Entendendo o modo de ação dos aditivos antimetanogênicos

A redução das emissões de metano entérico (CH₄) pelos ruminantes é um dos principais temas em debate na produção animal na atualidade. A busca por sistemas de produção menos emissores têm sido foco, aumentando a pressão para que os sistemas sejam mais sustentáveis. 

Neste contexto, no âmbito da nutrição animal, os aditivos alimentares antimetanogênicos (AMFA) surgem como alternativas, que apesar de promissoras, ainda requerem estudos para esclarecer seus mecanismos de ação. Assim, para garantir a segurança e eficácia em diferentes tipos de sistema de produção a compreensão de como funcionam tais mecanismos é fundamental.

Os AMFA têm natureza variada, e quando adicionados à dieta de ruminantes tem como objetivo inibir microrganismos metanogênicos, e/ou modificar as vias fermentativas no rúmen. Para isto, diversos compostos vêm sendo estudados, como o 3-Nitrooxypropanol (3-NOP), nitrato, extratos vegetais (ex: óleos essenciais), algas (ex: Asparagopsis), entre outros. 

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Porém, é importante ressaltar que a eficácia desses aditivos depende de diversos fatores. Tais aditivos atuam ainda por múltiplos mecanismos moleculares e celulares, visando enzimas específicas, estruturas celulares, rotas metabólicas e até componentes regulatórios genéticos. Assim, do ponto de vista do seu modo de ação, os AMFA podem ser enquadrados em quatro categorias de acordo com os microrganismos alvo e as vias metabólicas ou processos afetados, sendo:

• Moduladores da fermentação ruminal para diminuir a produção de H²;
• Inibidores diretos de metanogênicos;
• Redirecionadores de H² para vias alternativas de incorporação de elétrons (e-);
• Estimuladores da oxidação de CH4.

Aditivos com múltiplos modos de ação

Os AMFA com múltiplos modos de ação podem ter sua eficácia na mitigação de metano aumentada. Exemplo prático de potenciais AMFA com múltiplos modos de ação são os taninos. Estes podem reduzir a degradação do substrato, ocasionando uma menor produção de H² e consequentemente levar a menor produção de metano. Além disso, apresentam atividade antiprotozoária, reduzindo protozoários que favorecem metanogênese (Tavendale et al., 2005; Morgavi et al., 2010). O nitrato, também pode ser citado como exemplo de AMFA com duplo modo de ação. Ele atua como aceptor de elétrons no lugar do CO², desviando o fluxo para formação de metano, além de ser tóxico para os microrganismos metanogênicos via ação do nitrito, um intermediário da redução.  

O 3-NOP tem como modo de ação a inibição enzimática direta da enzima metil-coenzima M redutase (MCR) que catalisa a última etapa da metanogênese e que está presente em todos os caminhos metanogênicos. Além disso, o 3-NOP pode levar a produção de nitrito, que também inibe MCR (Duin et al., 2016). 

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Apesar de tal potencial, tais compostos devem ser observados com atenção, uma vez que o nitrito, por exemplo, que é liberado como intermediário dos AMFA mencionados previamente, pode ser tóxico para o animal. 

Diferentes efeitos 

Adicionalmente, é essencial entender como os AMFA afetam não só os microrganismos alvo, como também aqueles não-alvo, a fim de evitar impactos indesejados na microbiota ruminal. Tais aditivos podem ter um efeito microbiostático, inibindo o crescimento dos micro-organismos sem matá-los, ou microbicida, matando parte da população microbiana. Assim, o efeito incompleto de aditivos microbicidas pode levar a recolonização por células sobreviventes, enquanto os microbiostáticos por não matar, podem levar à rápida recuperação das populações após retirada do AMFA. 

É fato que, a composição microbiana do rúmen pode variar entre dietas. Isso apenas evidencia potenciais diferenças na eficácia dos AMFA, uma vez que além de existir essa variação microbiana entre dietas, certas espécies de metanogênicos ruminais já demonstraram diferenças de tolerância a inibidores químicos (Abecia et al., 2014; Duin et al., 2016). Portanto, a avaliação deve ser feita não só para os efeitos ou resistência de microrganismos alvo, como também para possibilidade de estímulo a microrganismos mais resistentes que possam ocupar nichos deixados por microrganismos sensíveis em diferentes cenários.

Segundo  van Gastelen et al. (2024), o 3-NOP (composto mais estudado até o momento quanto ao efeito antimetanogênico), ainda não levou a nenhuma resistência microbiana mesmo após 1 ano de uso contínuo. No entanto, é preciso ressaltar que existe uma variabilidade no efeito de aditivos como o 3-NOP entre espécies de ruminantes que pode estar associada a diferenças estruturais da enzima MCR (Duin et al., 2016) ou variações na capacidade de sintetizar coenzimas essenciais à metanogênese (Ungerfeld, 2022).

Efeitos adversos dos AMFAs

Apesar de algumas características dos aditivos e seu modo de ação serem bem elucidadas, deve-se ter atenção aos potenciais efeitos dessas características sobre demais aspectos, como o consumo matéria seca (Ungerfeld et al., 2022). Na literatura foi reportado diminuição no consumo de matéria seca ao se utilizar AMFA contendo bromofórmio, explicado por problemas de palatabilidade devido sabor ou odor desagradável.  

Assim, para além dos aspectos mencionados, é importante entender as concentrações efetivas de uso e a duração do efeito antimetanogênico. Além de demais efeitos sobre o organismo, garantindo que o aditivo seja seguro para uso animal, não havendo ainda resíduo em tecidos, carne ou leite. Finalmente, investimentos em pesquisa envolvendo microbiologia, metabolismo, nutrição e toxicologia poderão orientar e possibilitar a adoção efetiva de tais produtos no campo, contribuindo para uma produção animal alinhada às exigências ambientais e de mercado.

O texto foi escrito com base no artigo “Feed additives for methane mitigation: A guideline to uncover the mode of action of antimethanogenic feed additives for ruminants. Journal of Dairy Science, 108(1), 375–394. https://doi.org/10.3168/jds.2024-25046”

Autores:

Emília Ferreira Ribeiro¹

Alex Lopes da Silva²

Polyana Pizzi Rotta²

¹Mestranda do Departamento de Zootecnia, Universidade Federal de Viçosa

²Professor(a) do Departamento de Zootecnia, Universidade Federal de Viçosa