Deposição de proteínas no fêmur de frangos de corte em função do balanço eletrolítico das dietas

Effects of dietary electrolyte balance on protein deposition in broiler femur

MONOGÁSTRICOS

Deposição de proteínas no fêmur de frangos de corte em função do balanço eletrolítico das dietas

Effects of dietary electrolyte balance on protein deposition in broiler femur

Nominando Andrade de Oliveira^I; Aloízio Soares Ferreira^II; George Henrique Kling de Moraes^III; Horacio Santiago Rostagno^IV; Márvio Lobão Teixeira de Abreu^V

^IDepartamento de Agropecuária - UFRN

^IIDZO - UFV

^IIIBBM - UFV

^IVDZO - UFV

^VUFPI

RESUMO

Objetivando-se estudar a influência do balanço eletrolítico (BE) e do teor de proteína das dietas na deposição de proteínas colagenosas (PC) e não-colagenosas (PNC) na matriz óssea de frangos de corte, foram utilizados fêmures de frangos provenientes de um ensaio de desempenho. Os frangos foram alimentados, nas fases de 21 e de 22 a 42 dias de idade, com dietas com dois níveis protéicos (20,0 ou 23,0% PB) e oito níveis de BE (0, 50, 100, 150, 200, 250, 300 ou 350 Meq/kg). Adotou-se um delineamento experimental inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 8 x 2 (oito níveis de BE e dois níveis de PB), com quatro repetições. O maior valor para deposição de PNC nos ossos aos 21 dias e de PC aos 22 e 42 dias de idade foi obtido com as dietas com BE entre 150 e 200 Meq/kg. O nível protéico afetou a deposição de PC e PNC aos 21 dias. Não houve efeito do BE e dos níveis de PB na deposição de PNC aos 42 dias. O BE influenciou a deposição de proteínas nos ossos de frangos de corte jovens.

Palavras-chave: bioquímica do tecido ósseo, matriz óssea, proteínas colagenosas, proteínas não-colagenosas

ABSTRACT

A performance assay was conducted to study the effects of dietary electrolyte balance (EB) and crude protein levels on deposition of collagenous protein (CP) and the non collagenous protein (NCP) in the broiler bone matrix femurs. The broilers were fed diets with 20.0 or 23.0% of CP combined with 0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, or 350 Meq/kg of EB from 1 to 21 and from 22 to 42 days. The experiment was analysed as a completely randomised design with a factorial arrangement of treatments (eight levels of EB and two levels of PC) and four replications. The higher value of NCP deposition in the bone at 21 days and CP at 22 and 42 days was obtained with diets containing EB values from 150 to 200 Meq/kg. Effect of dietary protein level on CP and NCP at 21 days old was observed. There was no effect of EB and crude protein levels on NCP deposition at 42 days. Effect of EB level on the CP deposition in the femurs of broilers at 42 days old was noticed. The electrolyte balance affected bone protein deposition in young broilers.

Key words: bone matrix, bone tissue biochemistry, collagenous protein, non collagenous protein

Introdução

As pesquisas na área de nutrição realizadas com o objetivo de estimar as exigências nutricionais para máxima expressão do potencial genético de aves têm visado à formulação de dietas para máxima produção. Para isso, é necessário considerar os nutrientes e suas possíveis interações com os minerais, pois o equilíbrio ácido-base pode interferir em maior ou menor grau na resposta produtiva das aves.

O equilíbrio ácido-básico refere-se à concentração do íon hidrogênio (H⁺) nos fluidos corporais. As funções metabólicas das células estão intimamente relacionadas à concentração deste íon. Pequenas alterações na concentração de H⁺ podem iniciar ou reduzir as funções metabólicas das células e, portanto, a regulação da concentração deste íon constitui-se um dos fatores mais importantes para a homeostase (Murray et al., 2003).

A atividade das células ósseas pode ser detectada por meio de marcadores bioquímicos específicos liberados na circulação sangüínea durante o processo de remodelagem do osso. Esses marcadores de reabsorção óssea adquiriram importância específica a partir do indicativo de que estão associados ao risco de fraturas e perda óssea. Eles refletem a degradação osteoclástica do colágeno ósseo e incluem a hidroxipropilina (Hyp) e a galactosil hidroxilisina (GHyl), que são aminoácidos modificados predominantes no colágeno e na ligação cruzada do piridinium ao colágeno. A força e a rigidez estrutural da matriz óssea resultam da ligação cruzada entre moléculas de colágeno adjacentes, como na montagem das fibrilas. Como produto do processo de maturação, a ligação cruzada do piridinium não pode ser reutilizada na síntese de colágeno novo nem ser liberada como resíduo do processo de formação óssea (Robins, 1995).

A matriz orgânica do osso contém diversas proteínas, principalmente o colágeno. As glicoproteínas (osseomucóides e osseoalbuminóides) são também constituintes do tecido ósseo. A composição primária do colágeno de diferentes espécies contém, em média, 35,0% de glicina, 12,0% de prolina, 11,0% de alanina e 9,0% de hidroxiprolina (Freitas, 2002).

A lisina e a prolina presentes no colágeno são precursoras dos aminoácidos modificados, exclusivos dos tecidos conectivos (hidroxiprolina e hidroxilisina), ao passo que a glicina substitui a cisteína e participa do metabolismo do ácido úrico, com importância fundamental no metabolismo de nitrogênio das aves (Vougham, 1970; Prockop & Williams, 1982).

As mudanças na concentração de proteínas não-colagenosas podem contribuir para a fragilidade do osso por interferência na mineralização e arquitetura normal (Vetter et al., 1991).

Entre as Gla-proteínas identificadas no tecido ósseo, encontram-se a osteocalcina e a Gla-proteína da matriz. A osteocalcina apresenta-se em maior quantidade, sendo considerada a principal proteína não-colagenosa (PNC) da matriz óssea, e corresponde a valores de 10,0 a 20,0% da PNC ou a 1,0% do total da proteína do osso. A osteocalcina é formada por 49 aminoácidos, apresenta dois sítios de ligação para Ca⁺⁺ e, em ossos embrionários, está relacionada ao aparecimento de depósitos minerais histologicamente definidos (Hauschka et al., 1975).

A osteocalcina é uma proteína de baixo peso molecular que contém resíduos de g-carboxiglutâmico que conferem à proteína suas propriedades de ligação ao mineral. A osteocalcina liga-se fortemente a cristais de hidroxiapatita e é um potente inibidor da formação desses cristais. No osso, a osteocalcina ocorre em associação à matriz mineralizada, a qual se liga via a hélice Gla (Rodrigues, 2001).

Os níveis de osteocalcina na circulação têm sido correlacionados à formação e ao crescimento ósseo e à elevação do turnover ósseo. Como a osteocalcina é produzida unicamente pelos osteoblastos no osso, seus níveis séricos têm sido freqüentemente usados como marcador específico da atividade do osteoblasto (Parthemore et al., 1993).

Considerando a importância destas informações, avaliou-se a influência dos níveis protéicos e do balanço eletrolítico das dietas na deposição de proteínas na matriz óssea de fêmures de frangos corte.

Material e Métodos

O experimento de desempenho foi realizado no setor de avicultura do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Viçosa, em Viçosa, MG.

Foram utilizados fêmures de frangos de corte machos provenientes de um ensaio de desempenho, no qual as aves (1 dia de idade e peso médio de 45 g) foram distribuídas uniformemente nas unidades experimentais. Adotou-se um delineamento experimental com arranjo fatorial 2 x 8 (níveis de proteína x níveis de balanço eletrolítico), com quatro repetições por tratamento (arranjo) e 20 aves por unidade experimental.

Nas fases de 1 a 21 e de 22 a 42 dias de idade, as aves receberam rações com 20,0 e 23,0% de PB, constituídas à base de milho, farelo de soja e glúten de milho, de forma a atender às necessidades nutricionais segundo valores descritos por Rostagno et al. (2000), exceto para potássio e cloro (Tabela 1). Essas rações foram formuladas de forma a conter balanço eletrolítico (BE) de 150 Meq/kg, utilizando-se como fonte de cloro o cloreto de amônia (NH₃Cl).

Os valores de BE foram calculados de acordo com a equação proposta por Mongin (1981):

BE = (% Na⁺x10.000/22,990*) + (% K⁺x10.000/39,102*) – (% Cl^-x 10.000/35,453*)

* Equivalente grama

Para obtenção dos níveis de BE, as rações utilizadas na fases inicial e de crescimento foram suplementadas, em substituição ao material inerte, com cloreto de amônia (NH₄Cl), para obtenção dos níveis de 0, 50 e 100 e 150 Meq/kg Meq/kg, ou carbonato de potássio (K₂CO₃), para os níveis de 200, 250, 300 e 350 Meq/kg (Tabela 2).

Aos 21 e 42 dias de idade, uma ave de cada repetição, com o peso médio da unidade experimental, foi sacrificada por deslocamento cervical e os ossos do fêmur de ambas as pernas foram removidos integralmente. Os ossos foram acondicionados em sacos plásticos, devidamente identificados por idade e tratamento e lacrados imediatamente após a coleta. Os ossos foram transferidos para caixas térmicas, resfriados, congelados a -5ºC e armazenados no Setor de Conservação Térmica do Laboratório de Bioquímica Animal da UFV.

Para iniciar a limpeza e retirada dos resíduos de penas e da musculatura, os ossos foram descongelados em geladeira convencional a 5ºC durante 12 horas e, depois, em temperatura ambiente por 2 horas. Seqüencialmente, foram descarnados e limpos de todo o tecido aderente.

Os ossos foram pesados e desmineralizados com volume constante de uma solução de sal dissódico de EDTA (ácido etilenodiamina tetracético), com 0,5 molar e 8,2 de pH, de acordo com a técnica descrita por Hauschka & Gallop (1977), para extração das Gla-proteínas ósseas ou PNC. O fim da extração foi determinado com o ácido oxálico. Os extratos de EDTA obtidos foram utilizados para determinação dos teores de PNC, conforme técnica descrita por Bradford (1976) utilizando-se albumina sérica bovina como padrão.

Os ossos, após desmineralização, foram exaustivamente lavados com água destilada e deionizada para eliminar o EDTA e submetidos à determinação do teor de PC, de acordo com técnica descrita por Guimarães (1988). O teor final de PC foi obtido multiplicando-se o teor de nitrogênio pelo fator 6,25.

Avaliaram-se a interação BE × teor de PB das dietas e seus efeitos sobre a deposição de PNC e PC nos fêmures das aves aos 21 e 42 dias de idade.

As análises estatísticas dos dados obtidos foram feitas por meio do programa SAEG – Sistema de Análises Estatísticas e Genéticas (UFV, 2000) utilizando-se a regressão polinomial de cada variável e aplicando-se o teste F na comparação das médias dos tratamentos para cada nível protéico.

O modelo estatístico empregado foi:

Y_ijk = µ + N_i + P_j + N_i / P_j + E_ijk

em que: Y_ijk = parâmetro observado na unidade experimental k, do nível de balanço eletrolítico i, dentro do nível de PB j; µ = constante em função da média geral observada; N_i = efeito do balanço eletrolítico i; i = 0; 50; 100; 150; 200; 250; 300 e 350; P_j = efeito do nível de PB j; j = 20,0 e 23,0 %; N_i/P_j = efeito do balanço eletrolítico i, dentro do nível de PB j; E_ijk = erro aleatório associado a cada observação.

Resultados e Discussão

Conforme demonstrado na Tabela 3 e na Figura 1, observou-se efeito quadrático (P<0,01) do BE na deposição de PNC nos fêmures das aves aos 21 dias de idade. Entretanto, não se verificou interação BE × níveis de PB nas idades analisadas.

Os teores médios de PNC observados neste estudo foram similares aos encontrados por Freitas (2002), em frangos de corte aos 21 dias de idade; por Silva et al. (2001), em estudo com diferentes níveis de nitrogênio não específico; e por Rodrigues (2001), ao avaliarem o nível de 12,5% de L-glutâmico para frangos de corte.

A dieta com o nível de 23,0% de PB resultou em deposição de PNC 10,9% superior à da dieta com 20% de PB. Os valores obtidos foram similares aos relatados por Silva et al. (2001), que constataram que o aumento de nitrogênio não específico na dieta eleva os teores de PNC nos fêmures de pintos de corte. Rodrigues (2001), no entanto, verificou que os teores de PNC foram maiores nas aves alimentadas com 6,25% de L-Glu que naquelas alimentadas com dietas contendo 12,5% de L-Glu. O nível do BE que possibilitou maior deposição de PNC nos ossos das aves aos 21 dias de idade foi de 153 Meq/kg para os dois níveis protéicos. Ao analisar a curva gráfica, observa-se que, à medida que se alcalinizou a dieta, houve aumento na deposição de PNC (r² = 0,93) até o nível de 153 Meq/kg de BE e que, a partir desse ponto, ocorreu redução da deposição de proteínas principalmente quando o BE foi superior a 250 Meq/kg (25,2 e 23,0% para as dietas com 20,0 e 23,0% de PB, respectivamente). Pode-se inferir, portanto, que dietas alcalinas podem propiciar, até determinado nível de BE, maior deposição de PNC nos ossos longos de frangos de corte. Ribeiro (1990) e Patience (1990) também constataram efeitos da acidificação de dietas purificadas na redução dos teores de PNC nos ossos longos de aves de corte, enquanto Rondón et al. (1999) sugeriram que o poder alcalinizante das dietas pode proporcionar melhor pH para a atividade reformadora dos ossos de aves de corte.

Não houve efeito do BE e do nível de PB sobre a deposição de PNC nos fêmures das aves aos 42 dias de idade. O teor médio de PNC nos fêmures das aves nesta idade foi de 1,2%, similar ao encontrado por Silva et al. (2001) e inferior ao verificado por Rodrigues (2001). Embora não significativa, observou-se maior deposição de PNC nos ossos com BE entre 0 e 100 Meq/kg e entre 250 e 350 Meq/kg, com menor deposição das proteínas naqueles com BE entre 150 e 200 Meq/kg.

A acidificação das dietas com nitrogênio não específico pode diminuir a deposição de PNC e reduzir os problemas de anomalias de perna em frangos de corte jovens, em decorrência da atividade das PNC na inibição da mineralização óssea (Price, 1985; Price & Baukol, 1980). Essa relação entre os teores de PNC e a mineralização óssea pode ser explicada pelo aumento das Gla-proteínas (componentes da PNC), que pode inibir a mineralização dos ossos ou estimular a liberação de cálcio do osso (Vermeer et al., 1995). Além disso, Rath et al. (2000) relataram que a osteocalcina tem a propriedade de ligar-se ao Ca⁺⁺ por meio dos resíduos de Gla e pode associar-se a micelas de fosfolipídios do plasma. Segundo esses autores, essa interação íons Ca⁺⁺ × componentes da matriz do osso e de outros tecidos mineralizados parece ser fundamental para a organização e integridade desses tecidos.

Em muitas pesquisas, tem-se evidenciado que a Gla-proteína (osteocalcina) desempenha importante função na modulação e no turnover ósseo. A expressão da osteocalcina é restrita ao osso, especificamente às regiões destinadas à mineralização. Esta proteína possui a propriedade de ligação à hidroxiapatita e tem sido expressa em níveis altos no tecido ósseo e na placa de crescimento (Young et al., 1992), de modo que as mudanças na concentração das PNC podem contribuir para a fragilidade do osso por interferir com a completa mineralização e/ou a arquitetura normal do osso (Vetter et al., 1991).

Portanto, as PNC podem contribuir para várias funções no osso, como estabilização da matriz, calcificação e outras atividades metabólicas reguladoras, e sua redução pode resultar em anormalidades no tecido ósseo.

Os resultados sugerem que o efeito BE sobre a deposição de PNC nos ossos é maior nas aves jovens (até 21 dias de idade), pois, nesse período, o pH da dieta influenciou significativamente a deposição de PNC nos fêmures dessas aves.

Conforme demonstrado na Tabela 4, houve efeito da interação (P<0,05) BE × nível de PB na dieta sobre a deposição de proteínas colagenosas aos 21 dias de idade. Os tratamentos influenciaram (P<0,05) de forma linear a deposição de PC nos fêmures dos frangos de corte alimentados com dietas contendo 20,0% de PB e de modo quadrático naqueles que consumiram a dieta contendo 23,0% de PB (Figuras 2 e 3).

Os teores médios de proteínas colagenosas observados neste experimento foram inferiores aos obtidos por Rodrigues (2001) e Silva et al. (2001), em pintos com 14 dias de idade, e semelhantes aos encontrados por Freitas (2002), em frangos de corte de até 21 dias de idade alimentados com dietas contendo 19,0; 22,0 e 25,0% de PB.

Além da idade do osso, a relação Ca:P determinada neste estudo foi próxima da considerada ideal, o que confirma a ocorrência de metabolismo na deposição dos minerais e justifica os teores de PC encontrados.

O nível de 20,0% de PB parece não ter sido suficiente para possibilitar resposta biológica conclusiva na deposição de proteínas colagenosas nos ossos das aves. O melhor nível de balanço eletrolítico estimado para deposição de PC nos ossos aos 21 dias de idade das aves alimentadas com dietas contendo 23,0% de PB foi de 161 Meq/kg.

Houve efeito quadrático do BE na deposição de PC aos 42 dias de idade, entretanto, não se observou interação BE × PB (Figura 3).

O melhor nível de BE para a deposição de PC aos 42 dias foi de 200 Meq/kg, mas estes resultados não apresentaram a consistência e acurácia desejadas (r² = 0,31), pois os teores de PC encontrados foram inferiores aos relatados por outros pesquisadores e provavelmente tenham sido conseqüência do nível de mineralização dos ossos, que, na idade estudada, pode apresentar-se dentro das exigências fisiológicas das aves.

Conclusões

A maior deposição de proteínas colagenosas e não-colagenosas no fêmur de frangos de corte aos 21 e 42 dias de idade ocorre quando fornecidas dietas com balanço eletrolítico entre 150 e 200 Meq/kg.

O balanço eletrolítico influencia a deposição de proteínas não-colagenosas nos ossos em frangos de corte jovens.

Literatura Citada

Recebido: 09/12/04

Aprovado: 15/03/06

Correspondências devem ser enviadas para: [e-mail]

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  13 Nov 2006
• Data do Fascículo
  Ago 2006

Histórico

• Aceito
  15 Mar 2006
• Recebido
  09 Dez 2004