Metaboloma fecal de bovinos da raça Nelore: pré e pós-confinamento e associação com o consumo alimentar residual

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Data

2023-07-19

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

O aproveitamento eficiente dos nutrientes na bovinocultura de corte é essencial para reduzir o consumo de alimentos, diminuir os custos e promover uma produção sustentável. Isso se deve ao fato de que a alimentação desempenha papel fundamento nos sistemas de produção, representando parcela substancial, que pode variar de 60% a 80%, dos custos totais e exerce influência direta sobre a lucratividade do sistema. Nesse contexto, os objetivos do presente estudo foram: (i) avaliar os perfis metabolômicos das fezes de animais da raça Nelore no pré e pós-confinamento; (ii) investigar o perfil metabolômico das fezes de touros da raça Nelore, selecionados para distintos grupos de consumo alimentar residual (CAR, em kg MS/dia). Para isso, foram utilizados 108 bovinos da raça Nelore. Durante a fase de pré-confinamento, os animais foram submetidos a uma dieta rica em carboidratos fibrosos, e amostras de fezes foram coletadas de 21 bovinos durante essa fase. Na fase de confinamento, os animais foram submetidos a dieta rica em carboidratos não-fibrosos. O CAR foi calculado, e dois grupos experimentais foram selecionados: bovinos eficientes (CAR negativo = -1,19 ± 0,34 kg MS/dia; N=15) e bovinos não eficientes (CAR positivo = +1,09 ± 0,27 kg MS/dia; N=15). Amostras de fezes desses bovinos foram coletadas. A análise de metabolômica por Ressonância Magnética Nuclear (1H RMN) foi realizada em todas as amostras coletadas, tanto na fase pré-confinamento quanto na fase pós-confinamento. Durante a fase de pré-confinamento, foram identificados e quantificados 57 metabólitos, enquanto no pós-confinamento foram identificados 55 metabólitos. Oito metabólitos foram exclusivamente encontrados na fase de pré-confinamento (2-fenilpropionato, caprilato, fumarato, desaminotirosina, gama-glutamil fenilalanina, NADH, timidina, pantotenato), enquanto seis compostos estavam presentes apenas na fase de pós-confinamento (acetamida, 2-oxoglutarato, uracila, xantina, trimetilamina, dimetil sulfonas). As principais vias metabólicas observadas incluíram a síntese e degradação de corpos cetônicos, a biossíntese da fenilalanina, tirosina e triptofano, o metabolismo da glicina, serina e treonina, e o metabolismo da tirosina e biossíntese da histidina. Nas fezes dos touros eficientes e não eficientes, foram identificados e quantificados 56 metabólitos. Desses, 36 metabólitos foram diferencialmente expressos entre os grupos experimentais para o CAR (p<0,05). O grupo de touros eficientes exibiu concentrações mais elevadas de butirato, propionato e valerato, em contraste, o grupo de touros não eficientes apresentou uma concentração mais alta de acetato. Os resultados das vias metabólicas revelaram significativo enriquecimento nas vias de síntese e degradação de corpos cetônicos, biossíntese da fenilalanina, tirosina e triptofano, metabolismo da glicina, serina e treonina, ciclo do ácido cítrico e metabolismo do piruvato entre os grupos eficientes e não eficientes. É relevante ressaltar que o acetato, butirato e o propionato foram identificados como metabólitos com concentrações mais elevadas nas fezes de bovinos da raça Nelore, tanto no pré quanto no pós-confinamento, independentemente da eficiência alimentar dos animais. Esses resultados enfatizam o potencial do metaboloma fecal, especialmente a concentração dos ácidos graxos voláteis, como promissores biomarcadores para avaliar protocolos nutricionais e conduzir a seleção de animais.
Efficient nutrient utilization in beef cattle farming is essential for reducing feed consumption, lowering costs, and promoting sustainable production. Feed plays a crucial role in production systems, representing a significant portion of 60% to 80% of total costs and exerting a direct influence on system profitability. In this context, the objectives of this study were: (i) to evaluate the fecal metabolomic profiles of Nellore cattle in the pre and post confinement phases; (ii) to investigate the fecal metabolomic profile of Nellore bulls selected for different residual feed intake (RFI) groups (in kg DMI/day). For this, 108 Nellore cattle were used. During the pre-confinement phase, the animals were subjected to a diet rich in fibrous carbohydrates, and fecal samples were collected from 21 cattle during this phase. In the confinement phase, the animals were fed a high-non-fiber carbohydrate diet. The RFI was calculated, and two experimental groups were selected: efficient cattle (low RFI = -1.19 ± 0.34 kg DMI/day; N=15) and inefficient cattle (hight RFI = +1.09 ± 0.27 kg DMI/day; N=15). Fecal samples from these cattle were collected. Metabolomic analysis using Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR) was performed on all collected samples, both in the pre-confinement and post-confinement phases. (i) During the pre-confinement phase, a total of 57 metabolites were identified and quantified, while in the post-confinement phase, 55 metabolites were identified. Eight metabolites were exclusively found in the pre-confinement phase (2-phenylpropionate, caprylate, fumarate, desaminotyrosine, gamma-glutamylphenylalanine, NADH, thymidine, pantothenate), while seven compounds were present only in the post-confinement phase (acetamide, 2-oxoglutarate, uracil, xanthine, trimethylamine, dimethyl sulfones). The major observed metabolic pathways included ketone body synthesis and degradation, biosynthesis of phenylalanine, tyrosine, and tryptophan, glycine, serine, and threonine metabolism, and tyrosine metabolism and histidine biosynthesis. (ii) In the feces of efficient and inefficient bulls, a total of 56 metabolites were identified and quantified. Among them, 36 metabolites showed differential expression between the experimental groups for RFI (p<0.05). Butyrate, propionate, and valerate had higher concentrations in the efficient bull group, while acetate showed higher concentration in the inefficient bull group. The results of the metabolic pathways revealed significant enrichment in the pathways of ketone body synthesis and degradation, biosynthesis of phenylalanine, tyrosine, and tryptophan, glycine, serine, and threonine metabolism, citric acid cycle, and pyruvate metabolism among the groups. It is worth noting that acetate, butyrate, and propionate were identified as metabolites with higher concentrations in the feces of Nellore cattle, both in the pre- and post-confinement phases, regardless of the animals' feed efficiency. These results highlight the potential of the fecal metabolome, especially the concentration of volatile fatty acids, as promising biomarkers for evaluating nutritional protocols and animal selection.

Descrição

Palavras-chave

Biomarcadores, Bos indicus, Eficiência alimentar, Metabólitos, Nutrição animal

Como citar

OLIVEIRA, M. H. V. - Metaboloma fecal de bovinos da raça Nelore: pré e pós-confinamento e associação com o consumo alimentar residual - 2023 - 95F - Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento Animal) - Universidade Estadual Paulista - Jaboticabal, 2023.