Influence of glutamine supplementation on performance and intestinal villous and crypt development in broiler chickens

abmvz Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia Arq. Bras. Med. Vet. Zootec. 0102-0935 1678-4162 Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de Veterinária Belo Horizonte, MG, Brazil This investigation was carried out in order to study the influence of glutamine supplementation in the ration on performance and on the intestinal structure development of broiler chickens. Three hundred and twenty day-old broiler chickens were used in a completely randomized experiment with two treatments and four repetitions, being T1 supplemented with 1% L-glutamine and T2 - control (not supplemented). The performance was evaluated (feed intake, body weight gain and feed conversion) at 7, 21 and 49 days of age. At the same ages birds were sacrificed and samples from different parts of the intestine were collected (duodenum, jejunum and ileum) to be submitted to morphometric studies under light microscopy using an image analysis system (Video Plan). The variables studied were villous height, crypt depth and villous:crypt ratio. It was demonstrated that 1% glutamine supplementation in the ration did not influence the broiler chicken performance (P>0.05) during the different phases of growth; however, glutamine changes the villous height (P<0.01), crypt depth and villous:crypt ratio in the duodenum, as well as the villous height in the ileum at seven days of age. Influência da suplementação de glutamina sobre o desempenho e o desenvolvimento de vilos e criptas do intestino delgado de frangos Influence of glutamine supplementation on performance and intestinal villous and crypt development in broiler chickens A. Maiorka1, A.V.F. Silva1, E. Santin1, S.A. Borges1, I.C. Boleli2, M. Macari2 1Estudante de Pós-Graduação – Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - UNESP 2Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da UNESP Rodovia Carlos Tonani, km 5 14870-000 – Jaboticabal, SP Recebido para publicação, após modificações, em 12 de maio de 2000. E-mail: [e-mail] RESUMO Investigou-se o efeito da suplementação de glutamina na dieta sobre o consumo de ração, ganho de peso e conversão alimentar e sobre a estrutura da mucosa intestinal de frangos. Foram utilizados 320 pintos de corte machos distribuídos em um delineamento inteiramente ao acaso com dois tratamentos e quatro repetições, sendo T1 suplementado com 1% de L-glutamina na dieta e T2 controle. Os índices de desempenho foram analisados aos 7, 21 e 49 dias de idade das aves. Aos 7 e 14 dias de idade oito aves foram sacrificadas para colheita de fragmentos de cada porção do intestino delgado para avaliação da morfometria intestinal em microscopia de luz em sistema analisador de imagens "Video Plan". As variáveis estudadas foram altura dos vilos, profundidade de cripta e relação vilo: cripta. A adição de 1% de glutamina à dieta de frangos não influenciou (P>0,05) o seu desempenho zootécnico. Entretanto, 1% de glutamina na ração foi capaz de alterar (P<0,01) a altura do vilo, a profundidade de cripta e a relação vilo:cripta no duodeno, bem como a altura de vilo do íleo de frangos no sétimo dia de idade. Palavras-Chave: Frango de corte, glutamina, ganho de peso, intestino delgado, mucosa ABSTRACT This investigation was carried out in order to study the influence of glutamine supplementation in the ration on performance and on the intestinal structure development of broiler chickens. Three hundred and twenty day-old broiler chickens were used in a completely randomized experiment with two treatments and four repetitions, being T1 supplemented with 1% L-glutamine and T2 – control (not supplemented). The performance was evaluated (feed intake, body weight gain and feed conversion) at 7, 21 and 49 days of age. At the same ages birds were sacrificed and samples from different parts of the intestine were collected (duodenum, jejunum and ileum) to be submitted to morphometric studies under light microscopy using an image analysis system (Video Plan). The variables studied were villous height, crypt depth and villous:crypt ratio. It was demonstrated that 1% glutamine supplementation in the ration did not influence the broiler chicken performance (P>0.05) during the different phases of growth; however, glutamine changes the villous height (P<0.01), crypt depth and villous:crypt ratio in the duodenum, as well as the villous height in the ileum at seven days of age. Keywords: Broiler, glutamine, weight gain, small intestine, mucosae development INTRODUÇÃO O estudo da mucosa intestinal é um importante aspecto da fisiologia da digestão, pois ela representa uma extensa área de exposição a agentes exógenos que estão presentes nessa região a partir do início da ingestão, digestão e absorção de nutrientes. É sabido que o trato digestivo das aves sofre um processo de maturação pós-natal que pode afetar significativamente o desempenho. Em frangos os processos de desenvolvimento do trato digestivo ocorrem, principalmente, nas duas primeiras semanas de idade, o que representa, aproximadamente, 30% do tempo de vida útil dessas aves. Por esse motivo, muitos pesquisadores têm buscado ampliar os conhecimentos desses processos adaptativos, no sentido de propiciar melhor manejo nutricional nessa fase crítica de vida da ave. A mucosa do intestino tem crescimento contínuo e é afetada não apenas pelos hormônios metabólicos, como insulina, hormônio do crescimento, tiroxina e glicocorticóides, mas também por outros fatores relacionados com o alimento como características físicas e químicas dos nutrientes e microflora intestinal. Dessa forma, o desenvolvimento da mucosa intestinal depende tanto de fatores endógenos como exógenos. Vários trabalhos têm mostrado a influência da adição de nutrientes na dieta sobre os mecanismos regulatórios que são ativados nos enterócitos para adaptação celular à síntese de proteínas que atuam como enzimas digestivas, ou transportadores de monômeros na membrana (Rubin et al., 1996; Zhao et al., 1998; Wood & Han, 1998). A adição de determinados aminoácidos em dietas tem recebido muita atenção clínica, na tentativa de reduzir a atrofia da mucosa intestinal, principalmente em situações que exigem alimentação parenteral. Dentre esses aminoácidos, a glutamina tem sido utilizada, pois tem função importante como fonte de energia para o desenvolvimento da mucosa (Windmueller & Spaeth, 1974). Na suinocultura, a adição de glutamina em dietas de leitões recém-desmamados tem sido utilizada na tentativa de reduzir a atrofia da mucosa quando da diarréia pós-desmama (Wu et al., 1996). A capacidade do trato digestivo dos frangos durante a primeira semana de vida pode ser considerada um fator limitante para o consumo de alimento, digestão e absorção de nutrientes para crescimento (Sell, 1996). Assim, substâncias que tenham ação trófica sobre a mucosa intestinal, aumentando sua capacidade funcional, poderão propiciar melhor desempenho das aves pela maior capacidade de digerir e absorver os nutrientes da dieta. Nesse sentido, a suplementação de glutamina parece ser uma alternativa para melhorar o desenvolvimento da mucosa na primeira semana pós-eclosão. Dessa forma, o presente estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a influência da glutamina (GL) suplementada na dieta (1%) sobre o consumo de ração, ganho de peso e conversão alimentar e sobre a estrutura da mucosa intestinal de frangos de corte. MATERIAL E MÉTODOS Foram utilizados 320 pintos de corte machos, linhagem Cobb, com um dia de idade distribuídos em boxes (1,50´ 3,50m) em galpão de alvenaria, seguindo normas tradicionais de manejo em avicultura de corte. Com exceção da adição de glutamina, as rações foram isonutritivas de acordo com as fases de criação. A glutamina foi usada até 28 dias (Tab. 1), e o consumo de água e ração ad libtum. O delineamento foi inteiramente ao acaso, com dois tratamentos e quatro repetições com 40 aves, sendo: T1 - suplementado com 1% de L-glutamina na dieta e o T2 – controle, sem adição de glutamina. Aos 7, 21 e 49 dias de idade as aves e as sobras de ração foram pesadas para avaliação do desempenho zootécnico. Aos 7 e 14 dias de idade oito aves de cada tratamento foram sacrificadas, por deslocamento cervical, após jejum de 12 horas para colheita do intestino delgado. Foram colhidos fragmentos de aproximadamente 2cm de cada porção do intestino delgado (duodeno: a partir do piloro até a porção distal da alça duodenal; jejuno: a partir da porção distal da alça duodenal até o divertículo de Meckel e íleo: entre o divertículo de Meckel e a abertura dos cecos), os quais foram fixados em líquido de Bouim, desidratados em série crescente de álcoois, diafanizados em xilol e incluídos em parafina. A microtomia foi realizada com 14 cortes de 5m m, dispostos em lâminas de vidro. Estes posteriormente foram corados com ácido periódico de Shiftt e cobertos com lamínula de vidro. As análises morfométricas do epitélio intestinal foram feitas em microscopia de luz, em sistema analisador de imagens "Vídeo Plan". As variáveis estudadas foram altura dos vilos, profundidade de cripta (30 leituras por lâmina) e relação vilo/cripta. Para os resultados de desempenho foram analisados: consumo de ração (CR), ganho de peso (GP) e conversão alimentar (CA). Os resultados foram submetidos à análise da variância (GLM do SAS), sendo a diferença entre as médias verificada pelo teste de Tukey . Tabela 1. Composição (%) das dietas experimentais de acordo com as fases de criação dos frangos * Premix vitamínico e mineral, quantidade adicionada por kg de ração: Vit A 7000UI; Vit D3 1400UI; Vit E 16,65mg; Vit K 1,5mg; Vit B1 0,6mg; Vit B2 2,36mg; Vit B6 0,6mg; Vit B12 1,320mcg; Biotina 0,15mg; Colina 1,54g; Ácido pantotênico 9,32mg; Niacina 30,12mg; Ácido fólico 1,42mg; Selênio 0,65mg; Iodo 0,35mg; Ferro 57,72mg; Cobre 12,30mg; Zinco 141,48mg; Manganês 173,0mg; Potássio 7,88g; Sódio 1,80g; Enxofre 0,72g; Magnésio 0,90g. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados deste experimento estão sumariados nas Tab. 2 e 3. O maior interesse da inclusão de glutamina em dietas, ou sua administração pela via parenteral, está primariamente associado com seu importante papel de fornecer energia para o desenvolvimento da mucosa intestinal. Neste experimento foi mostrado que 1% de glutamina na ração foi capaz de alterar (P<0,01) a altura do vilo, a profundidade da cripta e a relação cripta:vilo no duodeno de frangos no sétimo dia de idade da ave. A altura do vilo também foi aumentada no íleo (P<0,01) no sétimo dia de idade quando da suplementação desse aminoácido na ração. Contudo, profundidade de cripta e relação cripta:vilo não foram diferentes (P>0,05) no íleo de aves tratadas e não-tratadas. A vilosidade intestinal no segmento correspondente ao jejuno não foi afetada pela suplementação de 1% de glutamina na dieta. A morfometria da mucosa quando realizada aos 14 dias de idade não mostrou diferença entre os tratamentos, exceto para profundidade de cripta que mostrou-se maior na mucosa dos frangos tratados com 1% de glutamina. O mecanismo pelo qual a glutamina estimula a proliferação celular na mucosa intestinal não é bem conhecido, no entanto, Rhoads et al. (1997) sugerem dois mecanismos que podem estar envolvidos nesse processo: aumento da troca de sódio por hidrogênio na membrana plasmática e aumento da atividade específica da enzima ornitina descarboxilase. Blikslager & Roberts (1997), por outro lado, postulam que a glutamina pode aumentar a transcrição de genes pelo aumento da atividade da proteína quinase que ativa a mitogênese. Assim, o efeito da glutamina sobre o desenvolvimento da mucosa intestinal (duodeno e íleo) sugere que este aminoácido pode ter papel importante na maturação da mucosa intestinal dos pintos nas duas primeiras semanas de idade. Os dados da Tab. 3 mostram que a adição de 1% de glutamina na dieta dos frangos não influenciou (P>0,05) o seu desempenho zootécnico (consumo de ração, ganho de peso e conversão alimentar) em nenhuma das fases do desenvolvimento. No entanto, é importante salientar a existência de diferença numérica entre os animais tratados e não-tratados com glutamina, sendo de 51g no período total do experimento (1 a 49 dias) para os frangos suplementados. Wu et al. (1996), trabalhando com suínos, verificaram melhoria na conversão alimentar para os animais suplementados com glutamina na dieta. House et al. (1994), com alimentação parenteral total, também em suínos, mostraram que a suplementação de glutamina (5% e 10% da quantidade total de aminoácidos) aumentou o peso corporal, mas sem efeito sobre o conteúdo total de proteína na carcaça. Tabela 2. Médias de altura de vilo (m m), profundidade de cripta (m m) e relação vilo:cripta do duodeno, do jejuno e do íleo de aves com 7 e 14 dias de idade T1- Suplementado com 1% de L-glutamina; T2- Controle; P=Controle Tabela 3. Médias de consumo de ração (CR), ganho de peso (GP) e conversão alimentar (CA), de acordo com as fases de criação T1- Suplementado com 1% de L-glutamina, T2- Controle; P= Controle CONCLUSÕES Os resultados deste experimento mostram que a suplementação da dieta com 1% de L-glutamina tem efeito benéfico sobre a estrutura da mucosa intestinal de pintos de corte na primeira semana de vida. Os dados evidenciam também que a melhora da mucosa intestinal não resultou em melhora no desempenho, contudo, investigações posteriores são necessárias a fim de determinar qual o melhor nível de inclusão desse aminoácido em dietas pré-inicial ou inicial de frangos. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) pelo suporte financeiro deste trabalho - Proc. 98/11304-9 BLIKSLARGER, A.T., ROBERTS, C. Mechanisms of intestinal mucosal repair. J. Am. Vet. Med. Assoc., v.211, p.1437-1441, 1997. Mechanisms of intestinal mucosal repair J. Am. Vet. Med. Assoc. 1997 1437 1441 211 BLIKSLARGER A.T. ROBERTS C. HOUSE, J.D., PENCHARZ, P.B., BALL, R.O. Glutamine supplementation to total parenteral nutrition promotes extra cellular fluid expansion in piglets. J. Nutr., v.124, p.396-405, 1994. Glutamine supplementation to total parenteral nutrition promotes extra cellular fluid expansion in piglets J. Nutr. 1994 396 405 124 HOUSE J.D. PENCHARZ P.B. BALL R.O. RHOADS, J.M., ARGENZIO, R.A., CHEN, W. et al. L-glutamine stimulates intestinal cell proliferation and activates mitogen-activated protein kinases. Am. J. Phys., v.272 (Gastrointest. Liver Physiol. 35), p.G943-G953, 1997. 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