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Prebióticos e ácido butírico podem substituir a colistina como promotor de crescimento para leitões em fase de creche

INTRODUÇÃO
Na suinocultura intensiva, os desafios pós-desmame são geralmente associados à imaturidade do trato gastrointestinal e à baixa imunocompetência, o que resulta em mau funcionamento da barreira intestinal e predisposição à diarréia, prejudicando assim o desempenho dos leitões (Jayaraman e Nyachoti, 2017). Para minimizar tais danos, antibióticos promotores de crescimento (GPA) têm sido frequentemente utilizados em doses subterapêuticas na ração por anos, com resultados efetivos na redução de populações de microorganismos patogênicos que aderem à mucosa intestinal e subsequente redução na produção de toxinas e melhoria do desempenho animal (Gavioli et al., 2013; Liu et al., 2018). Entre os vários antibióticos disponíveis para este fim, a colistina, cuja ação é seletiva para bacilos entéricos Gram-negativos, particularmente Escherichia coli, é uma das moléculas mais eficazes empregadas na suinocultura (Mendes e Burdmann, 2009). Entretanto, diante da recente identificação da resistência humana ao antibiótico, seu uso como GPA foi banido mundialmente. As consequências da remoção da colistina da suinocultura, associadas com a restrição a outros GPA, têm impulsionado o interesse da indústria nos últimos anos pelo uso de aditivos alternativos. Das muitas ações que os prebióticos têm sobre os leitões desmamados, destaca-se a modulação da microbiota benéfica no trato gastrointestinal. Estes agentes utilizam os prebióticos como substrato para seu desenvolvimento no lugar de microorganismos patogênicos (Hustkins et al., 2016), o que melhora o uso de nutrientes, reduz a incidência de diarréia e aumenta o ganho de peso e a eficiência alimentar (Silva e Nornberg, 2003). Quanto ao ácido butírico, sua ação antimicrobiana (Biagi et al., 2007) e seu papel no aumento da produção de ácidos graxos de cadeia curta se destacam. Tais ações contribuem para baixar o pH intestinal e reduzir a capacidade dos patógenos de colonizar o intestino, além de servir como fornecimento de energia para enterócitos, favorecendo assim a renovação da mucosa intestinal (Liu et al., 2018). No entanto, a natureza multifatorial das ações relacionadas ao desmame associadas à variedade de prebióticos e acidificantes disponíveis, bem como as condições sob as quais eles são utilizados em face de		os princípios e as diferentes doses e períodos de uso empregados, devem ser vistos como variáveis que podem resultar em respostas ainda inconsistentes a esses aditivos quando comparados aos GPAs. Este estudo visou avaliar a suplementação dietética com diferentes aditivos prebióticos em diferentes concentrações além do butirato de sódio no desempenho de leitões em fase de creche, controle de diarréia e perfil de ácidos graxos voláteis (VFA) no ceco, a fim de substituir a colistina como promotor de crescimento.

MATERIAL E MÉTODOS
Todos os procedimentos adotados nesta pesquisa foram previamente revisados e aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa e Experimentação Animal da Akei Animal Research sob o protocolo no. 013/2018.

  Cento e vinte leitões Agroceres PIC (60 leitões e 60 marrãs) desmamados aos 22 dias de idade com peso médio inicial de 5,475 ± 0,719 kg foram avaliados durante 42 dias (22 a 64 dias de idade). Os leitões foram atribuídos a blocos aleatórios de acordo com seu peso e sexo e submetidos a seis tratamentos com seis repetições cada um (três leitões do mesmo sexo por pocilga representavam a unidade experimental). Os tratamentos correspondiam ao uso dos seguintes aditivos dietéticos: T1) colistina (40ppm); T2) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,2%); T3) butirato de cálcio (0,1%); T4) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + frutoligossacarídeos (0,01%) + galactoligossacarídeos (0,09%); T5) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + frutoligossacarídeos (0,03%) + galactoligossacarídeos (0,07%); e T6) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + frutoligossacarídeos (0,05%) + galactoligossacarídeos (0,05%). Os animais foram alojados em currais de alvenaria de 2,55 m2 com piso totalmente ripado, bebedouros de mamilos e bebedouros lineares. Os currais foram aquecidos com lâmpadas infravermelhas de 200 W colocadas no centro dos currais 0,70 m acima do solo e as cortinas do celeiro também foram gerenciadas para controle de temperatura. As rações experimentais foram isonutritivas e isoenergéticas e foram preparadas seguindo o

Prebióticos e butíricos…

minimum recommendations by Rostagno et al. (2011) split into three phases: pre-initial I, pre-initial II, and initial (Tab. 1). A ração foiproporcionada ad libitum e os animais tinham livre acesso à água.

Tabela 1. Composição e valores nutricionais e energéticos calculados das rações experimentais para leitões em fase de creche

IngredientesPré-inicial IPré-inicial IIInicial
Milho 7%55,10362,62168,239
Farinha de soja 47%22,00025,00028,300
Star Pro 25 (Auster)5,0002,000 
Prius L70 (Auster)10,9724,388–
Soja extrudada 36%2,6002,000 
Lima calcítica 38%0,7501,1501,500
Fosfato dicálcico 18%0,3000,3500,350
Sal de tabela0,4400,4600,480
L-lisina0,4700,3700,230
DL-Metionina0,1400,0900,010
L-treonina0,1750,1050,025
L-triptofan0,030––
L-valina 96,5%0,1500,050 
Cloreto de colina 60%0,0470,0380,032
Fitase (50 g/ton)0,0050,0050,005
Antioxidante0,0100,0100,010
Pré-mistura de vitaminas10,1500,1500,150
Pré-mistura mineral20,1000,1000,100
Inerte (caulina ou tratamentos3)1,5561,1111,136
Nutrientes   
Umidade, %10,59611,56212,304
Energia metabolizável (kcal/kg)3,3653,2743,207
Proteína bruta, %18,50018,50018,500
Extrato de éter, %2,4212,4162,137
Fibra bruta, %2,6042,8973,069
Matéria mineral, %4,5914,4454,402
Lactose, %9,7603,904 
Cálcio, %0,6500,7540,846
Fósforo total, %0,4810,4490,413
Fósforo disponível, %0,4000,3460,296
Sódio, %0,2980,2480,218
Equilíbrio eletrolítico, mEq/kg174,103175,067179,736
Lisina digestível, %1,2491,1481,028
Metionina digestível + cisteína, %0,6870,6390,564
Triptofano digestível , %0,2130,1900,195
Tríonina digestível , %0,7490,6900,620

1níveis por kg da pré-mistura de vitaminas: vitamina A (mín.) 6.000 UI; vitamina D3 (mín.) 1.500 UI; vitamina E (mín.) 15.000mg; vitamina K3 (mín.) 1.500mg; vitamina B1 (mín.) 1.350mg; vitamina B2 4.000mg; vitamina B6 2.000mg; vitamina B12 (mín.) 20mg; niacina (mín.) 20.000mg; ácido pantoténico (mín.) 9.350mg; ácido fólico (mín.) 600mg; biotina (mín.) 80mg; selênio (mín.) 300mg.

2níveis por kg de mistura mineral: ferro (min) 100mg; cobre (min) 10mg; manganês (min) 40 g; cobalto (min) 1.000mg; zinco (min) 100mg; iodo (min) 1.500mg.

3 T1) colistina (40ppm); T2) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,2%); T3) butirato de cálcio (0,1%); T4) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + frutoligossacarídeos (0,01%) + galactoligossacarídeos (0,09%); T5) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + frutoligossacarídeos (0,03%) + galactoligossacarídeos (0,07%); e T6) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + frutoligossacarídeos (0,05%) + galactoligossacarídeos (0,05%);(5: 5)

Silva et al.

O consumo diário de ração, o ganho diário de peso e a conversão alimentar foram avaliados para cada fase e durante todo o período de estudo. A incidência e a intensidade da diarréia foram avaliadas durante todo o experimento, de acordo com Vassalo et al. (1997) e foram classificadas como fezes com consistência regular (0), fezes moles (1), fezes pastosas (2), e fezes aquosas (3). Os resultados 0 e 1 significaram que as fezes não foram consideradas como diarréia, ao contrário dos resultados 2 e 3. Ao final do período experimental (aos 64 dias de idade), seis animais de cada tratamento foram abatidos (escolhidos com base no peso médio do recinto) e seu conteúdo de ceco foi coletado para determinar o perfil dos ácidos graxos voláteis de cadeia curta (acético, butírico e propiônico) de acordo com Erwin et al. (1961) utilizando cromatografia a gás (FOCUS GC; Thermo Scientific – equipado com uma coluna de vidro de 3 m de comprimento e 0,25 m de diâmetro embalado com 80/100 – Carbopack B-DA/4% Carbowax 20W).Os dados foram submetidos à análise de variância e os meios foram comparados pelo teste de Tukey usando o software estatístico R versão 3.5.0. O teste de qui-quadrado foi usado para dados não paramétricos. Ambos os testes utilizaram α de 0,05 como limiar de significância, o que indicou tendências quando seu valor estava abaixo de 0,10.

RESULTADOS E DISCUSSÃO
Não foi encontrada diferença entre os tratamentos para quaisquer parâmetros de desempenho em qualquer uma das fases avaliadas ou durante o período experimental total (Tab. 2). Isso indica que, independentemente do programa adotado, os aditivos alternativos ao colistina agiram positivamente e estavam alinhados com as tendências de substituição do GPA. Os resultados foram similares aos relatados por Luna et al. (2015), que, ao trabalhar com leitões em fase de creche alimentados com dietas suplementadas com mananoligosacarídeo (0,33 e 1,83g/kg de ração), β-glucan (0,5g/kg de ração), e colistina (0,25g/kg de ração), não encontraram influência no ganho de peso, ingestão de ração, ou conversão alimentar entre tratamentos.

Tabela 2. Valores médios de ingestão diária de ração (DFI), ganho de peso diário (DWG), e conversão alimentar (FC) para leitões de viveiro, de acordo com os tratamentos experimentais

Parâmetros (kg) Tratamentos 
T1T2T3T4T5T6CV (%)P-valor
Fase de pré-início I
DFI0,2220,2100,2120,2090,2170,1999,950,695
DWG0,1600,1470,1530,1450,1050,18247,700,517
FC1,5491,7461,8591,9411,6801,22752,970,821
Fase inicial II
DFI0,3910,3810,3720,3940,3740,36014,610,442
DWG0,2730,2720,2370,2700,2470,24729,180,592
FC1,5181,4871,6881,9941,5261,52923,700,139
Fase inicial        
DFI0,7800,7370,7500,7120,7210,75813,960,840
DWG0,3800,3460,3340,3450,3380,33623,380,897
FC2,1612,1212,2792,2322,1472,28215,800,919
Total        
DFI0,4630,4450,4450,4390,4370,43910,920,932
DWG0,2600,2490,2470,2290,2280,24820,130,809
FC1,8421,7861,9361,9901,9311,86214,290,751

T1) colistina (40 ppm); T2) β-glucanos/mananoligosacárideos (0,2%); T3) butirato de cálcio (0,1%); T4) β-

glucanos/mananoligosacarídeos (0,1%) + fructooligosacarídeos (0,01%) + galactooligosacarídeos (0,09%); T5) β- glucanos/mananoligosacárideos (0,1%) + fructooligosacarídeos (0. 03%) + galactooligosacarídeos (0,07%); e T6) β- glucanos/mananoligosacárideos (0,1%) + fructooligosacarídeos (0,05%) + galactooligosacarídeos (0,05%).

As investigações sobre aditivos alternativos aos GPAs têm sido recorrentes nos últimos anos. Santos et al. (2010), ao trabalhar com diferentes níveis dietéticos de mananoligossacarídeos (0,25%, 0,50% e 0,75%),em comparação com as dietas suplementadas com sulfato de neomicina (56 ppm), não encontrou vantagens distintas (P>0,05) entre os tratamentos. Visentini et al. (2008), ao utilizar fructooligossacarídeos  

Prebióticos e butíricos…

(0.2%), e Park et al. (2018), ao avaliar diferentes níveis de β-glucan (0,1, 0,2 e 0,4%) versus tiamulina (30 ppm), também não encontraram diferença no desempenho entre os tratamentos para leitões em fase de creche.   Um efeito semelhante ao observado para o grupo tratado com colistina foi observado para o butirato, provavelmente devido ao aumento da digestibilidade dos nutrientes e melhor biodisponibilidade dos aminoácidos que este aditivo proporciona, como discutido por Moquet et al. (2017).   A maioria dos estudos com butirato de sódio foi realizada com animais de viveiro e obteve vários resultados positivos de desempenho, particularmente no ganho de peso, como relatado por Chiofalo et al. (2014) ao utilizar doses de 440 ppm e por Hanczakowska et al. (2014) quando se utilizam 3.000 ppm. Entretanto, a contradição nos resultados de alguns estudos que utilizaram butirato pode estar relacionada à composição da dieta e ao estado de maturidade dos intestinos dos leitões (Biagi et al., 2007).   Controvérsias quanto aos resultados de desempenho quando se usa prebióticos em comparação com os GPAs, com vantagens para estes últimos (Visentini et al., 2008; Santos et al., 2010) são consideradas relativamente comuns, particularmente nos casos em que são encontradas condições de alto desafio sanitário (Gebbink et al., 1999). Entretanto, alguns resultados contradizem isso, o que permite inferir que a ação bactericida/bacteriostática de alguns GPAs contra bactérias do trato gastrointestinal pode comprometer o equilíbrio desse microbioma e, em alguns casos, levar a um aumento da descamação epitelial e pior relação vilosidade/crito (Gavioli et al., 2013).Os GPAs também podem comprometer a eficiência fermentativa da microbiota intestinal, responsável pela produção de VFAs, que representam uma importante fonte de energia para a rotação de enterócitos (Lin e Visek, 1991). Por outro lado, particularmente nas primeiras semanas pós-desmame, a ingestão de ração é baixa, em parte devido ao sistema digestivo imaturo, o que prejudica o sistema imunológico e o desempenho e aumenta a proliferação de bactérias causadoras de diarréia (Jayaraman e Nyachoti, 2017). Prebióticos e ácidos têm papéis que estão intimamente relacionados a este cenário, minimizando os danos inerentes a esta etapa crítica em caso de imaturidade do trato gastrointestinal (Biagi et al., 2007) e do sistema imunológico (Wu et al., 2017), aumentando assim o uso de nutrientes (Silva e Nornberg, 2003).   Para incidência e intensidade da diarréia (Tab. 3), os resultados para os escores 2, 3, e incidência total (2+3) indicaram que os tratamentos com aditivos alternativos (T2, T3, T4, T5, e T6) tiveram efeitos similares aos do grupo tratado com colistina. Entretanto, para o escore 3, os animais dos grupos T4 e T6, respectivamente β-glucano/mananoligossacarídeos (0,1%) + fructooligossacarídeos (0,01%) + galactooligossacarídeos (0,09%) e β- glucano/mananoligossacarídeos (0,1%) + fructooligossacarídeos (0,05%) + galactooligossacarídeos (0,05%) tiveram melhores resultados que os outros tratamentos. Adversamente, o T5, que continha o mesmo aditivo prebiótico de T4 e T6, ou seja, β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + fructooligossacarídeos (0,03%) + galactooligossacarídeos (0,07%), mas uma proporção diferente de aditivo prebiótico, não teve o mesmo comportamento que esses grupos.  

Tabela 3. Porcentagens de diarréia para leitões em fase de creche, de acordo com os tratamentos experimentais

TratamentosNotas Pontuação fecal (%) 
Grau IIGrau IIIGraus II + III
T188236b27b63b
T288242b24b66b
T388233ba20b53b
T488227ba11 a38 a
T588241b38b79b
T688223ª17 a40 a

T1) colistina (40 ppm); T2) β-glucanos/mananoligosacárideos (0,2%); T3) butirato de cálcio (0,1%); T4) β-

glucanos/mananoligosacarídeos (0,1%) + fructooligosacarídeos (0,01%) + galactooligosacarídeos (0,09%); T5) β- glucanos/mananoligosacárideos (0,1%) + fructooligosacarídeos (0. 03%) + galactooligosacarídeos (0,07%); e T6) β- glucanos/mananoligosacárideos (0,1%) + fructooligosacarídeos (0,05%) + galactooligosacarídeos (0,05%).

a,b diferenças de acordo com o teste de qui-quadrado (P<0,05)

Silva et al.

Os resultados correspondem aos relatados por Grela et al. (2006), que, ao avaliar a frequência de diarréia em leitões desde o nascimento até 84 dias de idade, descobriram que a adição de 3.000mg/kg e 5.000mg/kg de mananoligosacarídeo e fructo-oligosacarídeo, respectivamente, diminuiu a incidência de diarréia. Tais resultados são atribuídos à possível melhoria do sistema imunológico e da integridade do epitélio (Wu et al., 2017) e correspondem às descobertas de Budiño et al. (2010), Assis et al. (2014), e Luna et al. (2015), que utilizaram fructooligossacarídeos, mananoligossacarídeos e β-glucanos + mananoligossacarídeos versus GPA respectivamente, e não encontraram diferenças entre os tratamentos.   Os prebióticos podem induzir processos metabólicos que são benéficos à saúde do ecossistema hospedeiro devido à fácil degradação das ligações na estrutura dos frutooligossacarídeos e galactooligossacarídeos por certas enzimas, como β-fructosidase e β-galactosidase, comumente associadas a bactérias benéficas do gênero Bifidobacterium (Markowiakautor e Śliżewska, 2018), que se alimentam desses açúcares, se multiplicam e colonizam o trato.   Nesta linha, o uso de mananoligossacarídeos tem sido recomendado, pois reduz a colonização por bactérias patogênicas e, consequentemente, a incidência de diarréia pós-desmame (Silva e Nörnberg, 2003). A presença de fructooligossacarídeos também melhora o estado da parede intestinal (vilosidades), que aumenta a capacidade de absorção (Budinõ et al., 2010). Kotunia et al. (2004) suplementaram dietas de leitões de duas semanas com butirato (3.000mg/kg de ração) por sete dias e encontraram aumento da altura das vilosidades, profundidade da cripta e espessura da mucosa do jejuno e do íleo em comparação com animais que não foram alimentados com suplementação. Mazzoni et al. (2008), ao complementar a dieta de leitões com butirato de sódio (3.000 mg/kg) antes (quatro a 28 dias de idade) e após o desmame (29 a 40 dias de idade), observaram um aumento nas células positivas parietais, enteroendócrinas e somatostatinas, o que aumentou a mucosa gástrica. As consequências foram danos intestinais menores e menos casos de diarréia. Por outro lado, o butirato desprotegido pode ter ação limitada neste segmento do intestino, pois pode experimentar alta absorção nas partes superiores do trato gastrointestinal (Piva et al., 2007). Uma diferença significativa nos ácidos graxos do ceco (Tab. 4) foi encontrada para o perfil de ácido propiônico e ácidos graxos totais (acético, butírico e propiônico). Para ácido propiônico, T3, T5, e T6, respectivamente, β-glucano/mananoligosacarídeos (0,1%) + fructooligosacarídeos (0,03%) + galactooligosacarídeos (0,07%) e β-glucano/mananoligosacarídeos (0. 1%) + fructooligosacarídeos (0,05%) + galactooligosacarídeos (0,05%), foram melhores que o tratamento de controle (40 ppm de colistina) e não diferiram (P>0,05) dos outros tratamentos.

Tabela 4. Valores médios de ácidos graxos no ceco de leitões aos 64 dias de idade, de acordo com os tratamentos experimentais

TratamentosButírico (%)Acético (%)Propiônico (%)Total (%)
T10,130,320.23b0.67b
T20,140,360.29ab0.79ab
T30,180,380,32 a0.87ab
T40,290,370.31ab0,97 a
T50,160,350,36 a0.87ab
T60,170,380,37 a0.93ab
P-valor0,2880,4570,0010,050
CV (%)73,9117,7020,6421,39

T1) colistina (40ppm); T2) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,2%); T3) butirato de cálcio (0,1%); T4) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + frutoligossacarídeos (0,01%) + galactoligossacarídeos (0,09%); T5) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + frutoligossacarídeos (0,03%) + galactoligossacarídeos (0,07%); e T6) β-glucanos/mananoligossacarídeos (0,1%) + frutoligossacarídeos (0,05%) + galactoligossacarídeos (0,05%).

a,b diferenças de acordo com o teste de qui-quadrado (P<0,1).

Prebióticos e butíricos…

Foi encontrada uma diferença no perfil de ácidos graxos entre T4 (β-glucano/mananoligosacarídeos (0,1%) + fructooligosacarídeos (0,01%) + galactooligosacarídeos (0,09%) e controle, com vantagens para os primeiros. Este cenário indica a participação potencial das combinações de β-glucanos/mananoligosacarídeos com fructooligosacarídeos + galactooligosacarídeos na melhoria do perfil de ácidos graxos no ceco, que na verdade é comparável ao uso de butirato. A suplementação dietética com ácidos orgânicos, entre os quais o butirato, modula classicamente o perfil de VFAs no ceco, como observado por Callegari et al. (2016), que descobriram que, independentemente da combinação de ácidos e sua apresentação – seja encapsulada ou como sal – no ceco, ácidos acético, butírico e propiônico, quando presentes em quantidades maiores do que no grupo de controle (sem suplementação de ácidos graxos). Pode-se também observar que os resultados encontrados para o grupo tratado com butirato tiveram um cenário de produção de VFA similar ao obtido por Mallo et al. (2012), que observaram maior concentração de ácido butírico no cólon ao avaliar os efeitos da adição de butirato de sódio encapsulado e monoglicérido de ácido butírico à dieta de leitões desmamados aos 21 dias de idade. Estes resultados são atribuídos às mudanças na população microbiana nos intestinos delgado e grosso, o que favorece a sobrevivência das bactérias lácticas e reduz a população de bactérias patogênicas (Michiels et al., 2009), o que impacta o perfil de VFA. Os resultados obtidos no aumento da VFA através da ação dos prebióticos também correspondem aos resultados de Wu et al. (2017), que, ao adicionar isomaltooligossacarídeos (6g/kg) à dieta de leitões entre 21 e 49 dias de idade, relataram um aumento significativo no conteúdo de ácidos graxos totais no ceco e cólon em comparação com o grupo de controle. Como discutido, os prebióticos favorecem a produção de ácidos graxos de cadeia curta no ceco, que, por sua vez, promovem a proliferação e diferenciação de células epiteliais (Liu et al., 2018). A maior produção de ácidos graxos de cadeia curta (acético, propiônico e butírico) inibe o desenvolvimento de patógenos através da redução do pH intestinal, o que torna o meio impróprio para a multiplicação de patógenos, ou através do efeito direto dos ácidos sobre Escherichia coli, Clostridium spp. e Salmonella sp., resultando assim em melhor atividade das enzimas digestivas, uso de nutrientes na ração e saúde intestinal (Rodrigues et al., 2017). Tratamentos alternativos levaram a resultados similares aos da colistina, embora com melhores resultados no controle da diarréia, particularmente em T4 e T5, e melhores taxas de produção de VFA, o que indica seu benefício e segurança para o consumidor ao evitar os riscos de induzir resistência bacteriana à colistina.CONCLUSÃO
A suplementação de diferentes composições e concentrações de prebióticos e ácido butírico na dieta de leitões em fase de creche provou ser viável para o desempenho animal e substitui corretamente a colistina como promotor de crescimento, além de ter efeitos positivos no controle de diarréia e na produção de ácidos graxos voláteis no ceco.

AGRADECIMENTOS
Os autores desejam agradecer à empresa Yes Sinergy por seu apoio técnico.

REFERÊNCIAS
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