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Uso de dietas extrusadas de farinha de larvas de mosca-soldado negro (Hermetia illucens) na saúde intestinal de cães

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Autor(a): Rayssa Kelly Nóbrega Cardoso

Orientador(a): Bruna Agy Loureiro

Instituição: Universidade Federal da Bahia

Trabalho Classificado na 10ª Edição (2024) do Prêmio de Pesquisa PremieRpet®.

[Arquivo PDF][Acervo completo]

Índice

Resumo

A farinha de larva da mosca soldado-negro é um ingrediente seguro para uso em dietas de cães, possui alta digestibilidade, e é considerada uma adequada fonte de aminoácidos para atender os requerimentos de cães e gatos. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da substituição de farinha de vísceras de frango por farinha de larva da mosca soldado-negro em dietas extrusadas para cães adultos saudáveis e o efeito na digestibilidade aparente dos nutrientes, produtos de fermentação intestinal, microbiota fecal e marcadores de saúde. Oito cães fêmeas, saudáveis, vacinadas e vermifugadas da raça beagle foram alocadas em um delineamento crossover, com dois períodos de 50 dias e duas dietas experimentais. Os cães foram alojados em canis individuais e alimentados duas vezes ao dia em quantidade para atender a 110kcal por kg0,75 (NRC, 2006) e água ad libitum. Foram determinados os teores de matéria seca, proteína bruta, cinzas, extrato etéreo em hidrólise ácida, fibra bruta, extrativos não nitrogenados, matéria orgânica, produção fecal (natural e seca), e energia bruta. Teores de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), ácidos graxos de cadeia ramificada (AGCR), lactato, amônia e pH foram determinados. Ao final de cada período experimental, foram coletadas fezes frescas para determinação de calprotectina e IgA e caracterização da microbiota fecal. Houve maior ingestão de fibra bruta pelos caes alimentados com LMSN. Houve uma maior concentração de amônia para o grupo FVA. IgA fecal foi encontrada em maior quantidade no grupo LMSN. A dieta FVA promoveu maior abundância relativa da família Lachnospiraceae, e os gêneros Bacteroidaceae CAG_462, Bacteroides e Phocaeicola foram mais abundantes na dieta LMSN. O uso deste ingrediente reduz o teor de amônia, potencialmente diminuindo o odor fecal, modula positivamente a microbiota intestinal devido ao seu efeito prebiótico e melhora o sistema imune de cães.

Introdução

A larva da mosca soldado-negro (LMSN, Hermetia illucens) é considerada uma das espécies mais promissoras devido a sua habilidade de crescimento em espaço reduzido, excelente conversão alimentar e habilidade de utilizar resíduos orgânicos de baixo valor nutricional e econômico transformando-os em proteína e gordura de alta qualidade (Van Huis et al., 2013; Valdés et al., 2022). A farinha de LMSN possui alta digestibilidade (Penazzi et al., 2021), e é considerada uma adequada fonte de aminoácidos para atender os requerimentos de cães e gatos (Oba et al., 2023). Além de uma ótima qualidade nutricional, a LMSN apresenta biomoléculas funcionais como a quitina, biopolímero encontrado no exoesqueleto de crustáceos e insetos (Ahmad et al., 2020). Estudos mostraram que a quitina se comporta de forma similar a fibra dietética não digerível (Bosch et al., 2016) e por isso, é capaz de modular a microbiota intestinal de cães (Jian et al., 2022).

Estudos avaliando o efeito do consumo da LMSN na microbiota intestinal e saúde nestes animais ainda não está muito bem descrito na literatura. Portanto, este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da substituição de farinha de vísceras de frango por farinha de LMSN em dietas extrusadas para cães adultos saudáveis e o efeito na digestibilidade aparente dos nutrientes, produtos de fermentação intestinal, microbiota fecal e marcadores de saúde intestinal.

Material e métodos

Todos os procedimentos foram previamente revisados e aprovados pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA nº 3149030322). Foram utilizadas duas dietas isonutritivas, uma contendo farinha de vísceras de aves de baixa cinza (FVA) e outra contendo farinha da mosca soldado-negro (LMSN) (Tabela 1). A análise química e o conteúdo de ácido láurico das farinhas e dietas experimentais estão indicados na Tabela 2. Oito cães fêmeas, saudáveis, vacinadas e vermifugadas da raça beagle foram alocadas em um delineamento crossover, com dois períodos de 50 dias e duas dietas experimentais. Os cães foram alojados em canis individuais e alimentados duas vezes ao dia em quantidade para atender a 110kcal por kg0,75 (NRC, 2006) e água ad libitum.

Tabela mostrando Composição das dietas experimentais contendo farinha de vísceras de aves (FVA) e farinha de mosca-soldado negro (LMSN)
Tabela 1. Composição das dietas experimentais contendo farinha de vísceras de aves (FVA) e farinha de mosca-soldado negro (LMSN)
Tabela 2. Análise química (% de matéria seca) e composição de ácido láurico (g/100g na matéria natural) da farinha de vísceras de aves, farinha de larvas de mosca soldado negra e dietas experimentais (FVA e LMSN)

Os coeficientes de digestibilidade aparente (CDA) foram determinados pela coleta total de fezes (sem coleta de urina) de acordo com AAFCO (2014), com 15 dias de adaptação previa a dieta. Durante a coleta das fezes, determinou-se o escore fecal de acordo com Carciofi et al. (2008). Após a coleta, as fezes coletadas foram pesadas, identificadas e congeladas -15°C para posterior análise. Foram determinados os teores de matéria seca (MS), proteína bruta (PB), cinzas, extrato etéreo em hidrólise ácida (EEHA) e fibra bruta (FB) de acordo com a AOAC (1995). Extrativos não nitrogenados, matéria orgânica e produção fecal (natural e seca) foram estimados por cálculos. A energia bruta foi determinada em bomba calorimétrica.

Aos 20 dias de cada período, foram coletadas amostras de fezes frescas, durante três dias, em no máximo 15min após a defecação para determinação dos teores de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), ácidos graxos de cadeia ramificada (AGCR), lactato, amônia e pH. Durante a coleta, aferiu-se o pH fecal. Os AGCC e AGCR foram determinados por cromatografia gasosa, e o ácido lático por cromatografia líquida de alta eficiência. Para determinação da concentração de amônia (N-NH3) utilizou-se o método Kjeldahl (Vieira, 1980), com adaptações.

Ao final de cada período experimental, 5g de fezes frescas para a determinação de calprotectina e IgA e 1g do interior de fezes frescas para a caracterização da microbiota fecal foram coletadas. Para determinação da calprotectina fecal foi utilizado o kit ELISA para calprotectina canina nº SEK504Ca e para a quantificação de IgA fecal foi realizada utilizando o kit ELISA para determinação de IgA canina nº ECA0026, ambos seguindo metodologia descrita pelo fabricante. Para caracterização da microbiota fecal, o DNA foi extraído utilizando kit comercial conforme protocolo do fabricante, seguido de quantificação por espectrofotometria a 260nm. A integridade foi avaliada por eletroforese em gel de agarose a 1%.

O DNA foi amplificado por PCR, foram utilizados primers universais em um segmento de aproximadamente 460 bases das regiões V3-V4 do 16S rRNA. Todos os amplicons obtidos foram utilizados para a construção da livraria metagenômica através de kits comerciais, agrupados e posteriormente sequenciados por sequenciador (Degnan e Ochman, 2012). As sequências obtidas foram analisadas na plataforma QIIME2 (Quantitative Insights Into Microbial Ecology) (Caporaso et al., 2010a; Caporaso et al., 2010b) e classificadas através do reconhecimento de Variantes de Sequência de Amplicon (ASVs), comparando as sequências com a atualização (GTDB 202) do ano 2021 do Banco de Dados de Taxonomia do Genoma (Parks et al., 2022) de sequências montadas.

Todas as variáveis foram verificadas quanto à distribuição normal pelo teste de Shapiro-Wilk. Dados de digestibilidade, produtos de fermentação intestinal, produção fecal, calprotectina e imunoglobulina fecal foram analisados utilizando ANOVA por teste T. O escore fecal foi analisado por Kruskall-Wallis. Todas as médias foram comparadas por teste de Tukey-Kramer. As análises estatísticas foram realizadas utilizando o software SigmaPlot v.12.0 a 5% de significância. Para análise metagenômica, o teste Mann-Whitney, foi utilizado para determinar a diversidade alfa e a diversidade beta foi realizada pelo perMANOVA do pipeline Qiime2, utilizando um número de 10.000 permutações. As análises estatísticas foram calculadas em “R”. A diversidade alfa foi calculada pela biblioteca “phyloseq” (McMurdie; Holmes, 2013), “vegan” (Oksanen et al., 2007) e “microbiome” (Lahti; Shetty, 2018). As diferenças nas abundâncias relativas dos táxons entre os grupos analisados foram estimadas pelo teste de Mann-Whitney, considerando como estatisticamente significativos resultados inferiores a p<0,05.

Resultados

Foi possível extrusar a dieta substituindo completamente a FVA pela LMSN. Os cães apresentaram boa aceitação das dietas durante todo o ensaio, sem nenhum episódio de efeito adverso. O consumo alimentar médio durante o período foi de 26,03±3,23g e 25,77±3,82 g/kg0,75/dia para FVA e LMSN, respectivamente. A ingestão de nutrientes (g/kg0,75/dia MS) foi semelhante nas duas dietas, exceto na ingestão de FB (p<0,001) que foi maior para os cães alimentados com a LMSN. Os CDA foram diferentes para EEHA (p=0,011) e EM (p=0,069) ambos sendo maiores para os cães alimentados com a dieta LMSN.

A produção fecal em matéria natural (MN) tendeu à significância (p=0,095), com maior produção de massa fecal em cães alimentados com dieta LMSN. Houve diferença significativa (P<0,05) nas concentrações de N-NH3 entre os tratamentos, com maior concentração (P=0,004) para o grupo FVA, além dos AGCR tendendo a ser maior (p=0,093) para esse grupo. Entretanto, a digestibilidade da PB entre as dietas foi semelhante (P=0,841). Não houve diferença na calprotectina fecal, mas foi observado aumento na concentração de IgA no grupo LMSN (P=0,045).

Não houve diferença (P>0,05) na diversidade alfa (Chao1, Observed OTUs, Fisher, Simpson, Shannon e Evenness Pielou). Contudo, houve diferença para a diversidade beta (pelos parâmetros Bray-Curtis (P=0,009299), Jaccard (P=0,036596), UniFrac (P=0,005799) e Weighted UniFrac (P=0,005899)). A dieta FVA promoveu maior abundância relativa da família Lachnospiraceae (P=0,0289), e os gêneros Bacteroidaceae CAG_462 (P=0,0093), Bacteroides (P=0,014) e Phocaeicola (P=0,014) foram mais abundantes na dieta LMSN.

Discussão

A maior ingestão de FB, pelos animais alimentados com a LMSN deve-se ao maior teor de FB da dieta contendo LMSN, fato que pode estar associado a presença da quitina no exoesqueleto dos insetos, que por apresentar estrutura molecular semelhante a celulose, pode influenciar a determinação de FB (Bosch et al., 2016). A maior digestibilidade do EEHA corrobora com resultados da literatura (Abd El- Wahab et al., 2021). Insetos possuem altos teores de gordura (Van Huis, 2013) e seu alto coeficiente de digestibilidade aparente da gordura pode estar relacionado com tipo de lipídio (Asaro et al., 2017). O perfil lipídico dos ácidos graxos do ingrediente FVA e LMSN são diferentes e podem ter contribuído para as diferenças de digestibilidade de EEHA observadas no presente estudo.

A tendência para maior quantidade de fezes úmidas nos cães alimentados com a LMSN, corrobora com Abd El-Wahab et al. (2021). A umidade fecal é maior quando há maior presença de fibra na dieta ingerida (Cole et al., 1999; Fahey et al., 1990). Esse aumento pode estar relacionado a quitina, considerada fibra alimentar nas dietas de cães. Resultado semelhante nas concentrações de N-NH3 foi encontrado por Kröger et al. (2020) e Nery et al. (2012). A concentração de N-NH3 nas fezes está relacionada ao mau odor fecal, podendo afetar negativamente a funcionalidade intestinal (Souza et al. 2021) e estão associados às frações proteicas não digeridas que são fermentadas no cólon.

A calprotectina e a IgA fecal são marcadores não invasivos da saúde intestinal em cães (Grellet et al., 2014). A medição da calprotectina permite rastrear e identificar a inflamação intestinal em cães (Felix et al., 2022), no nosso estudo não houve diferenças na calprotectina. Por outro lado, as concentrações de IgA aumentaram quando os cães consumiram dietas à base de LMSN. Quando as concentrações de IgA estão elevadas, indica que há aumento da imunidade da mucosa (Lin et al., 2020), pois a IgA secretada no intestino protege a mucosa de patógenos, eliminando-os e evitando o contato com a superfície das células epiteliais (Corthesy; Kraehenbuhl, 1999). Assim, a dieta baseada em LMSN não é prejudicial à saúde intestinal dos cães e pode melhorar a imunidade intestinal.

A família Lachnospiraceae está relacionada em alguns distúrbios metabólicos e condições inflamatórias intestinais (Vacca et al., 2020). No presente estudo, o grupo consumindo LMSN apresentou menor abundância relativa, sendo um indicativo de que a LMSN pode auxiliar em distúrbios metabólicos e inflamações intestinais. A dieta LMSN promoveu maior abundância relativa dos gêneros Bacteroidaceae CAG_462, Bacteroides e Phocaeciola pertencentes a família Bacteroidaceae, essa família é encontrada em microbiota intestinal de cães saudáveis. O gênero Bacteroidaceae CAG_462 é um gênero desconhecido encontrado na biblioteca do sequenciamento utilizado. Bacteroides é considerado o maior produtor de AGCR, especialmente acetato (Souza et al., 2021), que aumenta a permeabilidade intestinal (Suchodolski et al., 2012). Phocaeicola é considerado um biomarcador da saúde humana (Wang et al., 2021). Em cães, um estudo recente (Kwong et al., 2023) comparando a microbiota de cães com diabetes mellitus canina e cães saudáveis, observaram que a população de uma espécie (P. plebeius) do gênero Phocaeicola aumentou nos cães diabéticos, devido a alteração na modulação da microbiota intestinal destes cães por conta da alta concentração de carboidratos.

Conclusão

Recomenda-se a substituição total de farinha de vísceras de frango de baixa cinzas por farinha desengordurada de mosca soldado negro, pois a H. illucens não diminui a digestibilidade aparente da dieta e apresenta alta digestibilidade da gordura. Além disso, o uso deste ingrediente reduz o teor de amônia, potencialmente diminuindo o odor fecal, modula positivamente a microbiota intestinal devido ao seu efeito prebiótico e melhora o sistema imune de cães.

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