Biotecnologia reprodutiva aplicada à suinocultura

A suinocultura brasileira vem se destacando no cenário internacional por seus elevados índices de produtividade. O rebanho nacional com aproximadamente 35 milhões de suínos apresenta elevada densidade demográfica nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná e acelerado desenvolvimento em São Paulo, Goiás, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso e Minas Gerais (Deschamps et al., 2001).

A aplicação de técnicas de Biotecnologia Reprodutiva  à suinocultura tem o intuito acelerar o melhoramento genético dos rebanhos.  Isso pode ser realizado, através da Inseminação Artificial (IA) associada a programas de superovulação e transferência de embriões e também técnicas como a criopreservação de gametas, incluindo congelamento de embriões, resfriamento e congelamento de sêmen, possibilitam o uso intensivo da fêmea e do macho suíno de alto valor genético, formação de bancos de germoplasma e importação e exportação do material genético (Visscher et al., 2000),e ainda, a implantação de inovações tecnológicas como a IA pós cervical, que possibilita a utilização de doses inseminantes com apenas 1/3 da concentração espermática utilizada na técnica de IA convencional (Watson et al, 2002). Portanto, o uso destas biotécnicas diminuem a ocorrência de transmissão de enfermidades e também otimizam o uso de machos que apresentam alto valor genético (Watson et al., 2002).

Com a produção in vitro de embriões suínos (PIVES), torna-se possível testar previamente a habilidade fertilizante in vitro dos animais a serem utilizados na IA (Bavister, 1990), permitindo avaliar de forma mais precisa, todas as etapas existentes entre a ligação e a penetração do espermatozóide na zona pelúcida, e , assim , auxiliar todos os estágios da penetração espermática (Martínez et al., 1993). Além disso, torna-se possível produzir embriões a partir de ovários oriundos de abatedouro os quais poderiam ser usados para uso experimental (Visscher et al., 2000). Ainda associado a esta biotécnica, pode-se usar o  teste de penetração espermática in vitro, que elimina as etapas de maturação ovocitária e cultivo dos presumíveis zigotos (Macedo, 2002).

Biotécnicas como a clonagem, transgênese, xenotransplante e o uso de Marcadores Moleculares poderiam ser usadas com a finalidade de eliminar a variabilidade de genótipos individuais, reduzir o atraso genético em granjas comerciais, apresentando também, aplicações na biomedicina e na indústria farmacêutica (Visscher et al., 2000).

A seguir as biotecnologias reprodutivas aplicadas à suinocultura serão discutidas.

 

Biotécnicas Reprodutivas

 

1- Inseminação Artificial em suínos (IA)

O uso da inseminação artificial (IA) em suínos tem sido incrementado de forma marcante nos últimos anos. Esta tendência de crescimento se caracteriza por um aumento na comercialização de sêmen pelas centrais produtoras de sêmen (sistemas abertos) e também pelo aumento no número de programas de produção de sêmen em ambiente de granja (sistemas fechados) (Deschamps et al., 1998a).

As principais razões deste incremento devem-se a fatores como o melhoramento genético, pela possibilidade de disseminação acelerada de material genético de animais superiores, reduzindo a distância entre pólos extremos da pirâmide genética, monitoramento do desempenho reprodutivo, permitindo a detecção precoce de falhas reprodutivas, otimização de talentos humanos, exigindo funcionários mais especializados; melhoria na técnica e no uso de equipamentos, obtendo assim, índices de produtividade compatíveis, eficiência no uso de instalações, permitindo que com o uso dessa técnica, espaços que anteriormente eram alocados para machos, possam  alojar fêmeas e benefícios sanitários, ou seja, através da biosseguridade, uma vez que, com a IA existe uma redução na introdução de machos no rebanho, proporcionando a diminuir riscos de enfermidades nos plantéis (Deschamps et al., 1998; Corrêa et al., 2001).

Certamente, uma das vantagens da IA é o grande avanço do melhoramento genético de suínos em casos de tipificação de carcaças, promovendo uma mudança de comportamento dos produtores, que podem passar a valorizar e procurar por animais geneticamente melhorados que possibilitam maior retorno econômico. Estima-se que o ganho genético provável situa-se entre 1 a 3% ao ano, com programas de melhoramentos genéticos bem elaborados e que priorizem as características mais fortemente ligadas ao retorno econômico da atividade, tais como: produtividade (kgs leitões desmamados por fêmea/ano), eficiência de crescimento (ganho de peso), conversão alimentar (kgs de alimento/kgs de ganho de peso) e qualidade de carcaça (% de carne magra) Deschamps et al.; 2001.

A expansão da IA em suínos poderia ser ainda mais significativa se refrigeração do sêmen a temperatura  de 5ºC fosse consolidada, principalmente em regiões onde predominam temperaturas elevadas durante o ano todo. Sendo assim, a possibilidade de refrigerar o sêmen a temperaturas de 5ºC, em refrigeradores comuns, torna o uso da IA de maior aplicabilidade a partir de uma considerável redução de custos, tanto para granjas que possuem sua central de IA, bem como para aquelas que adquirem sêmen de outras centrais (Corrêa, 2002). Isto se dá em função da ausência de necessidade do uso de refrigeradores com temperaturas controlada, que em geral, tem um custo mais elevado (Corrêa, 2002; Pursel et al., 1973; Bortolozzo & Wentz, 1997; Deschamps et al., 1998). Assim os benefícios inerentes a IA podem ser incorporados, mesmo por granjas de menor inventário.

Além disso, se a tecnologia de congelamento de sêmen fosse tão avançada quanto em outras espécies, a utilização de sêmen congelado seria uma alternativa a longo prazo para promover maior intercâmbio genético. Com o uso do sêmen congelado, o custo de importação genética de outros países seria sensivelmente reduzido, com a vantagem de reduzir o risco de introdução de doenças (Johnson et al., 2000).

A conservação do sêmen suíno através do congelamento é um dos objetivos da pesquisa na área da biotecnologia da reprodução. Vários pesquisadores tentam aprimorar essa biotecnologia e quando ela estiver dominada, trará um grande impulso em programas de IA, permitindo acesso de produtores a machos selecionados, independente da distância que os separa das centrais de IA (Watson 2002).

 

2-Criopreservação de gametas (Congelamento de Embriões)

A criopreservação de embriões suínos pode desempenhar um papel fundamental no aspecto de biossegurança, permitindo a introdução de genótipos superiores em rebanhos sanitariamente fechados, controlando a disseminação de doenças, e podendo ser usada como um meio de preservação genética durante a erradicação de doenças. No entanto, da mesma forma que o sêmen congelado, a sua maior aplicação encontra-se restrita ao intercâmbio genético entre países e conservação de linhagens ou raças que se encontram em vias de extinção ou em risco sanitário (Visscher et al., 2000).

Isso ocorre porque o congelamento de embriões suínos apresenta algumas limitações técnicas, que restringem sua difusão. Os embriões apresentam alto conteúdo de lipídios, o que incompatibiliza a sua sobrevivência, após serem submetidos ao congelamento e, também, por serem sensíveis a condições de baixa temperatura (Kikuchi, 2002). Uma alternativa para esse problema é a remoção destes lipídios, o que implica em um processo minucioso e com pouca aplicação prática, já que micromanipulação para remoção do lipídio,  indica que os embriões  ganham tolerância ao resfriamento,porém quando seu lipídio intracelular é reduzido, há um atraso no seu desenvolvimento, devido a ruptura da zona 00pelúcida (Dobrinsky, 2001).

Estudos nessa área estão voltados para a elaboração de um protocolo, utilizando a técnica de vitrificação de gametas e embriões proporcionando o estabelecimento de bancos de genes e possibilitando o aumento da viabilidade dos embriões produzidos in vitro (Berthelot, 2000; Lazar, 2000).

 

3-Fertilização in vitro em suínos (FIV)

A fertilização in vitro (FIV) é uma biotécnica que pode ser aplicada à suinocultura com o intuito de acelerar o melhoramento genético, disseminando o material genético a ser produzido em larga escala o que proporcionaria maior disponibilidade de um grande número de embriões para estudos de xenotransplante, transgênese e clonagem.

A fertilização in vitro (FIV) consiste na penetração de espermatozóides em um ovócito, sob condições controladas. No entanto, genericamente, este termo compreende os complexos mecanismos de maturação ovocitária e capacitação espermática, além do cultivo do presumível zigoto (Bavister, 1990).

Sabe-se que a qualidade seminal é predita através de análises laboratoriais que não medem a real capacidade fecundante do espermatozóide, não oferecendo consistência na avaliação da potencialidade reprodutiva do macho, podendo assim subutilizar machos de alta capacidade fecundante ou utilizando demasiadamente machos de menor capacidade. Vários trabalhos têm sido realizados para identificar métodos de avaliação da qualidade seminal que tenham relação com fertilidade (Ericson et al., 1993; Pérez-Liano et al., 2001; Martínez et al., 1993).

Portanto, outra importante aplicação da técnica visa medir a capacidade fecundante do sêmen de machos suínos e correlacionando-a com taxa de penetração ou formação de pró-núcleos, sendo desta forma uma ferramenta adicional para selecionar reprodutores em centrais de inseminação, uma vez que os métodos tradicionais de avaliação seminal (motilidade, vigor, concentração e morfologia) não oferecem esta informação de forma direta (Xu et al., 1998; Martínez et al., 1993).

Entretanto, existem problemas na técnica que dizem respeito a dificuldade na obtenção da maturação citoplasmática dos ovócitos, na alta taxa de polispermia e na baixa eficiência no cultivo embrionário. Isto têm contribuído, para os maus resultados obtidos até então ao redor do mundo (apenas 5% de blastocistos) (Hunter, 1996.; Funahashi & Day 1993).

Portanto, se faz necessário que a metodologia da FIV seja simplificada, a fim de facilitar sua execução e diminuir os efeitos das particularidades inerentes a cada macho, como a relação espermatozóide:ovócito para obter os melhores índices de taxa de formação de pró-núcleos (Coy et al.,1993)  e a concentração espermática utilizada (Xu et al., 1998), além de diminuir ou eliminar os fatores inerentes ao processo de maturação ovocitária que influenciam diretamente na formação dos pró-núcleos.

Dessa forma, surge o Teste de Penetração Espermática (PEVI), metodologia mais simples que a técnica da FIV, oferece dados sobre a capacidade fertilizante do sêmen. Estes métodos, além de avaliar a capacidade fecundante do espermatozóide, são capazes de classificar os machos aptos à reprodução em 3 níveis de fertilidade (alta, intermediária e baixa) (Martinez  et al., 1993; Gadea et al., 1998). As anormalidades morfológicas e os parâmetros que avaliam integridade de membrana e reação acrossômica em ovócitos homólogos, diferenciam os machos em apenas duas categorias de fertilidade alta e baixa (Vazquez et al., 1993; Gadea et al., 1998).

 

4-Clonagem

Clones ou cópias idênticas de indivíduos podem atualmente ser produzidos graças a evolução tecnológica da transferência nuclear. A produção de clones é de grande interesse não só para o melhoramento genético, mas também para a biotecnologia, para a biomedicina, bem como para diversas áreas da pesquisa fundamental (Gurdon & Colman, 1999; Kikyo & Wolffe, 2000).

A clonagem pode ser natural ou induzida. Esta última ocorre em animais que podem usar como matéria-prima células embrionárias ou células somáticas (todas as células do corpo com exceção das reprodutivas) que são introduzidas em óvulos anucleados (sem núcleo) artificialmente. Os indivíduos resultantes da clonagem têm, geralmente, o mesmo genótipo, isto é, o mesmo patrimônio genético. Dizemos isso, porque, durante a reprodução assexuada, pode ocorrer alguma alteração do material genético (mutação), gerando um indivíduo com patrimônio genético diferente do existente no original. Na ausência de mutação, portanto, os clones são geneticamente idênticos (Prather et al.; 1989).

Há duas diferenças básicas entre a clonagem induzida em animais feita a partir de células embrionárias e a realizada com células não reprodutivas. Os clones obtidos a partir de células embrionárias são limitados, pois cada  embrião oferece somente de 8 a 16 células capazes de gerar embriões (Smith & Wilmut 1989). Além disso, como o embrião-clone derivou de um outro embrião, não se pode saber qual é o resultado final, pois ele é o produto de uma fecundação que contém uma combinação gênica desconhecida, que ainda não manifestou as suas características. Quanto aos clones obtidos a partir de células não reprodutivas, o resultado é mais preciso, pois já se conhece o produto que vai originar os clones (Campbell et al., 1996). Neste caso, pode ser feito um número ilimitado de cópias.

Atualmente, estão sendo realizados estudos onde através de técnicas de clonagem procura-se obter clones de suínos sem a alfa-galactosil-transferase. Os tecidos destes animais, não desencadearia ao homem problemas de rejeição e seriam ideais para transplantes renais e cardíacos. Outra promessa é a produção rápida de animais com defeitos genéticos que simulem doenças humanas como a fibrose cística, o que dinamizaria os testes de novos medicamentos.

Outra vantagem está mais ligada diretamente a cadeia produtiva da suinocultura, onde problemas como atraso genético e dificuldades de seleção para cruzamentos, seriam amenizados com a disseminação dessa tecnologia, possibilitando, com isso, um intercâmbio genético de animais de linhagens superiores, eficiente utilização dos gametas e geração de novos produtos (Visscher et al., 2000).

Futuramente o mercado da pesquisa terá propósitos bem definidos: a clonagem de suínos com genes de outras espécies introduzidos artificialmente em suas células, os transgênicos (Prather et al., 1989). Esses animais farão o papel de uma fábrica viva de órgãos usados como substitutos dos órgãos humanos em transplantes. Por enquanto, os xenotransplantes, não são feitos por uma razão muito simples. Espécies diferentes não são compatíveis e, ao misturá-las, podem favorecer o contágio de doenças ainda desconhecidas.

 

5-Animais Transgênicos e Xenotransplante

Animais transgênicos possuem uma ou várias cópias de um gene exógeno integrado permanentemente na linhagem de células germinativas e, portanto, transmissível a seus descendentes (Brem et al., 1985; Brinster et al., 1981). Os métodos empregados atualmente para a produção de animais transgênicos estão divididos em três tipos de técnicas básicas: infecções de embriões como vetores retrovirais, microinjeção pronuclear de zigotos e microinjeção em blastocisto de células tronco embrionária modificadas (Brem et al., 1985; Brinster et al., 1981). As aplicações desta biotecnologia transgênica é muito ampla e de grande avanços para a ciência. Algumas das aplicações podem ser citadas como: aumento na prolificidade e performance reprodutiva, melhor conversão alimentar e aumento nos índices de crescimento, melhor composição de carcaças, maior produção de leite e aumento na resistência a doenças.

Esta biotécnica constitui-se em transplantar órgãos ou tecidos de um animal para outro de diferente espécie (principalmente de suínos para humanos), e o suíno é considerado o animal de eleição para a realização de Xenostransplantes devido a semelhança de seus órgãos aos do homem, por ser fornecedor potencial de células cardíacas, tireóide, heparina, insulina, hemoglobina e até mesmo pele, nos casos de queimadura de 3 grau (Transplant Patient, 2000).

O atual estágio do transplante de órgãos do suíno para o homem está dividido em etapas a serem realizadas, como: Produzir suínos transgênicos (com genes que impeçam a rejeição e com genes humanos), Clonar estes suínos transgênicos (para ter grande quantidade de órgãos), Superar as barreiras éticas, morais e religiosas e realizar os Xenostransplantes (Transplant Patient, 2000).

 

6-Marcadores Moleculares

Atualmente, empregam-se diferentes técnicas de biologia molecular na pesquisa de genes responsáveis pela expressão de características zootécnicas, ou de regiões do genoma que estejam relacionadas com manifestação desta característica. Um marcador molecular pode ser um gene, um sítio de restrição ou qualquer outra característica do DNA que permitia distinguir diferenças entre indivíduos. Empresas fornecedoras de suínos de elevada genética estão investindo recursos na pesquisa de marcadores moleculares de interesse econômico.

Estima-se que o genoma suíno tenha em torno de 3×109 nucleotídeos. Apenas 3% desta parcela é constituída por genes que codificam proteínas- éxons (Bastos , 1998).

Os genes estão posicionados entre regiões de DNA não codificantes chamadas íntrons. Estes íntrons apresentam regiões polimórficas que podem ser ocasionadas por substituição de bases nitrogenadas, ocasionadas por mutações pontuais ou por inserção ou perda de fragmentos em pontos determinados do genoma. Estas regiões servem de marcadores moleculares (Zaha, 2003). As técnicas utilizadas na busca de genes de interesse são: Sequenciamento de Nucleotídeos, Hibridização, RFLP (polimorfismo no comprimento de fragmentos de restrição) e Minisatélites (seqüências curtas repetidas em série) Amplificação de DNA por PCR: RAPD (polimorfismo do DNA amplificado ao acaso) e AFLP ( polimorfismo de comprimento de fragmentos amplificados) (Zaha, 2003).

Alguns marcadores em uso podem ser citados como ESR e PRLR estão relacionados à alta prolificidade (Haley et al., 1991). A utilização de genes receptores nucleares (ESR) da raça Meishan em animais da raça Large White, é a busca para adicionar a raça Large White as características de prolificidade da raça Meishan (Haley et al., 1991). Outros marcadores como HAL relacionado a genes que determinam qualidade da carne, como o gene do estresse suíno e QO marcador MC4R relacionado ao crescimento e deposição de gordura, dentre outros estudos (Fujji et al., 1991; Bastos et al., 1998).

O uso de marcadores moleculares está relacionado a utilidade em programas de melhoramento genético avançado, exigências específicas do mercado, identificação individual de animais portadores de genes de interesse comercial, reduzir o atraso genético das granjas comerciais, determinar e comprovar animais oriundos de elevada genética e diagnóstico e controle de doenças genéticas (Bastos et al.,  1998).

 

Autores: Carolina Gonçalves Serret – Médica Veterinária – Mestranda em Biotecnologia Agrícola, Marcio Nunes Corrêa – Médico Veterinário – DC – Profº Departamento de Clínicas Veterinária, Thomaz Lucia Júnior – Médico Veterinário – PhD – Profº Departamento de Patologia Animal.

 

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Fonte: Revista Porkworld

Por: Francisco Ferreira, O Aprendiz

 

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