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14 jun 2021

Fatores que afetam o desenvolvimento da microbiota intestinal em ruminantes neonatos

microbiota intestinal em ruminantes

A microbiota intestinal em ruminantes é fator crucial para o desenvolvimento intestinal, os processos de digestão e utilização de alimentos e influência inclusive na resposta imunológica.

Os microrganismos ruminais são fundamentalmente anaeróbicos e produzem vários compostos durante a fermentação ruminal, que são usados ​​diretamente pelo hospedeiro ou por outros microrganismos. Durante os estágios posteriores da vida, é mais desafiador mudar a ecologia microbiana do rúmen. No entanto, no início da vida, um microbioma favorável pode ser implantado por meio de intervenções dietéticas ou de manejo com um efeito potencialmente duradouro (Dill-Mcfarland et al ., 2017; Furman et al., 2020; Malmuthuge et al., 2019; Palma-Hidalgo et al., 2020).

A colonização e o estabelecimento da microbiota desempenham um papel fundamental no desenvolvimento e função do TGI, que é associado ao maior peso corporal e eficiência alimentar de ruminantes jovens (Wickramasinghe et al., 2020). Existem vários fatores que afetam direta ou indiretamente a colonização da microbiota intestinal em ruminantes e o desenvolvimento intestinal. Alguns desses fatores serão expostos abaixo.

 

Gestação

A nutrição materna durante a prenhez tem um papel importante na saúde da prole. Da mesma forma, a microbiota intestinal em ruminantes no início da vida é importante para funções metabólicas eficientes, sistema imunológico e saúde futura (De Agüero et al., 2016). A microbiota materna desempenha um papel fundamental no desenvolvimento do sistema imunológico intestinal durante o período fetal por meio de metabólitos microbianos circulantes (De Agüero et al., 2016).

Atualmente não há consenso sobre se a colonização ocorre ou não antes do nascimento. Ainda não está claro se um pequeno número de células microbianas também se transloca para o feto através da placenta (Seferovic et al., 2019; Theis et al., 2019).

  • Microrganismos foram observados no mecônio de bezerros recém-nascidos (Alipour et al., 2018), sugerindo que a microbiota intestinal em ruminantes, no intestino posterior, pode começar antes do nascimento e que o efluxo pré-natal da mãe para o feto de bactérias comensais ocorre no útero através da transmissão da barreira placentária (Funkhouser e Bordenstein, 2013).
  • No entanto, Malmuthuge e Griebel (2018) relataram que o intestino fetal e o ambiente fetal são estéreis durante o terceiro trimestre da prenhez e após a ruptura da membrana amniótica, a colonização do TGI só começa durante o processo de nascimento. Porém, outro estudo também apoiou a ideia de efluxo de bactérias da mãe para o feto ao detectar bactérias do intestino posterior em bezerros neonatais imediatamente após o nascimento (Elolimy et al., 2019).

A suplementação dietética de metionina na dieta materna durante o final da gestação em vacas leiteiras exibiu um impacto positivo na funcionalidade do intestino grosso e na saúde de sua prole por meio de modificações na microbiota fecal e no metaboloma (Elolimy et al., 2019). Além disso, essas modificações também podem fornecer nutrientes essenciais para o recém-nascido e prevenir a colonização de patógenos do intestino grosso (Elolimy et al., 2020). Outros efeitos observados na suplementação materna de metionina são:

  • maturação mais rápida das vias metabólicas hepáticas
  • melhor função imune inata (Jacometo et al., 2017; Wang et al., 2019a).

 

A microbiota materna e de bezerros recém-nascidos

Em geral, a exposição de uma prole ao ambiente microbiano da mãe parece ser benéfica em termos de homeostase imunológica ao longo da vida (Torow e Hornef, 2017). A microbiota intestinal em ruminantes na porção retal do recém-nascido se assemelha à microbiota vestibular oral da mãe, em vez de fecal ou vaginal. Essa microbiota é composta principalmente de Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria e Bacteroidetes.

Em cordeiros após o nascimento, antes da alimentação com colostro, os gêneros mais abundantes em sua microbiota foram: Actinobacillus (6,1%), Halomonas (5,7%), Mannheimia (3,8%), Sphingomonas (3,8%) e Lactobacillus (1,3%) (Wang et al., 2019b). As possíveis fontes dessas bactérias são a vagina da mãe, a pele e o ambiente (Dominguez-Bello et al., 2010; Pannaraj et al., 2017).

Recentemente, a análise metagenômica de amostras fecais de bezerros pré-desmamados e vacas em lactação (de 17 fazendas leiteiras) revelou uma abundância de Bacteroidetes e Verrumicrobia em bezerros. Enquanto Firmicutes, Spirochaetes, Deinococcusthermus, Lentisphaerae, Planctomycetes e Chlorofexi dominaram em vacas (Haley et al., 2020).

Isso indica que as fezes compostas de bezerros pré-desmamados (até 8 semanas de idade) abrigam comunidades bacterianas diferentes das vacas em lactação. Recentemente, Schwaiger et al. (2020) relataram um aumento significativo na abundância de Enterococcus no intestino de bezerros recém-nascidos saudáveis ​​entre 6 e 24 horas de nascimento. A abundância relativa de Lactobacillus também aumentou no trato intestinal de bezerros durante os primeiros 7 dias após o nascimento (Takino et al., 2017).

O microbioma inicial do intestino posterior e o metaboloma no nascimento, antes da alimentação com colostro, determinam parcialmente a eficiência alimentar (Elolimy et al., 2020). Cordeiros criados em contato próximo com sua mãe exibiram estabelecimento mais precoce de bactérias celulolíticas durante o início da vida, em comparação a cordeiros com exposição restrita à mãe (Fonty et al., 1989). Já cordeiros criados sem mãe não apresentaram protozoários ruminais e exibiram menor diversidade microbiana. Enquanto a criação natural acelerou o desenvolvimento microbiano ruminal e facilitou a transição para uma dieta sólida.

A colonização do tubo digestivo provavelmente depende da fonte de conexão entre os bezerros recém-nascidos e seu ambiente. Na maioria dos casos, as fezes atuam como a principal fonte de colonização do trato alimentar.

 

Alimentação com colostro e leite
A dieta após o nascimento é mediadora essencial da colonização da microbiota intestinal em ruminantes colonização, da nutrição precoce adequada e do desenvolvimento da resposta imune.  Além disso, pode prevenir eficazmente a colonização de microrganismos patogênicos no TGI enquanto diminui as reações inflamatórias (Fischer, 2017; Hang, 2019).

O leite pode potencialmente prevenir a ligação de patógenos potenciais com o epitélio intestinal, pois contém 40 oligossacarídeos e lactoferrina que servem como agentes antimicrobianos, anti-inflamatórios e quelantes de ferro (Pacheco et al., 2015).

Após a ingestão de colostro no segundo dia de idade, um aumento da abundância de Lactococcus foi observado com baixo pH ruminal (menos de 4) em cordeiros neonatais (Wang et al., 2019a). A alimentação com colostro pode resistir à colonização de Mycobacterium avium subsp. Paratuberculose em bezerros recém-nascidos infectados com essas espécies bacterianas (Stabel et al., 2019).

O aumento da ingestão de leite (20% do peso corporal) após o nascimento também resultou em melhora do estado de saúde de bezerras da raça Holandesa, quando comparadas com a baixa ingestão de leite (10% peso corporal) durante as primeiras 3 semanas de vida (Alimirzaei et al., 2020).

O aumento da abundância de Lactobacillus foi observado nas fezes de bezerros alimentados com mais leite, o que foi associado à melhora do ambiente intestinal e à redução da inflamação. Recentemente, Van Keulen et al. (2020) relataram que o aumento da oferta de leite (20% do peso corporal) melhorou a altura das vilosidades, largura e área de superfície do intestino delgado em bezerros recém-nascidos. Essa melhora pode ser crucial para a integridade intestinal e função de barreira com aumento do crescimento e proliferação celular em bezerros recém-nascidos.

A colonização precoce por bactérias Gram-negativas no TGI pode afetar adversamente a saúde dos bezerros e o desempenho de crescimento de bezerros leiteiros (Bach et al., 2017). Foi demonstrado que a alimentação com colostro estimula a colonização de Clostridium e Bifidobacterium, enquanto inibe a E. coli (Song et al., 2019).

O tempo de alimentação com colostro após o nascimento também afeta o estado imunológico de bezerros recém-nascidos, visto que atrasar a alimentação com colostro até 12 horas após o nascimento diminuiu a transferência passiva de imunoglobulina G (IgG) em bezerros (Fischer et al., 2018a). O substituto do colostro pode ser fornecido com sucesso como uma alternativa ao colostro materno ou como um suplemento ao colostro com baixo teor de IgG (Lopez et al., 2020).

Com base nesses achados, foi sugerido que as intervenções dietéticas no início da vida podem alterar a colonização da microbiota intestinal com consequências desejáveis ​​(De Barbieri et al., 2015; Zhong et al., 2014). Embora alguns efeitos das intervenções no início da vida sejam duradouros, algumas das mudanças adquiridas são temporárias.

Embora a alimentação com colostro promova ganho de peso e colonização de bactérias benéficas no intestino delgado de bezerros recém-nascidos (Hammon et al., 2002; Malmuthuge et al., 2015) durante o manuseio do colostro, práticas de higiene inadequadas podem causar contaminação microbiana, levando à exposição de jovens ruminantes a patógenos (Morrill et al., 2012).

Para evitar tal contaminação, o tratamento térmico do colostro é geralmente sugerido, o que não apenas inibe os patógenos potenciais (Mycoplasma bovis, Listeria monocytogenes, E. coli e Salmonella. Enteritidis) no colostro, mas também ajuda na transferência de imunidade passiva para ruminantes jovens (Godden et al., 2006; Johnson et al., 2007; Rafiei et al., 2019).

O colostro bovino contém várias proteínas bioativas, como imunoglobulinas, lactoferrina e lactoperoxidase. O colostro bovino também contém oligossacarídeos, que desempenham um papel fundamental no crescimento de Bifidobacterium (Ward et al., 2007).

Chatterton et al. (2020) submeteu o colostro bovino a diferentes técnicas de processamento. Eles relataram que a técnica de pasteurização de curta duração e alta temperatura danifica várias proteínas bioativas que são altamente sensíveis.

Um estudo recente mostrou que o colostro aquecido melhora a abundância de Bifidobacterium e reduz a abundância de Enterobacteriaceae e E. coli em bezerros neonatais às 12 horas de vida (Song et al., 2019). O tratamento térmico também pode desnaturar a ligação oligossacarídeo-proteína resultando em conteúdo de oligossacarídeo livre (Neeser et al., 1991). Estudos demonstraram que o colostro aquecido contém oligossacarídeos substancialmente maiores (3.511,6 μg/g) em comparação com o colostro não aquecido (1.329,9 μg/g) de vacas Holandesas (Fischer et al., 2018b).

Esses dados mostram que o colostro tratado termicamente pode proteger o intestino contra patógenos, além de estimular o desenvolvimento da função imunológica. Além disso, os aditivos químicos também são comumente usados ​​para preservar o colostro, pois também podem reduzir a contagem microbiana.

 

As informações desse texto foram retiradas do artigo intitulado “Gut microbiome colonization and development in neonatal ruminants: Strategies, prospects, and opportunities




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