ativa células imunitárias, incluindo: Peixes Macrófagos, neutrófilos, monócitos, células “natural killer”, células dendríticas

Camarão Hemócitos ProPO Lectinas

Fonte: BIOMIN

Uma revista da BIOMIN

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Ferramentas para aumentar a capacidade imunitária

Figura 2. Os componentes da parede celular da levedura ativam a atividade de “burst” respiratório dos macrófagos renais da carpa em doses reduzidas. controle 50 μg/ml LPS 5 μg/ml nucleotídeos de levedura 5 μg/ml MOS de levedura 5 μg/ml yeast B-glucans 0

0,05

0,1 0,15 0,2 0,25 produção de óxido nítrico em µM

0,3

Nota: LPS, lipopolissacarídeos de E.coli (=endotoxina); MOS, mananoligossacarídeos Fonte: BIOMIN, 2008

A aplicação regular de prebióticos e probióticos pode suportar a melhoria da competência imunitária em espécies em cultivo.

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Illustration: nuiiun

nentes menores através de um processo designado autólise, que aumenta a biodisponibilidade destas substâncias ao animal.

Treinando a competência imunitária Receptores localizados nas superfícies das células imunitárias e das células epiteliais reconhecem diversas moléculas celulares de diferentes patógenos, e também componentes da levedura: quitina, B-glucanos, MOS, nucleotídeos (receptores intracelulares).

O primeiro passo da estimulação imunitária é a ligação entre o receptor e o padrão molecular associado ao microorganismo, ou MAMP. A célula imunitária agora ativa está alerta e pronta para combater os patógenos invasores.

A partir daqui, o sistema imunitário tem duas opções. Um MAMP ligado a uma infecção microbiana perigosa, é ativada para combater os intrusos, causando inflamação.

Um MAMP, ligado a uma microrganismo inofensivo ou benéfico, induz a tolerância, resultando em uma coexistência pacífica.

A decisão da célula por uma resposta ou outra, depende da presença de determinados fatores. Por exemplo, a interleucina-2 (IL-2) provoca um prolongamento da vida da célula imunitária, o que ativa o combate. Por outro lado, a TNF-α induz a tolerância. O contato frequente entre receptores imunes e MAMP inofensivos aumenta a prontidão dos organismos para a tolerância e treina o sistema imunitário para situações críticas.

Evidências experimentais demonstraram in vitro que os diferentes componentes da parede celular das leveduras produzem uma forte ativação imunitária. A Figura 2 ilustra que a atividade de “burst” respiratório (liberação de óxido nítrico pelos macrófagos, um tipo de glóbulo branco, no combate aos patógenos e outras ameaças) se assemelha à produzida pela endotoxina (parte da membrana externa da parede celular de bactérias Gram-negativas, tais como E. coli).

Probióticos e desafios sanitários Os probióticos podem aumentar a competência imunitária das espécies aquícolas, melhorando assim o desempenho e reduzindo a mortalidade. Trutas com pesos entre 60 g e 120 g receberam um produto probiótico multicepas (AquaStar® Growout) e foram desafiadas com Yersinia ruckeri, o agente que causa a doença da boca vermelha. A suplementação com probióticos na ração (2 g/kg pós-extrusão) melhorou o desempenho do crescimento e reduziu as mortalidades associadas ao desafio com patógenos em 30 % (Figura 3).

Ferramentas combinadas para camarões O desenvolvimento de linhagens livres de patógenos específicos (SPF) permitiu um considerável nível de controle de doenças na carcinicultura. Sistemas de produção fechado ou com recirculação são frequentemente considerados os mais seguros para o controle da introdução de patógenos. Entretanto, a ausência de resistência natural dos camarões resulta num maior sucesptibilidade frente ao ambiente. Desta forma, se faz necessária adoção de sólidos protocolos de biossegurança e métodos de desinfecção, associada a aplicação de moduladores imunitários para enfrentar esta situação complexa. Um

Science & Solutions • Número 22

Jutta Zwielehner Gerente de Produto, Microbianos

106

100

104

80

% mortalidade

desempenho de crescimento relativo (%)

Figura 3. Desempenho e mortalidade da truta durante um período de alimentação de 13 dias após desafio com Y. ruckeri.

102 100 98 96

60 40 20 0

controle

AquaStar®Growout

controle

AquaStar®Growout

Fonte: University of Veterinary Sciences Vienna, Áustria 2015

empreendimento da Indonésia relatou previamente grandes perdas devido ao vírus da síndrome da mancha branca no âmbito de um estudo piloto que visou avaliar a eficácia de uma aplicação combinada de prebióticos e probióticos multicepas em viveiros (Levabon® AquaGrow E; 3 g/kg de ração de manhã, 2 g/ kg de ração à tarde e AquaStar® Pond; 100 g/ viveiro de 3 em 3 dias) num sistema fechado.

A Tabela 1 ilustra os resultados do estudo. Os quatro viveiros que receberam somente o probiótico AquaStar® Pondisoladamente, aplicado na água, não apresentou eficácia para reduzir a incidência do vírus do síndrome da mancha branca. As mortalidades relacionadas com o vírus do síndrome da mancha branca ocorreram nos viveiros do grupo controle a partir do dia 20.

Nos viveiros com fornecimento do Levabon® AquaGrow E, os primeiros sintomas foram observados apenas a partir do dia 60. A produção nos outros três viveiros do grupo controle foram perdidas.

No viveiro número 4, a disponibilidade limitada de aeradores provocou reduzidos níveis de oxigênio dissolvido durante a noite, conduzindo à despesca precoce de parte dos camarões no dia 72 (312 kg, tamanho 74) e no dia 81 (540 kg, tamanho 63). As

Tabela 1. Resultados de um estudo piloto em fazenda de camarões com histórico confirmado de presença do vírus da mancha branca (WSSV).

Mortalidade massiva

Colheita final

TCA

Viveiro 1 (controle)

0,4 ha

Dia 26

0

-

Viveiro 2 (controle)

0,38 ha

Dia 31

0

-

Viveiro 3 (controle)

0,2 ha

Dia 40

0

-

Viveiro 4 (Levabon® AquaGrow E e AquaStar® Pond)

0,22 ha

-

3800 kg

1,33

Fonte: BIOMIN, 2015

mortalidades surgiram a partir do dia 89. Os camarões restantes foram despescados ao dia 91 (2983 kg, tamanho 48).

Quando modular a imunidade De um modo geral, a aplicação regular de prebióticos e probióticos pode incrementar a competência imunitária das espécies de cultivo. É possível aplicar dosagens mais elevadas ou adicionais nos dias anteriores a períodos críticos de stress. No caso dos peixes marinhos, por exemplo, recomenda-se a introdução de 4 kg/t de prebiótico na ração inicial , e metade da dosagem na alimentação de crescimento e engorda.

Photo: pinyoj

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Dimensão

Conclusão O stress prejudica a resposta imunitária, a saúde e o desempenho das espécies de aquicultura. Os prebióticos e os probióticos podem fortalecer a competência imunitária e promover melhor desempenho em peixes e camarões. Em alguns casos, é necessária a sua aplicação combinada para se conseguir uma eficácia ótima. A modulação imunitária regular proporciona uma maneira prática para o aumento da competência imunológica dos animais.

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