Óleos essenciais como alternativa aos antibióticos – Parte 1/4

Suínos jovens são susceptíveis a vários agentes estressores, incluindo patógenos bacterianos, estresse oxidativo e inflamação, levando a redução do desempenho, altas taxas de mortalidade e morbidade e comprometimento do bem-estar animal. Os antibióticos promotores de crescimento (APC) têm sido amplamente usados em dietas para suínos, especialmente em dietas pós-desmame, a fim controlar a incidência de diarreia pós-desmame e promover melhorias no desempenho.

 

Uso de antibióticos na produção animal

 

O consumo mundial de antimicrobianos na produção animal  foi estimado em 63.151 t em 2010 com uma tendência crescente e o consumo anual de antimicrobianos por quilograma de peso corporal é de 148 mg / kg para suínos. Essa prática pode levar à disseminação de patógenos bacterianos resistentes a antimicrobianos em suínos e humanos, representando uma ameaça significativa à saúde pública.

Tal fato levou à proibição do uso de APC na produção animal na União Europeia desde 2006. A Food and Drug Administration dos EUA impôs restrições ao uso de antibióticos na produção animal em dezembro de 2016 e a Health Canada proibiu o uso de antibióticos em dietas para animais em dezembro de 2017.

 

Alternativas ao uso de antibióticos 

 

É fundamental desenvolver alternativas antibióticas econômicas para garantir a sustentabilidade a longo prazo da produção de suínos. Ácidos orgânicos, enzimas, probióticos, peptídeos antimicrobianos, ácidos graxos de cadeia média e óleos essenciais são reconhecidos como alternativas promissoras para a substituição de antibióticos em doses subterapêuticas  nas rações.

Os óleos essenciais são compostos bioativos naturais derivados de plantas e têm efeitos positivos no crescimento e na saúde dos animais. Devido às propriedades antimicrobianas, antiinflamatórias e antioxidantes, os óleos essenciais têm sido amplamente utilizados como medicamentos tradicionais para melhorar a saúde ou curar doenças em humanos. Os componentes bioativos dos óleos essenciais têm sido identificados e a pesquisa tem avançado para elucidar os mecanismos subjacentes às funções desses compostos no organismo animal, e o seu potencial efeito para substituição a antibióticos.

Entretanto, a aplicação de óleos essenciais na ração tem se baseado principalmente nos efeitos antimicrobianos. Além disso, a concentração inibitória mínima (CIM) da maioria dos óleos essenciais é muito mais alta do que os níveis aceitáveis ​​na indústria animal em termos de custo-benefício e palatabilidade. Além dos resultados variados e mecanismos pouco claros, ainda existem vários outros desafios no uso de óleos essenciais em rações animais, incluindo efeitos tóxicos, preocupações regulatórias e altos custos de inclusão. Portanto, torna-se indispensável investigar os efeitos específicos e os locais-alvo (seja o hospedeiro animal ou seu microbioma) de compostos individuais em óleos essenciais para facilitar sua aplicação na produção de suínos.

Óleos essenciais

Os óleos essenciais são líquidos aromáticos, voláteis e oleosos extraídos de materiais vegetais, como sementes, flores, folhas, botões, galhos, ervas, cascas, madeira, frutas e raízes. Os óleos essenciais são uma mistura de compostos complexos que podem variar em suas composições químicas e concentrações individuais. Esses constituintes de óleos essenciais, como carvacrol e timol presentes no tomilho, caracterizam-se pelas funções antimicrobianas de amplo espectro contra bactérias Gram-negativas e Gram-positivas, fungos e leveduras.

Os óleos essenciais têm maior efeito contra patógenos bacterianos Gram-positivos do que Gram-negativos porque a entrada de compostos hidrofóbicos através das estruturas de lipopolissacarídeos das bactérias Gram-negativas é limitada devido à membrana externa que reveste a parede celular. Vários pesquisadores constataram que os óleos essenciais são alternativas aos antibióticos por possuírem propriedades antimicrobianas, antiinflamatórias, antioxidantes e coccidiostáticas.

Os óleos essenciais aumentam a digestibilidade e a imunidade, promovem a saúde intestinal ao minimizar o efeito das bactérias patogênicas e controlam o odor e a emissão de amônia.

Os óleos essenciais têm 2 classes principais de compostos:

• terpenos (por exemplo, carvacrol e timol) e
• fenilpropenos (por exemplo, cinamaldeído e eugenol).

Os terpenos são subdivididos em relação ao número de blocos de construção de carbono 5 e conhecidos como unidades de isopreno com mono (C10H6), sesqui (C15H24) e diterpenos (C20H32). Existem algumas fontes diferentes de terpenos representados pela existência ou inexistência de estruturas em anel, ligações duplas e adição de oxigênio ou presença de estereoquímica. Estima-se que existam mais de 1.000 monoterpenos e mais de 3.000 sesquiterpenos com base em vários pesquisadores. Existem apenas 50 fenilpropenos descobertos. Os óleos essenciais comumente usados na produção animal são: carvacrol, timol, citral, eugenol e cinamaldeído.

Efeitos antimicrobianos de óleos essenciais

Mecanismo de ação dos óleos essenciais 

Embora o carvacrol e o timol tenham vários locais-alvo nas células bacterianas, seu principal local-alvo é a parede celular da bactéria. O mecanismo de ação antimicrobiano ocorre de duas maneira:

• O carvacrol e o timol podem sensibilizar as paredes celulares (incluindo as membranas) e causar danos significativos à membrana, levando ao colapso da integridade da membrana citoplasmática bacteriana, vazamento do conteúdo intracelular vital e, eventualmente, morte das células bacterianas. O vazamento geralmente acontece por meio de danos à parede celular, danos à membrana citoplasmática, coagulação do citoplasma e destruição de proteínas da membrana, bem como redução da força motriz do próton.
• Com sua estrutura lipofílica, o carvacrol e o timol podem facilmente entrar nas membranas bacterianas entre as cadeias de ácidos graxos e fazer com que as membranas se expandam e se tornem mais fluidas. Com essas propriedades, o carvacrol e o timol são considerados alternativas promissoras aos antibióticos em sistemas de produção de suínos.

A posição dos grupos funcionais (por exemplo, hidroxila ou alquila) em óleos essenciais desempenha papéis fundamentais na ação antimicrobiana de óleos essenciais. Embora o timol e o carvacrol tenham efeitos antimicrobianos semelhantes, eles têm efeitos diferentes nas bactérias Gram + ou Gram – com base nas posições de um ou mais grupos funcionais no timol e no carvacrol.

Tanto o carvacrol quanto o timol possuem propriedades de liberação de lipopolissacarídeos que os fazem ter propriedades antimicrobianas superiores contra algumas bactérias Gram – quando comparados a outros óleos essenciais. Outra hipótese é o modelo de trocador de prótons e o carvacrol pode atuar como um transportador transmembrana, trocando seu próton hidroxila por um íon de potássio, resultando na dissipação do gradiente de pH e do potencial elétrico sobre a membrana, redução da força próton-motriz e depleção do ATP. A perda de potássio também pode causar problemas, pois atua na ativação de várias enzimas citoplasmáticas, na manutenção da pressão osmótica e na regulação do pH intracelular.

De um modo geral, as bactérias podem usar bombas iônicas para combater esses efeitos e nem sempre a morte celular ocorre, mas grandes quantidades de energia são necessárias para essa função e o crescimento bacteriano fica comprometido. 

O eugenol e o cinamaldeído também possuem um grupo funcional fenólico e suas atividades antimicrobianas são relacionadas aos efeitos da membrana e à geração de energia. Acredita-se que o grupo hidroxila do eugenol e o grupo carbonila do cinamaldeído se ligam às proteínas, inibindo a ação dos aminoácidos descarboxilases em E. aerogenes. Portanto, o principal mecanismo de ação do timol, carvacrol, eugenol e cinamaldeído está relacionado aos seus efeitos nas membranas citoplasmáticas e no metabolismo energético.

 

Fonte: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405654517301233.