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Os genes podem controlar doenças de aves?


Por Doug Ottinger, Minnesota

Minha avó, nascida em 1893, foi um dos oito irmãos criados em uma fazenda familiar diversificada no município de Tevis, Kansas, nos arredores de Topeka.

Enquanto eu crescia, ela costumava me contar muitas histórias engraçadas de seus dias de infância, e as travessuras que apenas irmãos criados nas vastas extensões de terras agrícolas do Kansas poderiam ter inventado e participado.

Embora morassem em uma fazenda bem longe da cidade, eram bastante modernos para a época. Eles tinham um telefone em casa, quando muito poucas pessoas tinham esse luxo. Eles também eram uma família devotamente religiosa que acreditava na reforma de saúde. Sendo modernos e atualizados, eles tinham um dispositivo médico moderno que era tão necessário para a saúde e bem-estar de toda a família:a lata de enema.


Na fazenda havia um velho peru que se tornara o animal de estimação das crianças. Um dia o peru ficou doente. Ele piorou progressivamente, até que parecia que não havia esperança para ele. Não querendo perder seu animal de estimação, minha avó e sua irmã mais velha, Lois (a quem minha avó costumava descrever como a “enfermeira da família”), decidiram que algo precisava ser feito. Lois teve a ideia de que talvez o peru só precisasse de um bom enema. As duas garotas pegaram a lata no banheiro. Lois preparou uma mistura que ela achou que deveria estar certa. Então as duas meninas foram ao curral para encontrar seu animal de estimação doente. Uma das meninas segurou o peru, inserindo a mangueira de borracha em sua extremidade sul. O outro segurava a lata que estava cheia da solução. Quando a mangueira estava firmemente encaixada, eles deixavam a solução fluir.

Feito isso, eles perceberam que não havia muito mais que pudessem fazer pelo pássaro gravemente doente. Não apresentou sinais de melhora imediata. Eles voltaram para casa, sem muita esperança visível de sua recuperação. Na manhã seguinte, eles saíram, procurando seu animal de estimação doente. Quando o encontraram, ele estava se pavoneando como se nunca tivesse ficado doente um dia em sua vida. Segundo minha avó, ele viveu mais alguns anos depois disso.

Anos depois, não muito antes de ela morrer, eu estava conversando com ela sobre essa história. Ela riu enquanto conversávamos sobre isso, e então fez uma pausa e disse:“Sabe, acho que nós, crianças, nunca lavamos essa coisa. Acho que acabamos de colocá-lo de volta na prateleira do jeito que estava…”

Com essa história contada, seguirei em frente e falarei sobre algumas das buscas por controles de doenças geneticamente ligadas que mantêm tanto as aves quanto os humanos saudáveis.

A busca por resistência genética a doenças
Desde tempos imemoriais, os seres humanos lutam para encontrar maneiras de manter a si mesmos e seus animais saudáveis ​​e livres de doenças. Quer tenham sido compostos de ervas reunidos para combater doenças, ou experimentos de alta tecnologia em laboratórios bem equipados, ou apenas duas garotinhas no Kansas empunhando uma lata de enema, a luta contra a doença foi, e pode continuar sendo, um sem fim.

Pesquisadores nas décadas de 1920 e 1930 começaram a se perguntar se havia certos genes que dariam aos animais resistência a doenças. Houve vários estudos elaborados que deram aos pesquisadores algumas respostas para as perguntas que eles tinham. A febre tifóide aviária, causada por Salmonella Gallinarum, e a doença de Pullorum, causada por Salmonella Pullorum, eram apenas duas das várias doenças que estavam causando perdas devastadoras na indústria avícola. Essas doenças podem dizimar um rebanho da fazenda familiar em muito pouco tempo, e as bactérias podem permanecer, infectando qualquer estoque de reposição. Observou-se que algumas aves pareciam ter resistência às doenças. Consequentemente, os pesquisadores começaram a investigar se cepas geneticamente resistentes, ou linhagens de aves, poderiam ser desenvolvidas, que seriam capazes de resistir e combater esses patógenos infecciosos.

Linfomas, tumores e vários complexos de leucose também eram problemas sérios em algumas áreas dos Estados Unidos e em outros lugares do mundo. Na década de 1930, a Cornell University tornou-se líder na pesquisa e erradicação do linfoma em aves. Sua pesquisa mergulhou em muitas áreas, algumas delas sendo pesquisas geneticamente ligadas. Outras universidades foram atores-chave e ativos em projetos de pesquisa envolvendo controle de doenças. Nos últimos 80 anos, muitos estudos foram realizados para nos ajudar a encontrar maneiras de erradicar doenças como pullorum, doença de Newcastle e doença de Marek. Muitos deles incluíram ensaios em possibilidades de controle geneticamente ligadas.

Muitas vezes, a pesquisa para controle genético de doenças rendeu resultados decepcionantes para os pesquisadores. Enquanto eles foram capazes de encontrar pássaros nos estudos que poderiam sobreviver e se recuperar de doenças, mesmo aquelas tão mortais quanto a doença de Newcastle e Marek, o fato era que a maioria, se não todas, essas aves sobreviventes eram portadoras dos temidos patógenos, e a doença ainda era transmitida para a prole, ou de ave adulta para ave adulta, em um bando. Raramente a resistência real à determinada doença foi obtida como os pesquisadores esperavam.

Um pesquisador, Nelson Waters, realizou estudos de 1939 a 1960 sobre a transmissão de certos tipos de tumores causados ​​por vírus em aves. Mais tarde, o trabalho de pesquisa continuou sob a orientação de outro pesquisador, Lyle Crittenden. Embora esse tipo de estudo possa não parecer muito empolgante para a maioria das pessoas, as descobertas foram muito importantes para pesquisadores nas áreas de transmissão e disseminação de doenças ou etiologia patogênica. Waters e Crittenden descobriram que vários desses vírus podem ser transmitidos de pais para filhos (isso é chamado de transmissão linear), bem como passados ​​de ave para ave em um bando (isso é chamado de transmissão horizontal). Essas descobertas ajudaram os pesquisadores a entender como alguns vírus podem se espalhar. O trabalho de pesquisa, enraizado em algumas de suas descobertas, continua até hoje.

No final da década de 1970 e até a década de 1980, o impulso aumentou nas áreas de encontrar fatores genéticos que controlavam a capacidade de resposta do sistema imunológico em animais e encontrar maneiras de combater e erradicar doenças por meio do controle genético de respostas imunológicas. Em 1987, os pesquisadores C.M Warner, D.L. Meeker e M. F. Rothschild publicou pela primeira vez suas descobertas nesta área.

Em 2000, pesquisadores, liderados por L.D. Bacon, publicaram os resultados de um estudo de 25 anos feito no U.S.D.A. Laboratório de Doenças Aviárias e Oncologia, em East Lansing, Michigan. Este estudo relatou sobre a seleção e cruzamento de linhagens comerciais de frangos que pareciam ser geneticamente resistentes a sarcomas linfóides.

Em 2004, foi escrito um artigo sobre uma nova pesquisa que acabava de ser concluída na França. Liderada pelo Dr. Rima Zoorab, a equipe de pesquisa realizou um dos primeiros estudos abrangentes para localizar e identificar “imunegenes” em aves. Começando do zero, a equipe começou a identificar e “mapear” genes reais que pareciam dar às aves resistência a doenças. As três principais doenças de preocupação neste estudo foram a Doença Infecciosa da Bursa, a doença de Marek e a coccidiose (causada pelo parasita protozoário Eimeria Tenella). Foi um estudo muito complexo, começando com o RNA mensageiro nas células. Eventualmente, 30 genes foram identificados que poderiam ser considerados “genes imunes” ou “genes parcialmente imunes”.

Nos últimos anos, os pesquisadores identificaram fitas de DNA suscetíveis à doença de Marek em certas linhagens de frangos de corte. Esta pesquisa está em andamento e dá, neste momento, alguma esperança possível para o controle genético, pelo menos parcial, de certas doenças. Um outro exemplo de pesquisa que está sendo feito atualmente vem da Coréia do Sul. Os cientistas estão trabalhando para encontrar uma possível resistência genética a cepas de vírus da gripe aviária, incluindo as cepas A1 e H5N1.

Bactérias e vírus também têm  um código genético
Por muitos anos, os experimentos genéticos no controle de doenças se concentraram apenas na genética dos animais infectados. Os pesquisadores esperavam que pudessem ser encontrados genes que de alguma forma tornariam os animais resistentes a várias doenças. No entanto, à medida que a pesquisa continuou, ficou muito claro para vários pesquisadores que bactérias e vírus têm um código genético próprio.

Assim como os animais que infectam, esses organismos possuem material genético dentro deles que regula como eles se reproduzem e se comportam. As bactérias também têm um sistema imunológico próprio e também podem ser infectadas por patógenos virais, e seu sistema imunológico deve então entrar em ação, da mesma forma que os sistemas superiores do animal.

Recentemente, tive a oportunidade de falar com o Dr. Matt Koci, do Departamento de Ciências Avícolas de Prestage da North Carolina State University. O departamento do Dr. Koci está trabalhando em várias áreas de pesquisa envolvendo colonização bacteriana de salmonela e campillobacter em aves. Uma das coisas que ele apontou para mim foi o fato de que eles estão olhando fortemente para o sistema imunológico das bactérias, tanto quanto estão olhando para as aves reais nesses estudos.

Para dar apenas um breve exemplo do trabalho assustador ainda à frente dos pesquisadores nessas áreas, existem pelo menos 2.600 variantes, ou sorotipos, apenas da bactéria salmonela. Há pelo menos um milhão de vírus identificados. Temos conhecimento bastante composto sobre apenas cerca de 5.000 deles. Adicione a isso os milhares e milhares de outros tipos de bactérias, e você pode ver que há uma enorme quantidade de informações que ainda estaremos aprendendo daqui a muitas décadas.

Pesquisa genética e segurança alimentar
Todos os anos, muitas pessoas adoecem por comer produtos de aves, bem como outros alimentos, que são manuseados de forma inadequada. Cozimento insuficiente, temperaturas inadequadas durante o armazenamento ou erros cometidos no manuseio inicial dos produtos são fatores que contribuem para essa miríade de casos. Os casos de intoxicação ocorrem tanto em nível comercial quanto em nível de preparação domiciliar. Muitos são relativamente menores, com apenas um leve desconforto para os infectados. Outros casos são mais graves e requerem cuidados médicos mais avançados. Infelizmente, alguns desses casos se tornam fatais.

Uma área que tem deixado os pesquisadores perplexos há anos é por que muitos tipos e linhagens de aves podem manter contagens extremamente altas de bactérias, como Salmonella Enteritidis, ou variantes de campillobacter em seus corpos, enquanto alguns de seus companheiros de bando ou de incubação têm concentrações bastante baixas. Nenhuma das aves mostra sinais externos de doença ou de ser portadora da bactéria. No entanto, se um humano contraísse esses patógenos bacterianos, especialmente nos níveis que algumas aves os têm, seria fatal para a pessoa.

Uma resposta para esse problema desconcertante me foi dada pelo Dr. Matt Koci, da North Carolina State University, durante minha recente entrevista com ele. A North Carolina State University não é apenas líder em pesquisa de aves, mas também está na vanguarda da pesquisa de segurança alimentar.

De acordo com o Dr. Koci, existem vários estudos diferentes sendo realizados nessa área. Devido ao fato de que grande parte da pesquisa ainda está em andamento, é muito cedo para fazer grandes anúncios das descobertas. No entanto, uma questão ficou muito clara nesses estudos. As diferenças na temperatura corporal dos seres humanos versus a temperatura corporal do frango parece ser um dos principais fatores nas diferentes respostas que cada um tem a essas infecções. Os seres humanos mantêm uma temperatura corporal normal de 37°C (98,6°F). As galinhas têm uma temperatura corporal de 41°C (105,8°F). Um dos principais fatos encontrados, até agora, neste estudo, segundo o Dr. Koci, é que a Salmonella Enteritidis se comporta como um organismo completamente diferente em diferentes temperaturas corporais.

Parte da intenção original deste estudo era procurar ligações genéticas no desenvolvimento de macrófagos de galinha e a aparente resistência da ave a essas bactérias. (Os macrófagos são aqueles pequenos glóbulos brancos que devoram os organismos causadores de doenças que nos infectam.) Essas descobertas ainda não foram compiladas, mas, como na maioria das pesquisas, as descobertas podem ter algumas reviravoltas interessantes, e as descobertas sobre bactérias agindo como organismos diferentes , em diferentes temperaturas, é certamente uma delas.

Pesquisas recentes em várias áreas do mundo, incluindo Estados Unidos, União Européia, Austrália e Ásia, concentraram-se em encontrar e desenvolver aves que parecem ter resistência genética ao acúmulo de grandes colônias de bactérias salmonella ou campillobacter em seus intestinos. Se pudermos eliminar algumas dessas bactérias causadoras de doenças das aves, esperamos poder eliminar muitos dos casos mundiais de intoxicação alimentar sofridos por humanos todos os anos.

Algumas ligações genéticas foram encontradas nessas áreas, e temos tecnologia para transferir esse material genético, de uma ave para outra. Com base em nossas descobertas atuais, material genético de ave para ave pode até estar disponível algum dia e ser transferido para bandos domésticos. No entanto, isso é modificação genética, e muitas pessoas se opõem veementemente a isso de qualquer maneira, forma ou forma. Pessoalmente, acredito que alguns desses procedimentos são promissores, mas também entendo a questão ética de:“Onde se traça a linha?” A busca por resistência genética a doenças provavelmente continuará por muitos anos. Eu estaria interessado em saber o que pensam os outros leitores da Backyard Poultry. Cartas ao editor, alguém?

Fontes:
A genética da resistência a doenças em galinhas; Comissão Européia, Pesquisa e Inovação, ec.europa.eu/research/infocentre/export/success/article_693_en.html (Pesquisa liderada pelo Dr. Rima Zoorob, Centre de la Recherche Scientifique, França. Publicado em 26 de fevereiro de 2004).

Hartmann, W., Evolução dos “Major Genes” que afetam a resistência a doenças em aves domésticas em relação ao potencial para criação comercial, Programa de Pesquisa Biológica Clínica 1989; 307:221-31.

Zecharias, B., et al., Bases imunológicas das diferenças na resistência a doenças na galinha, Veterinary Research, 2002, março-abril, 33(2):109-25.

Vallejo, Roger L., et al, Mapeamento Genético de Loci de Traço Qualitativo Afetando a Suscetibilidade a Tumores Induzidos pelo Vírus da Doença de Marek em Frangos Intercruzados F2, Genetics, 1 de janeiro de 1998, vol. 148, nº. 1, 349-360, Sociedade de Genética da América.

Warner C.M., Meeker D.L., e Rothschild, M.F., Genetic Control of Immune Responsiveness, A Review of It's use as a Tool for Selection for Disease Resistance, 1987, American Society of Animal Science.

Descoberta de genes funcionais para resistência a doenças em galinhas, Instituto Internacional de Pesquisa Pecuária (ILRI), pós-2002, data exata do artigo de pesquisa não listado pelo ILRI em publicações de artigos de pesquisa na Internet.

Bishop, Steven C., et al, Breeding for Disease Resistance in Farm Animals, Terceira Edição, CAB International, 2010.

Wigley, Paul, et al, Macrófagos Isolados de Galinhas Geneticamente Resistentes ou Suscetíveis à Salmonelose Sistêmica Mostram Expressão Diferencial Magnitude e Temporal de Citocinas e Quimiocinas após Salmonella enterica Challenge, Sociedade Americana de Microbiologia, Infecção e Imunidade , fevereiro de 2006, vol. 74, nº. 2, 1425-1430.

Hu, Jinxin, et al., Resistance to Salmonellosis in the Chicken is linked to NRAMP1 e TNC, Genome Research, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1997.7; 693-704.

Ryan KJ; Ray CG (editores) (2004). Sherris Medical Microbiology (4ª ed.)  www.poultry.crc.com.au/www.foodborneillnesses.com/campylobacter_food_poisoning/Calenge, Fanny e Beaumont, Catherine, Toward integrative study of genetic Resistance to Salmonella and Campylo-bacter colonization in Fowl; Frontiers in Genetics/Livestock Genomics, 14 de dezembro de 2012.

Koci, Matt, Ph.D., Professor Associado, Prestage Poultry Science Department, North Carolina State University, entrevista e discussão com o Dr. Koci, março de 2016.

Bacon, L.D., et al, A Review of the Chicken Lines to Resolve Genes Determining Resistance to Diseases, U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Avian Disease and Oncology Laboratory, East Lansing Michigan, Aceito para publicação em 6 de março , 2000. Poultry Science 79; 1082-1093.

wattagnet.com Ferramentas potenciais de marcadores genéticos no controle da doença de Marek, 19 de junho de 2012.

Muir, W. M. e Aggrey, S.E., Poultry Genetics, Breeding and Biotechnology, C.A.B. Internacional, 2003.

Departamento de Agricultura, Pesquisa, Educação e Sistema de Informação Econômica dos Estados Unidos:Problemas Atuais e Esporádicos de Doenças em Aves, executado nos anos 2016-2019. portal.nifa.usda.gov/…/0004227-current-and-sporad-ic-disease-problems-in-poultry

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