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Modulação da microbiota intestinal do camarão branco do Pacífico por inclusão dietética de um aditivo funcional baseado na parede celular de levedura

Modulação da microbiota intestinal do camarão branco do Pacífico por inclusão dietética de um aditivo funcional baseado na parede celular de levedura

Data de Publicação: 2 de junho de 2021 09:22:00
Os resultados mostram um crescimento significativamente melhor, sobrevivência em camarões alimentados com dietas YCW

 

 

Este estudo avaliou o efeito de um extrato de parede celular de levedura comercial (YCW) no desempenho e estado de saúde juvenil de L. vannamei camarão, e sua influência na microbiota intestinal. Os resultados mostraram que o desempenho dos camarões, incluindo crescimento e sobrevivência, foi significativamente melhor em animais alimentados com YCW do que no grupo controle, e que os tipos de bactérias benéficas foram estimulados pela presença de YCW, modulando positivamente a microbiota intestinal do camarão. (Foto de Fernando Huerta)

 

*Por Kurt Servin Arce, Ph.D.; Cecília de Souza Valente, Ph.D.; Gabriella do Vale Pereira, MS; Benny Shapira, M.Sc. e Simon John Davies, Ph.D.

A nutrição e a saúde animal estão intrinsecamente relacionadas e desempenham um papel importante na produção animal, incluindo espécies aquáticas como peixes e camarões. A nutrição ideal leva a respostas imunológicas satisfatórias adequadas quando os animais enfrentam um desafio infeccioso ou não infeccioso, como estresse e pressões ambientais, desenvolvendo estratégias nutricionais para melhorar a saúde e a produção animal, sem o uso de produtos farmacêuticos e antibióticos, sendo estes últimos de particular preocupação devido à resistência antimicrobiana e outros patógenos emergentes. Compostos naturais (nutricionais ou não nutricionais) podem modular positivamente o sistema imunológico animal, resultando em maior resistência a doenças e / ou patógenos, além de promover melhor crescimento e eficiência produtiva.

A microbiota intestinal tem sido descrita como o “novo órgão” em animais, com importantes efeitos sistêmicos e papéis importantes na digestão, metabolismo nutricional e influenciando componentes imunológicos em doenças e respostas inflamatórias. A relevância do microbioma para o camarão branco do Pacífico foi avaliada por vários autores, que demonstraram a composição da comunidade bacteriana diferencial entre os camarões silvestres, aquaculturados e com sintomas de doença de necrose hepatopancreática aguda (AHPND). Há muito interesse em compreender as ligações entre os estimulantes imunológicos dietéticos e a ecologia microbiana do trato gastrointestinal em camarões.

Este artigo - adaptado e resumido da publicação original [Arce, KS et al. 2021. Modulação da microbiota intestinal do camarão branco do Pacífico ( Penaeus vannamei Boone, 1931) por inclusão na dieta de um aditivo funcional baseado na parede celular de levedura. Aquaculture Nutrition 11 de março de 2021.) - relata um estudo que avaliou a influência de um extrato de parede celular de levedura comercial (YCW) no desempenho de crescimento e eficiência alimentar de camarões brancos juvenis do Pacífico ( Litopenaeus vannamei ). Também analisou a composição da microbiota intestinal de L. vannamei cultivada em sistema intensivo, simulando condições comerciais de cultivo de camarão.

Configuração de estudo

O estudo foi realizado na estação experimental de Laguna Aquaculture, Cidade de Colima, México, onde 1.200 juvenis de camarão branco do Pacífico (3 ± 0,25 gramas) foram criados por 102 dias em um sistema intensivo de água do mar com troca mínima de água (<10 por cento por ciclo). Os camarões foram mantidos em doze gaiolas flutuantes (1,60 × 1,65 × 0,60 metros; área de fundo de 2,56 metros quadrados e volume de 1,58 metros cúbicos) alocados aleatoriamente em um tanque de camarão de 1.500 metros quadrados revestido com polietileno de alta densidade (PEAD) e com fundo de areia.

Os camarões foram distribuídos aleatoriamente em 100 animais por gaiola (63 camarões por metro cúbico) e quatro gaiolas por tratamento. Protocolos padrão de cultivo de camarão e condições comerciais foram mantidos durante o estudo. A água foi bombeada de um poço artesiano com salinidade oceânica e a aeração constante foi fornecida por aeradores de pás. Vários parâmetros de qualidade da água foram monitorados diariamente ao longo da duração do ensaio. As medições da biomassa do camarão foram feitas semanalmente, com 20 camarões por gaiola.

Duas doses diferentes de um aditivo comercial para ração de camarão, contendo principalmente componentes de parede celular de levedura (YCW), ou seja, betaglucanos e mananos da levedura Saccharomyces cerevisiae (YCW, PAQ-GroTM Phibro, Teaneck, EUA), foram adicionadas à ração de camarão mistura da fórmula, e comparados a um grupo de controle (sem suplemento de YCW). Quatro gaiolas foram alimentadas com 5 kg de YCW por tonelada de ração (0,5 por cento), quatro gaiolas foram alimentadas com 10 kg de YCW por tonelada de ração (1,0 por cento), enquanto as quatro gaiolas restantes foram alimentadas com uma dieta comercial sem suplemento ( grupo de controle). Uma dieta comercial típica de camarão, com níveis de nutrientes comerciais padrão, foi usada como dieta basal.

Para obter informações detalhadas sobre o desenho experimental e dietas; coleta de amostra; Extração de DNA e amplificação do gene 16S rRNA; e análise de resultados de sequenciamento de alto rendimento, consulte a publicação original.

Resultados e discussão

O desenvolvimento de tecnologias eficientes e seguras para a profilaxia e estimulação do sistema imunológico animal com o mecanismo associado da interface da mucosa intestinal e o papel da microbiota intestinal é uma alta prioridade para a aquicultura contemporânea. Esta relação complexa foi bem descrita por muitos autores e, mais recentemente, por Holt, et al. (2020).

O camarão em nosso estudo que recebeu dietas com inclusões de YCW, especialmente a 1,0 por cento, apresentou melhor desempenho geral em comparação com o grupo de controle. Ambos os grupos de tratamento alimentados com dietas contendo YCW tiveram sobrevivência significativamente melhor em comparação com a dieta controle. Além disso, ao analisar as taxas de crescimento e pesos finais, os animais alimentados com 1,0 por cento de alimentação de YCW mostraram melhor desempenho em relação aos alimentados com 0,5 por cento de dieta de YCW ou o grupo de controle.

Sabe-se que a dose e a frequência com que vários prebióticos e imunoestimulantes são administrados influenciam notavelmente a resposta animal, e observamos um melhor desempenho em nosso ensaio em animais alimentados com a dieta YCW de 1,0 por cento. Além disso, outros pesquisadores relataram que uma combinação específica de dose + frequência foi significativa para uma melhor sobrevivência dos camarões. Como o efeito dos imunoestimulantes em camarões tende a ser transitório, deve-se dar atenção à aplicação regular e frequente e às melhores doses para resultados ótimos.

Em relação aos parâmetros de crescimento, o desempenho melhorado observado nos camarões que receberam as dietas de YCW pode ter resultado do efeito no sistema imunológico do betaglucano da parede celular da levedura junto com outros constituintes, como proteoglicanos e mananoligossacarídeos (MOS). Em nosso estudo, os compostos naturais encontrados na matriz da parede celular da levedura pareceram ajudar a maximizar a produção de camarões em termos de ganho de peso, eficiência alimentar e sobrevivência.

"O bacilo é considerado um membro nativo de ambientes crustáceos e está entre as bactérias probióticas amplamente utilizadas para crustáceos, principalmente devido à sua capacidade de ativar várias respostas imunológicas em camarões e de produzir naturalmente compostos antibióticos"

Valente, YCW, Tabela 1

Parâmetro

Dieta de Controle

Dieta com 0,5% YCW

Dieta com 1,0% YCW

valor p

Sobrevivência (%)

46,00 ± 6,21b

65,50 ± 7,54a

69,00 ± 4,39a

0,0043 **

IAW (gramas / camarão)

1,79 ± 0,10

1,79 ± 0,10

1,78 ± 0,10

0,6477

FAW (gramas / camarão)

22,89 ± 0,37b

23,41 ± 0,44ab

23,85 ± 0,45a

0,0318 *

Ganho de peso (gramas)

21,09 ± 0,36 b

21,61 ± 0,43ab

22,06 ± 0,46a

0,0290 *

SGR (gramas / semana)

2,50 ± 0,01b

2,52 ± 0,01ab

2,54 ± 0,02a

0,0180 *

FCR

4,27 ± 0,86a

2,40 ± 1,04b

2,23 ± 1,43b

0,0006 ***

Rendimento final (gramas / gaiola)

878,50 ± 148,53b

1328,50 ± 159,30a

1466,75 ± 133,15a

0,0008 ***

Tabela 1. Desempenho de crescimento e eficiência alimentar de L. vannamei alimentado com duas doses de parede celular de levedura (YCW) e dietas do grupo controle. FAW: peso médio final; FCR: Taxa de conversão de alimentação; IAW: peso médio inicial; SGR: taxa de crescimento específica. Letras sobrescritas diferentes indicam diferenças significativas. Dados apresentados como média ± desvio padrão, DP.

O uso de imunoestimulantes na aquicultura apóia a melhor produção possível por meio da estimulação do crescimento animal e promoção da saúde e sobrevivência animal, conforme relatado por diversos autores. Nossos resultados mostraram que a adição de YCW resultou em melhor rendimento final, demonstrando que a inclusão do produto da parede celular de levedura nas dietas de L. vannamei aumentou a produção. A alimentação contínua de camarões com dietas de YCW não mostrou efeitos negativos no desempenho animal e melhorou os parâmetros de crescimento dos camarões, particularmente os animais que receberam 1,0 por cento de inclusão na dieta de YCW.

O tratamento dietético com 1,0 por cento de inclusão de YCW teve maior influência na composição da microbiota intestinal dos camarões. Nos camarões que receberam essa dieta, o filo Proteobacteria foi o mais prevalente, e esse filo também foi relatado por outros pesquisadores como o mais dominante nas tripas dos camarões. O filo Fusobacteria foi o mais prevalente no trato digestivo em camarões que receberam a dieta de 0,5 por cento de YCW e aqueles no grupo controle. Este filo também foi descrito como um dos filos mais onipresentes no intestino do camarão branco do Pacífico. Esses dois filos, entre outros, foram relatados como parte da microbiota intestinal nativa de L. vannameidos estágios larval aos adultos. Além disso, esses dois filos foram relatados como sendo regulados positivamente [aumentando suas respostas] por infecções do vírus da síndrome da mancha branca (WSSV). Outros pesquisadores relataram que os filos Proteobacteria, Fusobacteria, Sphingobacteria e Flavobacteria foram os mais prevalentes no intestino de L. vannamei após serem alimentados com uma mistura probiótica de Bacillus .

A inclusão de YCW nas dietas experimentais para camarões, tanto a 0,5 quanto 1,0 por cento, aumentou significativamente a abundância relativa do gênero Bacillus na microbiota intestinal. Esse resultado é importante devido à significativa importância probiótica desse gênero. O bacilo é considerado um membro nativo de ambientes crustáceos e está entre as bactérias probióticas amplamente utilizadas para crustáceos, principalmente devido à sua capacidade de ativar várias respostas imunológicas em camarões e de produzir naturalmente compostos antibióticos. Assim, a estimulação de Bacillus pela inclusão de JOC nas dietas promove a manutenção de uma microbiota intestinal saudável de camarões.

Mesmo com as mudanças observadas na composição da microbiota intestinal devido à adição de YCW, principalmente no tratamento de 1,0 por cento que apresentou dissimilaridade em relação ao grupo controle, notamos uma microbiota central estável. Uma comunidade bacteriana estável e permanente foi preservada, independentemente da adição de YCW nas dietas de camarão que testamos neste estudo. A microbiota central, composta por várias cepas probióticas neste estudo, está intimamente associada a animais saudáveis ??e doentes, sendo vital para as interações hospedeiro-bactéria.

Uma microbiota intestinal de camarão saudável é caracterizada por uma alta diversidade com interações cooperativas, enquanto animais doentes tendem a ter menos diversidade e microbiota intestinal simples. Além disso, ao elucidar a composição do núcleo da microbiota, é mais fácil de manipular para desenvolver estratégias eficazes para promover a saúde e o crescimento animal. Assim, a preservação de uma microbiota intestinal saudável e balanceada pode produzir camarões mais resistentes e fortes, com probabilidade de responder melhor a situações estressantes.

Perspectivas

Os resultados do nosso estudo sugerem que a inclusão dietética de um complexo de extrato de parede celular de levedura comercial (YCW) resultou em atributos benéficos para L. vannamei  juvenis criados experimentalmente em um sistema de gaiola flutuante intensivo, e esses benefícios podem provavelmente se aplicar a sistemas de cultivo de camarão em geral . YCW pode ser fornecido ao camarão como um agente profilático para promover o desempenho animal e a saúde intestinal, especialmente em um nível de inclusão de 1,0 por cento em uma dieta formulada.

O produto comercial YCW que avaliamos não é um betaglucano puro, mas também contém outros constituintes importantes da parede celular da levedura, como MOS e proteoglicanos e enzimas de fontes fúngicas que podem influenciar a saúde intestinal, mas também podem confundir nossa compreensão do efeito causador direto. Como um agente bioativo complexo, poderia maximizar a lucratividade da produção de camarão, provavelmente proporcionando vantagens econômicas ao produtor.

Estudos futuros devem abordar análises de custo-benefício de YCW sob vários cenários de produção e dentro do contexto de estudos de desafio de doenças com patógenos principais específicos que afetam a indústria de cultivo de camarão. Trabalhos futuros devem envolver técnicas metagenômicas para estabelecer a funcionalidade dos vários táxons microbianos e papéis específicos das bactérias comensais em relação à competência imunológica dos camarões.

 

 

Os autores

KURT SERVIN ARCE, PH.D.

Escola de Ciências Biológicas e Marinhas
Faculdade de Ciências e Engenharia da
Universidade de Plymouth, Plymouth, Reino Unido

CECÍLIA DE SOUZA VALENTE, PH.D.

Autor correspondente
School of Biological & Marine Science
Faculty of Science & Engineering
University of Plymouth, Plymouth, UK; e
Departamento de Aquicultura
da Universidade Federal de Santa Catarina
Florianópolis, Brasil

csouza.valente@gmail.com

 

 

 

 

GABRIELLA DO VALE PEREIRA, MS

Departamento de Aquicultura
da Universidade Federal de Santa Catarina
Florianópolis, Brasil

BENNY SHAPIRA, M.SC.

Phibro Animal Health Corporation
Teaneck, NJ 07666 EUA

SIMON JOHN DAVIES, PH.D.

Departamento de Produção Animal, Bem-estar e Ciências Veterinárias
Harper Adams University
Newport, Reino Unido

*Artigo adaptado publicado no site da Global Aquaculture Alliance

 

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