por Sarah Séité e Karthik Masagounder, Evonikand Stéphane Panserat e Iban Seiliez, Universidade de Pau e Pays de l'Adour, França
A sustentabilidade da indústria da aquicultura depende de nossa eficiência no uso dos recursos disponíveis para fornecer proteína nutritiva e acessível a uma população cada vez maior. Simplificando, precisamos produzir mais e melhor, com menos.
Há, Portanto, uma oportunidade importante para a indústria e a academia trabalharem juntas nas especificações de fórmulas para rações de peixes que otimizam de maneira econômica a nutrição e a saúde dos peixes em todo o seu ciclo de produção, por exemplo, usando metionina.
Mudança de dieta
As dietas de aquicultura modernas são produzidas com pouca ou nenhuma farinha de peixe e maiores quantidades de fontes de proteína vegetal. Essa mudança nas formulações da dieta faz com que a metionina seja normalmente o primeiro aminoácido limitante - aquele que está em quantidades insuficientes em um alimento - nas dietas de peixes e camarões.
A metionina tem um papel central como um bloco de construção na síntese de proteínas, junto com várias outras funções. Uma pesquisa recente mostra que ele é um regulador chave da defesa antioxidante, resposta imune, estado geral de saúde dos peixes e metabolismo de carboidratos e lipídios. Adicionalmente, como um precursor de S-adenosilmetionina (SAM) e S-adenosil-homocisteína (SAH), a metionina pode modular a expressão de genes relacionados ao crescimento e à saúde dos animais por meio de reações de metilação do DNA.
Volume de negócios de proteínas
Dentro do corpo do peixe e do camarão, ganho de massa de proteína é o ganho líquido da deposição de proteína corporal sobre a perda de proteína, sob o processo biológico denominado "turnover de proteínas". Este é um processo contínuo em todos os tecidos, envolvendo tanto a síntese de proteínas quanto a degradação de proteínas (proteólise).
O turnover das proteínas é afetado pela composição nutricional da dieta e pelo estado nutricional dos animais. Para um animal em crescimento, é importante manter a dieta balanceada para aminoácidos, ao mesmo tempo que fornece energia suficiente de fontes de energia não proteicas.
Os produtores de ração comercial descobriram que a suplementação dos níveis de metionina na ração aquática resulta em melhor produção animal. Estudos recentes em peixes demonstraram que a deficiência de metionina modula uma via de sinalização intracelular chave, resultando no aumento da expressão de vários genes envolvidos na degradação de proteínas e na inibição da síntese de proteínas.
Por exemplo, uma dieta com deficiência de metionina (formulada para fornecer 32 por cento menos metionina do que a dieta normal) na truta arco-íris (40g, peso corporal inicial) demonstrou afetar a fosforilação do fator de iniciação da tradução (eif2α), e induzir a expressão de vários fatores envolvidos nas duas principais vias proteolíticas musculares (proteassoma e autofagia).
Geral, estudos recentes melhoraram nossa compreensão do papel da metionina no crescimento dos peixes em nível celular. Isso forneceu biomarcadores importantes para avaliar o desempenho dos peixes em dieta deficiente em metionina.
Estresse oxidativo
A agricultura intensiva está se tornando mais comum para atender à crescente demanda pelo consumo global de peixes. Sob este método, os animais são frequentemente expostos a vários bióticos (por exemplo, alta densidade de estocagem, exposição a patógenos) e abióticos (por exemplo, má qualidade da água, transporte, dieta desequilibrada) estressores.
Eles levam à produção constante de espécies reativas de oxigênio (ROS). Os ROS são basicamente substâncias químicas contendo oxigênio (por exemplo, superóxido, peróxido de hidrogênio, radicais hidroxila) e dão origem a radicais livres reativos (moléculas com elétrons desemparelhados). Esses radicais livres participam de reações oxidativas que danificam moléculas biológicas, como lipídios, proteínas e o DNA de animais. Os animais sofrem estresse oxidativo quando não têm a capacidade de desintoxicar os radicais livres ou de reparar os danos resultantes.
A metionina é um composto essencial para a defesa do hospedeiro contra o estresse oxidativo. Auxilia na formação de glutationa (GSH) e taurina; compostos essenciais para a defesa do hospedeiro contra o estresse oxidativo. A metionina também é facilmente oxidada por ROS, formando sulfóxido de metionina, que pode ser facilmente reparado pela metionina sulfóxido redutase. Portanto, constitui um importante mecanismo de defesa antioxidante que pode desempenhar um papel na sinalização redox; uma forma de comunicação celular.
Vários estudos mostraram que a deficiência de metionina na dieta pode reduzir os reservatórios de GSH, o antioxidante intracelular mais importante, e assim, aumentam os danos oxidativos em vários tecidos. Os bagres amarelos alimentados com uma dieta deficiente em metionina (formulada para fornecer 37 por cento menos metionina do que a dieta normal) exibiam danos peroxidativos por ROS, acompanhado por um aumento nas atividades de enzimas antioxidantes (SOD e GPX), indicando dieta deficiente em metionina causando estresse oxidativo no peixe-gato amarelo.
Em contraste, um estudo anterior mostrou que a restrição dietética de metionina (formulada para fornecer 45 por cento menos metionina do que o controle) não afeta a quantidade de glutationa total no tecido hepático de salmão juvenil em condições de laboratório.
A pesquisa também demonstrou que a deficiência de metionina na dieta (formulada para fornecer 55 por cento menos metionina do que o controle), diminuição do estado oxidativo no fígado da truta arco-íris. Isso indica que os efeitos negativos da deficiência de metionina sobre o estado oxidativo dos peixes dependem dos fatores, incluindo o nível de deficiência de metionina, em relação à necessidade do animal e ao nível de estresse oxidativo. Fatores, incluindo a vida dos peixes, a intensidade da produção e as condições de cultivo podem influenciar o estresse oxidativo. Em condições de cultivo intensivo, onde os animais são propensos ao estresse oxidativo, as necessidades de metionina de peixes e camarões podem ser maiores do que os valores determinados em condições laboratoriais favoráveis.
Resposta imune
Sabe-se que a deficiência de certos aminoácidos prejudica a função imunológica e aumenta a suscetibilidade dos animais a doenças infecciosas. Os aminoácidos afetam a resposta imunológica de um animal, direta ou indiretamente, através de seus metabólitos.
Foi demonstrado que a deficiência de metionina na dieta diminui a resposta imune inata e, portanto, a proteção contra a infecção de bactérias (A hydrophila) em juvenis de bagres amarelos.
Além disso, durante a infecção ou inflamação, peixes alimentados com dieta suplementada com metionina estão mais protegidos contra microorganismos (como bactérias) e atividades bactericidas. Essa resposta pode ser devida ao papel da metionina na proliferação celular.
Metabolismo intermediário
O fígado é o principal local para o metabolismo intermediário (incluindo, metabolismo de lipídios e carboidratos). A expressão hepática de genes envolvidos na lipogênese e gliconeogênese demonstrou responder a desequilíbrios de metionina na dieta em peixes. Esses distúrbios também se refletem em peixes no nível do fenótipo. Quando os salmonídeos foram alimentados com dietas com baixo teor de metionina, o acúmulo de triglicerídeo hepático (TAG) foi registrado. Acredita-se que o acúmulo de TAG no fígado, seguindo dietas com baixo teor de metionina, é devido à disponibilidade reduzida de fosfatidilcolina envolvida no transporte de lipídios do fígado para os órgãos periféricos.
A fosfatidilcolina é sintetizada a partir da fosfatidiletanolamina, onde SAM, produzido a partir de metionina, atua como um importante doador de metila. Portanto, a deficiência de metionina pode afetar a síntese endógena de fosfatidilcolina.
Outra hipótese é que a deficiência de metionina pode diminuir a disponibilidade de taurina, que é um importante precursor na síntese de sal biliar (ácido taurocólico). O sal biliar é muito importante na digestão e absorção de gordura e vitaminas lipossolúveis.
Além disso, A síntese de ácidos biliares é a principal via de metabolismo do colesterol, já que cerca de metade do colesterol produzido no corpo é usado para a síntese do ácido biliar. Geral, a metionina tem papéis importantes no metabolismo intermediário adequado de nutrientes, e a deficiência de metionina em longo prazo pode ser prejudicial ao crescimento e à saúde dos peixes.
Programação nutricional
Eventos nutricionais iniciais exercidos durante janelas críticas de desenvolvimento podem resultar em mudanças permanentes na vida posterior dos animais, ou seja, afetando seu potencial de crescimento, estado de saúde e metabólico. Esses eventos são o resultado da chamada programação nutricional e abrem um novo campo de investigação e oportunidades para a optimização da nutrição e saúde dos animais de criação, com óbvias implicações econômicas.
Programação nutricional, através de mecanismos epigenéticos de reações de metilação, como o DNA e metilação de histonas, depende diretamente do SAM, e, portanto, de seu principal precursor:a metionina. Os níveis de metionina na dieta e sua adequação para atender às necessidades dos animais em estágios iniciais, pode, portanto, constituir um fator crítico na modulação do fenótipo dos animais ao longo de seu ciclo de produção.
Estudos recentes com a truta arco-íris mostram que a alimentação da cria com dietas que limitam a metionina a 50 por cento afetam várias características da prole, alguns dos quais persistiram durante as primeiras semanas de alimentação exógena. Se os mecanismos epigenéticos estão por trás desses efeitos, requer uma investigação mais aprofundada.
Saúde geral
A deficiência de metionina pode ter impactos diferentes na saúde geral. Por exemplo, a deficiência de metionina pode levar ao desenvolvimento de cataratas em várias espécies de peixes, por exemplo. truta arco-íris, baixo listrado híbrido e Arctic Charr. Embora o mecanismo por trás disso não seja bem compreendido, pensa-se que a glutationa sintetizada endogenamente a partir de metionina ou cisteína, é provável que desempenhe um papel na prevenção da formação de ligações dissulfeto que levam à insolubilidade da proteína do cristalino e ao desenvolvimento de opacidade ocular.
Além disso, comprovou-se que a metionina desempenha um papel importante na saúde intestinal das carpas. Foi demonstrado que as populações microbianas no trato digestivo dos peixes (como Firmicutes) estão intimamente relacionadas à saúde e nutrição dos peixes.
As bactérias do trato digestivo dos peixes podem secretar enzimas digestivas, que promovem a digestão de substâncias nutritivas e sintetizam a substância nutritiva de que os peixes precisam. Também foi demonstrado que a metionina pode influenciar o equilíbrio da microflora intestinal, promovendo o crescimento de bactérias benéficas e deprimindo o crescimento de bactérias nocivas.
Mudando a forma como olhamos para a nutrição de metionina e a saúde dos peixes
Considerando o número de vias metabólicas que requerem metionina e / ou seus derivados, não é surpreendente que a metionina na dieta não apenas afete o crescimento, mas também o metabolismo e o estado geral de saúde dos peixes.
A evidência do papel funcional desempenhado pela metionina em peixes está crescendo e sugere que precisamos mudar a forma como olhamos a nutrição de metionina e a saúde dos peixes. Está provado que a primeira fase de alimentação em peixes é uma janela crítica para a programação nutricional e que há um impacto positivo da alimentação precoce de uma dieta à base de plantas em sua aceitação e utilização futuras.
Trabalhando juntos, a indústria e a academia precisam estabelecer se é possível programar o crescimento futuro e a saúde dos peixes cultivados por meio da nutrição otimizada. E, se então, os critérios de resposta que devem ser (re) considerados para definir as recomendações de metionina (nutrientes) que melhor otimizam a nutrição e a saúde dos peixes.
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