AUTOR(ES)

A. Gregorio Rosales

Consultor em Sanidade Avícola, Athens Alabama

Guillermo Tellez

Departamento de Ciências Avícolas, Universidade do Arkansas, Fayetteville, AR

A saúde intestinal é crucial para a saúde, bem-estar e rendimento geral dos animais.

Durante os últimos anos, várias pesquisas identificaram que a dieta, a estrutura e função da barreira intestinal, a interação do hóspede com a microbiota gastrointestinal, a digestão e a absorção de nutrientes, o estado imunológico e a função neuroendócrina são componentes essenciais da funcionalidade e saúde gastrointestinal.

Estes componentes estão vinculados entre si através de diferentes mecanismos biológicos complexos.

A identificação destes componentes e o desenvolvimento de possíveis biomarcadores serão essenciais para avaliar a saúde e a funcionalidade gastrointestinal nos animais destinados à produção de alimentos.

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Biomarcadores para Monitorar a Integridade Intestinal e a Inflamação em Frangos de Corte

A digestão de alimentos e a eficiente absorção de nutrientes depende do estado da saúde do trato gastrointestinal (TGI).

Nos frangos de corte, depois de mais de 50 anos de seleção para obter aumentos maiores de peso diário e menores índices de conversão alimentar, foram geradas linhas genéticas caracterizadas por elevado consumo de alimento e requisitos nutricionais específicos.

O consumo elevado e os ingredientes nos alimentos podem causar estresse considerável no sistema digestivo.

 

Inclusive, na ausência de patógenos específicos, este estresse pode prejudicar o trato gastrointestinal e provocar uma perda parcial da função intestinal caracterizada pela má absorção e diarréia.

Três mecanismos diferentes, porém interconectados, parecem estar envolvidos na perda da função intestinal, cada um deles sendo foco de intensa pesquisa:

1 Disbiose ou disbacteriose (desequilíbrio da flora intestinal)

2 Permeabilidade da barreira na mucosa

3 Inflamação

Portanto, há a necessidade de contar com biomarcadores oportunos, confiáveis e específicos da saúde intestinal das aves domésticas.

Neste artigo, discutiremos os biomarcadores que foram utilizados sob condições de laboratório para avaliar a integridade e a saúde intestinal.

ENTENDENDO A INTEGRIDADE INTESTINAL

Os antígenos estranhos desafiam constantemente o trato gastrointestinal (TGI) e, por isso, a mucosa intestinal deve ter mecanismos de reparação e restauração rápida no caso de lesão tissular.

A deterioração desta frágil barreira conduz a enterite e outras doenças inflamatórias.

A função da barreira é um aspecto crítico da saúde intestinal.

O estresse oxidativo, as proteínas mal digeridas e a coccidiose podem causar falhas da barreira intestinal.

 

Após a eliminação dos promotores de crescimento antimicrobianos surgiram novas enfermidades multifatoriais que causam enterite e transtornos intestinais de origem desconhecida, os mesmos que provocam efeitos negativos na saúde e rendimento dos lotes de frangos de corte.

Entre elas, a disbacteriose é a presença de uma microbiota qualitativa e/ou quantitativamente anormal (desequilibrada) na seção proximal do intestino delgado. Esta condição se associa à redução na digestibilidade dos nutrientes, deterioração da função da barreira intestinal, translocação de bactérias do intestino à corrente sanguínea e respostas inflamatórias (veja Figura 1).

Uma má saúde intestinal também está ligada ao aparecimento da condronecrose bacteriana com osteomielite (também conhecida como necrose da cabeça do fêmur) em frangos de corte e reprodutoras.

O trato gastrointestinal serve como uma barreira seletiva, ou filtro que permite a entrada de nutrientes e fluidos no corpo, ao mesmo tempo que exclui a entrada de moléculas indesejadas e microorganismos patógenos.

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Figura 1: Lesões na barreira da mucosa intestinal

Portanto, uma função correta da barreira intestinal é essencial para manter a saúde e o equilíbrio ótimos em todo o corpo, além de ser uma linha de defesa crítica contra antígenos estranhos procedentes do meio ambiente.

A primeira camada da barreira intestinal é a camada de muco composta por uma cobertura externa associada às bactérias, unida ao epitélio sem nenhuma rigidez, e uma camada interna com altas concentrações de imunoglobulina IgA secretora e mucina.
A segunda camada da barreira intestinal é composta por células epiteliais intestinais (CEI) que formam uma camada única de células que separam o lúmen intestinal (interior do tubo digestivo) da lâmina própria subjacente.

Estas CEI devem ser capazes de se regenerar rapidamente em caso de lesão tissular.

As CEI controlam as populações de bactérias associadas à superfície sem alterar o microbioma, são vitais para a saúde do hóspede e desempenham papel essencial na manutenção da homeostase e funções de barreira do TGI.

Como uma camada unicelular, as CEI servem como barreira protetora contra o ambiente externo.

 

Este epitélio atua na absorção dos nutrientes e transporte de água, enquanto mantém uma defesa contra as toxinas e antígenos intraluminais (dentro do trato intestinal).

As CEI, ou enterócitos situados na superfície aplical do epitélio (frente ao lúmen) são responsáveis pela absorção de nutrientes.

Junto a estas, as microvilosidades que recobrem a face apical dos enterócitos aumentam aproximadamente cerca de 600 vezes a superfície de absorção.

As junções aderentes e as junções estreitas entre as CEI são mantidas por moléculas de adesão de origem proteica como as caderinas, claudinas e ocludinas, entre outras moléculas de adesão. Estas proteínas de junção selam o espaço paracelular entre as células espiteliais adjacentes e regulam a permeabilidade da barreira intestinal para impedir a difusão de microorganismos e entígenos ao interior do organismo.

As CEI são o tipo de célula primária que se encontra no ambiente externo e que atuam como a primeira linha de defesa do hóspede.

Apesar de não serem derivadas da função hematopoiética, as CEI representam elemento central da imunidade inata dentro do tecido linfoide associado ao intestino, mostrando uma ampla gama de funções imunológicas.

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Biomarcadores para Monitorar a Integridade Intestinal e a Inflamação em Frangos de Corte

As CEI podem reconhecer os agentes patógenos através da expressão de receptores imunes inatos. Liberar moléculas antimicrobianas e secretar vários hormônios, neurotransmissores, enzimas, citoquinas e quimioquinas têm relação com as diferentes respostas imunes inatas e adaptativas.

Depois de uma lesão, as CEI passam por um processo de reparação que depende de três eventos celulares:

1 Restituição

2 Proliferação

3 Diferenciação

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Biomarcadores para Monitorar a Integridade Intestinal e a Inflamação em Frangos de Corte

Estudos anteriores demonstram que existem vários peptídeos reguladores, incluídos os fatores de crescimento e as citoquinas, que influem na restauração das CEI danificadas.

Ainda assim, qualquer dano direto ou indireto às CEI pode causar ruptura da barreira intestinal e, consequentemente, alteração da homeostase imunológica normal da mucosa.

Em alguns casos isto pode gerar uma inflamação intestinal icontrolável, crônica e sistêmica.

Vários estudos descrevem mecanismos associados com a interrupção das redes proteicas que conectam às células epiteliais. Estas disrupções podem ser o resultado de mediadores inflamatórios como certos hormônios, espécies de radicais livres de oxigênio, enzimas e múltiplas citoquinas pró-inflamatórias.

O consumo de gordura oxidada (ranço) pode aumentar as taxas de renovação epitelial intestinal e aumentar a apoptose (morte celular) nas pontas das vilosidades nas aves domésticas e suínos.

Os polisacarídeos não amiláceos (sem amido), como os β-glucanos e pentosanos podem ter influência prejudicial na utilização dos nutrientes nos frangos de corte ao aumentar a viscosidade do bolo alimentar e reduzir a digestibilidade de outros nutrientes (como gorduras e proteínas), o que pode provocar uma disbacteriose.

BIOMARCADORES

Os biomarcadores são indicadores mensuráveis de substâncias ou compostos biológicos que se associam com condições de saúde intestinal normais ou anormais.

Portanto, são necessários biomarcadores confiáveis, específicos e sensíveis para o monitoramento contínuo do estado de saúde do intestino nas aves domésticas.

A disponibilidade e o uso de biomarcadores não só facilita os estudos sobre a patogenese das afecções entéricas, como também ajuda a monitorar o estado da saúde intestinal sob condições de campo.

Espera-se que eles também ajudem no desenvolvimento de estratégias de prevenção prontas e oportunas que possam reduzir a necessidade de antibióticos usados na forma terapêutica.

O laboratório do Departamento de Ciências Avícolas da Universidade do Arkansas desenvolveu vários modelos para induzir a inflamação intestinal, que incluem o uso de dietas com alto conteúdo de polissacarídeos sem amido, dexametasona, dextrano sulfato de sódio, restrição alimentar e estresse por calor.

Em todos estes modelos, pode-se avaliar facilmente um aumento significativo da permeabilidade intestinal através de um método que mede a concentração sérica de isotiocianato-dextrano de fluoresceína (FITC-d;3-5kDa) uma hora depois de sua administração oral.

Outros métodos confiáveis usados neste laboratório, disponíveis comercialmente, são provas de ELISA que detectam biomarcadores em amostras de soros associados com antioxidantes, além de reações nos enterócitos e imunológicos (veja Tabela 1).

 

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Tabla 1. Biomarcadores séricos disponíveis como kits ELISA comerciais

 

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Biomarcadores para Monitorar a Integridade Intestinal e a Inflamação em Frangos de Corte

Os estudos que utilizam os mesmos modelos também avaliaram outros possíveis biomarcadores como os níveis de ARNm da proteína de junção aos ácidos graxos (FABP2, FABP6), IL8, IL1β, fator de crescimento transformador (TGFβ4) e a mucina (MUC2) na mucosa jejunal.

Os estudos encontraram uma forte correlação entre os níveis séricos de FITC-d e a quantificação das bactérias aeróbicas totais no fígado, conhecida como translocação hepática bacteriana.

biomarcadores saúde intestinal ANÁLISE MORFOMÉTRICA

Os parâmetros melhor aceitos para avaliar lesão da mucosa são a longitude das vilosidades, profundidade das criptas e relação vilosidade/cripta.

No entanto, estes parâmetros morfológicos só mudam no caso de morte patológica do epitélio celular. Na ausência de maior perda de células epiteliais pode-se produzir disbiose e fuga de substâncias pela via paracelular (transferência de substâncias através do espaço intracelular).

BIOINFORMÁTICA

O uso de combinações de múltiplos biomarcadores para examinar a saúde intestinal e predizer o rendimento das aves domésticas tem grande potencial.

Da mesma maneira, os enfoques holísticos como a sequenciação de ampliações (produtos obtidos de provas de PCR) e a obtenção de informação sobre todas as mudanças na microbiota, podem se tornar métodos rápidos e rentáveis para avaliar o estado da saúde intestinal das aves domésticas.

A longo prazo, podem ser utilizados procedimentos moleculares tais como os metagenômicos, metatranscritômicos, metaproteômicos e metabolômicos, associados ao desenvolvimento de algoritmos específicos para o monitoramento contínuo da saúde intestinal.

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Biomarcadores para Monitorar a Integridade Intestinal e a Inflamação em Frangos de Corte

FUTURAS APLICAÇÕES PARA A INDÚSTRIA

Os estudos recentes e em curso, nos quais utilizam-se diferentes modelos para provocar alterações na barreira intestinal, e o entendimento das respostas fisiológicas associadas com os biomarcadores correspondentes, têm grandes possibilidades de se tornarem instrumentos para monitorar rotineiramente o estado de saúde intestinal das aves domésticas e outros animais.
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Biomarcadores para Monitorar a Integridade Intestinal e a Inflamação em Frangos de Corte

Ainda assim, estudos adicionais poderiam utilizar biomarcadores para avaliar os efeitos de diferentes formulações das dietas, ingredientes dos alimentos balanceados e estratégias, utilizando uma variedade de aditivos alimentares projetados para promover a saúde intestinal e prevenir as afecções entéricas.

No entanto, talvez não seja possível que apenas um biomarcador possa examinar todos os aspectos relacionados com a saúde intestinal e, portanto, é provável que logo se utilize uma combinação de múltiplos biomarcadores, junto com algumas análises moleculares para examinar a saúde intestinal sob condições de campo.

AB Vista Fibras




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