Science & Solutions #30 Aquicultura (Português)

Número 30 • Aquicultura

Photo: luismmolina

Photo: Josef Philipp

Aquaculture

Uma revista da

Inovações rentáveis Probióticos, capacidade imunitária e saúde intestinal

8 Fatos sobre as micotoxinas na aquicultura

Editorial Inovações rentáveis para a aquicultura Os nossos leitores da Science & Solutions estão conscientes da importância da aquicultura. Desde o final da década de 1960, este setor gerou consideráveis lucros econômicos para muitos países em desenvolvimento. Ela disponibiliza uma essencial fonte de proteína animal a cerca de 2 bilhões de pessoas, acarretando benefícios para a saúde associados aos elevados teores de ômega-3, etc. A prominência da aquicultura na alimentação humana deverá aumentar a longo prazo.

A BIOMIN marca presença no setor da aquicultura desde 2005, disponibilizando soluções práticas para empresas de nutrição animal produtoras de rações aquícolas e para a melhoria do manejo em fazendas de cultivo, desenvolvendo diversos produtos específicos para cada segmento: 1. Fitogênicos para superar problemas associados a uma menor digestibilidade das proteínas vegetais e para otimizar a utilização de matérias-primas cada vez mais caras.

2. Probióticos e prebióticos para melhorar a resposta imunitária, disponibilizando uma proteção profilática contra agentes patogênicos oportunistas.

3. Acidificantes melhorados para reduzir os antibióticos promotores de crescimento (APC), preservar as rações aquícolas e manter o status sanitário geral no cultivo. Uma abrangente linha de produtos para gestão do risco de micotoxinas para dar resposta ao crescente problema das micotoxinas nas rações para aquicultura.

Nos artigos incluídos nesta edição da Science & Solutions, você conhecerá todos os detalhes para melhorar a saúde e a rentabilidade das suas operações de cultivo e produção de rações.

Boa leitura!

Paolo DONCECCHI Diretor Global de Produtos para Desempenho Intestinal

Science & Solutions • Número 30

Índice

Probióticos para potencializar a capacidade imunitária e a saúde intestinal

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O terceiro artigo da nossa série sobre saúde intestinal na aquicultura revela como o AquaStar® Growout pode melhorar a proteção natural das espécies de cultivo.

Photo: KuLouKu

Por Benedict Standen PhD

Micotoxinas na aquicultura: 8 coisas que você precisa saber

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8 fatos fundamentais sobre as micotoxinas que revelam os verdadeiros perigos para a aquicultura.

Por Rui Gonçalves MSc

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 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 Editora-chefe: Colaboradores: Marketing: Gráficos: Pesquisa: Editora:

Ryan Hines Paolo Doncecchi, Rui Gonçalves, Benedict Standen Herbert Kneissl Reinhold Gallbrunner Franz Waxenecker, Ursula Hofstetter Biomin Holding GmbH Erber Campus 1, 3131 Getzersdorf, Austria Tel: +43 2782 8030 www.biomin.net

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Uma revista da BIOMIN

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Science & Solutions • Número 30

Photos: Willyam Bradberry, Ammit Jack

Probióticos para potencializar a capacidade imunitária e a saúde intestinal Por Benedict Standen, Gerente de Produto - Aquicultura

Este terceiro artigo da nossa série sobre saúde intestinal na aquicultura ilustra como o AquaStar® Growout, um probiótico multicepas, pode melhorar a proteção natural das espécies em cultivo, conforme demonstrado por três recentes estudos científicos sobre a tilápia.

O

intestino é um dos principais pontos de entrada de agentes patogênicos invasores.

Para infectar com sucesso o hospedeiro, o agente patogênico deve navegar e sobreviver a vários obstáculos e ataques realizados pelo sistema imunitário do hospedeiro.

Figura 1. A abundância de células caliciformes e LIEs (linfócitos intra-epiteliais) no intestino de peixes alimentados com AquaStar® Growout a 3g/ kg após cinco semanas.

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40,95

40 35

29,5

30 25 20 15

Resposta do sistema imunitário inato = primeira consideração Tal como no caso dos mamíferos, o sistema imunitário dos peixes pode ser separado em respostas inatas (não específicas) e adaptativas (específicas). Em comparação com os mamíferos, os peixes dependem mais da resposta imunitária inata por dois motivos principais. Primeiro, o sistema imunitário inato desenvolveu-se para ser não específico, portanto, tem capacidade para criar uma resposta imunitária contra uma ampla variedade de agentes patogênicos. Segundo, devido à natureza ectotérmica dos peixes, a imunidade adaptativa pode demorar bastante tempo.

Por exemplo, a produção de anticorpos em salmonídeos pode demorar até seis semanas, em comparação com apenas horas ou dias no caso do sistema imunitário inato.

Reforçando a primeira linha de defesa A camada de muco produzida pelas células caliciformes proporciona a linha de defesa imediata. O muco funciona de modo a prender e remover os agentes patogênicos ao disponibilizar uma barreira física e química, visto que contém diversos compostos antimicrobianos. Esta camada de muco pode ser modificada pela micro-

Uma revista da BIOMIN

10

4,77

5 0

7,55

LIEs

Células caliciformes n Controle

n AquaStar®

Fonte: BIOMIN

biota comensal, bem como por bactérias probióticas. Por exemplo, depois de se alimentar tilápias com AquaStar® Growout a 3g/kg durante cinco semanas, chegou-se à conclusão de que havia uma quantidade aproximadamente 60% superior de células caliciformes no intestino (Figura 1). Estas células caliciformes podem contribuir para uma maior produção de muco, proporcionando assim uma barreira mais impenetrável, potencialmente atrasando os agentes patogênicos e impedindo a sua fixação ao epitélio subjacente.

Reforçando a barreira: densidade de microvilosidades Debaixo da camada mucosa, localiza-se o epitélio, que é constituído principalmente de enterócitos. Estas células estão revestidas por microvilosidades. Através de microscopia eletrônica, foi demonstrado que o AquaStar® Growout pode aumentar significativamente a densidade de micro-

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Probióticos para potencializar a capacidade imunitária e a saúde intestinal

Figura 2. Micrografias eletrônicas ilustrando microvilosidades de peixes alimentados com uma dieta controle (a) e dieta AquaStar® Growout (b). Os intervalos entre microvilosidades (MV), conforme ilustrados na micrografia a, proporcionam um ponto de entrada para agentes patogênicos oportunistas. Em comparação com o micrográfico b, as microvilosidades proporcionam uma barreira impenetrável, bloqueando a entrada de agentes patogênicos.

a

Fonte: BIOMIN

b

vilosidades do intestino. A vantagem deste aumento tem duas vertentes; primeiro, um maior número de microvilosidades aumenta a área da superfície, pelo qual o hospedeiro pode adquirir mais nutrientes a partir dos alimentos. Em segundo lugar, quaisquer espaços entre as microvilosidades apresentam uma oportunidade para os agentes patogênicos penetrarem o epitélio e infectarem o peixe (Figura 2). Deste modo, uma maior densidade de microvilosidades, causada pelo probiótico, contribui para uma barreira mais eficiente entre o interior e o exterior do intestino, bloqueando os agentes patogênicos.

Maior infantaria de leucócitos Partindo do princípio de que um agente patogênico conseguiu violar o epitélio, um exército de glóbulos brancos,

Capacidade imunitária global: uma extensão da saúde intestinal Se um agente patogênico for bem sucedido em ultrapassar o sistema imunitário localizado (ou seja, no intestino), ficará à mercê do sistema imunitário sistêmico. Nos peixes, isso é controlado pelo rim anterior Portanto, os tecidos do rim cefálico também foram analisados quanto à expressão genética relacionada com o sistema imunitário. Tal como no caso dos intestinos, análises de RT-PCR demonstraram que a expressão genética dos genes imunitários (TLR2, pró- e anti-inflamatória) foram mais elevadas nos peixes alimentados com probióticos.

Isso revela que os probióticos podem trazer uma grande vantagem na imunidade do hospedeiro, não apenas em tecidos localizados, onde ocorreu a exposição inicial, mas também a todo o organismo.

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coletivamente designados como leucócitos intra-epiteliais (LIEs), estaria à espera para atacar o agente patogênico. Em todos os três ensaios realizados na Plymouth University (Inglaterra), a adição de AquaStar® Growout nas rações de tilápias resultou em populações de LIE significativamente mais numerosas. Este aumento ficou entre 22% e 38%, dependendo da dosagem de probiótico, bem como da duração da alimentação (Figura 1).

Melhor prontidão na resposta imunitária Todos os agentes patogênicos expressam padrões moleculares associados aos patógenos (PAMPs) na respectiva superfície celular. Estes são reconhecidos pelas respectivas moléculas receptoras, tais como TLR, que informam o hospedeiro sobre o tipo do agente patogênico (ou seja, bacteriano, viral, fúngico, etc.) (Figura 3).

Análises de expressão de genes realizadas nos intestinos de tilápias revelam que o AquaStar® Growout pode suprarregular a expressão de TLR2 em aproximadamente cinco vezes. A TLR2 é importante para reconhecer as bactérias Gram-positivas.

Isso é especialmente importante porque a tilápia (bem como muitas outras espécies de água quente) é suscetível a diversas infecções Gram-positivas, principalmente Streptococcus.

Depois de ativada, a TLR inicia diversos trajetos moleculares que resultam na produção de citocinas pró-inflamatórias. A adição de AquaStar® Growout às rações da tilápia resultou num aumento da expressão do gene pró-inflamatório, IL-iβ e TNFα.

Estes dados sugerem um peixe mais apto

Science & Solutions • Número 30

Benedict Standen Gerente de Produto – Aquicultura

Figura 3. Modulação da imunidade intestinal através de sinalização TLR (receptores Toll-like). Os agentes patogênicos (e os probióticos) ligam-se aos TLR. Na ativação, são recrutadas as proteínas adaptadoras, tais como proteína 88 (MYD88) de resposta primária de diferenciação mieloide. Quando isto acontece, o IkB (inibidor do fator nuclear kappa B (NFkB)) é fosforilado (P) e degradado pela célula. Isso permite que o NFkB passe do citoplasma para o núcleo da célula onde inicia a transcrição das citocinas pró-inflamatórias.

PAMP

Ag en te pa to gê nic o

O TLR reconhece os agentes patogênicos

TLR

Lúmen intestinal Enterócito intestinal

MYD88

Quando os TLR são ativados, as proteínas adaptadoras como a MYD88 são recrutadas.

IkB

O recrutamento do MYD88 inicia a fosforilação e a degradação do IkB, deixando o NFkB livre para passar para o núcleo.

P

P

NFkB O NFkB entra para o núcleo, onde ativa os genes, resultando na transcrição das citocinas pró-inflamatórias.

Adaptado de Cerf-Bensussan & Gaboriau-Routhiau 2010

a combater potenciais agentes patogênicos futuros, uma vez que o hospedeiro consegue reconhecer e eliminar a ameaça muito mais rapidamente, portanto, tem uma prontidão na resposta imunitária superior.

Atingindo o equilíbrio ideal O intestino abriga inúmeros microorganismos comensais. É importante que estes sejam protegidos pelo hospedeiro, visto que proporcionam importantes funções no desenvolvimento intestinal, nutrição e imunidade. As citocinas anti-inflamatórias fazem parte de um mecanismo de tolerância que atua para dessensibilizar o hospedeiro, de modo a não iniciar uma resposta imunitária para atacar bactérias “boas”.

Além disso, atuam de modo a equilibrar as citocinas pró-inflamatórias, mantendo assim um equilíbrio com o sistema imunitário da mucosa.

Ensaios in vivo utilizando tilápia

Uma revista da BIOMIN

demonstram que a expressão de dois genes anti-inflamatórios, IL-10 e TGFβ, também pode ser aumentada mediante a adição de AquaStar® Growout. Este resultado nos revela duas coisas; primeiro, que o hospedeiro não encara os probióticos como uma ameaça e, segundo, que os probióticos podem ajudar a promover e a manter a tolerância da mucosa.

Conclusão Conforme foi demonstrado neste estudo, o AquaStar® Growout pode melhorar a função da barreira intestinal, promover um estado de prontidão imunitária superior e melhorar os mecanismos de tolerância no intestino e em outros tecidos importantes em termos imunitários.

Estes benefícios darão origem a animais mais saudáveis, menos casos de doença e menor intervenção quimioterapêutica na produção de de animais aquáticos.

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Science & Solutions • Número 30

Micotoxinas na aquicultura: 8 coisas que você precisa saber Por Rui Gonçalves, Cientista - Aquicultura

As micotoxinas, metabólitos secundários produzidos por fungos que podem ser prejudiciais para diversas espécies na aquicultura. Seguem 8 fatos fundamentais sobre as micotoxinas que revelam os verdadeiros perigos para a produção.



Rações à base de ingredientes vegetais expõem a aquicultura a micotoxinas As micotoxinas ocorrem em muitos produtos agrícolas e são produzidas em diversas fases, por exemplo, antes ou depois da colheita, durante o transporte ou durante a armazenagem. Uma recente tendência para a substituição das proteínas de origem animal, tal como farinha de peixe, por fontes de proteínas de origem vegetal ou a inclusão de outros subprodutos agrícolas disponíveis no mercado (ex., grãos de destilaria secos e solúveis, DDGS) aumenta a probabilidade de contaminação das rações para aquicultura com micotoxinas.

As micotoxinas são produzidas por vários tipos de fungos



Photo: Andrew Linscott

As micotoxinas não incluem apenas as aflatoxinas Na aquicultura, as aflatoxinas continuam a ser a micotoxina mais estudada em pesquisas científicas.

Artigos científicos sobre a toxicidade das aflatoxinas nos peixes e espécies de crustáceos incluem:

Aflatoxinas no farelo de algodão revelaram os perigos das micotoxinas para a aquicultura



As micotoxinas são consideradas uma ameaça desde 1960 Na Califórnia, em 1960, uma ração contendo farelo de algodão contaminado com aflatoxinas provocou um surto de aflatoxicose em um cultivo de trutas arco-íris (Onchorhynchus mykiss). Este caso ocorreu mais ou menos na mesma época da doença “X” do peru, que dizimou elevados números de perus na Inglaterra (também neste caso, por causa das aflatoxinas). Desde então, os investigadores dedicaram bastante tempo e esforço no intuito de conseguirem uma melhor compreensão sobre os efeitos das micotoxinas.

Uma revista da BIOMIN

• truta arco-íris (Oncorhynchus mykiss) • bagre do canal / catfish (Ictalurus punctatus) • tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) • carpa Rohu (Labeo rohita) • robalo europeu (Dicentrarchus labrax) • carpa Gibel (Carassius auratusgibelio) • Camarões No entanto, as aflatoxinas constituem apenas uma pequena peça de todo o quebra-cabeça. Pesquisadores já identificaram mais de 400 micotoxinas em todo o mundo. A atenção recai sobretudo sobre os principais metabólitos mais encontrados, ou seja, aflatoxinas (AFLA), ocratoxina A (OTA), fumonisinas (FUM), desoxinivalenol (DON) e zearalenona (ZEN). Embora se tenham realizado menos investigações com estas micotoxinas em espécies de aquicultura em comparação com as aflatoxinas, os estudos sugerem que essas micotoxinas podem também ter efeitos negativos nos animais aquáticos (Tabela 1).

7

Micotoxinas na aquicultura: 8 coisas que você precisa saber

Fusarium • Deoxinevalenol (DON) • Zearalenona (ZEN) • Fumonisina (FUM)

Figura 1. Geralmente os fungos micotoxigênicos podem produzir mais do que uma micotoxina Aspergillus • Aflatoxinas (Afla) Penicillium • Ocratoxina A (OTA)

Tabela 1. Efeitos documentados das micotoxinas nas espécies de aquicultura.

Micotoxina

Deoxinevalenol (DON)

Zearalenona (ZEN)

Fumonisinas (FUM)

Ocratoxina A (OTA)

Espécies estudadas

Dosagem testada em partes por bilhão (ppb)

Referência chave

Truta arco-íris Oncorhynchus mykiss

300 a 2600

Hooft et al. 2011

Camarão branco do Pacífico Litopenaeus vannamei

200 a 1000

Trigo-Stockli et al. 2000

Camarão tigre-gigante Penaeus monodon Fabricius

500 a 1000

Supamattaya et al. 2005

Carpa comum Cyprinus carpio L.

621 a 797

Pietsch et al. 2015

Truta arco-íris Oncorhynchus mykiss Camarão branco do Pacífico Litopenaeus vannamei

100 20 a 200

Meredith et al. 1998 Garcfa-Morales et al. 2013

Carpa comum Cyprinus carpio

15

Agouz and Anwer 2011

Robalo europeu Dicentrarchus labrax L.

277

El-Sayed et al. 2009

Fonte: BIOMIN



As micotoxinas podem ser prejudiciais para as espécies da aquicultura De um modo geral, a maioria das micotoxinas que têm potencial para reduzir o crescimento e o estado de saúde dos animais de cultivo são produzidas pelas espécies Aspergillus, Penicillium e Fusarium (Figura 1). Quimicamente, apresentam uma grande variedade de estruturas, diferindo também em termos de efeitos biológicos, p. ex., carcinogênicos, teratogênicos, mutagênicos, estrogênicos, neurotóxicos ou imunotóxicos.

Sabe-se que os metabólitos tóxicos produzidos por estes fungos são carcinogênicos (p. ex., aflatoxina B1, ocratoxina A, fumonisina B1), estrogênicos (zearalenona), neurotóxicos (fumonisina B1), nefrotóxicos (ocratoxina), dermatotóxicos (tricotecenos) ou imunossupressores (aflatoxina B1, ocratoxina A e toxina T-2).

8



As micotoxinas podem aumentar os custos de produção Foi estimado que o impacto das micotoxinas no desempenho do crescimento, aumenta, em média 5% a taxa de conversão das rações (FCA). Dada a prominência das rações aquáticas na aquicultura, esta perda de eficiência pode traduzir-se facilmente num aumento do custo de produção de 4% ou mais. (Para mais informações, consultar As micotoxinas e o seu impacto econômico na aquicultura na Science & Solutions, Edição 10).



A ocorrência de micotoxinas nas rações aquáticas é bastante elevada De acordo com os dados do Estudo sobre Micotoxinas da BIOMIN entre janeiro e dezembro de 2014, 41 amostras

Science & Solutions • Número 30

Rui Gonçalves Cientista Aquicultura

As micotoxinas podem prejudicar a saúde das espécies de cultivo e aumentar os custos de produção.

Tabela 2. Resultados do Estudo sobre Micotoxinas na Aquicultura de 2014 da BIOMIN. Micotoxinas

Figura 2. Co-ocorrência de micotoxinas em rações aquáticas em 2014.

AFLA

ZEN

DON

FUM

OTA

Número de amostras testadas (n)

37

37

37

41

37

Amostras positivas (n)

22

22

25

21

21

% de positivos

59%

59%

68%

51%

57%

Average of positive (ppb)

49

71

162

637

2

Máximo (ppb)

221

306

413

7,534

5

Média (ppb)

29

42

109

326

1

7% 17%

n Nenhuma detectada, abaixo do limite de detecção

76%

n 1 micotoxina n mais que 1 micotoxina

Fonte: BIOMIN

Fonte: BIOMIN

de rações balanceadas para camarões e peixes revelaram uma contaminação generalizada com micotoxinas. Segundo estes resultados (Tabela 2), o deoxinevalenol foi a micotoxina com maior prevalência a nível mundial, com 68% das amostras testadas com resultados positivos, seguida por AFLA e ZEN (ambas 59% positivas), OTA (57%) e FUM (51%). Os níveis de fumonisina foram bastante elevados em termos de concentração, a uma média de 637 ppb para as 21 amostras positivas e com um valor máximo de 7534 ppb.

Comparando com a literatura existente sobre os níveis de sensibilidade de certas espécies às micotoxinas, podem encontrar-se várias espécies de aquicultura, p. ex., truta arco-íris, camarão branco, camarão tigre-gigante e tilápia do Nilo, que são reportadas como sensíveis aos níveis identificados.

por cento das amostras foram contaminadas por uma micotoxina e apenas 7% das amostras não continham níveis detectáveis de qualquer uma das cinco micotoxinas.



Geralmente, as rações aquícolas contêm várias micotoxinas diferentes Enquanto que uma micotoxina sozinha, em quantidades suficientes, pode ser prejudicial para as espécies em cultivo, na realidade, a maioria dos animais enfrentam a contaminação simultânea com várias micotoxinas.

Os dados do Estudo sobre Micotoxinas da BIOMIN da Figura 2 revelam que, três em cada quatro amostras testadas continham duas ou mais micotoxinas. Dezessete

Uma revista da BIOMIN



Várias micotoxinas podem ser ainda piores do que apenas uma As micotoxinas podem ter efeitos somados sobre os organismos vivos de uma de três maneiras. Os efeitos aditivos resumem-se à adição básica: o impacto de duas micotoxinas é igual à soma dos efeitos nocivos para o animal provocados por elas separadamente.

Os efeitos sinergísticos significam que os impactos adversos são ampliados, resultando em mais efeitos nocivos para o animal. Os efeitos antagonistas acarretam uma perturbação ou “cancelamento” dos impactos, embora tal ação não seja comum. Poucos estudos se dedicam aos efeitos combinados das micotoxinas na aquicultura. Em um estudo (Carlson, 2001), demonstrou-se que a fumonisina B1 não teve ação carcinogênica na truta arco-íris a 0, 3,2, 23 e 104 mg/kg ao longo de 34 semanas. Quando as trutas foram alimentadas com uma ração que continha fumonisina B1 e aflatoxina B1 durante 42 semanas, ocorreram tumores hepáticos, indicando um efeito sinergístico.

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