UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARING CENTRO DE CINCIAS AGRRIAS PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ZOOTECNIA

Nutrio e Metabolismo Protico em Peixes

Dacley Hertes Neu

Maring Paran 2011

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARING CENTRO DE CINCIAS AGRRIAS PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ZOOTECNIA

Nutrio e Metabolismo Protico em Peixes

Aluno: Dacley Hertes Neu Prof. Dr. Ivan Moreira

Trabalho apresentado, como parte das exigncias para obteno de crditos da disciplina de Nutrio de No Ruminantes, do Programa de PsGraduao em Zootecnia da Universidade Estadual de Maring rea de concentrao Produo Animal.

Maring Paran Novembro 2011

Lista de tabelasTabela 1. Composio de aminocidos essenciais (incluindo cistina e tirosina) dos alimentos (base na matria natural) ............................................................................................................................................. 5 Tabela 2. Coeficientes de digestibilidade da protena e energia de algumas fontes alimentares para diferentes espcies de peixes. ............................................................................................................................................. 6 Tabela 3. Coeficientes de digestibilidade verdadeiro da protena e de aminocidos essenciais e no essenciais de alguns alimentos para a tilpia do Nilo ............................................................................................................................................. 7 Tabela 4. Exigncia de protena de diferentes espcies de peixes em diferentes fases fisiolgicas ............................................................................................................................................. 8 Tabela 5. Distino clssica dos aminocidos para peixes ............................................................................................................................................. 18

Lista de figurasFigura 1. Anatomia de dois peixes com hbito alimentar distinto ............................................................................................................................................. 9 Figura 2. Larva de zebrafish (Danio rerio) com dois dias de idade ............................................................................................................................................. 12 Figura 3. Atividade especfica de enzimas nas sees gastrintestinal do pintado (Pseudoplatystoma corruscans) alimentado com dietas com diferentes composies ............................................................................................................................................. 14 Figura 4. Turnover de aminocidos nos peixes ............................................................................................................................................. 15 Figura 5. Mudanas no peso de tilpias do Nilo (g) alimentadas com diferentes nveis proteicos por 10 semanas ............................................................................................................................................. 21 Figura 6. Padro de variao nas taxas de excreo nitrogenada de salmes (sockeye salmon) alimentados com uma refeio diria e em jejum por 22 dias ............................................................................................................................................. 23

ContedoContedo........................................................................................................5 1. Introduo..................................................................................................1 2. Protenas....................................................................................................2 3. Alimentos proticos....................................................................................3 3.1. Alimentos proticos de origem vegetal................................................3 3.2. Alimentos proticos de origem animal.................................................4 3.3. Composio de aminocidos essenciais dos alimentos (base natural) 4 4. Fontes proticas na alimentao de peixes...............................................5 5. Exigncia de protena para peixes.............................................................7 6. Digesto e absoro...................................................................................8 6.1 Digesto de larvas..................................................................................11 6.2. Enzimas..............................................................................................13 7. Metabolismo Protico...............................................................................14 8. Protena nos rgos alvos........................................................................18 8.1. Msculo..............................................................................................19 8.2. Reproduo........................................................................................19 8.3. Desempenho......................................................................................20 8.4. Parmetros sanguneos......................................................................21 9. Excreo...................................................................................................22 10. Consideraes finais...............................................................................24 11. Referncias............................................................................................24

Nutrio e Metabolismo Protico em Peixes

1. Introduo O cultivo de peixes em cativeiros cresce a um ritmo constante no Brasil, e de acordo com o ltimo levantamento do Ministrio da Pesca e Aquicultura, correspondente aos anos de 2008 e 2009, a atividade incrementou cerca de 43% entre os anos 2007 a 2009, alcanando uma produo de 415.649 toneladas de peixes cultivados (MPA, 2010). Esse aumento foi causado pela tecnificao, em que os sistemas de cultivos empregados passaram de extensivos a semi intensivos e mais recentemente intensivos, onde a produo maior por determinada unidade de rea. Contudo, esse desenvolvimento custou a especializao dos produtores, que passaram a ofertar aos animais uma rao completa, que atende as exigncias nutricionais tanto nos quesitos referentes a carboidratos e lipdios como tambm de protena, sem a preocupao da alimentao natural. Os valores despendidos com raes ultrapassam 50% do custo total de produo (Firetti & Sales, 2004), e a protena o nutriente mais caro que compe uma dieta para peixes. Esses animais necessitam de grande quantidade protica em suas refeies devido excretar seus resduos na forma nitrogenada, alm de no precisarem manter a temperatura corporal, pois seu gasto energtico reduzido quando comparados a outros animais. Devido aos peixes demandarem raes com 25% de protena bruta, mas que podem chegar at acima de 50% dependendo do seu hbito alimentar, esse nutriente deve ser sabiamente disposto em uma dieta. Tanto a parte vegetal como a animal deve ser controlada, isso porque na parte vegetal h presena de fitato, que indisponibiliza nutrientes aos peixes e pode virar resduo no ambiente aqutico, e a parte protica animal tem quantidades de micro e macro nutrientes, como ferro e fsforo elevada, que quando no disponibilizada durante a alimentao tambm pode tornar-se fonte poluidora do ambiente ao qual o animal est inserido. Por isso, interessante conhecer os coeficientes de digestibilidade dos ingredientes ofertado em dietas prticas aos peixes, e se possvel trabalhar com base em protena digestvel, pois assim pode-se trabalhar a parcela que no aproveitada dos

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alimentos, substituindo-os por outros, sem que o animal sofra alguma perda de desempenho zootcnico, relacionado nutrio.

2. Protenas As protenas so os componentes orgnicos mais abundantes nos tecidos dos peixes, totalizando aproximadamente 65 a 75% do peso seco destes animais. Os aminocidos so os componentes estruturais das protenas e, nos animais, esto sob duas formas, livres ou ligados s protenas, isto , incorporado na cadeia peptdica (Wilson, 2002). Os peixes, como outros vertebrados e muitos invertebrados, so incapazes de sintetizar em quantidade e velocidade certos aminocidos, os quais devem ser fornecidos atravs da dieta. Essas molculas so designadas como essenciais (Guillaume et al., 2001). Por outro lado, existem aquelas denominadas de no essenciais, e o conjunto de ambas, denotando alto valor biolgico, devem estar presentes em dietas balanceadas para suprir os requerimentos proticos dos indivduos (Wilson, 1985). A histidina e a glicina so os dois aminocidos presentes em maiores quantidades no corpo dos peixes e so responsveis, individualmente ou em conjunto, por cerca de 50% do total do pool de aminocidos livres no msculo de diversas espcies pisccolas (Zebran & Creach, 1979 apud Seixas Filho, 2004). Talvez seja por essa razo que quando ocorre a migrao reprodutiva do salmo (perodo em que o mesmo fica sem se alimentar), a quantidade de histidina livre no msculo e no trato digestivo diminui para pequenas fraes, com relao aos seus valores iniciais, pois os salmes a utilizam como fonte de energia no msculo (Seixas Filho, 2004). Da mesma forma, aps um perodo de 15 dias sem alimentao, carpas comum tem um perfil de aminocidos no plasma sanguneo menores com relao a carpas que foram alimentadas, com excesso de histidina e glicina, que foram superiores inclusive nos peixes que foram continuamente alimentados, isso sugere que os aminocidos podem ter sido transportados para os locais onde o organismo estava necessitando (Zebran & Creach, 1979 apud Seixas Filho, 2004). A maioria dos animais monogstricos, incluindo os peixes, requer os mesmos dez aminocidos essenciais: arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e valina (Lovell, 1998).2

Os estudos com protena primeiramente basearam-se em dose-resposta, tentando encontrar o maior crescimento de uma dada espcie com um nvel de protena aplicado dieta. As primeiras espcies a serem determinadas as exigncias de protena e aminocidos foram o salmo, a carpa comum, a enguia japonesa e o bagre americano, e em seguida um limitado valor de exigncia protica e aminoacdica foi verificada para outros espcimes de salmo, trutas, sea bass e diversas espcies de tilpias (Wilson, 1985).

3. Alimentos proticos Os peixes consomem protenas para obter os aminocidos. Os aminocidos so os componentes estruturais das protenas. Os componentes bsicos dos aminocidos so um grupo carboxila, um grupo amino e um grupamento R (cadeia lateral) ligados a um mesmo carbono alfa (). A diferenciao dos aminocidos se d pela composio do grupamento de cadeia lateral (Lehninger et al., 1995). O consumo regular de protenas ou aminocidos requerido continuamente, pois, os mesmos so utilizados continuamente pelos peixes, quer para construir novas protenas (crescimento e reproduo) ou para substituir as existentes (manuteno) (Wilson, 2002). Quantidades insuficientes de protena na dieta de peixes resultam em uma reduo ou at mesmo na cessao do crescimento e da perda do peso devido a retirada de protena dos tecidos menos vitais para a manuteno da funo dos tecidos mais vitais (Wilson, 2002). No Brasil, vrios alimentos de origem animal e vegetal podem ser utilizados com sucesso na alimentao de peixes. Entretanto, os perfis de biodisponibilidade dos aminocidos essenciais e no essenciais que compe cada um desses alimentos devem ser avaliados, principalmente com relao aos aminocidos limitantes (Furuya, 2010).

3.1. Alimentos proticos de origem vegetal Dentre os alimentos proticos de origem vegetal, o mais amplamente utilizado em raes o farelo de soja, isto est ligado a dois motivos, a disponibilidade do produto, um dos gros mais encontrados nacionalmente (Meurer et al., 2008), e qualidade nutricional, pois o mesmo apresenta bom perfil aminoacdico (excesso metionina) (Cai & Burtle, 1996), digestibilidade e baixo contedo de fsforo na sua composio, o que3

contribui para o controle da qualidade do ambiente. Porm, seu alto custo faz com que outras fontes sejam includas rao, visando reduzir o valor final de produo. Outros exemplos de alimentos so o farelo de algodo-28 e 38, farelo de girassol, glten de milho-21 e 60 e farelo de canola. Embora esses ingredientes tambm sejam boas fontes de protena, geralmente suas incluses so limitadas por existirem alguns fatores antinutricionais com caractersticas especficas (Hendricks, 2002), sendo assim fontes proticas de origem vegetal secundrias para peixes, colaborando, mesmo em menor quantidade, na reduo de matria prima de origem animal e at mesmo do farelo de soja.

3.2. Alimentos proticos de origem animal H diversos alimentos de origem animal que podem ser utilizados como fontes proticas, so eles: farinha de vsceras de aves, farinhas de peixes (tilpia, anchova, fauna acompanhante em geral), farinha de resduos do processamento de peixes, farinha de carne e ossos, farinha de penas, e farinha de sangue e derivados (sangue tostado, sangue atomizada, frao celular sangunea) (Furuya, 2010). Usualmente, as farinhas de peixes so consideradas entre as melhores fontes proticas de origem animal, pois elas apresentam um perfil de aminocido essencial que satisfaz a exigncia da maioria dos peixes telesteos, e tambm possui uma alta biodisponibilidade desses nutrientes aos consumidores (Jobling et al., 2001).

3.3. Composio de aminocidos essenciais dos alimentos (base natural) A composio aminoacdica de grande parte dos alimentos utilizados para a formulao de dietas prticas para peixes j foram determinadas e esto compiladas em uma tabela no livro, Tabelas Brasileiras para a Nutrio de Tilpias (Tabela 1), embora nem todos os alimentos possuem todos os aminocidos determinados (triptofano e fenilalanina, exemplos), essas tabelas auxiliam na elaborao de dietas que atendam as exigncias nutricionais dos peixes e facilita a vida dos nutricionistas. Tabela 1. Composio de aminocidos essenciais (incluindo cistina e tirosina) dos alimentos (base na matria natural)

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nd = no determinado Arg = arginina; His = histidina; Ile = isoleucina; Leu = leucina; Lys = lisina; Met = metionina; Met+cys = metionina + cistina; Phe = fenilalanina; Phe+tyr = fenilalanina + tirosina; Thr = treonina; Trp = triptofano; Val = valina 1 Gonalves et al. (2009); 2Guimares et al. (2008a); 3Hisano et al. (2008); 4Furuya et al. (2001a) e Gonalves et al. (2009); 5Santos et al. (2010); 6Furuya et al. (2001a), Guimares et al. (2008b) e Gonalves et al. (2009); 7Narvez-Solarte (2006); 8Borghesi et al. (2008); 9Guimares et al. (2008a) e Gonalves et al. (2009); 10Freire et al. (2005); 11 Furuya et al (2001b), Guimares et al. (2008a) e Gonalves et al. (2009); 12Tachibana et al (2010a); 13Guimares et al. (2008a). Adaptado de Furuya (2010).

4. Fontes proticas na alimentao de peixes As protenas no so idnticas em seus valores nutricionais, tal fator est diretamente ligado a sua digestibilidade e composio em aminocidos. Existem alguns ingredientes proticos que contm altos nveis de protena bruta, mas que apresentam grande proporo de nitrognio no-protico. Neste caso, estes ingredientes no contribuem com aminocidos suficientes para suprir as exigncias nutricionais das espcies e simplesmente aumentam a produo de amnia e excreo de nitrognio5

pelos peixes, com prejuzos produtividade e qualidade da gua no ambiente do sistema de criao (Cho, 1990). A digestibilidade tem sido amplamente utilizada para avaliar o valor nutricional de ingredientes e raes, uma vez que, um alimento pode apresentar elevado contedo de um nutriente, mas apresentar baixa digestibilidade (Gonalves, 2007). Embora a tilpia seja o peixe mais estudado nacionalmente no mbito nutricional, diversas outras espcies so conhecidas cientificamente com relao ao aproveitamento dos nutrientes dos alimentos. Na tabela 2 h uma compilao de dados referentes a digestibilidade de alguns alimentos para diferentes espcies de peixes. Tabela 2. Coeficientes de digestibilidade da protena e energia de algumas fontes alimentares para diferentes espcies de peixes Espcie Alimento CDA(%) Fonte Protena Pacu Farelo soja 81 Abimorad & Carneiro (2004) Pacu Milho 84 Abimorad & Carneiro (2004) Pacu Farelo trigo 94 Abimorad & Carneiro (2004) Pacu Farinha peixe 88 Abimorad & Carneiro (2004) Pacu Farinha Vsceras 83 Abimorad & Carneiro (2004) Jundi Milho 84 Oliveira Filho & Fracalossi (2006) Jundi Farelo soja 88 Oliveira Filho & Fracalossi (2006) Jundi Farinha Resduo de 85 Oliveira Filho & Fracalossi (2006) peixe Carpa Farinha peixe 90 Kim et al. (1998) Truta arco ris Farinha peixe 92 Gomes et al. (1995) Truta arco ris Glten de milho 95 Gomes et al. (1995) Truta arco ris Farelo soja 95 Glencross et al. (2004) Tilpia do Milho 90 Gonalves (2007) Nilo Tilpia do Farinha peixe 83 Gonalves (2007) Nilo Tilpia do Farelo soja 94 Gonalves (2007) Nilo CDA = coeficiente de digestibilidade aparente. Na tabela 3, esto apresentados os coeficientes de digestibilidade da protena e aminocidos essenciais de alguns alimentos para a tilpia do Nilo. Tabela 3. Coeficientes de digestibilidade verdadeiro da protena e de aminocidos essenciais e no essenciais de alguns alimentos para a tilpia do Nilo

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PB = protena bruta; Arg = arginina; Phe = fenilalanina; His = histidina; Ile = isoleucina; Leu = leucina; Lys = lisina; Met = metionina; Thr = treonina; Val = valina; Asp = cido asprtico; Glu = cido glutmico; Ala = Alanina; Cys = cistina; Gly = glicina; Ser = serina; Tyr = tirosina. Fonte: Ribeiro (2009) adaptado de Furuya (2010).

5. Exigncia de protena para peixes Os requerimentos de protena para peixes so mais altos quando comparados a outros vertebrados. O teor de protena ideal cerca de duas vezes maior do que para mamferos ou aves durante a primeira semana de vida, estgio mais exigente (Lovell, 1998). Geralmente, o requerimento protico reduz com a idade do peixe, por exemplo, os nveis proticos timos para salmondeos jovens esto em torno de 45 a 50% da dieta, enquanto que para juvenis esse valor de aproximadamente 40% e para adultos em torno de 35%. Alevinos de bagre americano exigem cerca de 40% de protena na dieta, juvenis necessitam de 30 a 35% e os adultos de 25 a 35%. Da mesma forma, para tilpias com menos de um grama, recomendado fornecer cerca de 35 a 50% de protena, e, quanto atingem a fase de um a cinco gramas de peso, o recomendado cai para 30 a 40% de protena, quando atinge cerca de cinco a 25 gramas o percentual proteico diminui para 25 a 30% e peixes acima de 25 gramas requerem uma quantidade em torno de 20 a 25% de protena (Wilson & Halver, 1986). De acordo com Pezzato et al. (2004) as raes para peixes devem conter entre 24 e 50% de protena bruta, em funo da fase de desenvolvimento, do ambiente e da espcie. Porm ainda podem ser verificadas diferenas entre o hbito alimentar e idade, e quanto mais jovens, maior contedo requerido. Essa aparente maior exigncia de protena na dieta explicada pelo fato do peixe apresentar menor consumo de energia, principalmente por no precisar regular a temperatura corprea, como no caso de aves e mamferos e serem capazes de utilizar mais eficientemente a protena como fonte de energia, uma vez que a excreo dos7

subprodutos do metabolismo dos aminocidos (on amnio NH4+ ou amnia no ionizada NH3) feito passivamente pelas brnquias, com reduzido custo energtico (Pezzato et al., 2004), economizando no catabolismo de protenas. Na tabela 4 demonstrada uma compilao de dados a respeito da exigncia protica de diferentes espcies de peixes de gua doce. Tabela 4. Exigncia de protena de diferentes espcies de peixes em diferentes fases fisiolgicas Espcie Fase fisiolgica Exigncia Hbito Fonte (%) alimentar Tilpia larvas 38,6* onvoro Hayashi et al. (2002) Piavuu alevino 34 onvoro Feiden et al. (2009) Tilpia alevino 32 onvoro Furuya et al. (2000) Jundi alevino 38 onvoro Signor et al. (2004) Pacu alevino 26 onvoro Fernandes et al. (2000) Tilpia juvenil 30 onvoro Furuya et al. (1996) Pacu juvenil 22 onvoro Fernandes et al. (2001) Dourado juvenil 45 carnvoro Borghesi (2008) Pintado juvenil 40 carnvoro Zanardi et al. (2008) Tilpia terminao 25 onvoro Flber et al. (2010) Pacu terminao 25 onvoro Signor et al. (2010) *protena digestvel

6. Digesto e absoro Os processos digestivos em peixes tm incio na boca e na cavidade faringeana, a partir da reduo mecnica do tamanho das partculas alimentares. Esse processo tem funo apenas de aumentar a superfcie de contato das partculas para aumentar a digesto enzimtica (Horn, 1998 apud Bombardelli et al., 2004). Nos peixes que no possuem estmago funcional, o intestino anterior transporta o bolo alimentar diretamente para o intestino e, aparentemente secreta muco, mas no componentes digestivos. Nos peixes que possuem estmago, o mesmo responsvel pelo armazenamento e degradao fsica e enzimtica inicial da dieta, pois h secreo dos componentes digestivos (Grosell et al., 2011). Os peixes com estmago funcional secretam tanto o cido clordrico (HCl) quanto o pepsinognio (baixo pH do estmago desnatura a maioria das protenas). O cido clordrico secretado contribui para a digesto inicial pela desnaturao da protena e para a converso do pepsinognio inativo do zimognio em enzima proteoltica pepsina ativa (Ash, 1985). Embora no seja caracterizado funcionalmente, o pncreas de vrias8

espcies de peixes possui grnulos de zimognio que produzem e estocam enzimas digestivas (Grosell et al., 2011). O zimognio dessas espcies possui enzimas pancreticas ou atividades enzimticas correspondentes a lpase, co-lipase, fosfolipase, -amilase, tripsina, quimiotripsina, elastase, carboxipeptidase A e B, bem como DNAase e RNAase (Grosell et al., 2011). De acordo com Hofer (1982) apud Ash (1985) em estudos comparativos de atividade proteoltica no trato digestivo de diversas espcies de peixes notrio que os carnvoros tm mais atividade proteoltica no contedo intestinal do que os herbvoros. A figura 1 representa dois peixes com hbitos alimentares distintos, o da esquerda, um salmo, carnvoro com estmago grande e intestino curto, e o da direita, um perca prateado, onvoro com estmago pequeno e intestino longo.

Figura 1. Anatomia de dois peixes com hbito alimentar distinto; peixe carnvoro (esquerda) tem grande estmago e intestino curto; peixe onvoro (direita) possui estmago pequeno e intestino longo. Fonte: www.kentsimmons.uwinnipeg.ca; www.library.enaca.org. O esfncter pilrico localizado na regio final do estmago que faz a conteno do alimento antes da passagem para o intestino delgado. A pepsina quebra principalmente ligaes peptdicas, envolvendo aminocidos aromticos, juntamente com o cido clordrico que hidrolisa parcialmente as protenas, liberando assim pequenas cadeias polipeptdicas para a digesto final no intestino delgado (Lovell, 1998).

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As protenas e peptdeos que chegam ao intestino, com ou sem um prvio processamento no estmago, so diludos e dissolvidos nas secrees alcalinas do fgado, pncreas e/ou parede do intestino. As aes pancreticas das endopeptidases tripsina, quimiotripsina e elastase I e II, bem como as endopeptidases, carboxipeptidase A e B, resultam em uma mistura de aminocidos livres e peptdeos menores (Grosell et al., 2011). A etapa final da hidrlise peptdica tem lugar na membrana da borda em escova dos entercitos por aminopeptidases ou por peptidases intracelulares, seguindo o peptdeo de transporte atravs da membrana. No entanto, algumas protenas e peptdeos entram no intestino a partir de dietas ou com as secrees gastrintestinais ou pancreticas e podem resistir a protelise e chegar ao intestino distal mais ou menos intacta (Grosell et al., 2011). A absoro de nutrientes solubilizados e molculas menores que foram formados durante a digesto, so posteriormente transportados ou absorvidos atravs da membrana apical dos entercitos que revestem o aparelho digestivo ps gstrico, e posteriormente esses nutrientes entram no aparelho circulatrio (Grosell et al., 2011). Portanto, para ocorrer a absoro, necessrio que a protena seja hidrolisada aminocidos. A partir de aminocidos, a absoro no intestino delgado pode ocorrer por transporte passivo ou ativo (sendo os trs principais identificados conforme o transporte de aminocidos, neutros, bsicos ou cidos, porm esses sofrem modificaes, os aminocidos podem utilizar a mesma via ou ser distinto para espcies de peixes) (Ash, 1985). O sistema de transporte de dipeptdeos menos caracterizado. Porm, o transporte de peptdios com transportadores de alta ou baixa capacidade de H + tem sido demonstrado para diversos peixes. O conhecimento dos mecanismos de absoro no intestino de peixes ainda rudimentar comparada com a de mamferos. No entanto, mecanismos gerais parecem ser conservados em peixes. Os nutrientes podem entrar (ou sair) das clulas de absoro aps um gradiente de concentrao por difuso simples ou por via paracelular. A contribuio da ltima rota foi considerado insignificante em peixes (Ferraris et al., 1990;. Oxley et al., 2007). Aminocidos livres e pequenos peptdeos parecem ser absorvidos no incio do processo digestivo diferente das protenas intactas (Ambardekar et al., 2009). A absoro dos aminocidos livres que ocorre na membrana apical do entercito, 10

realizada atravs de transportadores especficos dependentes de Na+, de transportadores no dependentes de Na+, e por difuso (Rotta, 2003). A absoro do aminocido e do sdio no gasta energia diretamente, mas dependente de um gradiente formado por um sistema de transporte ativo, usualmente a bomba Na+/K+. Esta bomba cria um gradiente de sdio favorvel sua entrada no entercito. Desse modo, o Na+ tende a entrar e, como o transportador s funciona se houver um aminocido conectado, acaba por carregar ambos para dentro da clula, levando, assim, a uma absoro de Na+ pela clula. Do interior do entercito o aminocido passa por difuso para os capilares sanguneos existentes nas dobras intestinais. Quando dois aminocidos so absorvidos pelo mesmo transportador, a presena de grandes quantidades de um dos aminocidos inibe a absoro do outro (Rotta, 2003). Absoro de peptdeos maiores e/ou protenas, provavelmente por endocitose, tem sido demonstrado em regies distal do intestino de peixes diversos (McLean & Ash 1987; McLean & Donaldson, 1990). A absoro ocorre na poro posterior do intestino mdio, independentemente do tipo de dieta e da idade do animal, sendo posteriormente hidrolisadas a aminocidos no citosol dos entercitos antes de entrarem na corrente sangunea. Os transportadores para esses peptdeos so diferentes dos transportadores de aminocidos, parecendo ser dependente de um transporte de H+ e no de Na+. Neste caso, o cotransporte de Na+/H+ forma um gradiente favorvel entrada do hidrognio no entercito, o qual, aparentemente, favorece a absoro dos peptdeos (Rotta, 2003).

6.1 Digesto de larvas As larvas de peixes possuem uma grande capacidade de crescimento, porm, para que isso ocorra o nitrognio a ser fornecido na dieta tem que estar prontamente disponvel, alm de estar em quantidade e ser de qualidade (alta disponibilidade). Alm da alta exigncia de aminocidos para construo dos tecidos corporais, os aminocidos so uma importante fonte de energia para esses organismos (Conceio et al., 2010). A maior diferena em termos de fisiologia nutricional larval em comparao com os peixes maiores a capacidade de digerir e absorver protenas complexas, alm de um requerimento de aminocidos mais elevado, devido a necessidade cumulativa de deposio proteica, turnover de protenas e catabolismo de aminocidos (Conceio et al., 2010).11

Outro grande problema enfrentado pelas larvas de peixes, que elas no possuem o sistema gastrintestinal completo, por isso quando nascem possuem o saco vitelnico, local de onde retiram suas reservas corporais, e quando essa reserva se esgota, na alimentao sugerido fornecer organismos vivos que so mais fcies de serem degradados devido a existncia de enzimas proteolticas existentes no prprio alimento vivo (exemplo, artmia). (Figura 2).

Figura 2. Larva de zebrafish (Danio rerio) com dois dias de idade. Fonte: Universidade de Stanford/Reuters A partir do momento em que se inicia a alimentao exgena, o trato gastrintestinal vital no fornecimento de todos os aminocidos necessrio para o desenvolvimento larval. No entanto, essas larvas, possuem um aparelho digestrio simples e com pouca capacidade para digerir as protenas. O aparelho digestrio completo transformado apenas algumas semanas aps a ecloso da larva (Rnnestad & Conceio, 2005 apud Conceio et al., 2010). Aparentemente, ao contrrio de protenas complexas, os aminocidos livres e os peptdeos podem ser rapidamente e eficientemente absorvidos no trato intestinal. A digesto das protenas da dieta inicia-se no intestino mdio anterior, onde o alimento misturado com secrees pancreticas e sais biliares. As secrees pancreticas alcalinas contm uma variedade de enzimas proteolticas, sendo a tripsina e a quimiotripsina os principais componentes (Gildberg, 2004). A tripsina um fator chave na ativao de proenzimas pancreticas inativas, e a tripsina ativada quando entra em contato com a enteropeptidase na borda em escova. Os efeitos combinados da atividade da tripsina e quimiotripsina proporcionam fragmentos proticos e pequenos peptdeos no lmen intestinal, e a hidrlise realizada por exopeptidases pancreticas e da borda em escova (Conceio et al., 2010).12

Como o estmago se torna gradualmente funcional, geralmente aps as primeiras semanas de alimentao, a digesto cida das protenas iniciada, envolvendo pepsina. O estmago um rgo altamente eficiente para degradar protenas complexas, atravs da ao combinada da degradao mecnica pela motilidade gstrica e HCl/secreo de pepsina que permite a desnaturao cida e a protelise (Gildberg, 2004). O estmago tambm funciona como um rgo de armazenamento de alimentos e pode oferecer pequenas quantidades de quimo parcialmente digerido para o intestino (Conceio et al., 2010).

6.2. Enzimas As enzimas digestivas influenciam a utilizao dos alimentos em peixes, e seu conhecimento importante para otimizar a formulao de dietas (Lazzari et al., 2010). Normalmente os peixes carnvoros possuem maior atividade da enzima protease enquanto as carboidrases so mais ativas em peixes com hbitos alimentares herbvoros e onvoros. Os peixes no utilizam bem os carboidratos da dieta, porm, quando se compara diferentes hbitos alimentares, possvel afirmar que peixes herbvoros e onvoros conseguem aproveitar melhores quantidades de carboidrato em relao aos peixes carnvoros. Isso devido a limitada produo da enzima amilase pelo intestino. A protease cida mais abundante no estmago de peixes carnvoros, porm possui potencial em peixes no carnvoros. A 3 permite observar e entender melhor a ao das enzimas no trato gastrintestinal de pintado, um peixe carnvoro. Lazzari et al. (2010) encontraram reduo da atividade da tripsina e quimiotripsina para jundis que receberam dietas baseadas em protenas vegetais. Porm a atividade da tripsina e quimiotripsina foi alta quando fontes proteicas de origem animal estavam presentes na dieta. As proteases alcalinas foram afetadas negativamente pelo farelo de soja nas dietas. J a amilase tem grande variao, sendo bem aproveitada em ambas as fontes proticas. A atividade da protease cida maior quando utilizadas as duas fontes proticas, vegetal e animal.

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Figura 3. Atividade especfica de enzimas nas sees gastrintestinal do pintado (Pseudoplatystoma corruscans) alimentado com dietas com diferentes composies. Adaptado de Lundstedt et al. (2004). O tratamento diettico no altera a atividade heptica das enzimas que catabolizam os aminocidos (alanina aminotransferase (ALT), aspartato aminotransferase (AST) e glutamato desidrogenase, (GDH)), embora o tamanho do pool de aminocidos livres total do msculo seja aumentado quanto mais fornece protena de origem vegetal (Gmez-Requeni et al., 2004). Ash (1985) classificou as enzimas que atuam no lmen intestinal como sendo as tripsinas, quimiotripsinas, carboxipeptidases (A e B) e elastases, e essas enzimas so consideradas predominantemente de origem pancretica, e as enzimas associada aos entercitos, so bem menos conhecidas, e acredita-se ser as mesmas que atuam nos organismos vertebrados terrestres (aminopeptidases).

7. Metabolismo Protico As protenas da dieta so hidrolisadas no lmen do trato digestivo sob a influncia de proteinases e peptidases, e transformadas em aminocidos ou peptdeos de cadeias14

curtas. A hidrlise completa efetuada por peptdeos intracelulares com a mucosa da clula (Hepher, 1988). Alm da digesto e transporte de aminocidos, a mucosa tambm encarregada, em alguns casos, na transformao metablica de aminocidos. Uma poro de aminocidos pode ser desaminada e seu esqueleto de carbono catabolizado para a produo de energia. Porm, a maior transformao de aminocidos ocorre no fgado. Os aminocidos no so armazenados no corpo e em excesso rapidamente desaminado, liberando dessa forma amnia para excreo e outros compostos nitrogenados para oxidao e produo de energia. O pool de aminocidos serve para os dois processos, catablicos e anablicos. A figura 4 mostra um esquema do pool de aminocidos em constante rotatividade.

Figura 4. Turnover de aminocidos nos peixes. Adaptado de Guilaume et al. (2001) e Bombardelli et al. (2004) Os aminocidos livres possuem trs possveis origens: (a) absoro intestinal de produtos da hidrlise das protenas alimentares; (b) sntese de novo e interconverses; e (c) hidrlise de protenas corporais. Eles podem ser utilizados para a sntese de protenas corporais ou componentes nitrogenados (cido nuclicos, aminas, peptdeos, hormnios, etc.), e providenciam uma fonte de carbono para o metabolismo intermedirio ou so oxidados para fornecerem energia (Guillaume, et al, 2001).15

Os aminocidos livres so distribudos e carregados atravs da corrente sangunea e podem sofrer metabolismo em duas direes: (a) direo anablica, que fornece a biossntese de novas protenas, podem ser funcionais, como hormnios e enzimas, estruturais, como na formao de novos tecidos (crescimento), ou na substituio de outros tecidos; e (b) a direo catablica, que aps a desaminao da molcula de protena produz esqueleto de carbono que pode ser utilizado para energia ou lipognese (Hepher, 1988). O metabolismo protico ocorre em muitos rgos do corpo. Alm da mucosa, o fgado, principal local das reaes metablicas, e o msculo apresentam papel importante nas vias catablicas dos aminocidos. A maioria das protenas plasmticas tambm sintetizada no fgado (Hepher, 1988). Embora a taxa do metabolismo protico seja menor no msculo do que no fgado, a massa muscular excede o volume dos outros tecidos, ento quantitativamente, este o local mais importante da sntese protica no corpo do animal (Hepher, 1988). Ento, grande parte da degradao e catabolismo de aminocidos acontece no msculo. De acordo com Guillaume et al. (2001) de 50 a 70% da sntese protica so retidos no msculo branco dos peixes, enquanto que 25 a 40% ficam retidos no msculo de mamferos. Isso explicado devido o crescimento muscular dos peixes ocorrer por hiperplasia (recrutamento contnuo das fibras do msculo) e no por hipertrofia. As propores de protenas anabolizadas e catabolizadas dependem da exigncia protica dos peixes, do contedo de protena da dieta e sua composio em aminocidos, da exigncia energtica e da quantidade de energia disponvel a partir de outras fontes como lipdios e carboidratos. O catabolismo dos aminocidos favorecido com a ausncia de energia fornecida pelos carboidratos e lipdios da dieta, pois assim, a protena ser convertida em energia. Por outro lado, a protena fornece a matria prima para o anabolismo protico. Enquanto os aminocidos no essenciais podem ser sintetizados a partir de esqueletos de carbono fornecidos por carboidratos e amnia, a protena da dieta fonte somente de aminocidos essenciais (Guillaume et al., 2001). Em peixes, assim como em mamferos, tanto para a sntese protica (particularmente no msculo) como para a translocao de aminocidos do fgado para o msculo so controlados por insulina. O maior papel da insulina nos peixes no metabolismo protico e lipdico, e o controle da homeostase da glicose tem significncia secundria. O aumento dos nveis de aminocidos no sangue aps uma alimentao faz16

com que ocorra a estimulao da insulina, aumentando a deposio de aminocidos no msculo esqueltico e sua incorporao em protenas musculares (Hepher, 1988). O catabolismo dos aminocidos geralmente se inicia pela desaminao, em que o nitrognio removido. Existe uma srie de percursos de desaminao em peixes. A maior delas a desaminao oxidativa junto com a transaminao. O processo de desaminao oxidativa, pelo qual os aminocidos so convertidos em cetocidos e amnia, envolve duas reaes consecutivas: primeiro, a transaminao de um aminocido com um -cetoglutarato para formar glutamato. Esta reao catalisada por uma transaminao especfica. E seguida por uma desaminao oxidativa do glutamato para cido -cetoglutrico, catalisado por glutamato desidrogenase. A ltima reao ligada com a cadeia oxidativa da mitocndria. Ela necessita de NAD + e NADP+ que podem em suas formas reduzidas NADH e NADPH entrar na reao de fosforilao, e produzir ATP no citocromo (Hepher, 1988). Os maiores locais de desaminao so o fgado, rim e brnquias e com menor extenso, em outros tecidos (Fauconneau, 1985). Como resultado da desaminao dos aminocidos, h produo de esqueletos de carbono de duas maneiras: (a) a maioria dos aminocidos produz -cetocidos que podem ser prontamente convertidos a carboidratos ou participam diretamente do ciclo do cido carboxlico produzindo energia. Estes so os cidos glicognicos. (b) Poucos aminocidos, tais como leucina e isoleucina formam esqueletos de carbono que produzem metablitos intermedirios que so mais estreitamente relacionados com o metabolismo dos cidos graxos do que a de carboidratos, tais como acetato, acetoacetato, -hidroxibutirato e acetona. Eventualmente, estes produzem acetil-CoA, que pode ser utilizado para a sntese de cidos graxos ou oxidado para a produo de energia atravs do ciclo do cido carboxlico. O piruvato e os -cetocidos fornecidos pela desaminao ou atravs da gliclise dos carboidratos, servem como precursores da biossntese de novos aminocidos (Hepher, 1988). A Tabela 5 mostra a distino dos aminocidos para os peixes. Os aminocidos no essenciais podem ser sintetizados a partir dos -cetocidos por transaminao. Os aminocidos essenciais podem ser divididos em trs grupos:

Aqueles que so sintetizados nas reaes do metabolismo intermedirio: arginina e histidina;

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Aqueles que podem ser sintetizados por transaminao, mas em uma taxa insuficiente, devido a ausncia de substratos: leucina, isoleucina, valina, triptofano, fenilalanina e metionina;

Aqueles que no podem ser sintetizados em nenhum intermedirio metablico, devido a ausncia das transaminases exigidas: lisina e treonina.

Consequentemente, esses dois, so os aminocidos essenciais absolutos. Tabela 5. Distino clssica dos aminocidos para peixes Essenciais No essenciais Arginina Alanina Histidina Asparagina Isoleucina cido asprtico Leucina cido glutmico Lisina Glutamina Treonina Glicina Triptofano Prolina Valina Serina Metionina Cistena* Fenilalanina Tirosina* *Aminocidos semi essenciais. Adaptado de Guillaume et al. (2001) As principais caractersticas do metabolismo das protenas nos peixe so: baixa atividade proteossinttica no msculo branco, baixa contribuio de todas as protenas corporais para o pool de aminocidos precursores, significncia do catabolismo direto pela via oxidativa de absoro dos aminocidos e, por fim, a excreo de resduos nitrogenados na forma de amnia.

8. Protena nos rgos alvos A protena da dieta consumida pelo peixe, passa por todos os processos de digesto, absoro, e ento transportada para os rgo alvos, isso vai ser dependente da funo do animal, se ele uma matriz reprodutora, a sua funo prover alevinos em maior quantidade, logo se fornece protena para esse fim, ao mesmo tempo, se o animal tem destino final para alimentao humana, fornecemos protena para que o mesmo ganhe tecido muscular.

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8.1. Msculo Alguns estudos foram e ainda esto sendo realizados para quantificar os tecidos e rgos dos peixes que permanecem com nveis de aminocidos elevados aps o consumo de uma dieta. Nesse sentido, Mente et al. (2003), obervaram que aumentando o teor de protena da dieta do salmo do Atlntico, h um aumento linear na quantidade de histidina no msculo branco, isso pode estar relacionado ao padro corporal de aminocidos. Porm a lisina apresentou comportamento de reduo linear conforme se aumentou o nvel protico, isso pode ser explicado pela fonte de protena, que no caso foi o glten de milho, e esse produto apresenta baixa quantidade de lisina na sua composio, como pode ser observado na Tabela 1. Mente et al. (2003) tambm verificaram que o contedo de aminocidos essenciais e no essenciais no msculo aps algumas horas da refeio no so estatisticamente diferentes, porm apresentam variao, isso pode ser explicado pelos processos de absoro e oxidao, no sendo estocado aminocidos no corpo. Em estudo com matrinxs, Vieira et al. (2005) verificaram que quando fornecidas fontes proticas mistas de farinha de peixe, farelo de soja e levedura, em dietas com nveis crescentes de protena, ocorre um aumento linear no msculo branco do peixe, na quantidade de aminocidos livres, lactato e glicose, e decrescem linearmente as quantidades de glicognio e piruvato, j a quantidade protica do msculo constante. Porem, segundo os autores, essas concentraes podem variar de acordo com o que disponibilizado na dieta, sendo o matrinx um peixe frugvoro, maiores concentraes de carboidratos so necessrios sua dieta, enquanto o contedo de protenas pode ser reduzido. A idade outro fator que altera a quantidade protica muscular, ou seja, a taxa de sntese expressada em % ao dia acentuada quando os indivduos so jovens em relao a animais com crescimento completo, assim como a capacidade de sntese protica (mg RNA por grama de protena). Em contrapartida, quanto mais velho o peixe, a taxa de sntese protica, expressada em miligrama de protena do msculo branco, aumenta, bem como a eficincia da sntese protica (Peragn et al., 2001).

8.2. Reproduo Embora seja um campo menos estudado, todo o processo que envolve o cultivo de peixes, depende da reproduo saudvel e que fornea quantidade suficiente de19

alevinos. Por isso a nutrio adequada de matrizes indicada para obter maior quantidade de alevinos por reproduo. Gunasekera et al. (1996) alimentaram fmeas de tilpia do Nilo com dietas contendo 10, 20 e 35% de protena bruta. Os animais que receberam 10% de protena na dieta no tiveram ovos fertilizados, enquanto as fmeas que receberam rao com 20 e 35% tiveram 79,8 e 83,8% dos ovos fertilizados. O nmero de ovos por desova tambm foi superior, conforme o maior nvel protico 359 e 398, respectivamente. Outro fator levado em considerao foi que 41,7 e 68,7% dos ovos eclodiram com 20 e 35% de protena, e a porcentagem de larvas normais foi de 41,8 e 59,8%, respectivamente. A quantidade de aminocidos no saco vitelnico das larvas tambm superior nos animais aos quais foram fornecidas dietas com nvel protico superior. Os efeitos do nvel protico na dieta sobre a maturao gonadal, tamanho e idade de primeira maturao, fecundidade e crescimento de tilpias do Nilo tambm foram avaliados por Hafedh et al. (1999). Os autores verificaram que os machos alimentados com 45% de protena atingem a maturidade sexual com 14 semanas, enquanto as fmeas com 18 semanas de cultivo.

8.3. Desempenho O crescimento dos peixes em geral afetado pela concentrao de protena fornecida na dieta. Com maiores nveis pode ser observado melhor ganho de peso, maior taxa de crescimento especfico ao dia e reduo da converso alimentar. O efeito da protena para alevinos e dois tipos de juvenis pode ser visualisado na figura 5.

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Figura 5. Mudanas no peso de tilpias do Nilo (g) alimentadas com diferentes nveis proteicos por 10 semanas. Adaptado de Abdel-Tawwab et al. (2010).

8.4. Parmetros sanguneos O contedo proteico e aminoacdico do sangue dos peixes variam conforme a alimentao e o perodo ps alimentar. A dieta pode influenciar nas concentraes de protena e aminocidos, porm perde seu efeito em pouco tempo (4 horas). Quando muito protena fornecida na rao dos animais, o contedo de glicose, protena e lipdios tende a aumentar devido ao excesso de aminocidos ser convertidos em carboidratos e em menor escala em gordura. Abdel-Tawwab et al. (2010) fornecendo trs nveis proticos (25, 35 e 45%) para tilpias do Nilo, em diferentes fases biolgicas, observaram que os glbulos vermelhos aumentam de quantidade, conforme o nvel protico da dieta aumenta, e esse21

comportamento segue para as fases de alevinos, juvenis e crescimento, esse mesmo comportamento foi verificado para hemoglobina, eritrcito, glicose e protenas. De acordo com Murai & Ogata (1990) aps uma hora da alimentao de carpas comuns, os nveis de aminocidos essenciais e no essenciais no sangue aumenta de 2 a 10 vezes, aps uma a duas horas e meia a concentrao dos aminocidos tende a reduzir novamente.

9. Excreo Os aminocidos no so armazenados no corpo, e seu excesso rapidamente desaminado, o grupo amino liberado na forma de amnia por excreo (80% do catabolismo nitrogenado) (Guillaume et al., 2001), e o esqueleto de carbono oxidado atravs do ciclo do cido ctrico para produo de energia ou em alguns casos convertidos em glicose ou lipdios (Walton, 1985). A amnia produzida pela desaminao oxidativa, se no reusada por aminao txica e dessa forma no pode se acumular no sangue ou organismo. Usualmente os animais aquticos resolvem esse problema excretando amnia no meio circundante. Esse mtodo no possvel em animais terrestres, nesses, a amnia txica convertida em componentes no txicos como a ureia em mamferos e cido rico em aves. A converso de amnia em ureia em mamferos realizada atravs da energia do ciclo da ornitina (Hepher, 1988). Smith (1936) apud Hepher (1988) encontrou concentrao de 2% de ureia no tecido e no sangue em elasmobrnquios (peixes cartilaginosos como raias, tubares, caes, etc.). Essa concentrao muito mais elevada do que em telesteos, que contm cerca de 0,01 a 0,03%, e isso pode estar ligado ao papel da osmorregulao dos peixes. O ciclo da ornitina sintetiza a ureia, e isso tem sido observado em elasmobrnquios. Vellas & Serfaty (1974) no encontraram atividade do ciclo da ornitina em carpas comuns. Forster & Goldstein (1969) relatam que a ureia produzida nos peixes pela via da purina, em que os aminocidos so transaminados para aspartato e glutamina e ento convertidos sucessivamente at cido rico, ureia e outros compostos (Hepher, 1988). A amnia (NH3) extremamente txica, mas quando transformada em on amnio (NH4+), excretada com maior facilidade pelos peixes, alm de ser menos txica. excretada via brnquias ou urina (75 e 25%, respectivamente).

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A sntese energicamente mais eficiente que outros processos de excreo, ocorrendo principalmente no fgado. A amnia produzida transportada pelo sistema sanguneo at as brnquias, de onde excretada para a gua (Ismio-Orbe et al., 2003). Peixes carnvoros tendem a excretar mais amnia que peixes onvoros devido a necessidade de maior quantidade de protena em suas dietas. Os peixes elasmobrnquios (tubares, raias e peixes de cartilagem em geral) excretam uria (cerca de 5 a 20% do nitrognio eliminado) ao invs de amnia, mas isso vem do catabolismo de purinas e arginina, e no de protenas. Por isso, a excreo de uria permanece baixa, em contraste a excreo de amnia tem um pico, algumas horas posteriores a refeio (Figua 6).

Figura 6. Padro de variao nas taxas de excreo nitrogenada de salmes (sockeye salmon) alimentados com uma refeio diria e em jejum por 22 dias. Adaptado de Hepher (1988). A excreo de amnia pelos peixes tem algumas vantagens sobre a excreo de uria e cido rico. o mais simples composto dos produtos de excreo e tem a menor molcula. Portanto, a amnia passa facilmente atravs da membrana das brnquias e o custo de energia para sua excreo mnimo. A amnia dissolve-se facilmente na gua e 99% sofre dissociao inica quando o pH do meio e do sangue esto prximos ao neutro (Hepher, 1988; Lovell, 1998).23

A sntese de uria um processo que demanda energia (endergnica); necessrio ATP para que ocorra a sntese. Alm disso, necessrio gua na excreo de uria, o que seria um limitante para peixes de gua salgada, que necessitam conservar a gua corporal (Lovell, 1998).

10. Consideraes finais A nutrio de peixes como um todo bastante complexa, pois existe diversas espcies de peixes, com hbitos e caractersticas distintas, e consequentemente, a fisiologia desses animais diferente uma das outras, portanto, o aproveitamento dos nutrientes sero diferenciados. A digesto e absoro proteica so dificultadas quando os animais acabam de eclodir e ainda no possuem seu aparelho digestrio completo, o que requer maior cuidado, pois os mesmos necessitam organismos vivos em sua alimentao. Com o passar dos dias, o aparelho digestrio vai se formando, e quando o estmago passa a ser funcional os sucos gstricos so liberados, o que nos permite incluir protenas complexas. Peixes maiores tem capacidade de hidrolisar as protenas, essas em fraes de aminocidos e peptdeos so absorvidas no intestino e transportadas at a corrente sangunea, seguindo para os rgos alvos onde participaro das snteses na produo de fil (msculo), obtendo imunidade, proporcionaro maior fertilidade e ndices reprodutivos s matrizes. Essa frao proteica pode virar energia, atravs do ciclo dos cidos ctricos e o que no utilizado excretado como amnia principalmente atravs das brnquias e urina (peixes sseos), j os peixes cartilaginosos possuem excreo diferenciada, eliminando ureia. Todas essas reaes ocorrem constantemente e em conjunto nos peixes, o objetivo que os animais ganhem peso, mantenham o estado sanitrio adequado sem ocorrer mortalidade, para no final da cadeia algum obter lucro com a venda do produto final.

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