Prof. Dr Marcio Antonio BrunettoFMVZ/USP

mabrunetto@usp.br

Introdução

= Colonização do TGI de mamíferos =

2

Introdução

= Colonização do TGI de mamíferos =

• 109 a 1014 UFC/g de fezes em animais

• Cães : Firmicutes (95%) e Bacteroidetes (2,3%)

• Gatos: Firmicutes (92%) e Actinobacterias (7%)

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Bacillus, Enterococcus, Lactobacillus, Clostridium,

Streptococcus...Actinomyces, Bifidobacterium,

Propionibacterium, Micrococcus

Introdução

= Colonização do TGI de mamíferos =

• Microbiota útilLactobacillus (ID) e Bifidobacterium (IG)

Auxiliam a digestão e absorção de nutrientes, produzemvitaminas e diminuem a proliferação de patógenos

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Propriedades das bifidobactérias benéficas ao homem

BIFIDOBACTERIAS

Restaura a microbiota normal na antibioticoterapia

Produção de vitaminasInibe o crescimento de

patógenos

Ação imunomodulatória

Diminui os níves de colesterol sanguíneo

Reduz os níveis de amôniano sangue

(Gibson & Roberfroid, 1995)

Introdução

5

Barreira intestinalMICROBIOTA: bacterias comensais (beneficas e maleficas)PRODUTOS DA MICROBIOTA -Acidos graxos de cadeia curta-Proteinas bacterianas

MUCINA = mucoProdutos antibacterinaos: defensina, lactoferrina, lisozimas,...Secrecoes digestiva: bile enzimas...

INTEGRIDADE EPITELIAL

lumen

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, produzemmetabólitos tóxicos e favorecem o desenvolvimento

de enfermidades

7

Introdução

= Colonização do TGI de mamíferos =

• Eubiose = equilíbrio

• Disbiose = comensais e nocivas

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Reflexo negativo sobre a saúde

Introdução

= Colonização do TGI de mamíferos =

• Fatores que influenciam

• pH

• Dieta

• Idade

• Estresse

• Doenças

• Temperatura

• Antibioticoterapia…

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Substratos que chegam ao colon determinam a composição e equilíbrio

dos microrganismos e a proporção dos produtos finais de fermentação

Acetato

Propionato

Butirato

Lactato

Redução pH no colon

CARBOIDRATOSPROTEÍNA

Sulfeto de hidrogênio

Amônia

AGCC e AGCR

Aminas biogênicas

Fenóis

Indois

Odor ruim

Tóxicos em altas concentrações

Introdução

10

Substratos que chegam ao colon determinam a composição e equilíbrio

dos microrganismos e a proporção dos produtos finais de fermentação

Acetato

Propionato

Butirato

Lactato

Introdução

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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.

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

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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

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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

= MECANISMOS DE AÇÃO =

• Baixa no pH do intestinal

• Produção de bacteriocinas e enzimas

• Ambiente desfavorável às bactérias patogênicas, tais como a Escherichia coli, Salmonella e Clostridium

• Exclusão competitiva

Fonte: R.P. Schocken-Iturrino17

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

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Prebióticos

= EFEITOS NEGATIVOS =

• Diárreia, flatulência, cólicas, inchaço, distensãoabdominal e diminuição na digestibilidade dos nutrientes.

• Sem evidências de toxicidade, carcinogenicidade ougenotoxicidade

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Principais resultados de estudos com prebióticos (cães)

Autores Doses Fontes Principais resultados

BARRY et al. (2009)

Controle;

0,2% e 0,4%FOS e Inulina

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.

FLINCKINGER et

al. (2003)

Controle e

1,9g/diaOligofrutose

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.

FLINCKINGER et

al. (2003)

Controle;

1g/dia;

2g/dia e

3g/dia

FOSTendência a aumento na digestibilidade ileal e redução linear na concentração de

Clostridium perfringens.

APANAVICIUS et

al. (2007)

Controle e

1% FOS e Inulina

INULINA: Aumento na concentração fecal de ácido acético e Lactobacillus spp. e

tendência a aumento na concentração 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.

SWANSON et al. (2002)

Controle e

1g/dia

FOS, PCL e

FOS + PCL

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;

FOS: Redução na concentração fecal de indol e fenol.

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Principais resultados de estudos com prebióticos (cães)

Autores Doses Fontes Principais resultados

ZENTEK et al.

(2002)

Controle e

1g/kg0,75PC/dia

PCL, TGOS,

Lactose e

Lactulose

PCL: Redução na digestibilidade aparente de nutrientes, pH fecal e na excreção

fecal de amônia.

Lactulose: Redução na consistência fecal.

MIDDELBOS et

al. (2007a)

Controle; 0,05%;

0,25%; 0,45% e

0,65%

PCL

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.

MIDDELBOS et

al. (2007b)Controle e 2,5%

Polpa de

beterraba,

celulose e

blends

(celulose +

FOS + PCL)

BLENDS: Redução na digestibilidade da proteína bruta.

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.

PROPST et al.

(2003)

Controle; 0,3%; 0,6%

e 0,9% Inulina e FOS

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.

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Principais resultados de estudos com prebióticos (cães)

Autores Doses Fontes Principais resultados

STRICKLING et

al. (2000)Controle e 0,5% XOS, FOS e 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).

GRIESHOP et

al. (2004)Controle e 1%

Chicória, PCL e

Chicória + 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.

CHICÓRIA + PCL: Redução de linfócitos, tendência a aumento de neutrófilos e

aumento na produção de fezes em comparação ao controle.

FABER et al.

(2011)

Controle; 0,05%; 1%;

2%; 4% e 8%GGMO

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%.

GOMES

(2009)

Controle; 0,15%;

0,30% e 0,45%PCL

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.

ZAINE (2010)Controle; 0,2% (PCL)

e 0,015% (Beta

glucano).

PCL e Beta

glucanoModulação da resposta imunológica de cães suplementados com os aditivos.

FÉLIX (2009)Controle; 0,05% e

0,010% (FOS) e 0,10%

(PCL)

FOS e PCL

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.

PCL: Aumento da matéria seca das fezes e redução da amônia em comparação ao

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Principais resultados de estudos com prebióticos (cães)

Autores Doses Fontes Principais resultados

CHIZZOTTI (2012)Controle; 0,03%;

0,06% e 0,09%

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.

Kroll (2014)Controle; 0,04% e

0,08%

Mananoproteína

purificada Resposta imune inata estimulada em caes adultos e idosos

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Principais resultados de estudos com prebióticos (gatos)

Autores Doses Fontes Principais resultados

BARRY et al. (2010) Controle e 4%Celulose, FOS e

Pectina

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.

FOS: Aumento na concentração fecal de indol, Bifidobacterium ssp., e redução

em E. coli.

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.

KANAKUPT et al.

(2011)Controle e 0,5%

FOS, GOS,

FOS+GOS

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.

FOS, GOS e FOS + GOS: Aumento na contagem fecal de Bifidobacterium spp.

HESTA et al. (2001)

Controle; 3%; 6% e

9% (Oligofrutose);

3% e 6% (Inulina)

Oligofrutose e

Inulina

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.

SPARKERS et al.

(1998)Controle e 0,75% FOS

Tendência a aumento em Lactobacillus spp., Bacteroides spp. e redução em E. coli

e Clostridium perfringens após a suplementação com FOS.

VERBRUGGHE et

al. (2009)Controle e 2,5%

Blend de

prebióticos

(Oligofrutose e

Inulina)

Aumento em propionilcarnitina e redução em metilmalonilcarnitina e aspartato

aminotransferase, indicando redução na gliconeogênese a partir de aminoácidos.

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Principais resultados de estudos com prebióticos (gatos)

Autores Doses Fontes Principais resultados

VERBRUGGHE et

al. (2010)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

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Prebióticos

= CONCLUSÕES =

• Estudos indicam efeitos benéficos com o uso de MOS

• Resultados contraditórios para alguns parâmetros

• Identificar doses ótimas e estágios fisiológicos quepossam 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

mabrunetto@usp.br