Quais os impactos da betacaseína e kappacaseína na produção e composição do leite em Gir Leiteiro?

O estudo dos efeitos dos genes que influenciam a produção, composição e qualidade do leite tem sido recorrente na pecuária leiteira. As pesquisas têm buscado determinar os efeitos dos genes e suas variantes, visando selecionar características de importância econômica. Entretanto, para a raça Gir Leiteiro ainda são poucas as informações e não há consenso na literatura sobre a real influência dos genes nas características produtivas, reforçando-se assim a necessidade de estudos que permitam direcionar a seleção genética desses animais (Lin et al., 1986; Alexandri et al., 1990; Fox e Mcseweeney, 2003).

O leite bovino é uma importante fonte de nutrientes na nutrição humana. Das proteínas presentes no leite, aproximadamente 83% são caseínas, das quais 30-46% são alfa caseínas S1, 8-11% alfa caseínas S2, 25-35% beta-caseínas e aproximadamente 12% kappa-caseínas. O restante (17%) é constituído por proteínas do soro do leite, ou seja, albumina e globulinas (Fonseca e Santos, 2000).

Com um mercado consumidor que a cada dia demanda por produtos diferenciados e de maior qualidade e o significativo interesse da indústria por maiores rendimentos lácteos, evidenciam que, componentes como a betacaseína e kappacaseína podem ser de grande interesse, com impactos de grande relevância para o setor de lácteos. Porém, é preciso reforçar que antes de se realizar um processo de seleção para determinado gene e/ou alelo, é necessário determinar com segurança as suas reais influências nas características produtivas do animal.

As beta-caseínas possuem 13 variantes alélicas, porém as variantes A1 e A2 são as mais comuns para o leite bovino e são diferenciadas pela alteração de um nucleotídeo na posição 67 da cadeia de aminoácidos, sendo que na A1 temos uma histidina e na A2 uma prolina. (Guimarães e Costa, 2000). Vale destacar que a frequência dos alelos pode variar entre raças e, para a beta-caseína, por exemplo, o alelo A1 é mais frequente em animais de origem taurina, sendo maior nas raças Holandesa e Pardo Suíça, intermediário na raça Jersey e muito baixo na raça Guernsey (Kaminski et al., 2007). Já para as raças zebuínas, os estudos indicam elevada frequência para o alelo A2, com aproximadamente 0,98, (Vercesi Filho et al., 2012; Silva et al., 2015).

A digestão da variante A1 da beta-caseína em humanos tem como um de seus produtos a beta-caseomorfina-7 (BCM 7), que ativa receptores µ-opioides encontrados no trato gastrointestinal e no restante do corpo humano, sendo este composto um possível fator de risco para o aparecimento de problemas de saúde em humanos, como diabetes mellitus tipo 1 (Elliot et al., 1999; Thorsdottir et al., 2000), problemas coronarianos (Mc Lachian, 2001) e aterosclerose (Tailford et al., 2003). Além disso, o BCM 7 é atualmente considerado um potencial fator de risco para a síndrome de intolerância ao leite de vaca. Alguns autores também destacam que os sintomas gastrointestinais podem piorar em indivíduos com intolerância à lactose, sugerindo que a inflamação induzida pela digestão da beta-caseína A1 pode estar associada a sintomas de intolerância à lactose.

Na kappa-caseína, os alelos A e B são os mais frequentemente relatados na literatura. Estas variantes alélicas diferem nas posições de aminoácidos 136 e 148. Na variante A, uma treonina na posição 136 é substituída por uma isoleucina, e na variante B um ácido aspártico é substituído por uma alanina na posição 148 (Alexander et. al., 1988).  Alguns estudos sobre essas variantes indicam que o alelo B proporciona aumento de 8 a 10% no teor de proteína do leite, possibilitando maior valor agregado à produção de queijos para o genótipo BB, devido ao maior rendimento na indústria (Mao et al., 1992; Van Der Berg et al., 1992).

Os animais da raça Gir Leiteiro caracterizam-se por alta incidência do alelo A2 para beta-caseína, além disso o leite produzido pelas vacas apresenta elevado teor de gordura e proteína, podendo assim agregar valor ao leite e aos derivados na indústria (Durr, 2004; Vercesi Filho et al., 2012; Silva et al., 2015). Para avaliar os efeitos das variantes dos genes da betacaseína e kappa-caseína na produção e composição do leite de animais Gir Leiteiros, nessa pesquisa utilizou-se os dados de genotipagem dos animais do Programa Nacional de Melhoramento do Gir Leiteiro (PNMGL) realizado pela Associação Brasileira dos Criadores de Gir Leiteiro (ABCGIL) em parceria com a Embrapa – CNPGL, sendo utilizadas as classes genotípicas para beta-caseína - A1A1, A1A2 e A2A2) e para kappa-caseína - AA, AB e BB. Além disso foram utilizadas as informações produtivas de 2.088 fêmeas Gir Leiteiro, de primeira lactação, para as características: produção de leite (kg), de gordura (kg) e proteína (kg) acumuladas aos 305 dias. Também foram analisadas as produções de gordura e proteína em porcentagem.

Os resultados obtidos para a frequências alélicas e genotípicas são apresentados na tabela 1 e confirmam os resultados de outras pesquisas realizadas com animais zebuínos, evidenciando 80% do genótipo A2A2 para a beta-caseína e consequentemente baixa frequência do alelo A1 (0,11). Sendo assim, o fato de o Gir Leiteiro possuir baixa frequência do alelo A1 pode representar um grande diferencial para agregar valor ao leite de seus animais, devido às informações relacionadas às propriedades benéficas associadas à melhor digestão do leite produzido pelos animais de genótipo A2A2. Como já mencionados anteriormente e de acordo com Pal et al (2015) o leite A2 pode oferecer benefícios à saúde humana, evitando a formação de BCM 7, que é apontado como possível fator contribuinte em processos inflamatórios intestinais.

Tabela 1. Frequência alélicas e genotípicas para beta-caseína e kappa-caseína em animais Gir Leiteito.

Para a kappa-caseína o genótipo AA se mostrou mais frequente nos animais Gir Leiteiro, com proporção de 82%, similar ao encontrado por Kemenes et al. (1999) em animais Gir e Guzerá.  Os resultados obtidos para os efeitos dos genótipos da beta-caseína e kappa-caseína nas características produtivas são exibidos na Tabela 2.

Tabela 2. Médias de mínimos quadrados e erros padrão (entre parênteses) estimados para produção de leite, gordura e proteína para diferentes genótipos de beta-caseína e kappa-caseína em fêmeas Gir Leiteiro.

Observa-se que os animais de genótipo A2A2 apresentaram média superior para a característica de produção de leite (5176,38 kg de leite) quando comparados aos genótipos A1A1 e A1A2, sugerindo associação do alelo A2 da beta-caseína com maior produção de leite. Tais resultados concordam com Glantz et al. (2011) e Nilsen et al. (2009), que também encontraram associação do alelo A2 com maior produção de leite em estudos com as raças Norueguesa Vermelha e Holandesa. Na avaliação dos efeitos de substituição alélica, foram estimados 202,04 kg de leite, quando se substituiu o alelo A1 pelo A2 da betacaseína, confirmando o impacto positivo do alelo A2 na produção de leite. Para a composição do leite, diferente do que alguns estudos detectaram, nessa pesquisa não houve efeito significativo do alelo A2 da betacaseína para os teores de gordura e proteína.

Para a kappa-caseína, da mesma forma, houve apenas efeito significativo dos genótipos com a produção de leite, sendo que a maior média estimada foi para o gentótipo AA (5.383,22 kg de leite), seguido do genótipo AB (4.953,19 kg de leite) e a menor média foi estimada para BB (4.478,73 kg de leite). Esperavam-se associações de alguns genótipos com a composição do leite, em especial para o teor de proteína, conforme já foi relatado por outros autores para o genótipo BB. Porém, nesse estudo, acredita-se que não foi possível detectar nenhuma associação, devido à baixa frequência do alelo B na população Gir Leiteira estudada (Medrano e Aguilharcordova, 1990; Van Der Berg et al., 1992; Ojala et al., 1997; Stevanovic et al., 2000).

Nesse contexto, enfatiza-se que ainda são necessários novos estudos ainda devem ser realizados sobre o polimorfismo de genes relacionados a características de interesse econômico, a fim de avaliar seu efeito nos parâmetros produtivos dos animais e oferecer uma ferramenta de seleção eficaz aos criadores.

Gostou do conteúdo? Deixe seu like e seu comentário, isso nos ajuda a saber que conteúdos são mais interessantes para você.

Artigo: Effects of beta-casein and kappa-casein genotypes on milk production and composition in the Dairy Gir cattle (Hortolani, B; Vercesi Filho, A.; Giglioti, R.; Fernandes, R. A.; El Faro, L.)
 

Agradecimentos

Agradecemos à Associação Brasileira da Raça Gir Leiteiro pela gentileza de fornecer o conjunto de dados utilizado neste estudo.

Referências

Associação Brasileira de Criadores de Gir Leiteiro (ABCGIL) (2018). Available at:   https://girleiteiro.org.br/ [Verified 10 October 2018]

Alexander LJ, Stewart AJ, Mackinlay AG (1988) Isolation and characterization of the bovine kappa-casein gene. European Journal of Biochemistry 178, 395-401.

Dürr J. W. Programa nacional de melhoria da qualidade do leite: uma oportunidade única. In: Dürr J. W.; Carvalho, M. P.; Santos, M. V. (2004) O compromisso com a qualidade do leite no Brasil, 38-55.

Fonseca, L.F.L.; Santos, M. V. (Eds) (2000) `Qualidade do leite em controle de mastite`. (Lemos, São Paulo).

Elliot R.B.; Harris, D.P.; Hill, J.P.; Bibby, N.J.; Wasmuth, H.E. (1999). Type I (insulin-dependent) diabetes mellitus and cow milk: casein variant consumption. Diabetologia 42, 292-296.

Fox, P. F.; McSweeney, P. L. H (Eds) (2003). ´Advanced dairy chemistry: proteins´ (New York: Kluwer Academic)

Kaminski, S.; Cieslinska, A.; Kostyra, E. Polymorphism of bovine betacasein and its potential effect on human health (2007). J. Appl. Genet 48, 189-198.

Kemenes, P.A; Regitano, L.C.D.; Rosa, A.J.D. (1999) Kappa-casein, beta-lactoglobilin and growth hormone allele frequencies and genetic distance in Nelore. Gyr, Guzera, Caracu, Charolais, Canchim and Santa Gertrudis cattle. Genetcs and Molecular Biology 22, 539-541.

Lin, C. Y.; McAllister, K. F.; Ng-Kwaihang, K. F. (1986) Effects of milk protein loci on first lactation production in dairy cattle. Journal of Dairy Science 69, 704 -712.

Mao, I.L.; Buttazozoni L.G.; Aleandri R. (1992) Effects of Polymorphic milk protein genes on milk yield and composition traits in Holstein cattle. Acta Agriculturae Scandinavica 42, 1-7.

McLachlan, C.N.S. (2001) Beta casein A1, ischemic heart disease mortality and other illness. Medical Hypotheses 56, 262-272.

Medrano, J. F.; Aguilar & Cordova, E. (1990) Genotyping of bovine kappa-casein loci following dna-sequence amplification. Biotechnology 8, 144-146.

Ojala, M.; Famula, T. R., Medrano, J. F. (1997) Effects of milk protein genotypes on the variation for milk production traits of Holstein and Jersey cows in California. Journal of Dairy Science 80, 1776-1785.

Pal, S; Woodford, K.; Kukuljan, S.; Ho, S. (2015) Milk intolerance, beta casein and lactose. Nutrients 7, 7285-7297.

Silva, M.B.; Paschoal, J.J.; Hortolani, B. (2017) Beta caseina A2e sua relação com a produção e composição do leite de vacas Gir leiteiro. In: XXVI Congresso Brasileiro de Zootecnia, Santos.

Stevanovic, M.; Stanojcic, S.; Djurovic, J.; Verbic, V. (2000) Molecular marker technologies and selection for the traits of economic interest. Biotechnology in animal husbandry 16, 25-34.

Thorsdottir, I.; Birgisdottir, B. E.; Johansdottir, I. M.; HARRIS, P. (2000). Different (beta-casein) fraction in Icelandic versus Scandinavian cow’s milk may influence diabetogenicity of cow’s milk in infancy and explain low incidence of insulin-dependent diabetes mellitus in Iceland. Pediatrics 106, 719-724.       

Van Der Berg G.; Escher. J. T. M.; De Konning, P. J.; Bovenhuis, H.(1992) Genetic polymorphism of κ- casein and β-lactoglobulin in relation to milk composition and processing. Netherland Milk Dairy Journal 46, 145-168.

Vercesi Filho, A.E.; Camargo, G.M.F.; Cardoso, D.F.; El Faro, L.; Fernandes, A.R.; TonhatI, H. (2012) Identificação de alelos A1 e A2 para o gene da beta-caseína na raça Gir Leiteiro. In: Simpósio Brasileiro de Melhoramento Animal, João Pessoa.