O papel dos fungos e a fascinante interação dos microrganismos durante a digestão da fibra no rúmen

Os ruminantes aproveitam os nutrientes da digestão microbiana, sendo que a degradação da parede celular é resultado da simbiose entre os ruminantes e os microrganismos presentes no rúmen. O rúmen é um órgão de elevada capacidade de adaptação metabólica, pois quando ocorre uma mudança na dieta, ocorre mudança na população da microbiota ruminal, que é composta por bactérias, protozoários e fungos, os quais estão distribuídos entre a fase sólida e a fase líquida do conteúdo ruminal. Estes microrganismos, no interior do rúmen, interagem através de relações como, predação, competição, antibiose e mutualismo.


Figura 1. Protozoário com bactérias aderidas na parte inferior e no centro um esporo de fungo.

Fonte: Foto de Mel Yokoyama e Maria A. Cobos. Publicação do USDA.


Os microrganismos do rúmen são responsáveis pela degradação da fibra dos alimentos e são classificados pelo tipo de substrato em que atuam e pelos diferentes produtos finais da fermentação. Na Tabela 1 estão descritos os principais microrganismos ruminais associados às fibras e sua função.


Os fungos anaeróbios são integrantes da microbiota ruminal de animais alimentados com dietas fibrosas e seu crescimento é estimulado por aminoácidos, ácidos graxos voláteis, carboidratos fermentáveis, baixas concentrações de ácidos graxos de cadeia longa e por várias vitaminas. O estabelecimento dos fungos na microbiota ruminal ocorre com o contato entre animais jovens e adultos. A transferência desses microrganismos se dá através da saliva, ar, alimentos contaminados, esterco do curral e contato bucal com as tetas das vacas, com o solo e pastagem. Com todas estas formas de contágio a colonização precoce é possível, pois tais fungos podem utilizar lactose como fonte de carbono, além disso, a ingestão e sobrevivência de poucas células de uma espécie são suficientes para a colonização do ambiente ruminal, pois a zoosporulação é uma eficiente forma de reprodução.


Diversos autores constataram a população de diferentes espécies de fungos em animais com duas semanas de vida. Esta microbiota torna-se estável em nível de população em animais com 6 a 8 semanas de vida. Theodorou et al. (1993) sugere a possibilidade de elevada transferência de fungos ruminais entre espécies (bovinos, ovinos), pois cultivou fungos anaeróbios a partir de amostras da digesta de cada compartimento do trato digestório posterior de bovinos e ovinos, e cultivou também a partir das amostras de fezes obtidas das áreas de pastagens. O sucesso no cultivo de fungos anaeróbios a partir destas amostras comprovou a presença de zoósporo em todas as amostras analisadas.


O papel dos fungos no rúmen foi descoberto recentemente. Os fungos atuam, sobretudo, na digestão da fibra, pois a biomassa de fungos aumenta substancialmente em dietas ricas em volumosos e estão praticamente ausentes em dietas ricas em concentrados à base de grãos de cereais. Isto pode ser em função do baixo ph observado no rúmen de animais com dietas a base de concentrado, os fungos são sensíveis ao baixo ph ruminal. Animais alimentados com dietas fibrosas e de baixa qualidade nutritiva apresentam expressiva população de fungos no rúmen, podendo representar até 8% da biomassa ruminal. Recentes experimentos têm mostrado que ao remover os fungos do conteúdo ruminal, ocorre significante redução na produção de gases e degradação da fibra in vitro de dietas fibrosas.


Há evidências de que os fungos Neocallimastix patriciarum, Sphaeromonas communis e Piromonas communis participam ativamente no rompimento físico da fibra por meio de rizóides ou hifas. A ação dos fungos na parede celular diminui a rigidez estrutural das forragens e aumenta a superfície acessível para a ação das bactérias. Wilson e Mertens (1995) desenvolveram uma hipótese que relata a ação das bactérias sobre a digestão da parede celular, mas realçam que, certamente, a presença de alta população de fungos anaeróbicos no rúmen poderia reduzir algumas limitações estruturais da parede celular, por causa dessa capacidade de se fixarem na parede secundária do esclerênquima por introdução dos rizóides, possibilitando uma ação sinérgica com as bactérias. Além disso, os fungos anaeróbios produzem uma variedade de enzimas, as quais possuem atividades celulolíticas, xilanolíticas e amilolíticas. Um estudo feito por Lee et al. (2000) indicou que a adição de fungos, com capacidade fibrolítica elevada, pode aumentar a utilização de nutrientes pelos ruminantes (Tabela 2).


Apesar dos fungos terem maior atividade nos carboidratos fibrosos da dieta, algumas espécies são capazes de colonizar e degradar o amido. Os fungos anaeróbios são hábeis em utilizar uma ampla variedade de carboidratos solúveis como fonte de energia e utilizam quase todos os polissacarídeos das plantas, com exceção da pectina e do ácido poligalacturônico. Os fungos do gênero Neocallimastix isolado e estudado até o momento, a maior parte utilizam celulose, hemicelulose, xilana e amido. A utilização do amido é uma característica variável entre o grupo Piromonas. Fungos isolados correspondentes ao gênero Sphaeromonas (Caecomyces) aparecem para utilizar uma extensão menor de polissacarídeos que o Neocallimastix e Piromonas. Todos os Sphaeromonas (Caecomyces) isolados examinados são capazes de utilizar xilana, mas somente alguns utilizam celulose. De acordo com suas habilidades para degradar a parede celular da planta, os fungos do rúmen produzem uma série extremamente larga de polissacarídeos (b- glucosidase, b- frutosidase, b-xilosidase, a-L arabinofuranosidase).


As interações entre os fungos e outros microrganismos do rúmen são complexas e pouco estudadas. Estes microrganismos, no interior do rúmen, interagem através de relações como, predação, competição, antibiose e mutualismo. Estudos sugerem que a bactéria Clostridium Tertium é responsável por controlar a população de fungos no rúmen, através do mecanismo de competição. Joblin (1990) observou algo semelhante ao demonstrar que uma cepa de Butyrivibrio fibrisolvens inibiu o crescimento de seis espécies de fungos ruminais. Butyrivibrio fibrisolvens possuem capacidade de digerir xilanas, um dos substratos utilizados pelos fungos, sugerindo a competição pelo substrato. Por outro lado, no mesmo estudo foi observado o crescimento de outras quatro espécies de fungos. Bactérias como a R. albus e a R. flavefaciens, que degradam celulose, produzem uma proteína solúvel que inibe a degradação da celulose por fungos anaeróbios do rúmen. Por outro lado, sabe-se que alguns microrganismos metanogênicos estimulam a degradação da celulose, por fungos (Tabela 3).


Os protozoários em geral predam bactérias ruminais diminuindo a taxa de degradação da fibra. Sobre a interação entre protozoários e fungos Morgavi et al. (1994) observou a predação de zoósporos e micélio por protozoário. Ao contrário, Fonty e Joblin (1991) observaram a presença de protozoários próximos a esporângios em regiões do substrato colonizados por fungos. Esta contrariedade observada pode ser devido à diferença entre as espécies de protozoários. A Tabela 4 mostra que protozoários de tamanho pequeno não interferem na degradação da fibra pelos fungos, por não haver predação. Na Tabela 5 é observada uma grande queda na degradação da fibra, o que é conseqüência da predação dos fungos por protozoários de tamanho médio.



Ainda há muito o que se estudar para elucidar a complexa microbiota ruminal e a interação entre esses microrganismos no rúmen. O equilíbrio entre os microrganismos no rúmen são de grande importância para se obter uma ótima atividade fermentativa e digestão da fibra.


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