Nutrigenômica: a nova tendência da biotecnologia do genoma na nutrição
by Revista Attalea Agronegócios setembro 1, 2018 outubro 11, 2018 03571
Zootecnista, B.Sc Mestre Produção Animal Sustentável pelo Instituto de Zootecnia.
Médica Veterinária, B.Sc Mestre Produção Animal Sustentável pelo Instituto de Zootecnia.
Docente do Centro Paula Souza. Atua na área de sanidade, escrituração
Em sistemas de produção animal que visam obter alimentos para consumo humano, a maior parte dos custos, independente da espécie animal a ser explorada, concentra-se nas despesas com a alimentação dos rebanhos. Estima-se que tal despesa represente de 70 a 80% do total de recursos despendidos em um sistema de produção animal intensivo. A precisão na determinação dos ingredientes ideais que irão favorecer índices zootécnicos de interesse pode ser a solução para reduzir esse custo com alimentação (Berchielli et al., 2006).
Um adequado consumo de macro e micronutrientes que considere a idade, a constituição genética e o metabolismo de cada indivíduo, permite uma melhoria na saúde e na eficiência produtiva a um baixo custo em relação a outros procedimentos (Ames, 2004).
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 conseqüência. Nesse contexto, alguns alimentos poderão apresentar-se como componentes bioativos na proteção do organismo contra enfermidades que possam acometer os rebanhos (Ferguson, 2006), sendo que alguns elementos como, selênio, vitamina E, ácido ascórbico e carotenos, por exemplo, já foram identificados como agentes protetores.
Com o desenvolvimento de métodos bioquímicos e de técnicas de biologia molecular, a elucidação dos mecanismos químicos de ação de constituintes da dieta, assim como seus efeitos subseqüentes em mecanismos homeostáticos relacionados à condição de saúde ou doença, está avançando de forma rápida e gradual. O mapeamento do genoma humano e ensaios realizados em modelos biológicos também possibilitaram a condução de estudos e a identificação de genes responsáveis por reações específicas ligadas a mudanças dietéticas em indivíduos susceptíveis a determinadas enfermidades. Ainda que parte da informação sobre os genes que constituem o código genético, suas respectivas localizações no cromossoma, estrutura e função tenham sido identificadas, ainda serão necessários estudos sobre a forma orquestrada em que os genes atuam no metabolismo (Marti et al., 2005).
Essas interações são estudadas pela genômica da nutrição, ciência conhecida como nutrigenômica. O termo faz referência ao modo como certos nutrientes interagem com os genes de um sistema orgânico em particular, favorecendo a síntese de proteínas de forma benéfica ao indivíduo. Atualmente, muitas publicações na área de nutrição e saúde humana têm utilizado conceitos de nutrigenômica para estudar a prevenção e, em menor potencial, o tratamento de doenças multifatoriais (Ferguson, 2006).
Assim, 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. Ainda são escassos na bibliografia mundial, 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.
As evidências sobre as interações entre genes e dieta são conhecidas pelos exemplos clássicos da intolerância à lactose e fenilcetonúria. No primeiro caso, foram descritas mutações no gene da lactase, uma enzima de secreção intestinal que catalisa a hidrólise da lactose em glicose e galactose. Estas alterações genéticas encontram-se associadas à incapacidade de digestão do leite e de seus derivados.
No caso da fenilcetonúria, a deficiência genética da enzima fenilalanina-hidroxilase é responsável por debilidade mental e convulsões. Contudo, uma dieta pobre em fenilalanina pode diminuir os efeitos cerebrais da deficiência desta enzima. Entretanto, as possibilidades de interação aumentaram consideravelmente com os novos conceitos introduzidos, que precisam ser bem esclarecidos para um verdadeiro entendimento.
As informações obtidas a partir de estudos de nutrigenômica poderão orientar para a elaboração de uma dieta mais específica considerando a condição de saúde dos animais e a composição nutricional dos alimentos, o que poderá proporcionar melhores respostas metabólicas e, conseqüentemente, de produção. Esta nova ciência permitirá a prevenção de doenças importantes em humanos como obesidade, hipertensão e diabetes, bem como otimizar as terapias para estas enfermidades.
Em animais também poderão ser prevenidas enfermidades prevalentes, em especial àquelas ligadas a condição nutricional do indivíduo, como é o caso da cetose, por exemplo, uma enfermidade de etiologia metabólica a qual acomete principalmente rebanhos leiteiros com condição corporal acima do preconizado no momento do parto. Desta maneira, poderão ser prevenidas doenças de origem metabólica em função de uma correta nutrição dos rebanhos, através do mapeamento de genes relacionados à expressão de determinadas características da espécie, sexo, padrão racial, genético e que potencialmente sejam suprimidos por componentes funcionais das dietas.
A Nutrigenômica (ou Genômica Nutricional) surgiu neste contexto, estudando como alimentos, nutrientes e outros compostos bioativos ingeridos influenciam o genoma. A Nutrigenômica pode ser subdivida 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) no caminho bioquímico.
A capacidade das técnicas de Nutrigenômica para reunir informações detalhadas abriu novas possibilidades para explorar as sutis diferenças entre espécie, animal, raça ou grupo genético. Subgrupos dentro de uma população heterogênea podem responder de maneira diferente a uma intervenção dietética (como por exemplo, o consumo de um produto alimentício). Será possível no futuro identificar quais os grupos que se beneficiam (ou não) com o consumo de determinado produto.
Os empenhos dos criadores da raça Gir Leiteiro impulsionaram a confecção da ferramenta o Genoma do Gir Leiteiro, parceria entre as entidades ABCGIL, Embrapa Gado de Leite (EMBRAPA), com apoio da ABCZ, estão contribuindo para o avanço do melhoramento genético do Gir Leteiro.
A utilização das ferramentas para a pesquisa em nutrigenômica permitirá estudar os mecanismo de nutrientes ou alimentos bioativos sobre a expressão (transcrição e tradução) e sobre o metabolismo de genes, especialmente sobre o mecanismo molecular e requerimento de nutrientes, bem como sobre a forma em que alimentos bioativos podem interagir entre si.
Na área de produção animal, alguns marcadores biológicos têm sido utilizados como ferramentas para diagnóstico definitivo de alguma doença ou, até mesmo, como medida de profilaxia. Um exemplo é a utilização de biomarcadores para a detecção de exposição à aflatoxinas, as quais inibem a síntese proteica e do DNA, promovem stress oxidativo, induzem a fragmentação do DNA e interrompem o ciclo celular.
Nos estudos em nutrigenômica, utilizam-se técnicas como o microarranjo para analisar as adaptações metabólicas que são induzidas pelas variações da nutrição. O microarranjo (gen chip) é uma técnica experimental da biologia molecular que busca medir os níveis de expressão de transcritos em larga escala, isto é, medindo muitos (em alguns casos todos) transcritos simultaneamente.
O desenvolvimento da tecnologia de microarranjo permite aos cientistas uma ferramenta para examinar sítios potenciais de ação de componentes alimentares e suas interações com vários processos celulares. Com o uso desta ferramenta, diversos genes e sua expressão relativa são avaliados simultaneamente em células normais e doentes, antes ou depois da exposição a diferentes componentes dietéticos.
Como exemplo de tal evolução, cita-se o progresso do projeto do genoma suíno e de aves, o qual apresentou consideráveis avanços quanto ao entendimento da seqüência de nucleotídeos associada a genes específicos de suínos permitiu a produção comercial de microarranjos individuais (gen chip) que podem ser utilizados para avaliação do genoma desta espécie.
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 serão responsáveis 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 no próximo século e 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 a alterações genéticas, mas também correlacionar à utilização de certo nutriente em uma dieta animal com o aumento de índices produtivos.
Portanto, a Nutrigenômica permite estudar ao longo do tempo a influência da dieta na estrutura e expressão dos genes, favorecendo condições de saúde ou de doença. Os estudos da Nutrigenômica irá relacionar dados genéticos de indivíduos saudáveis ou doentes com a sua dieta para alcançarem as conclusões sobre as interferências da dieta na estrutura e expressão genética.
Ferguson LR (2006). Nutrigenomics – Interating genomics approaches into nutrition research. Molecular Diagnosis Theraphy, 10, 101-108.