Probióticos e Prebióticos Uma Nova Ferramenta a Serviço da Produção Animal

Probióticos e Prebióticos Uma Nova Ferramenta a Serviço da Produção Animal Probiotics and Prebiotics A New Tool at the Service of Animal Production Por/Text Alfredo Navarro de Andrade MSc, PhD (Purdue University-Indiana-USA) Sumário A proibição do uso de antibióticos promotores de crescimento levou à busca de uma alternativa e, então, iniciou-se a era dos probióticos. Se os antibióticos significavam, em grego, contra a vida, os probióticos significam em favor da vida. Segundo o médico da Clínica Cleveland, em Ohio (USA), os probióticos serão para a medicina do século XXI o que os antibióticos foram para o século XX. Summary The banning of the use of growth promoting antibiotics led to the search for an alternative and so the era of probiotics began. If antibiotics meant against life in Greek, probiotics mean in favor of. According to a medical doctor from the Cleveland Clinic in Ohio (USA), probiotics will be for 21st century medicine what antibiotics were for the 20th century. 60_Animal Business-Brasil Animal Business 5 curva.indd 60 01/10/2012 23:04

Nos últimos 50 anos a produção animal cresceu vertiginosamente, não somente em quantidade, mas principalmente em produtividade. Nos anos 60, um boi levava cerca de 4 a 5 anos para atingir 15 arrobas. Um porco, para alcançar 110 kg, precisava de quase 1 ano e os frangos cerca de 90 dias para atingir 1,5 kg. Da conversão alimentar, nem se precisa falar era péssima. No gado não fazia muita diferença pois só via pasto e algumas vezes um salzinho no cocho. Hoje este boi leva apenas 18 meses para atingir este peso e com uma carcaça com qualidade infinitamente melhor. O porco virou suíno, emagreceu e agora leva apenas 150 dias para atingir mais 100 kg de peso. O frango é o recordista desta evolução técnica, dos 90 dias para atingir 1,5 kg, leva agora apenas metade do tempo para atingir quase o dobro. Estes ganhos foram possíveis através de três ferramentas básicas: Melhora na Nutrição, Seleção Genética dos animais mais aptos para as características desejáveis e Adequação das Instalações Criatórias para estes novos produtos do Animal Business. Neste artigo iremos cobrir parte da revolução que ocorreu na nutrição animal. Nos anos 50, a ração de suínos e aves era, basicamente, produzida por moinhos de trigo, visando o escoamento dos grandes volumes de subprodutos da moagem do trigo. As rações eram formuladas a base de tortas de algodão e amendoim, farelo de trigo, um pouco de milho, calcário, farinha de peixe e/ou carne e óleo de fígado de bacalhau. O primeiro grande desenvolvimento foi a descoberta das necessidades vitamínicas e sua produção em escala comercial. Posteriormente, a síntese de aminoácidos essenciais permitiu aos nutricionistas atender quase que a totalidade das exigências nutricionais para produtividade máxima. Juntamente com a melhora da nutrição veio a seleção genética e animais maiores e mais exigentes em termos de ambiência. A necessidade de melhores instalações resultou num aumento do custo das mesmas e, como consequência, maior densidade de animais por metro quadrado. A atividade de produção animal fosse de carne, leite ou ovos, evoluía rapidamente e pesquisas para a produção de nutrientes cada vez melhores e mais baratos, se tornaram o foco das pesquisas das grandes universidades e laboratórios farmacêuticos. Animal Business-Brasil_61

De especial interesse para nosso artigo refere-se ao trabalho de aumento da eficiência na produção de vitamina B12. Diversos pesquisadores procuravam aumentar a eficiência dos processos fermentativos para produzirem mais vitamina B12 e também para sua purificação. Purificação da vitamina B-12 Foi durante os trabalhos de purificação da Vitamina B12, que um dos maiores responsáveis pela incrível evolução da produtividade, principalmente, de suínos e aves aconteceu. Pesquisadores da Texas A&M University (Couch e cols.), do Laboratório Cyanamid (Stokstad e cols.), University of Florida (Cunha e cols.), Washington State University (McGinnis e cols.) e University of Wisconsin (Moore e cols.) trabalhando, simultaneamente, observaram que na medida em que purificavam a Vitamina B12, removendo resíduos do meio de cultura, os resultados da adição da vitamina à ração, apresentavam uma diminuição no benefício inicial da suplementação com o produto original. Neste momento chegaram à conclusão que havia algo mais no meio de cultura que estava propiciando resultados melhores que a vitamina per se. Não foi preciso muito para descobrir que no meio de cultura havia traços de antibióticos (no caso clortetraciclina), que nestas pequenas doses estavam resultando em ganhos de produtividade. Testando doses pequenas de diversos antibióticos, vários pesquisadores, na época, foram unânimes em observar ganhos tanto em crescimento como em eficiência alimentar. Para provar que estas doses subterapêuticas estavam provocando alterações benéficas na flora e fauna intestinal, fizeram uso destes fermentados em animais gnobióticos (animais produzidos em laboratório totalmente sem fauna e flora intestinal) e não observaram qualquer benefício. A grande virada Nascia, então, a grande virada da nutrição com o uso, não somente, de antibióticos como também de quimioterápicos, como Promotores de Crescimento. Tornou-se notório saber que a grande concentração de animais numa área reduzida provocava a contaminação, principalmente de bactérias nocivas, tais como E.coli, clostridium, salmonella, shiguella, campylobacter e etc que resultavam em alterações patogênicas na mucosa intestinal, diminuindo a absorção de nutrientes indispensáveis ao 62_Animal Business-Brasil Animal Business 5 curva.indd 62 01/10/2012 23:04

bom desempenho zootécnico e abrindo caminho para outros agentes infecciosos. Houve, nos últimos 50 anos, uma revolução na produção dos mais diversos antibióticos para uso como promotores de crescimento. Criaram-se alguns parâmetros para o uso destes APC (Antibiótico Promotor de Crescimento): não deveriam ser absorvidos e terem ação somente na luz intestinal, não terem utilização na terapia humana e teriam que obedecer a prazos de retirada, dependendo da espécie animal e do produto utilizado. Revolução Sem dúvida, o uso de APC`s revolucionou a produção de aves, suínos e, posteriormente, de ruminantes. Todavia, como sempre acontece com novas tecnologias, ocorreram abusos e o uso indiscriminado por alguns criadores, o que despertou a atenção de alguns cientistas com relação ao desenvolvimento de bactérias resistentes a alguns destes antibióticos e a transferência desta resistência a patógenos de incidência na saúde pública, bem como de resíduos na carne, o que poderia, também, resultar no desenvolvimento de resistência em germes mais comuns. A primeira manifestação contrária ao uso de antibióticos como promotores de crescimento foi decorrente da Swann Commission do parlamento Inglês (estabelecido em 1968), que reuniu provas do aparecimento de bactérias resistentes a antibióticos de uso humano e que poderiam estar relacionadas com o uso de antibióticos nas rações animais como promotores de crescimento (Veja box com Informações sobre o Swann Report). O Relatório Swann aumentou a preocupação com o uso de antibióticos e diversos trabalhos posteriores vieram confirmar as conclusões do levantamento feito pelo Prof. Swann, sendo o seguinte um dos mais expressivos: trabalho realizado na Alemanha (Witte 1998) com E. coli resistente ao antibiótico nourseothricin. Em 1983 não havia qualquer resistência da E. coli a este antibiótico. De 1983 a 1990, usou-se extensivamente este antibiótico como promotor de crescimento. Já em 1985, E. coli resistente a droga começou a aparecer no TI (trato Intestinal) de suínos e na sua carne. Em 1987, a resistência transferiu-se da E. coli para o patógeno humano Shigella. Resistência Esta passagem de resistência de organismos não patogênicos para patógenos humanos despertou o consumidor para a necessidade de buscar alternativas ao uso de antibióticos. Daí, para a proibição total do uso de antibióticos e outras drogas como promotores de crescimento, na Europa, foi um pulo. Necessário se faz lembrar que inúmeros grupos interessados em barrar a entrada de carnes de aves e suínos no mercado Europeu usaram estes argumentos como barreira comercial e apoiaram, com força, esta proibição. Ainda existem muitas dúvidas cientificas se este uso é realmente um risco comprovado para a saúde pública. Proibição Hoje, na União Européia, é totalmente proibido o uso de antibióticos e alguns quimioterápicos, como promotores de crescimento. Brasil, Estados Unidos, Argentina, Austrália, México e outros países importantes na produção de carnes estão, seletivamente, com base em evidencia realmente cientifica, proibindo alguns destes antibióticos e quimioterápicos, sem que, com isso, coloquem em risco a saúde pública. Esta proibição total do uso de antibióticos, na Europa, trouxe um custo muito grande para o consumidor europeu uma vez que os índices de produtividade caíram, significativamente, resultando em custo de produção mais alto e, consequentemente, em um aumento do preço para o consumidor. Solução Como sempre, a comunidade científica e alguns empreendedores estão atentos a estes problemas e soluções são pesquisadas. Hoje em dia, em função do poder do consumidor, não cabe muito a discussão se o uso de antibióticos, em pequenas doses, causa ou não resistência em bactérias que povoam o homem. O que mais importa é o desejo do consumidor ele é Rei e não quer comer carne de animal que foi criado com antibióticos na ração. Se o seu mercado é este, você não tem outra solução que não usar estes produtos. História antiga Há milhares de anos, já se sabia que leite fermentado tinha propriedades medicinais. Diversos autores da antiguidade relataram benefícios de produtos fermentados: Alimentos fermentados primeira evidência é a domesticação da vaca, datada de 9.000 AC, onde hoje é a Líbia; Animal Business-Brasil_63

Escritos Ayuvérdicos da Índia há 6.000 AC falam no consumo de leite fermentado; O valor terapêutico do leite fermentado foi descrito pela 1ª. vez por Plínio, em 76 DC. Trabalho importante O grande trabalho que veio trazer luz a este fato foi o de Metchnikoff (1908), que estudando a razão da longevidade de povos que viviam nas montanhas dos Bálcãs (Bulgária) descobriu que a causa era o consumo de coalhada e identificou como responsável por isso o Lactobacillus bulgaricus. Por estas pesquisas (Fagocitose) Metchnikoff recebeu o Premio Nobel da Medicina. Na França, Pasteur deu grande passo desvendando o segredo das fermentações e identificando o agente principal: o Saccharomyces cerevisiae. A proibição do uso de antibióticos promotores de crescimento levou a busca de uma alternativa e, então, iniciou-se a era dos PROBIÓTICOS. Se os antibióticos significavam, em grego: contra a vida, os probióticos significam: em favor da vida. Seg. Dr. Michael L. McCann médico da Clínica Cleveland, em Ohio, EUA: Os probióticos serão para a medicina no século 21, o que os antibióticos foram para o século 20. Definição de probiótico A Organização Mundial de Saúde define probióticos como organismos vivos que, quando administrados em quantidades adequadas, conferem benefício à saúde do hospedeiro (FAO/WHO, 2001). Atualmente, existem dois tipos principais de probióticos: os de origem bacteriana e as leveduras. Embora ambos os grupos possam, em parte substituir promotores de crescimento, eles têm algumas diferenças no modo de ação e desvantagens em relação ao animal alvo. Os probióticos bacterianos, normalmente, compreendem bactérias benéficas: Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium bifidum, Bacillus subtilis e etc. Estas bactérias agem de forma a permitir um equilíbrio na flora/fauna intestinal, através de ações de exclusão competitiva e outras atividades benéficas. Produção de ácido láctico e a consequente redução no ph do intestino; Estímulo às funções do sistema imunológico; Eliminação de bactérias patogênicas por exclusão competitiva; Produção de algumas substâncias bactericidas; Redução do nível de colesterol observada através da redução de LDL em indivíduos da Tribo Masai no Quênia. Todas estas funções resultam, principalmente, numa melhor absorção de nutrientes e consequentemente melhor desempenho zootécnico, influenciado também pela ação mediadora no sistema imunológico. Principal problema O principal problema do uso de probióticos bacterianos é que de uma maneira geral estes microrganismos são suscetíveis a antibióticos e a ação do baixo ph predominante no estômago de animais pós desmame. Esta susceptibilidade a antibióticos normalmente impede o uso concomitante com a antibioticoterapia. Modo de ação Como principal modo de ação dos probióticos bacterianos podemos citar: 64_Animal Business-Brasil Animal Business 5 curva.indd 64 01/10/2012 23:04

cervejarias responsável pela remoção do amargo do lúpulo. Adsorção de bactérias patogênicas em sua superfície (Figura 1). Principalmente bactérias gram-negativas com fimbriae do tipo 1. Estimulação da resposta imunológica (Ig A). Produção de substâncias antibióticas ex: Toxina K1 efetiva contra Candida albicans. S. cerevisiae pode impedir a ligação de toxinas a receptores nas células epiteliais do intestino, através da produção de uma protease, que corta esta ligação. Estimula a produção de dissacaridases (sucrase, maltase e lactase). Tem importante produção de vitaminas do complexo B, no TGI. No caso das leveduras vivas, basicamente, cepas de Saccharomyces cerevisiae, o seu uso como probiótico oferece, em nossa opinião, algumas vantagens sobre os bacterianos que são: parede celular altamente resistente a digestão ácida, resultando em grande viabilidade pós gástrica (maior número de células vivas no intestino) e resistência aos antibióticos, permitindo o uso durante a antibioticoterapia. O uso de leveduras vivas, como probiótico não é recente mas o advento do uso de antibióticos, após a descoberta, em 1943, da penicilina, por Fleming, colocou-o no esquecimento. Com a preocupação do uso indiscriminado dos antibióticos como promotores de crescimento, sua utilidade voltou à tona. As leveduras vivas, como o Saccharomyces cerevisiae, por serem seres eucariotas, ou seja, podem viver tanto na presença como na ausência de oxigênio (O2), têm uma gama de utilização mais ampla que os probióticos bacterianos, tendo seus modos de ação de forma diferente entre monogástricos, ruminantes e herbívoros. Nos monogástricos (animais de estômagos simples), as leveduras vivas têm como principais ações: Ações Melhora da palatabilidade da ração pela alta concentração de nucleotídeos e ácido glutâmico. Adsorção de elementos / compostos. Por ex. nas No caso de ruminantes, as leveduras vivas, por sua característica eucariota, tem como principais funções: O consumo de oxigênio no rúmen, melhorando as condições de anaerobiose e favorecendo o crescimento e preponderância de bactérias celulolíticas; Aumentando a população bacteriana celulolítica, por consequência promove uma maior ingestão de matéria seca, através da melhoria da digestibilidade da fibra; O aumento da digestibilidade e maior disponibilidade de energia resultam num maior número de bactérias que consomem ácido láctico, controlando de forma eficiente o ph e os problemas de acidose ruminal; Adicionalmente, as leveduras vivas na sua atividade fisiológica produzem nutrientes e vitaminas do complexo B que estimulam o crescimento da fauna e flora ruminal; A estas principais ações das leveduras vivas no rúmen, quando estas passam para o intestino exercem naquela parte do trato gastrointestinal os mesmos benefícios que nos monogástricos. Benefícios Dentre os benefícios do uso de leveduras vivas como aditivos nutricionais, podemos mencionar os seguintes: Monogástricos: melhora o ganho de peso e a conversão alimentar; reduz a mortalidade causada por microrganismos oportunistas; aumenta a resposta imunológica, diminuindo os efeitos estressivos das infecções intestinais, além de possuir uma ação sinérgica com os tratamentos medicamentosos. Ruminantes: Melhora o ganho de peso e a conver- Animal Business-Brasil_65

são alimentar; aumenta a produção e o teor de sólidos do leite; redução significativa de problemas de acidose e como resposta reduzindo o número de células somáticas no leite (CCS) e prevenindo problemas de laminite de origem nutricional. Nos herbívoros, como o cavalo, onde a fermentação ocorre no ceco, os benefícios são semelhantes aos dos ruminantes, mas com efeitos sobre acidose de muito maior valia. Como as leveduras vivas têm que passar por todo trato digestivo antes de atingirem o ceco, faz-se necessário o uso de fornecimento maior de Unidades Formadoras de Colônias (UFC), para que se tenha o número ideal de células viáveis no ceco. Por último mas não de menor importância, faz-se necessário enfatizar, que o microrganismo, Saccharomyces cerevisiae, não coloniza os animais domésticos, portanto necessitando que seu fornecimento seja contínuo para se obter beneficio total. Outro ponto importante é que seus benefícios nos animais são, principalmente, através de equilíbrio da flora e fauna intestinal, sendo que esses benefícios não são observados imediatamente após a aplicação mas sim depois de alguns dias (14 a 21) quando as alterações em número e qualidade da flora/fauna já ocorreram. Outro fator muito importante é lembrar que os probióticos são células vivas e portanto é fundamental saber distinguir entre levedo ou levedura de cana ou cervejaria que são constituídos por células mortas, não sendo, portanto, Probióticos, mas muitas vezes, dependendo da qualidade, excelente fonte de nutrientes. Os probióticos são normalmente vendidos em termos de UFC/g (Unidades Formadoras de Colônias/g de produto).comumente são encontrados concentrados de leveduras vivas com UFC/g na faixa de 10 a 15 bilhões por grama. As doses variam dependendo da espécie animal, no entanto podendo ser usada a regra geral de 1 a 2 g/100 kg de peso vivo. Prebióticos Outra ferramenta que se coloca à disposição dos criadores são os PREBIÓTICOS. O que são eles: O termo Prebiótico foi empregado originalmente por Gibson & Roberfroid em 1995 para designar Ingredientes nutricionais não digeríveis que afetam beneficamente o hospedeiro estimulando seletivamente o crescimento e atividade de uma ou mais bactérias benéficas do trato gastrointestinal, melhorando a saúde do seu hospedeiro. A principal ação dos Prebióticos é estimular o crescimento e/ou ativar o metabolismo de algum grupo de bactérias benéficas do trato intestinal. Desta maneira, os Prebióticos agem intimamente relacionados aos probióticos; constituindo o alimento de bactérias probióticas. O uso de produtos denominados prebióticos em associação com os probióticos apresenta ações benéficas superiores aos antibióticos promotores de crescimento, notadamente, não deixando resíduos nos produtos de origem animal e não induzindo o desenvolvimento de resistência às drogas, por serem produtos essencialmente naturais. Não devem ser metabolizados ou absorvidos durante a sua passagem pelo trato digestivo superior; Devem servir como substrato a uma ou mais bactérias intestinais benéficas (estas serão estimuladas a crescer e/ou tornarem-se metabolicamente ativas); Possuir a capacidade de alterar a microflora intestinal de maneira favorável à saúde do hospedeiro; Devem induzir efeitos benéficos sistêmicos ou na luz intestinal do hospedeiro. Alguns açúcares absorvíveis ou não, fibras, álcoois de açúcares e oligossacarídeos estão dentro deste conceito de prebióticos. Destes, os oligossacarídeos - cadeias curtas de polissacarídeos compostos de três a dez açúcares simples ligados entre si, têm recebido mais atenção pelas inúmeras propriedades prebióticas atribuídas a eles. Os Prebióticos podem ser obtidos na forma natural em sementes e raízes de alguns vegetais como a chicória, cebola, alho, alcachofra, aspargo, cevada, centeio, grãos de soja, grão-de-bico e tremoço. Todavia, atualmente a forma mais comum disponível no mercado, são as paredes celulares de Saccharomyces cerevisiae. A parede celular de levedura (PCL) é obtida pela autólise da célula completa da levedura e posterior separação do conteúdo intracelular ou extrato de levedura. A PCL é constituída por polissacarídeos e glicoproteínas que formam uma rede tridimensional de alto poder protetivo à levedura. De acordo com a cepa da levedura e/ou seu processo de produção, a PCL pode representar cerca de 10-25% da ma- 66_Animal Business-Brasil

téria seca da célula. Quanto a sua composição, a PCL pode ter de 85-90% de polissacarídeos e de 10 15 % de proteínas. Quanto a estrutura da PCL ela tem 150nm de espessura e é constituída de 3 camadas rigidamente interligadas (ver desenho anexo): Polímeros de manose ou mananoproteínas; Polímeros de β-glucanos (com ligações 1-3 e 1-6); Pequenas proporções de N-acetil-glucosamina ou quitina. Mecanismo de ação Exclusão de bactérias gram (-) com fimbriae do tipo 1: O processo de colonização do trato digestivo por microrganismos é intermediado por um grupo de proteínas e glicoproteínas bacterianas denominadas lectinas. As lectinas se caracterizam pela capacidade de se ligarem de forma específica e irreversível a radicais carboidratos livres. Por isso, microrganismos como Salmonella spp, E. coli, Vibrio cholerae, Salmonella typhimurium e etc, que têm fimbriae do tipo 1, se utilizam das lectinas para se fixarem a sítios específicos da mucosa digestiva. A PCL ocupa estes sítios na mucosa impedindo a colonização por bactérias patogênicas (Vide ilustração anexa); Exclusão/adsorção de Micotoxinas: A estrutura tridimensional da PCL pode adsorver, de forma irreversível, quantidades significantes de micotoxinas, tais como: aflatoxinas, zearelenona, fumonisinas, ocratoxinas e etc. Efeito Trófico sobre a Mucosa Intestinal: Estudos recentes demonstram que o fornecimento de PCL para animais resultou em maior comprimento das vilosidades e profundidade das criptas. Este aumento na área das vilosidades resulta em maior atividade enzimática e consequente aumento na absorção de nutrientes. Estimulação do Sistema Imune: A administração de PCL, principalmente da fração de β-glucanos (1-3 / 1-6), em animais, resulta em efeitos notáveis no sistema imunológico, que incluem estimulação das células do sistema reticuloendotelial e incremento da resistência à infecções. O mecanismo de ação proposto é a estimulação da imunidade inata, especificamente a nível de monócitos e macrófagos, células que possuem receptores para β-glucanos e que quando estimulados induzem a produção TNF-α (Fator de necrose tumoral), IL 1 (Interleucina), fator ativador das plaquetas e metabolismo dos eicosanoides, conduzindo a um estado de alerta imunológico. Subprodutos Ainda que a utilização de leveduras vivas e/ou frações da levedura (paredes celulares de levedura) possam representar uma alternativa importante e viável para melhorar a saúde e produtividade dos animais, na atualidade a indústria de fermentação gera um grande volume de subprodutos, que trazem pouca informação quanto as cepas e/ou processo de produção, o que pode, significativamente, influir na sua eficácia como aditivo tecnológico nutricional. Por isto faz-se de importância capital que os criadores procurem produtores de probióticos e prebióticos que forneçam o máximo de informações quanto a origem das cepas utilizadas, a quantidade de Unidades Formadoras de Colônias por grama de produto (UFC/g), sua aprovação pelos principais órgãos internacionais e a metodologia usada em sua produção. Animal Business-Brasil_67 Animal Business 5 curva.indd 67 01/10/2012 23:04