Prof. Dr Marcio Antonio Brunetto FMVZ/USP

Prof. Dr Marcio Antonio Brunetto FMVZ/USP mabrunetto@usp.br

Introdução = Colonização do TGI de mamíferos = 2

Introdução = Colonização do TGI de mamíferos = 10 9 a 10 14 UFC/g de fezes em animais Cães : Firmicutes (95%) e Bacteroidetes (2,3%) Gatos: Firmicutes (92%) e Actinobacterias (7%) Bacillus, Enterococcus, Lactobacillus, Clostridium, Actinomyces, Bifidobacterium, Streptococcus... Propionibacterium, Micrococcus 3

Introdução = Colonização do TGI de mamíferos = Microbiota útil Lactobacillus (ID) e Bifidobacterium (IG) Auxiliam a digestão e absorção de nutrientes, produzem vitaminas e diminuem a proliferação de patógenos 4

Introdução Propriedades das bifidobactérias benéficas ao homem Diminui os níves de colesterol sanguíneo Reduz os níveis de amônia no sangue Ação imunomodulatória BIFIDOBACTERIAS Inibe o crescimento de patógenos Produção de vitaminas Restaura a microbiota normal na antibioticoterapia 5 (Gibson & Roberfroid, 1995)

lumen arreira intestinal MICROBIOTA: bacterias comensais (beneficas e maleficas) PRODUTOS DA MICROBIOTA -Acidos graxos de cadeia curta -Proteinas bacterianas MUCINA = muco Produtos antibacterinaos: defensina, lactoferrina, lisozimas,... Secrecoes digestiva: bile enzimas... INTEGRIDADE EPITELIAL SUBMUCOSA: tecido linfoide

Introdução = Colonização do TGI de mamíferos = Microbiota nociva Escherichia coli, Clostridium spp, Salmonella spp, Staphylocuccus spp, Pseudomonas spp, Blastomyces spp Causam inflamação da mucosa intestinal, produzem metabólitos tóxicos e favorecem o desenvolvimento de enfermidades 7

Introdução = Colonização do TGI de mamíferos = Eubiose = equilíbrio Disbiose = comensais e nocivas Reflexo negativo sobre a saúde 8

Introdução = Colonização do TGI de mamíferos = Fatores que influenciam ph Dieta Idade Estresse Doenças Temperatura Antibioticoterapia 9

Introdução Substratos que chegam ao colon determinam a composição e equilíbrio dos microrganismos e a proporção dos produtos finais de fermentação PROTEÍNA CARBOIDRATOS Sulfeto de hidrogênio Amônia AGCC e AGCR Aminas biogênicas Fenóis Indois Acetato Propionato Butirato Lactato Redução ph no colon Odor ruim Tóxicos em altas concentrações 10

Introdução Substratos que chegam ao colon determinam a composição e equilíbrio dos microrganismos e a proporção dos produtos finais de fermentação Acetato Propionato Butirato Lactato Proliferação / maturação/ diferenciação dos colonócitos Facilita secreção/ funções absortivas do cólon Estimula síntese proteica e produção de mucina Promove integridade/ barreira física efetiva Butirato pode inibir o desenvolvimento de células colonicas malignas TOPPING, CLIFTON. Short-Chain Fatty Acids and Human Colonic Function: Roles of Resistant Starch and Nonstarch Polysaccharides. Physiol. Rev. 2001. 11

Introdução PROBIÓTICOS X PREBIÓTICOS Microrganismos que afetam beneficamente o organismo animal por promover a eubiose Compostos fermentados no TGI que favorecem as bactérias benéficas e o estado de eubiose 12

Prebióticos = DEFINIÇÃO = Os prebióticos são compostos não digeridos pelo organismo animal, mas seletivamente fermentados pelos microrganismos do trato gastrintestinal que podem estar presentes nos ingredientes da dieta ou adicionados a ela através de fontes exógenas concentradas (Gibson & Roberfroid, 1995) 13

Prebióticos = CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO = 1) Resistência à acidez gástrica, a hidrolise por enzimas dos mamíferos, e absorção gastrintestinal; 2) Fermentação pela microbiota intestinal; e 3) Estimulação seletiva do crescimento e/ou atividade dessas bactérias intestinais que contribuem à saúde e bem-estar. (Gibson & Roberfroid, 1995) 14

Prebióticos = COMPOSTOS PREBIÓTICOS= Frutoligossacarídeo (FOS) Mananoligossacarídeo (MOS) Parede Celular de Levedura (PCL) Inulina 15

Prebióticos = MECANISMOS DE AÇÃO = Passam pelo estômago e intestino delgado relativamente intactos. Fermentação no intestino grosso, por bactérias (bifidobactérias) produzindo ácido graxos de cadeia curta ácido acético, butírico, propiônico e ácido lático. 16

Prebióticos Baixa no ph do intestinal = MECANISMOS DE AÇÃO = Produção de bacteriocinas e enzimas Ambiente desfavorável às bactérias patogênicas, tais como a Escherichia coli, Salmonella e Clostridium Exclusão competitiva 17 Fonte: R.P. Schocken-Iturrino

Prebióticos = EFEITOS ESPERADOS = Crescimento das populações microbianas benéficas, Melhora: nas condições luminais nas características anatômicas do TGI ( área de absorção) Estimula sistema imune Resultando na melhora da saúde 18

Prebióticos = EFEITOS NEGATIVOS = Diárreia, flatulência, cólicas, inchaço, distensão abdominal e diminuição na digestibilidade dos nutrientes. Sem evidências de toxicidade, carcinogenicidade ou genotoxicidade 19

Principais resultados de estudos com prebióticos (cães) Autores Doses Fontes Principais resultados BARRY et al. (2009) FLINCKINGER et al. (2003) FLINCKINGER et al. (2003) APANAVICIUS et al. (2007) Controle; 0,2% e 0,4% Controle e 1,9g/dia Controle; 1g/dia; 2g/dia e 3g/dia Controle e 1% SWANSON et al. (2002) Controle e 1g/dia FOS e Inulina Oligofrutose FOS FOS e Inulina FOS, PCL e FOS + PCL INULINA: Aumento linear na digestibilidade ileal e aparente, comportamento quadrático para a concentração fecal de ácido acético, propiônico e total de AGCC e redução em fenol. FOS: Aumento linear na digestibilidade ileal e comportamento quadrático para aparente, bem como para ácido butírico e isobutírico e redução linear na concentração fecal de fenol. Redução na digestibilidade aparente dos nutrientes, tendência a redução na concentração fecal de amônia, aumento em ácido propiônico e tendência a aumento na concentração total de AGCC. Tendência a aumento na digestibilidade ileal e redução linear na concentração de Clostridium perfringens. INULINA: Aumento na concentração fecal de ácido acético e Lactobacillus spp. e tendência a aumento naconcentração de AGCC. Os autores observaram que quando os animais foram infectados experimentalmente com Salmonella typhimurium, os suplementados com ambas as fontes apresentaram menor descamação de enterócito quando comparados ao grupo controle, bem como houve estabilização nos transportadores de membrana, enquanto que os não suplementados e infectados apresentaram redução. PCL: Aumento em linfócitos, redução na contagem fecal de aeróbios totais, tendência a aumento em Lactobacillus spp. e em IgA sérico, e redução na digestibilidade ileal. FOS + PCL: Aumento em IgA ileal; 20

Principais resultados de estudos com prebióticos (cães) Autores Doses Fontes Principais resultados ZENTEK et al. (2002) MIDDELBOS et al. (2007a) Controle e 1g/kg 0,75 PC/dia Controle; 0,05%; 0,25%; 0,45% e 0,65% PCL, TGOS, Lactose e Lactulose PCL PCL: Redução na digestibilidade aparente de nutrientes, ph fecal e na excreção fecal de amônia. Lactulose: Redução na consistência fecal. Comportamento cúbico na digestibilidade aparente de nutrientes e redução linear na contagem fecal de E. coli (avaliado pela técnica de pour plate), tendência a comportamento cúbico para digestibilidade ileal de nutrientes, IgA sérico, Clostridum perfringens (técnica de pour plate), E. coli (técnica de PCR) e Lactobacillus spp. (técnica de PCR). Tendência a comportamento quadrático para IgA ileal. BLENDS: Redução na digestibilidade da proteína bruta. MIDDELBOS et al. (2007b) PROPST et al. (2003) Controle e 2,5% Controle; 0,3%; 0,6% e 0,9% Polpa de beterraba, celulose e blends (celulose + FOS + PCL) Inulina e FOS CELULOSE: Redução na contagem de bactérias. POLPA DE BETERRABA: Aumento na concentração fecal de AGCC em comparação ao grupo controle e celulose. Todas as fontes de fibra apresentaram aumento em Bifidobacterium ssp. em comparação ao grupo controle, sendo que as fibras fermentáveis repercutiram em aumento em Lactobacillus spp. e na concentração fecal de ácido butírico. OLIGOFRUTOSE: Tendência ao aumento linear em cadaverina, putrescina, espermidina e total de aminas biogênicas. INULINA E OLIGOFRUTOSE: Redução no coeficiente de digestibilidade aparente de matéria seca, orgânica e proteína bruta, aumento na concentração fecal de isovalerato e amônia, redução em fenol total. Tendência a aumento em AGCC total. 21

Principais resultados de estudos com prebióticos (cães) Autores Doses Fontes Principais resultados STRICKLING et al. (2000) GRIESHOP et al. (2004) Controle e 0,5% Controle e 1% XOS, FOS e PCL Chicória, PCL e Chicória + PCL PCL: Tendência à redução da concentração fecal de ácido butírico e Clostridium perfringens em contraste às demais fontes prebióticas (FOS e XOS). Tendência a aumento em ácido propiônico em contraste as demais fontes. CONTROLE: Tendência a aumento na concentração fecal de butirato em contraste às fontes prebióticas (FOS, XOS E PCL). PCL: Redução na concentração fecal de E. coli, aumento em Bifidobacterium spp. e da produção fecal. Tendência à redução de linfócitos em comparação ao controle. CHICÓRIA: Aumento de Bifidobacterium spp. e tendência a aumento de neutrófilos e da digestibilidade de gordura em comparação ao controle. FABER et al. (2011) GOMES (2009) ZAINE (2010) FÉLIX (2009) Controle; 0,05%; 1%; 2%; 4% e 8% Controle; 0,15%; 0,30% e 0,45% Controle; 0,2% (PCL) e 0,015% (Beta glucano). GGMO PCL PCL e Beta glucano Controle; 0,05% e 0,010% (FOS) e 0,10% FOS e PCL CHICÓRIA + PCL: Redução de linfócitos, tendência a aumento de neutrófilos e aumento na produção de fezes em comparação ao controle. Aumento linear na digestibilidade aparente da matéria seca, orgânica e concentração fecal de ácido acético, propiônico e AGCC total. Redução na digestibilidade aparente da proteína bruta, ácido butírico, ph fecal, fenol, indol e feniletilamina. Bifidobacterium spp. apresentou comportamento quadrático com maior concentração no tratamento 8%. Tendência a aumento linear no ph fecal, concentração de ácido butírico nas fezes e CD5 +, e tendência a redução em tiramina e histamina e comportamento quadrático para feniletilamina e triptamina. Modulação da resposta imunológica de cães suplementados com os aditivos. FOS: Aumento da matéria seca das fezes e redução do ph das fezes frescas e secas dos nível mais elevado em comparação ao grupo controle. 22

Principais resultados de estudos com prebióticos (cães) Autores Doses Fontes Principais resultados CHIZZOTTI (2012) Kroll (2014) Controle; 0,03%; 0,06% e 0,09% Controle; 0,04% e 0,08% Mananoproteína purificada Mananoproteína purificada Tendência à redução no coeficiente de digestibilidade aparente da matéria seca e proteína bruta. Já com relação ao status inflamatório, a concentração plasmática de proteína C reativa aumentou no grupo controle em comparação a suplementação com 600ppm e 900ppm de mananoproteína, quando comparados os dias 0 e 35, e o fibrinogênio apresentou comportamento quadrático. Resposta imune inata estimulada em caes adultos e idosos 23

Principais resultados de estudos com prebióticos (gatos) Autores Doses Fontes Principais resultados PECTINA: Aumento na concentração fecal de ácido acético, propiônico, total de AGCC, Lactobacillus spp., Clostridium perfringens e E.coli, e redução na digestibilidade aparente de proteína bruta e extrato etéreo em hidrólise ácida. BARRY et al. (2010) Controle e 4% Celulose, FOS e Pectina FOS: Aumento na concentração fecal de indol, Bifidobacterium ssp., e redução em E. coli. KANAKUPT et al. (2011) Controle e 0,5% FOS, GOS, FOS+GOS Tanto os tratamentos com PECTINA como FOS aumentaram a concentração fecal de amônia, ácido butírico, isobutírico, valerato, isovalerato, total de ácidos graxos de cadeia ramificada e total de aminas biogênicas. FOS + GOS: Aumento da concentração fecal de ácido butírico e valerato, total de AGCC e ácidos graxos de cadeia ramificada, redução no ph fecal em comparação ao controle, e redução na digestibilidade aparente da proteína bruta. HESTA et al. (2001) SPARKERS et al. (1998) VERBRUGGHE al. (2009) et Controle; 3%; 6% e 9% (Oligofrutose); 3% e 6% (Inulina) Controle e 0,75% Controle e 2,5% Oligofrutose e Inulina FOS Blend de prebióticos (Oligofrutose e Inulina) FOS, GOS e FOS + GOS: Aumento na contagem fecal de Bifidobacterium spp. OLIGOFRUTOSE: Aumento no número de defecações, no volume fecal e redução do ph fecal. INULINA: Aumento na concentração fecal de AGCC e nitrogênio bacteriano. Redução no coeficiente de digestibilidade aparente da proteína bruta e extrato etéreo em hidrólise ácida. Tendência a aumento em Lactobacillus spp., Bacteroides spp. e redução em E. coli e Clostridium perfringens após a suplementação com FOS. Aumento em propionilcarnitina e redução em metilmalonilcarnitina e aspartato aminotransferase, indicando redução na gliconeogênese a partir de aminoácidos. 24

Principais resultados de estudos com prebióticos (gatos) Autores Doses Fontes Principais resultados VERBRUGGHE al. (2010) et 4% Celulose e Blend de prebióticos (Oligofrutose e Inulina) BLENDS: Redução na excreção de nitrogênio urinário e tendência a aumento no balanço nitrogenado dos animais. Aumento em propionilcarnitina e redução em acilcarnitina associada à oxidação de aminoácidos de cadeia ramificada, sugerindo redução no uso destes para gliconeogênege, bem como estabilidade da metilmalonilcarnitina. FISCHER et al. (2012) Baseado em fibra dietética total (FDT) - Controle (11,6% FDT); Polpa de beterraba (25,6% FDT); Farelo de trigo (24,0% FDT) e Cana de açúcar (28,5% FDT) Polpa de beterraba, Fibra de cana de açúcar e Farelo de trigo CANA DE AÇUCAR: Redução na digestibilidade aparente de nutrientes. POLPA DE BETERRABA: Aumento na produção fecal e da concentração fecal de ácido acético, propiônico, total de AGCC e ácido lático. AQUINO (2009) Controle; 0,2%; 0,4% e 0,6% PCL Aumento linear na digestibilidade aparente da matéria seca, alteração nas características da mucosa intestinal dos animais do nível mais elevado (0,6%), redução no odor fecal (0,2%) e redução da palatabilidade da dieta. SANTOS et al. (2014) Controle; 0,2; 0,4 e 0,6% PCL Aumento linear de bifodobacterium, Lactobacillus, ácido butírico e aminas biogênicas 25

Prebióticos = CONCLUSÕES = Estudos indicam efeitos benéficos com o uso de MOS Resultados contraditórios para alguns parâmetros Identificar doses ótimas e estágios fisiológicos que possam se beneficiar Doenças que possam ou não devam ser tratadas com prebióticos 26

PERSPECTIVAS... 27

Fonte: arquivo pessoal Fonte: HOVET/USP

Fonte: HVGLN/FCAV/Unesp

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