Utilização de glutamina na nutrição de monogástricos

ARTIGO DE REVISÃO
R E V I S TA P O R T U G U E S A
DE
CIÊNCIAS VETERINÁRIAS
Utilização de glutamina na nutrição de monogástricos
Administration of glutamine in the nutrition of monogastric animals
Kelen C. Zavarize*, José F.M. Menten, Ana B. Traldi, Julieta Santarosa,
Camila L. S. da Silva
Departamento de Zootecnia, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo
Av. Pádua Dias, 11 Caixa Postal 9, Piracicaba, SP, Brasil,
CEP: 13418-900
Resumo: A glutamina é um aminoácido incluído no grupo dos
aminoácidos dieteticamente não essenciais, mas estudos
recentes evidenciaram que pode ser considerada "condicionalmente essencial" durante processos inflamatórios e situações de
estresse. A glutamina é essencial para células de proliferação
rápida, tais como células intestinais e linfócitos ativos.
Trabalhos relacionados com a inclusão de glutamina na dieta de
monogástricos apontam melhorias no estado imunológico,
desenvolvimento de células intestinais, formação de tecido
proteíco e recuperação de outros tecidos (intestinal e hepático).
Palavras-chave: aminoácidos, aves, cães, enterócitos, suínos
Summary: Glutamine is usually considered to be a nonessential
amino acid. However, recent studies have provided evidence
that glutamine may become "conditionally essential" during
inflammatory conditions and stress situation. Glutamine is
essential for cell fast proliferation, like instestine cells and lymphocyte. Studies about administration of glutamine in animal
nutritional have demonstrated the important role in immune system, development mucosal cells and tissues (gut and hepatic).
Keywords: amino acids, birds, dogs, enterocyts, pigs
Introdução
A melhoria na eficiência de utilização dos
nutrientes da dieta é de grande importância para o
sucesso da produção animal e saúde dos animais de
companhia. Os custos com a alimentação dos animais
de produção são responsáveis pela maior parte dos
custos totais da produção. Portanto, a necessidade de
Correspondência: [email protected]
Tel: +(55) 19 3429-4135; Fax: +(55) 19 3429-4184
ingredientes alternativos com intuito de melhorar o
crescimento, a eficiência na produção e a imunidade
do animal têm estimulado o desenvolvimento de
pesquisas baseadas em nutrientes que melhorem a
função imune e digestiva dos animais.
O avanço no mercado de rações e suplementos para
animais de companhia, principalmente cães, tem feito
com que os nutricionistas pesquisem ingredientes e
alimentos funcionais, para atender às necessidades das
diferentes raças e fases de vida, além de buscar
longevidade e bem-estar.
A glutamina ou L-glutamina é tradicionalmente
classificado como aminoácido dieteticamente não
essencial, devido à capacidade de ser sintetizada a
partir de outros aminoácidos ou nutrientes da ração
(Bertechini, 2006). Tem sido tema de diversos estudos
em humanos e animais por sua participação em
funções metabólicas relevantes, como o transporte
e a doação de nitrogênio, o controle do equilíbrio
ácido-básico e a integridade tecidual.
O trato gastrintestinal é o principal órgão de
consumo e de utilização da glutamina. A capacidade
da mucosa intestinal em metabolizar glutamina pode
ser ainda mais importante durante estados de doenças
catabólicas ou estresse, quando a depleção de glutamina pode ser mais grave e o consumo de ração pode
estar interrompido por causa da gravidade da doença
(Souba et al., 1990).
Sob condições de elevada degradação protéica, a
glutamina pode atuar como regulador metabólico para
aumentar a síntese e reduzir o catabolismo protéico.
Tais circunstâncias incluem períodos de estresse,
períodos de crescimento rápido dos tecidos e doenças,
no qual a síntese endógena pode não ser suficiente
(Lobley et al., 2001).
Sendo assim, o objetivo do trabalho foi apresentar a
glutamina e relacionar suas possíveis aplicações na
nutrição de animais de monogástricos, especialmente
aves, suínos e cães, visando à melhoria do estado fisiológico destes animais quando submetidos a estresse.
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Zavarize KC et al.
Metabolismo da glutamina
A glutamina é o aminoácido livre mais abundante
no fluído extracelular (aproximadamente 25% do total
dos aminoácidos) e no pool de aminoácidos livres no
corpo (mais de 60% do total de aminoácidos livres no
músculo esquelético) (Piva et al., 2001). Tem grande
importância nos processos metabólicos, sendo indispensável para o crescimento da maioria das células e
tecidos (Pierzynowski et al., 2001).
Os principais tecidos corporais produtores de glutamina são os músculos esqueléticos, responsáveis pela
manutenção dos níveis plasmáticos e por prover
outros tecidos com esse aminoácido. Pode ser sintetizada por vários outros tecidos corporais e é classificada como dieteticamente não essencial (Lacey e
Willmore, 1990). Em condições basais, o músculo
esquelético libera glutamina continuamente para o
plasma.
A sua estrutura apresenta dois grupos nitrogenados
facilmente mobilizáveis, um grupo alfa-amino e uma
amida (Figura 1), sendo esses grupos nitrogenados
o que a diferencia dos outros aminoácidos, pois
funciona como veículo para intercâmbio tissular de
nitrogênio e amônia da periferia para os órgãos
viscerais (Darmaun e Humbert, 2000). Há duas enzimas responsáveis diretas pela síntese e degradação da
glutamina: glutamina sintetase e glutaminase.
A glutamina é responsável por regular os níveis de
amônia nos tecidos, a qual pode ser tóxica para as
células corporais. A amônia é usada para produzir
glutamina, que então é transferida para outros tecidos
para ser usada como combustível, especialmente para
células do sistema imune e enterócitos (Piva et al.,
2001). Atua ainda como sinalizador ou regulador de
demandas metabólicas, aumentando a síntese de
proteína, diminuindo a degradação de proteína no
músculo esquelético e estimulando a síntese de
glicogênio no fígado (Smith, 1990; Haussinger et al.,
1994).
A desaminação do grupo amina ocorre pela ação da
enzima glutaminase e leva à formação de glutamato e
amônia. O glutamato pode ser utilizado na síntese
Figura 1 - Estrutura da glutamina (Murray et al., 2002)
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RPCV (2010) 105 (573-576) 5-10
protéica ou convertido em α-cetoglutarato, ou ainda
reagir com o piruvato, originando α-cetoglutarato e
alanina (Hall et al., 1996). A energia gerada pela
oxidação do α-cetoglutarato no ciclo de Krebs leva
à produção de 30 moles de ATP, o que torna a glutamina substrato energético tão importante quanto à
glicose, a qual, por oxidação, libera energia suficiente
para a síntese de 36 moles de ATP (Minami et al.,
1992).
Glutamina e alanina são as principais moléculas
transportadoras de grupamento amino de tecidos
extra-hepáticos para o figado, além de serem importantes aminoácidos glicogênicos em mamíferos.
Depois da remoção do grupamento amino dentro das
mitocôndrias do fígado, forma-se o piruvato e o
α-cetoglutarato, os quais participam da gliconeogênese (Nelson e Cox, 2005).
Além de participar na estrutura de proteínas e
peptídeos, a glutamina é precursora da gliconeogênese, da aminogênese renal e de neurotransmissores
como o ácido α-aminobutírico e o glutamato. Além
disso, é doadora de nitrogênio para síntese de purinas
e pirimidinas, que são elementos básicos dos
nucleotídeos, sendo essenciais para o reparo da
mucosa intestinal (Stryer, 1992). Está envolvida na
neurotransmissão, diferenciação celular, manutenção
do pH e também é considerada como principal
substrato energético de células de proliferação rápida,
como por exemplo enterócitos e linfócitos ativos
(Cynober, 1999), além de aumentar a resposta
imunólgica frente a adversidades (Taudou et al., 1983)
e aliviar a toxemia (presença de toxinas de bactérias
no sangue) (O’Dwyer et al., 1987).
Kew et al. (1999), estudando ratos notou maior
resposta dos linfócitos T ao estímulo mitogênico
quando aqueles receberam glutamina na dieta, sugerindo melhor resposta imune a desafios bacterianos.
Efeitos da glutamina no desenvolvimento
intestinal
O efeito da glutamina sobre a reconstituição da
mucosa intestinal tem sido investigado, devido ao fato
desse aminoácido ser o principal metabólito que nutre
os enterócitos (Vasconcelos e Tirapegui, 1998;
Padovese, 2000; Fischer da Silva, 2001) e, em altas
concentrações, ser precursor para a formação dos
ácidos nucléicos, permitindo resposta imediata para a
proliferação das células sem entrar em outras rotas do
metabolismo (Szondy e Newsholme, 1989).
Após a refeição, a absorção de glutamina ocorre no
lúmen intestinal através das microvilosidades dos
enterócitos, sendo que quanto maior a concentração de
glutamina no lúmen, maior será seu transporte através
do sistema transportador de nitrogênio, dependente de
sódio, e sua liberação no sangue é via sistema porta
(Souba et al., 1990). O uso de glutamina por outros
Zavarize KC et al.
órgãos do corpo aumenta em resposta ao estresse e,
consequentemente, o conteúdo plasmático diminui
drasticamente. Para restabelecer estes níveis, a glutamina existente nos músculos começa a ser lançada no
sangue (Boza et al., 2000; Claeyssens et al., 2000).
O mecanismo pelo qual a glutamina estimula a proliferação de células intestinais não é bem conhecido.
Rhoads et al. (1997), trabalhando com jejuno de
suínos, sugeriram que existem dois eventos associados
com a oxidação da glutamina e a proliferação de células intestinais: estimulação das trocas sódio/hidrogênio (Na+/H+) na membrana do enterócito e aumento da
atividade específica da enzima ornitina descarboxilase (ODC), aumentando a produção de poliaminas,
que atuam na maturação e regeneração da mucosa
intestinal (Wang et al., 1998). Estes dados corrabarom
com Fischer da Silva et al. (2007), que observaram
maior atividade da ODC em frangos de corte
alimentados com dietas suplementadas com 1% de
glutamina.
Estudos mostram que as células das criptas e das
vilosidades sintetizam simultaneamente glutamina,
sugerindo que esta pode não ter um papel estritamente
metabólico no intestino (Reeds e Burrin, 2001). A
glutamina pode ainda apresentar função regulatória,
uma vez que ativa uma série de genes associados com
o cíclo de progressão das células na mucosa; inibir a
síntese deste aminoácido significa diminuir a proliferação e a diferenciação de células da mucosa (Rhoads
et al., 1997; Blikslager et al., 1999; Reeds e Burrin,
2001).
Em situações de elevada degradação protéica
(infecção, inflamação, início da lactação ou subnutrição), a glutamina pode atuar como regulador
metabólico, aumentando a síntese de proteína e
reduzindo seu catabolismo (Lobley et al., 2001).
Quando o organismo encontra debilitado, como por
exemplo, em períodos de estresse calórico, a suplementação exógena de glutamina pode ser alternativa
para suprir as exigências de energia e de nitrogênio do
intestino. Sob estresse muscular, a concentração
intracelular de glutamina é reduzida, resultando em
alta degradação de proteína (Newsholme, 2001).
Chow e Zhang (1998) observaram que a suplementação de glutamina diminui a morte celular e sugeriram que este mecanismo é tão importante quanto o do
estímulo da proliferação celular em condições de
estresse para manter a estrutura e função intestinais.
Aplicações da glutamina na dieta de
animais de produção
A adição de produtos com ação trófica na mucosa
intestinal e no sistema imune dos animais de produção
em situações de estresse pode fazer com que estes
apresentem melhores condições para realizar os
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processos de digestão e absorção de nutrientes da
dieta e, conseqüentemente, melhorem o desempenho.
A glutamina é o aminoácido livre encontrado em
maior concentração no leite de porcas (21 dias de
lactação) e é considerada a principal fonte energética
para os enterócitos dos leitões (Wu et al., 1995). No
entanto, as dietas utilizadas no desmame possivelmente não suprem a necessidade deste aminoácido
para garantir a alta atividade metabólica dos enterócitos, bem como, sua proliferação nas primeiras
semanas pós-desmame (Wu et al., 1996). Durante o
seu processo de hidrólise, são gerados produtos tais
como fumarato e aspartato, que podem entrar diretamente no ciclo de Krebs para gerar ATP, evidenciando
assim o papel da glutamina como substrato energético
para os enterócitos dos leitões (Stryer, 1992).
O uso da glutamina na dieta de leitões desmamados
tem apresentado resultados positivos na manutenção
da estrutura morfológica do intestino no período do
desmame. Animais alimentados com 1% de glutamina na primeira semana pós-desmame proporcionou
melhora de 25% na conversão alimentar e evitou a
atrofia dos vilos, além de melhorar a resposta imune
frente à infecção por Escherichia coli (Wu et al.,
1996).
A suplementação de 0,8% de glutamina em dietas
à base de milho e farelo de soja foi eficaz para
aumentar o ganho de peso corporal, o peso do intestino delgado e o crescimento de outros órgãos viscerais
em leitões submetidos a desmame precoce aos dez
dias de idade (Lackeyram et al., 2001).
A suplementação da dieta de suínos com 1% de
glutamina melhora o desempenho zootécnico na fase
de creche (Wu et al., 1996; Kitt et al., 2001; Tucci,
2003; Abreu et al., 2010). Reforçando a hipótese da
ação benéfica da glutamina na integridade do trato
intestinal, com consequente beneficio na digestão e na
absorção de nutrientes na fase pós-desmame, que é
considerada crítica no desenvolvimento de leitões
(Cera et al., 1988).
Dell’Orto et al. (2002), suplementando a dieta de
suínos com 0,5% nucleotídeos e 0,5% glutamina,
observaram aumento na altura das vilosidades e
profundidade das criptas do íleo, demonstrando o
efeito positivo sobre o crescimento e a maturação da
mucosa ileal. Da mesma maneira, Yu et al. (2002),
avaliando a suplementação de nucleotídeos e glutamina para leitões desmamados, observaram maior
tamanho das vilosidades do duodeno e jejuno.
A melhora na estrutura da mucosa intestinal
também foi demonstrada em frangos de corte por
Maiorka et al. (2002), Murakami et al. (2007) e
Sakamoto (2009), nos quais, trabalhando com
glutamina na primeira semana de idade, observaram
melhor desenvolvimento da mucosa intestinal,
mostrando que esse aminoácido pode ter papel
importante na maturação do intestino dos pintos, que
ocorre nos primeiros dias de vida das aves.
7
Zavarize KC et al.
Ao desafiar frangos de corte com Eimeria sp
notou-se melhor recuperação dos animais quando
foram suplementados com glutamina nas primeiras
semanas de vida (Lopes, 2008). Portanto, a glutamina
tem ação trófica sobre o epitélio intestinal, aumentando a capacidade funcional do mesmo, favorecendo o
desempenho das aves por meio da maior capacidade
de digerir e absorver os nutrientes da dieta, consequentemente melhorando a saúde das aves.
Em estudo com perus, o fornecimento de dieta com
1% de glutamina aumentou a taxa de crescimento na
primeira semana de vida e a eficiência alimentar
durante as três primeiras semanas após a eclosão, mas
não teve efeitos benéficos sobre a altura das vilosidades ou na relação altura de vilosidade:profundiade
de cripta no duodeno e no jejuno, em comparação a
dieta controle de milho e soja (Yi et al., 2001).
Para juvenis de carpa comum alimentados com
1,2% de glutamina houve melhora no desempenho,
aumento da altura das vilosidades intestinais e melhora na função intestinal, com aumento da atividade das
enzimas do intestino (Yan e Qiu-Zhou, 2006).
Entretanto, Silva (2008) não observou efeitos da
suplementação das dietas com glutamina para o
desempenho produtivo, composição de carcaça e
altura das vilosidades intestinais dos juvenis de tilápia
do Nilo.
Além do efeito sobre a proliferação dos enterócitos,
a glutamina também age sobre a proliferação de
linfócitos. Yoo et al. (1997) observaram que leitões
infectados no desmame, por Escherichia coli, e
que receberam glutamina na dieta, mantiveram a
concentração intracelular de glutamina nos músculos,
a população de leucócitos e a função dos linfócitos,
mantendo os níveis de glutamina muscular e a
resposta imune normais, ou seja, semelhantes aos
dos animais não infectados.
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das com glutamina diminuem as injúrias intestinais e
a translocação bacteriana associada com a quimioterapia a que são submetidos animais com câncer
(Wilmore et al., 1980).
A administração de glutamina intravenosa estimulou a produção de glicose corporal, sendo capaz de
modular a produção e utilização de glicose durante e
depois do exercício (Humbert et al., 2002), além
de ajudar na recuperação de glicose corporal pósexercício (Iwashita et al., 2005). Borel et al. (1996)
utilizaram glutamina na dieta de cães após sofrerem
jejum e concluíram que apesar desta não ser utilizada
diretamente pelo músculo esquelético ou tecidos
intestinais, foi metabolizada pelo fígado para restituir
os níveis de glicose do organismo.
A administração de glutamina intravenosa em cães
após cirúrgia do fígado melhorou a mucosa intestinal
e estimulou a alanina na regeneração hepática, aumentando a suplementação de energia para as células de
proliferação rápida do fígado (Ito e Higashiguchi,
1999). Jiang et al. (1993) forneceram glutamina e
glutamina adicionada a um dipeptídeo em dietas
de cães e estes apresentaram aumento de glutamina
sérica e de tecido de pernas. Em outro estudo, os
autores trabalharam com L-alanil-L-glutamina
(Ala-Gln) e glicil-L-glutamina (Gli-Gln) na dieta de
cães e concluíram que o uso de 20 g de Ala-Gln para
cães que passaram por pequenas cirurgias é
recomendável para preservar o nível de glutamina
intercelular de músculos, porém, após severa cirurgia,
este nível deve ser de 35 g (Karner et al., 1989).
A suplementação de glutamina na dieta evidencia
que este aminoácido é um importante substrato para o
desenvolvimento e funcionamento das células da
mucosa intestinal, podendo ajudar na recuperação de
animais após sofrerem cirurgias intestinais.
Considerações finais
Utilizações de glutamina na dieta de cães
Existem poucos trabalhos na literatura que demonstram os efeitos da glutamina na dieta de cães. Relatos
na literatura mostram que o intestino delgado e o
fígado são os maiores consumidores de glutamina em
muitas espécies, e que o fígado é um importante
produtor de glutamina em humanos e cães, especialmente em situações de acidose e jejum (Bulus et al.,
1989). Porém, estudos em cães com catéteres nas
veias hepática e portal mostraram que o fígado,
durante exercício físico, transforma-se de produtor
para consumidor de glutamina (Wasserman et al.,
1967).
O trato gastrintestinal dos cães capta aproximadamente 6,0 a 7,0% da glutamina circulante no
organismo (Souba e Wilmore, 1983), demonstrando a
grande importância desta na estrutura, função e
mantença do metabolismo intestinal. Dietas enriqueci8
A suplementação com glutamina na dieta de
animais monogástricos tem-se apresentado efetiva na
maioria das pesquisas publicadas. Nos trabalhos
foram demonstradas melhoras no desempenho e nas
características da mucosa intestinal, principalmente
em condições onde exista desafio, tornando-se uma
ferramenta importante para o bom desenvolvimento e
mantença do estado fisiológico de animais deprimidos
ou submetidos ao estresse. Porém, são necessárias
mais pesquisas para determinar os níveis adequados
de inclusão na dieta destes animais.
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