O jornal O Presente Rural entrevistou o expoente pesquisador Fernando Rutz, da Alltech, para saber como a nutrigenômica pode contribuir para a produção de aves na era livre de antibióticos promotores de crescimento. Mas o que é nutrigenômica? Ela chega à propriedade rural? Essas e outras respostas estão na entrevista exclusiva. Informe-se. Boa leitura.

O Presente Rural (OP Rural) – O que é nutrigenômica? Para que serve?

Fernando Rutz (FR) – A nutrigenômica nos mostra como os nutrientes afetam os genes, ou seja, as interações entre eles. A nutrigenômica pode ser subdividida em áreas específicas como: proteômica, metabolômica e transcriptômica, complementares entre si: alterações no RNA mensageiro (transcriptômica) e as proteínas correspondentes (proteômica) controlam o transporte de determinados nutrientes e metabólitos (metabolômica) na rota bioquímica.

OP Rural – Cite exemplos práticos da nutrigenômica e seus benefícios na avicultura?

FR – A partir do conhecimento da nutrigenômica é possível detectar e indicar como a ação dos nutrientes pode afetar genes específicos que possam propiciar um melhor metabolismo e desempenho das aves. Ex. O selênio se apresenta comercialmente na forma orgânica ou inorgânica. Entretanto, a expressão de genes que codificam enzimas como a superóxido dismutase e a glutationa peroxidase, que atuam na proteção antioxidante celular, é maior em aves que recebem selênio na forma orgânica. Neste contexto, a vitamina E, por exemplo, é um potente sequestrador de radicais livres e o mais poderoso antioxidante lipossolúvel da natureza, sendo associada à defesa das membranas extra e intracelulares contra espécies reativas que danificam as células, conferindo, consequentemente, proteção ao conteúdo genético destas estruturas.

Efeitos positivos para força de cisalhamento (força de corte) em músculos de frangos de corte suplementados com níveis crescentes de vitamina E nas dietas foram constatados. Tem sido atribuído esta maior firmeza à função de proteção da vitamina E a lesões na membrana celular durante o processo de congelamento. Contudo, tal resultado pode ser utilizado para uma investigação mais profunda, associando a composição estrutural muscular de frangos suplementados com vitamina mais firme à expressão de genes para a síntese de proteínas estruturais da fibra muscular, por exemplo. Desta forma, uma avaliação genômica da ação da vitamina E no organismo animal conduziria a uma determinação mais específica sobre a função estrutural deste nutriente. Fato semelhante envolvendo a proteção de membrana celular e de proteínas intracelulares da fibra muscular (actina e miosina) tem sido atribuído a produtos contendo selênio orgânico.

Além disso, a vitamina E é uma das vitaminas mais caras que compõem o premix. Produto à base de selênio orgânico, vitamina C e extrato de algas deu origem a composto capaz de substituir parcialmente a vitamina E na dieta de aves. Este fato foi constatado por meio de técnicas que envolvem a nutrigenômica.

Atualmente existe um movimento global muito grande no sentido de banimento de antibióticos como promotores de crescimento. Como parte do processo alternativo para solucionar o problema, é possível utilizar mananoligossacarídeos (MOS). Uma purificação do MOS gera um produto capaz de se ligar à bactéria patogênica Gram negativa, além de propiciar melhora na imunidade, um aumento de proteínas carreadoras e de enzimas ao nível de membrana da mucosa intestinal, favorecendo a digestão e a absorção de nutrientes. Estas observações foram feitas utilizando técnicas de nutrigenômica.

Também por meio de técnicas de nutrigenômica foi possível constatar que a nutrição in ovo (18 dias de incubação) altera a expressão gênica dos embriões, condicionando os genes e propiciando que a ave ao nascer já esteja com o trato gastrintestinal mais desenvolvido, entre outros fatores. Uma redução do tecido adiposo em frangos de corte e uma melhora na eficiência alimentar são trabalhos que têm envolvimento com a nutrigenômica.

OP Rural – Como e porque se faz a leitura de genes?

FR – Em estudos de nutrigenômica, os níveis de RNA são avaliados em animais controle e nos que recebem dietas experimentais como um índice de atividade dos genes. O RNA ocupa uma posição intermediária entre o gene e a proteína que o gene codifica. Caso o gene seja estimulado no animal que recebe a dieta experimental, comparativamente ao controle, múltiplas cópias do RNA são geradas a partir daquele gene e o que difere a partir do mesmo gene do controle.

O RNA isolado dos animais que receberam as dietas experimentais e a dieta controle é identificado com uma tarja fluorescente no laboratório. Este RNA marcado é então exposto ao gene chip (microarranjo do DNA) e deixado incubar durante a noite. Cada animal tem o seu próprio gene chip. O RNA marcado encontra a sua sequência de genes correspondente na superfície do microarranjo e se liga a ela. Este processo (hibridização) é muito específico. O RNA somente ligará a sequência ao qual ele se identifica do DNA/gene específico encontrada no gene chip.

Na superfície do gene chip, cada gene é representado por cópias múltiplas de forma que o RNA obtido de genes altamente ativados podem ser identificados. Quando ocorrer o fim da hibridização, os chips são lidos em um scanner para o gene.

A alta intensidade do laser que estimula a tarja fluorescente mostra a expressão relativa de cada um dos genes na forma de um sinal de intensidade de luz. É importante lembrar que nós medimos a expressão de genes em um animal que recebeu dieta experimental e um que recebeu dieta controle. Desta forma, é gerado um mapa de genes que são estimulados, desestimulados ou inalterados nos animais que receberam dieta experimental e na dieta controle.

OP Rural – Que tipos de impactos os nutrientes têm na expressão gênica? Fale mais sobre isso.

FR – Por meio do estímulo ou silenciamento de genes, alguns fatos podem vir a ocorrer: A dieta e os componentes dietéticos podem alterar o risco de desenvolvimento de doenças, modulando os processos múltiplos envolvidos com o início, a incidência, a progressão e/ou severidade. Os componentes do alimento podem agir no genoma, direta ou indiretamente, alterando a expressão dos genes e dos produtos destes. A dieta pode potencialmente compensar ou acentuar efeitos de polimorfismos genéticos. As consequências de uma dieta são dependentes do estado da saúde ou da doença e da genética de cada indivíduo. Intervenções na dieta baseadas fundamentalmente no conhecimento das necessidades nutricionais e no genótipo podem ser utilizadas para o desenvolvimento de planos nutricionais individualizados que otimizem a saúde e previnam ou minimizem os efeitos das doenças crônicas e maximizem o desempenho produtivo.

OP Rural – Desde quando e quem estuda a nutrigenômica?

FR – A combinação de dados por meio de projetos para mapeamento do genoma das espécies e a disponibilidade de ferramentas de alta tecnologia para a investigação da expressão gênica permitem o esclarecimento sobre a complexa interação entre nutrição e genoma a qual afeta diretamente a função celular. Embora a nutrigenômica seja uma ciência assim intitulada no início deste século, o conhecimento de que componentes dos alimentos afetam a expressão de determinados genes e, por consequência, a expressão fenotípica, já está claramente evidenciada. Por exemplo, a ação da vitamina D sobre genes que codificam para a proteína transportadora de cálcio a nível intestinal, ou da vitamina A sobre os genes que compõem o DNA e consequente síntese de proteínas que atuam em vários sistemas são fenômenos que já se conhecem há várias décadas.      

OP Rural – Como ela chega na granja do produtor rural?

FR – A importância da interação entre nutrição e saúde é evidente em um sistema de produção animal, ainda que fatores ligados a ambiente e manejo também influenciem o desempenho produtivo do indivíduo e do rebanho por consequência. Nesse contexto, alguns alimentos e nutrientes poderão apresentar-se como componentes bioativos na proteção do organismo contra enfermidades que possam acometer os rebanhos, sendo que alguns elementos como selênio, vitamina E, ácido ascórbico e carotenos, por exemplo, já foram identificados como agentes protetores. Assim, a nutrigenômica pode chegar ao produtor por meio do desenvolvimento de produtos, desenvolvidos e testados pela nutrigenômica, com o intuito de melhorar o desempenho dos animais.  

OP Rural – Qual a relação da nutrigenômica com desempenho econômico e zootécnico?

FR – Naturalmente que o objetivo da aplicação de novas tecnologias é maximizar o desempenho dos animais, minimizando custos de produção. Assim, cabe a cada técnico otimizar economicamente a aplicação do conceito de interação genes-nutrientes em suas condições. 

OP Rural – Com a produção AGP free, o que muda na nutrição e na nutrigenômica?

FR – Por meio do condicionamento de genes pela ação de nutrientes será possível estimular ou desacelerar genes envolvidos com aspectos imunológicos dos animais, aumentando a sua resiliência. Além disso, melhorar a saúde intestinal por meio de redução da inflamação intestinal ou manipular o ambiente microbiano. Esta condição auxilia a amenizar os efeitos adversos do ambiente. Alternativamente, o desenvolvimento de produtos que condicionem uma boa saúde intestinal associado a melhoria na performance enzimática endógena e na de transportadores na mucosa intestinal.

OP Rural – Quais são os estudos em andamento sobre nutrigenômica?

FR – Os componentes do alimento com potencial bioativo modificarão diversos processos simultaneamente. Assim, um dos desafios no campo da pesquisa é a identificação de quais processos, ou a interação entre processos, serão mais importantes para proporcionar uma mudança fenotípica. Outro aspecto relevante a ser observado é a identificação de quais doenças poderão ser prevenidas ou debeladas por uma intervenção por meio da dieta. No estudo da relação nutrição-gene também deverá ser considerado o fator ambiental como um agente modulador da resposta, a qual será única frente às variadas condições ambientais. A progressão de um fenótipo saudável para um fenótipo de doença crônica deve ocorrer por mudanças na expressão de genes ou por diferenças na atividade de proteínas e enzimas, sendo estas ativadas ou suprimidas por agentes extrínsecos ao animal.

A nutrigenômica em nutrição animal promete ser uma alternativa de grande utilidade principalmente em sistemas de produção intensiva, onde a alimentação contribui, associada a outros fatores inerentes ao ambiente e métodos de manejo, com uma parcela significativa para a melhoria do desempenho zootécnico dos lotes, bem como na rentabilidade econômica das unidades. Para este aumento na eficiência biológica, a aplicação de novas tecnologias em produção animal será responsável por custos de produção mais baixos e competitivos. Nos domínios metabólico, genético, reprodutivo e produtivo, novas técnicas que não apresentem riscos à saúde pública e que sejam eticamente aceitas pelo consumidor permitirão aplicar nos sistemas de produção intensiva tecnologias de produção que incrementem o setor primário de produção de alimentos.

Os princípios de nutrigenômica a serem aplicados para animais de produção poderão não ter somente o objetivo de prevenir doenças relacionadas às alterações genéticas, mas também correlacionar à utilização de certo nutriente em uma dieta animal com o aumento de índices produtivos. As descobertas a serem realizadas utilizando ferramentas moleculares, tais como os microarranjos, irão revolucionar nosso entendimento básico sobre a fisiologia dos rebanhos e auxiliarão a definir novos métodos para o controle nutricional dos animais.

Em longo prazo, provavelmente a transcrição destes perfis será capaz de fornecer diversas ferramentas elementares para a avaliação do status nutricional e fisiológico de um indivíduo, animal ou grupo de animais. As técnicas utilizadas para a elucidação da genômica nutricional não são diferentes daquelas utilizadas nas pesquisas em genética molecular. Uma rede integrada que simultaneamente examina a genética e associa polimorfismo com doenças ligadas a dietas (nutrigenética), nutrientes induzindo a metilação do DNA, nutrientes que induzem mudanças na expressão gênica (transcriptômica nutricional), que alteram a formação e/ou bioativação de proteínas (proteômica) irá permitir um completo entendimento da interrelação entre dieta e desenvolvimento de doenças.

OP Rural – O que esperar para o futuro nesse ramo?

FR – Trata-se de uma área da ciência em expansão e que ainda necessita de muitos estudos para que ações sejam adotadas a fim de maximizar os benefícios do melhor entendimento das interações gene-nutrientes. Muitos trabalhos existem sobre nutrigenômica em humanos. Para animais domésticos, embora já existentes, cada vez são mais adotados em investigações. Serão muito importantes estudos ou revisões que procurem informar técnicos e pesquisadores dedicados as áreas de ciências biológicas e agrárias sobre os conceitos e aplicações da nutrigenômica em sistemas de produção animal.

O surgimento dos estudos em nutrigenômica e em nutrigenética, dois campos com diferentes abordagens para a elucidação da interação entre dieta e genes, possui um objetivo final em comum: otimizar a saúde por meio de uma dieta personalizada e fornecer poderosa aproximação para decifrar a complexa relação entre moléculas nutricionais, polimorfismo genético e o sistema biológico por inteiro.

A nutrigenômica descreve o uso de ferramentas para investigar um sistema biológico em particular, de acordo com um estímulo nutricional que irá permitir o conhecimento de como nutrientes influenciam mecanismos metabólicos e de controles homeostáticos. Por outro lado, a nutrigenética visa compreender como o tipo genético de um indivíduo coordena a resposta deste a uma dieta, e isto considerando o polimorfismo genético. O polimorfismo genético é reconhecido como um fator que pode alterar a resposta a componentes da dieta (efeito da transcrição nutricional) por influenciar a absorção, metabolismo ou sítio de ação. A nutrigenética se aplica muito bem para animais de companhia, como cães e gatos.

As recomendações nutricionais variam conforme a espécie, sexo, categoria, linhagem ou raça e, considerando estas características, diversos manuais são elaborados baseados em exigências específicas. Em muitas situações a formulação das dietas não permite a máxima expressão do potencial genético dos animais de produção, desconsiderando o manejo nutricional como favorecedor do desempenho. Na maioria das vezes, tal medida é realizada por meio de ensaios que avaliam o desempenho dos animais submetidos a uma dieta e também por estudos de digestibilidade que determina, por meio das excretas do animal, a porção do alimento ingerido que realmente foi aproveitada pelo organismo.

Estes ensaios, comuns nos estudos de nutrição animal, necessitam de um melhor aproveitamento de seus resultados, sendo necessário o conhecimento do sistema orgânico que está sendo favorecido por determinado nutriente. Nesse sentido, estudos de nutrigenômica permitiriam o entendimento do efeito de alimentos bioativos nas diversas funções celulares.

Estudos em nutrigenômica têm progredido consideravelmente, a complexidade da interação entre nutrientes e genes desenvolve e promove respostas ou questionamentos ainda não esclarecidos, possibilitando de maneira lenta e gradual a aplicação dos benefícios relacionados a este novo conceito nos sistemas de produção animal.

Mais informações você encontra na edição de Aves de setembro/outubro de 2018 ou online.

Fonte: O Presente Rural