Nome do Projeto
Quantificação dos requerimentos de glicose para a ativação do sistema imune de vacas leiteiras de alta produção, frente às principais doenças infecciosas do período pós-parto
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/11/2022 - 11/11/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
Em vacas lactantes a glicose circulante é dirigida para a glândula mamária para a produção de leite, enquanto sua contribuição como fonte de energia para os tecidos extra mamários é diminuída. Nos processos inflamatórios agudos os nutrientes são redirecionados do processo que apoia a produção de leite, para o que visa atender às demandas ocasionadas pela redução do consumo alimentar e a necessidade de ativação do sistema imune. Nosso estudo, visa estimar este custo energético em doenças naturalmente estabelecidas do período pós-parto, incluindo metrite (Me), endometrite clínica (En), mastite clínica (Mas) e laminite (Lam), elencadas pelo grande impacto econômico que geram em rebanhos de todo o mundo. Cerca de 150 vacas multíparas blocadas por critérios de semelhança terão amostras de sangue coletadas 28 dias antes da data prevista para o parto, para obtenção e estoque do plasma. Este servirá para determinar o nível basal de glicose dos animais que será utilizado como referência, posteriormente. Após parirem, as fêmeas com sinais indicativos de redução abrupta do consumo alimentar e/ou queda na produção de leite, evidenciados a partir de sistemas de monitoramento, passarão por exame clínico. No total, 32 vacas de alta produção diagnosticadas como doentes (Me=8; En=8; Ma=8, e; Lam=8) e 8 vacas sadias, serão randomizadas em 2 grupos experimentais: Glicose (G=20) e Placebo (P=20). Estas serão pesadas, classificadas quanto ao escore corporal e terão amostras de sangue e de tecido hepático coletadas. Os níveis de glicemia serão determinados e comparados ao nível euglicêmico do próprio animal, analisado a partir do plasma estocado no pré-parto. Ainda, um dispositivo de monitoramento de glicose intersticial será afixado sob a pele na região da nuca dos animais. Metade dos animais, diagnosticados com cada doença, (n=4) receberá uma infusão endovenosa de solução de glicose por 12 horas consecutivas (Grupos G) visando manter os níveis circulantes de glicose no mesmo patamar do pré-parto e a outra metade (n=4), placebo (Grupos P). O volume e o fluxo da infusão serão ajustados visando manter a euglicemia dos animais, com base nos valores basais previamente identificados e nos valores da glicose intersticial, monitorada em tempo real. Esses valores serão utilizados para calcular a quantidade demandada de glicose em gramas/Kg de peso vivo/hora, no curso de cada uma das enfermidades. A partir do diagnóstico da doença, serão monitorados os níveis de glicose intersticial, o comportamento, a ingestão de matéria seca, os sinais clínicos, a produção e composição do leite dos animais, durante o período de 12 horas. Análises de hemograma, contagem diferencial de leucócitos, proteína total, albumina, AST, GGT, CK, glicose, lactato, colesterol, triglicerídeos, AGL, BHBA, haptoglobina, paraoxonase 1 e insulina, serão realizadas. Ao término das 12 horas, os animais serão novamente pesados, classificados quanto ao escore corporal e passarão por biópsia hepática. Todos os parâmetros serão comparados entre os grupos ao longo do tempo. Por fim, amostras de tecido hepático terão o RNA extraído e será avaliada a dinâmica da expressão de genes relacionados ao eixo somatotrófico, ativação do sistema imune e o metabolismo da glicose.

Objetivo Geral

Quantificar a glicose necessária para a ativação do sistema imune de vacas leiteiras de alta produção, diante de algumas das principais doenças do pós-parto.

Justificativa

Em vacas leiteiras, situações fisiológicas como a gestação e a lactação ou condições patológicas nas quais há maior demanda energética ou inadequada ingestão de nutrientes, impõem em múltiplos tecidos uma regulação orquestrada do metabolismo de todas as classes de macro e micronutrientes (Grünberg, W. et al., 2006; Baumgard et al., 2017). O pós-parto recente é caracterizado por uma série de desafios que exigem adaptações metabólicas, endócrinas, fisiológicas e imunológicas para atender as novas demandas da vaca (Lopreiato et al., 2020). A síntese do leite exige uma grande quantidade de precursores gliconeogênicos para a produção de lactose e isso representa um importante desafio para o metabolismo energético (Aeberhard et al., 2001). Assim, a ocorrência de balanço energético negativo (BEN), disfunção hepática, hipocalcemia, estado de resposta inflamatória sistêmica e de estresse oxidativo, são evidentes neste período (Lopreiato et al., 2020) e influenciam a saúde, a manutenção das reservas corporais, a produtividade e as características físico-químicas do leite (Aeberhard et al., 2001). Além das alterações fisiológicas citadas, o pós-parto ainda é marcado por um estado de alterações do padrão de consumo de alimento que contribui consideravelmente para a disfunção imunológica do periparto (Habel and Sundrum, 2020). Esta proposta busca obter uma informação fundamental para o desenvolvimento de novas estratégias de prevenção ou de terapias para vacas leiteiras de alta produção e que até o momento permanece desconhecido: "A quantidade de glicose que animais diagnosticados com doenças do pós-parto requer durante o período de ativação do sistema imune". Os resultados obtidos com o projeto trarão para a área de Metabolismo, Inovação Farmacêutica e Nutrição de Precisão em Veterinária, uma informação fundamental que diz respeito ao requerimento energético da ativação da resposta imune, em vacas de alta produção leiteira com diagnóstico de diferentes doenças do pós-parto. Esta informação poderá servir de ponto de partida para o desenvolvimento de novos produtos voltados para a prevenção e o tratamento dessas doenças. Além disso, os resultados obtidos darão subsídio para novos estudos que busquem avaliar a quantidade de glicose consumida pelo organismo em diferentes condições fisiológicas

Metodologia

A partir da infusão de uma solução glicosada pela via endovenosa, a quantidade de glicose (em gramas/Kg de peso vivo/hora) necessária para manter os níveis basais de glicemia em vacas leiteiras com redução de consumo alimentar e/ou produção de leite e diagnosticadas com metrite, endometrite, mastite e laminite será estimada. Kvidera et al., (2017) inferem que o aumento da utilização da glicose pelo sistema imune ocorre simultaneamente à diminuição do consumo de ração e que um dos sinais iniciais evidenciados nos processos inflamatórios agudos é a diminuição da síntese do leite. Partindo dessa premissa, a identificação de alterações da produção de leite e/ou a alteração de parâmetros de comportamento alimentar, tais como queda dos níveis de ruminação, aumento do tempo de descanso e redução do tempo de atividade, altamente correlacionados com a redução dos níveis de consumo alimentar serão utilizados como critérios principais para eleger animais previamente.
Cerca de 150 vacas multíparas blocadas por critérios de semelhança terão amostras de sangue coletadas 28 dias antes da data prevista para o parto, para obtenção e estoque do plasma. Este servirá para determinar o nível basal de glicose dos animais que será utilizado como referência, posteriormente. Após parirem, as fêmeas com sinais indicativos de redução abrupta do consumo alimentar e/ou queda na produção de leite, evidenciados a partir de sistemas de monitoramento, passarão por exame clínico. Uma vez diagnosticados para qualquer uma das 4 enfermidades (metrite, endometrite, mastite ou laminite), os animais terão o sangue coletado para análises laboratoriais, passarão por avaliações zootécnicas e serão biopsiadas para coleta de tecido hepático. Cabe destacar que os graus de severidade de doença serão considerados para equilibrar os grupos doentes e sadios, utilizados no experimento. No total, 32 vacas de alta produção diagnosticadas como doentes (Me=8; En=8; Ma=8, e; Lam=8) e 8 vacas sadias, serão randomizadas em 2 grupos experimentais: Glicose (G=20) e Placebo (P=20).
Os animais serão alocados em uma área com acesso a alimentadores automáticos para monitoramento de parâmetros de comportamento alimentar, o que inclui avaliação da ingestão de matéria seca. Além disso, os animais serão monitorados quanto ao comportamento animal com o uso de coleiras. O grupo Glicose - G, receberá uma infusão endovenosa contínua de solução de glicose a 50%, enquanto o outro (grupo Placebo - P) passará por procedimentos que imitarão os realizados no grupo G, porém sem que nenhuma solução seja infundida pela via endovenosa dos animais durante o experimento. A solução de glicose a 50% será infundida por 12 horas e o fluxo será ajustado a fim de se atingir o nível euglicêmico basal, determinado a partir da análise da amostra coletada antes do parto. Ao longo de todo o período de infusão de glicose os animais terão os parâmetros clínicos, de produção e comportamento monitorados, terão amostras de sangue coletadas a cada 3 horas para análises posteriores que incluirão hemograma, contagem total e diferencial de leucócitos, análises de perfil metabólico e de bioquímica sérica, concentrações hormonais e de proteínas marcadoras de fase aguda inflamatória.
O tecido hepático será coletado ao início e ao final do período de infusão, sendo os fragmentos obtidos utilizados para a extração de RNA e análises da dinâmica da expressão de genes relacionados ao eixo somatotrófico e que se relacionam com a ativação do sistema imune e o metabolismo da glicose.

Indicadores, Metas e Resultados

• Produzir duas teses de Doutorado;
• Publicar, pelo menos, 4 artigos em revistas de circulação nacional ou internacional, classificadas como
“A” no “Sistema de Classificação de Periódicos, Anais e Revistas” da CAPES;
• Divulgar os resultados em 3 congressos da área em âmbito internacional, 2 nacionais e 3 regionais;
• Realizar o intercâmbio entre pelo menos 2 grupos de pesquisa de instituições internacionais que
desenvolvam projetos nesta mesma linha ou afins, através de visitas técnicas e participação de estudantes
de pós-graduação;
• Atração de novos pesquisadores e alunos, inclusive de instituições internacionais para o desenvolvimento
de pesquisas em conjunto a UFPel.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
Ana Luiza Kalb
CAROLINA BESPALHOK JACOMETO
EDERSON DOS SANTOS
EDUARDO GULARTE XAVIER
EDUARDO SCHMITT2
ELIZA ROSSI KOMNINOU
ELIZA ROSSI KOMNINOU
ELIZA ROSSI KOMNINOU
FRANCISCO AUGUSTO BURKERT DEL PINO2
GUSTAVO DESIRÉ ANTUNES GASTAL
KAREN CRUZ FREITAS
LAURA VALADÃO VIEIRA
LEONARDO MARINS
LISANDRE DE OLIVEIRA
LUCAS TEIXEIRA HAX
MANOELA FURTADO
MARCIO NUNES CORREA10
MARIA AMÉLIA AGNES WEILLER
MARIA CAROLINA NARVAL DE ARAUJO
MATHEUS WREGE MEIRELES BARBOSA
RUBENS ALVES PEREIRA
RUTIÉLE SILVEIRA
THAIS CASARIN BARBOSA
VIVIANE ROHRIG RABASSA2

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível SuperiorR$ 34.800,00Coordenador

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