Vitor de Almeida Pontinha
Influências de macroalgas no estresse ambiental do camarão branco do Pacífico e no crescimento e rendimento gonadal do
ouriço-do-mar
Tese submetida ao Programa de Pós-Graduação em Aquicultura da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do Grau de Doutor em Aquicultura.
Orientadora: Leila Hayashi
Coorientador: Felipe do Nascimento Vieira
Florianópolis 2018
Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor,
Dedico este trabalho às minhas sobrinhas Nicolye Kogevnikovs Zuchiwschi, Laura Lemos Pontinha e Maria Luisa Lemos Pontinha pela ausência.
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer aos meus pais, Acácio de Almeida Pontinha e Débora Raquel Pinto que sempre me incentivaram a continuar estudando e à minha esposa, Elaine Zuchiwschi pelo apoio e contribuições que me permitiram concluir este trabalho. Minha gratidão aos professores Leila Hayashi e Felipe do Nascimento Vieira pela orientação, compartilhando o conhecimento e forncendo a estrutura necessária.
Muito obrigado à coordenadoria de pós-graduação, especialmente ao Carlito Aloísio Klunk. Aos alunos da seção de microbiologia do Laboratório de Camarões Marinhos (LCM), Marissol, Mari, Moisés, Esmeralda e especialmente Delano Norha, que contribuíram significativamente nas análises imunológicas e microbiológicas do trabalho, muito obrigado. Agradecimentos ao Núcleo de Patologia Aquícola Aquícola (NEPAq), especialmente a Ana Lúcia Carneiro Schaeffer pelo apoio na histologia e ao Laboratório de Peixes Marinhos (LAPMAR) e ao Gabriel Passini pelo preparo das rações.
Um ―Thank you, very much‖ aos pesquisadores da Bantry Marine Research Station (BMRS): Julie Maguire, Fiona Moejes, Cat Smith, Dave Evans, Daryl Gunning, Jennifer Hurley e Rèmi Chausse pela receptividade e apoio que me foi proporcionado em terras estrangeiras.
Um agradecimento à toda equipe do LCM que foi responsável para que não faltasse nada necessário aos experimentos, fornecendo toda a estrutura necessária. Obrigado Prof. Walter, David, Dimas, Chico, Carlos ―eletricista‖, Carlos ―biólogo‖, entre outros.
Aquele obrigado aos colegas da seção de macroalgas do LCM, presente nas horas felizes e estressantes: Mari, Anna Gabi, Ana Lu, Clóvis, Mathias, Filipe, Ticiane, Marina, Olivia, Luiza, Rodrigo, Thallis, Débora, etc.. Foi um prazer contar com o apoio e a companhia de vocês.
E para finalizar, gostaria de agradecer a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) que me fornceu a bolsa de estudos de doutorado e de doutorado sanduíche (PDSE), e à Acadian Seaplants Ltd pelo envio da alga e colaboração no trabalho.
Faz tempo as algas tinham braços
e reflectiam as alas da água em flores marinhas
inebriadas em redor pelo fósforo dos peixes direccionavam faróis para as gemas das ilhas (...)
se não fossem as algas, que saberíamos da alegria?
RESUMO
Além de seu valor nutricional, as macroalgas possuem uma série de compostos que apresentam funções bioativas nos organismos. A investigação do efeito destes compostos na aquicultura tem demonstrado suas ações benéficas, estimulando o desempenho zootécnico, a capacidade imunológica e a resistência à fatores abióticos nos animais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de macroalgas marinhas na tolerância de camarões ao estresse hipotérmico e hipossalino, e no desempenho de ouriços-do-mar cultivados. No primeiro capítulo, foi realizada uma breve revisão bibliográfica sobre a atual condição dos cultivos de algas, camarões e de ouriços-do-mar, além do potencial uso das macroalgas como fonte de bioativos para aquicultura. No segundo capítulo foi verificada a temperatura (TL50) e a salinidade (SL50) letal de 50% da população do camarão Litopenaeus vannamei. Pós-larvas foram submetidas à baixas temperaturas ou salinidades por 72 h, e juvenis, por 24 h. Análises de regressão foram realizadas e a TL50 encontrada foi 11,7 °C para os juvenis, e 12,9 °C para as pós-larvas, enquanto a SL50 foi de 2,4 e 1,8‰, respectivamente. No terceiro capítulo, as pós-larvas do camarão foram tratadas com extrato aquoso das macroalgas Ascophyllum nodosum ou Sargassum
filipendula em diversas concentrações e submetidas à TL50. A
mortalidade foi analisada após 72 h e as concentrações de 100 mg L-1 para A. nodosum e 200 mg L-1 para S. filipendula resultaram em menores taxas de mortalidade. Em relação aos juvenis, estes foram alimentados por 10 dias com uma dieta comercial controle e com dietas com inclusão de 0,5%, 2% e 4% de A. nodosum ou S. filipendula. Após esse período, foram submetidos à TL50 e a mortalidade analisada após 24 h. Posteriormente, diferentes juvenis foram alimentados por 15 dias com a dieta controle e com 0,5% de cada alga, incluídas separadamente, e submetidos à TL50. Foram analisados parâmetros imunológicos e a histologia da glândula digestiva antes do choque hipotérmico, e imediatamente, 1 h e 24 h após o choque. Os parâmetros microbiológicos do intestino foram analisados antes e 1 h após o choque. Não houve influência significativa das macroalgas na taxa de mortalidade dos juvenis, nem na microbiologia do intestino ou histologia da glândula digestiva. Em relação à imunologia, as algas apresentaram influência positiva somente em relação ao título aglutinante. O choque hipotérmico, entretanto, alterou consideravelmente a imunologia e microbiologia intestinal, reduzindo a quantidade de bactérias heterotróficas totais e Vibrio, e os parâmetros
mar Paracentrotus lividus. As algas Laminaria digitata, Sargassum muticum e Ulva lactuca secas foram incluidas separadamente em uma dieta controle na concentração de 20%. Cada dieta consistiu em um tratamento. As quatro dietas, além da alga L. digitata fresca, foram fornecidas aos animais durante 20 semanas e a taxa de crescimento, índice gonadal e a coloração das gônadas foram analisadas a cada 4 semanas. As dietas com L. digitata e S. muticum resultaram em maior crescimento somático do que as dietas controle e L. digitata fresca, e maiores índices gonadais do que a dieta controle. Não houve influência na coloração das gônadas. Os resultados demonstram um grande potencial da utilização de macroalgas na aquicultura, trazendo resultados benéficos para a produção de organismos aquáticos.
Palavras-chave: Aquicultura; Macroalgas; Aditivo alimentar;
ABSTRACT
Besides their nutritional value, seaweeds have a wide variety of compounds that have bioactive activities in organisms. Studies about the effects of these compounds on aquaculture have demonstrated their beneficial actions in animals, by stimulation of their performance, immunological capacity and resistance to abiotic factors. The objective of this work was to evaluate the influence of marine seaweed on shrimp tolerance to hypothermic and hiposalinic stress and the performance of cultivated sea urchins. In the first chapter, a brief review presents the current condition of seaweed, shrimp and sea urchin rearing, as well as the potential use of seaweeds as bioactives compounds for aquaculture. In the second chapter, the lethal temperature (LT50) and salinity (LS50) to 50% shrimp Litopenaeus vannamei population were verified. Postlarvae were submitted to low temperatures or salinities for 72 h, and juveniles, for 24 h. Regression analyzes were performed and the TL50 found was 11.7 °C for juveniles and 12.9 °C for postlarvae, while SL50 was 2.4‰ and 1.8‰, respectively. In the third chapter, shrimp postlarvae were treated with hot water extract of the seaweed
Ascophyllum nodosum or Sargassum filipendula at several
concentrations and submitted to TL50. Mortality was analyzed after 72 h and the concentrations of 100 mg L-1 A. nodosum and 200 mg L-1 S. filipendula resulted in lower mortality rates. In relation to juveniles, they were fed for 10 days with a commercial control diet and with diets with 0.5%, 2% and 4% A. nodosum or S. filipendula. After this period, they were submitted to TL50 and mortality was analyzed after 24 h. Different juveniles were fed for 15 days with the control diet and with 0.5% of each seaweed included separately and submitted to TL50. Immunological parameters and histology of the digestive gland were analyzed before the hypothermic shock and immediately, 1 h and 24 h after the shock. The gut microbiology was analyzed before and 1 h after the shock. There was no significant influence of both seaweeds on the juvenile mortality rate, gut microbiology or digestive gland structure. Regarding immunology, seaweeds presented a positive influence only in relation to the agglutinating titer. However, the hypothermic shock altered the gut microbiology considerably, by reduction of the Total Heterotrophic Bacteria and Vibrio populations, as well as the immunological parameters. These last parameters returned to normality between 1 and 24 h after the shock. The fourth chapter evaluated the influence of the insertion of seaweeds in the diet, on growth and gonadal development of the sea urchin Paracentrotus lividus. The dried seaweeds Laminaria
were offered to the animals for 20 weeks and the growth rate, gonadal index and gonad color were analyzed every 4 weeks. Diets with L. digitata and S. muticum resulted in higher somatic growth than control diet and fresh L. digitata, and higher gonadal indexes than the control diet. There was no influence of diet on gonad color. The results showed a great potential of the use of seaweeds in aquaculture, with beneficial results to produce aquatic organisms.
Keywords: Aquaculture; Seaweeds; Food additives; Litopenaeus
LISTA DE FIGURAS INTRODUÇÃO
Figura 1 – Moléculas de metabólitos primários presente em macroalgas.. ... 23 Figura 2 – Moléculas de metabólitos secundários presente em macroalgas.. ... 24 CAPÍTULO 1: MORTALIDADE DO CAMARÃO BRANCO DO PACÍFICO SUBMETIDO AO ESTRESSE HIPOTÉRMICO E HIPOSSALINO
Figura 1 – Análise de regressão da mortalidade de L. vannamei sob estresse hipotérmico. ... 52 Figura 2 – Análise de regressão da mortalidade de L. vannamei sob estresse hipossalino.. ... 53 CAPÍTULO 2: INFLUÊNCIA DAS MACROALGAS Sargassum filipendula E Ascophyllum nodosum NA RESISTÊNCIA AO CHOQUE HIPOTÉRMICO DO CAMARÃO Litopenaeus vannamei Figura 1 – Mortalidade média e desvio padrão de pós-larvas do camarão L. vannamei tratados com extrato aquoso de algas e submetidos ao choque térmico, após 24 h.. ... 73 Figura 2 – Mortalidade média e desvio padrão do camarão L. vannamei alimentados com ração comercial ou com ração comercial com diferentes concentrações de algas incluídas na ração e submetidos ao choque térmico ... 74 Figura 3 – Glândula digestiva do camarão L. vannamei. ... 79 CAPÍTULO 3: INCLUSÃO DE MACROALGAS NA DIETA ARTIFICIAL DO OURIÇO-DO-MAR Paracentrotus lividus: EFEITOS NO CRESCIMENTO SOMÁTICO E GONADAL Figura 1 – O ouriço-do-mar Paracentrotus lividus e o local de coleta. 94
Figura 3 – Consumo de alimento do ouriço-do-mar P. lividus após 16 h dos experimentos com algas frescas e algas secas e com as dietas artificiais. ... 98 Figura 4 – Peso do ouriço-do-mar P. lividus alimentado com diferentes tipos de dietas. ... 99 Figura 5 – Índice gonadal do ouriço-do-mar P. lividus alimentado com diferentes tipos de dietas. ... 100 Figura 6 – Classificação da gônada do ouriço-do-mar P. lividus segundo sua coloração, alimentados com diferentes tipos de dietas .... 101
LISTA DE TABELAS INTRODUÇÃO
Tabela 1 – Efeitos imunoestimulantes de macroalgas em organismos aquáticos ... 30
Tabela 2 – Ação antibiótica de extratos de macroalgas em patógenos isolados de organismos... 39
CAPÍTULO 2: INFLUÊNCIA DAS MACROALGAS Sargassum filipendula E Ascophyllum nodosum NA RESISTÊNCIA AO CHOQUE HIPOTÉRMICO DO CAMARÃO Litopenaeus vannamei Tabela 1 – Composição e análise bromatológica (matéria seca) da dieta utilizada no experimento com juvenis de Litopenaeus vannamei. ... 70 Tabela 2 – Média ± desvio padrão e ANOVA bifatorial dos parâmetros imunológicos do camarão L. vannamei submetidos ao choque térmico. ... 77 Tabela 3 – Média ± desvio padrão e ANOVA bifatorial dos parâmetros microbiológicos do intestino do camarão L. vannamei submetido ao choque térmico. ... 78
CAPÍTULO 3: INCLUSÃO DE MACROALGAS NA DIETA ARTIFICIAL DO OURIÇO-DO-MAR Paracentrotus lividus: EFEITOS NO CRESCIMENTO SOMÁTICO E GONADAL Tabela 1 – Composição (%) das dietas artificiais. DC - dieta controle; DL-– dieta com L. digitata; DS - dieta com S. muticum; DU - dieta com U. lactuca. ... 94
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 21
1.1 AS MACROALGAS NA AQUICULTURA... 21
1.2. MACROALGAS COMO FONTE DE BIOATIVOS ... 22
1.3. MACROALGAS COMO FONTE DE BIOATIVOS PARA A AQUICULTURA ... 28
1.4. A CARCINICULTURA ... 38
1.5. A EQUINODERMOCULTURA ... 45
1.6. OBJETIVO ... 46
1.7. FORMATAÇÃO DA TESE ... 46
2. CAPÍTULO 1: MORTALIDADE DO CAMARÃO BRANCO DO PACÍFICO SUBMETIDO AO ESTRESSE HIPOTÉRMICO E HIPOSSALINO ... 47 2.1. INTRODUÇÃO ... 49 2.2. MATERIAL E MÉTODOS ... 50 2.3. RESULTADOS ... 52 2.4. DISCUSSÃO ... 53 2.5. CONCLUSÃO ... 56 2.6. AGRADECIMENTOS ... 57 2.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 57
3. CAPÍTULO 2: INFLUÊNCIA DAS MACROALGAS Sargassum filipendula E Ascophyllum nodosum NA RESISTÊNCIA AO CHOQUE HIPOTÉRMICO DO CAMARÃO Litopenaeus vannamei... 63
3.1. INTRODUÇÃO ... 66
3.2. MATERIAL E MÉTODOS ... 67
3.2.1. Material biológico ... 67
3.2.2. Análise da mortalidade de pós-larvas... 68
3.2.3. Análise da mortalidade de juvenis ... 69
3.2.4. Parâmetros fisiológicos ... 70
3.2.5. Análises hemato-imunológicas ... 71
3.2.6. Análises microbiológicas do intestino ... 72
3.2.7. Análise histológica ... 72
3.2.8. Análise de dados ... 72
3.3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 73
3.3.1. Mortalidade ... 73
3.5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 80
4. CAPÍTULO 3: INCLUSÃO DE MACROALGAS NA DIETA ARTIFICIAL DO OURIÇO-DO-MAR Paracentrotus lividus: EFEITOS NO CRESCIMENTO SOMÁTICO E GONADAL ... 89
4.1. INTRODUÇÃO... 92
4.2. MATERIAL E MÉTODOS ... 93
4.2.1. Material biológico e dietas experimentais ... 93
4.2.2. Preferência alimentar ... 95
4.2.3. Crescimento e rendimento gonadal ... 96
4.2.4. Análise de dados ... 97
4.3. RESULTADOS ... 98
4.3.1. Preferência alimentar ... 98
4.3.2. Crescimento somático e rendimento gonadal ... 99
4.4. DISCUSSÃO ... 101
4.5. REFERÊNCIAS ... 106
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 117
1. INTRODUÇÃO
1.1 As macroalgas na aquicultura
As algas marinhas são utilizadas há mais de 14.000 anos com fins alimentares e medicinais (AINIS et al., 2014; DILLEHAY et al., 2008). Desde então, o uso das algas pelos seres humanos se diversificou, e vêm sendo utilizadas como alimento na criação de animais e como fertilizante de plantas (EVANS; CRITCHLEY, 2014; McHUGH, 2003). Os primeiros registros do cultivo de macroalgas datam do século XVIII, com a alga Pyropia sp. no Japão, mas foi a partir da segunda metade do século XX que começaram a surgir os usos industriais, principalmente como fonte de hidrocolóides, polissacarídeos sulfatados de ampla utilização industrial, como estabilizante, emulsificantes, gelificantes, espessantes, etc. (DELANEY; FRANGOUDES; LI, 2016; TSENG, 2001). A sua utilização em diversos setores industriais devido às propriedades de seus géis, aliada a popularização da culinária oriental rica em macroalgas, levou ao desenvolvimento da indústria de cultivo (McHUGH, 2003).
No início dos anos 50, o cultivo de macroalgas não atingia a quantidade de 100 mil toneladas produzidas e representava cerca de 6% da produção total, incluindo a sua explotação a partir de bancos naturais. Entretanto, seu cultivo aumentou exponencialmente, atingindo a marca de 6,5 milhões de toneladas produzidas em 2000, e 28,5 milhões em 2015, o que representa mais de 97% da produção total deste ano. Em termos de valores, a atividade movimentou cerca de 4,5 bilhões de dólares. A China, majoritariamente com algas pardas, e a Indonésia com a produção de carragenófitas, produziram 13 e 11,3 milhões de toneladas, respectivamente, representando quase 85% da produção mundial. A Coréia, as Filipinas e o Japão são outros importantes produtores (FAO, 2017).
Das cerca de 200 espécies de macroalgas com valor econômico, somente cerca de 10 são produzidas em larga escala (LÜNING; PANG, 2003). Dentre estas macroalgas, se destacam Eucheuma spp. e Kappaphycus alvarezii (11 milhões de toneladas) para produção de carragenana e Saccharina japonica (7,5 milhões de toneladas) para fins alimentares, Gracilaria spp. para a produção de ágar e Undaria pinnatifida, Pyropia spp. e Sargassum fusiforme, também utilizadas para a alimentação (BUSCHMANN et al., 2017; FAO, 2016). O sucesso no cultivo destas espécies pode ser atribuído à parceria com a ciência básica e à demanda do mercado pelos produtos (HAFTING et al., 2015).
Atualmente, as macroalgas ganham cada vez mais atenção com a descoberta de moléculas e de seus efeitos benéficos sobre os organismos, o que pode aumentar não somente a quantidade, mas o número de espécies cultivadas. Diversos compostos bioativos das algas têm mostrado grande potencial como aditivos alimentares, nutracêuticos, cosméticos e fonte de medicamentos e biocombustíveis (ANIS; AHMED; HASAN, 2017; BIXLER; PORSE, 2011; CAO et al., 2016; FERNAND et al., 2016; FLEURENCE, 2016; HIMAYA; KIM, 2015; KORZEN et al., 2015; McHUGH, 2003; REBOURS et al., 2014; VO; NGO; KIM, 2012). Com isso, uma indústria de produção de químicos, como iodina, manitol, ficocianina, β-caroteno e fucoidana começou a se desenvolver, aumentando a demanda por biomassa de diversas espécies (TSENG, 2001). Com o desenvolvimento de produtos de alto valor comercial, além do aumento da demanda de seus usos tradicionais e o desenvolvimento da aquicultura multi-trófica, o cultivo de macroalgas se torna mais atrativo e tende a crescer (BUSCHMANN et al., 2017; HAFTING et al., 2015; KADAM; TIWARI; O‘DONNELL, 2013; WELLS et al., 2017).
1.2. Macroalgas como fonte de bioativos
As algas são excelentes fontes de nutrientes para os organismos, contendo fibras, vitaminas, acidos graxos, proteinas e minerais de alto valor nutricional (FLEURENCE et al., 2012; GÓMEZ-ORDÓÑEZ et al., 2010; MAcARTAIN et al, 2007). Também fornecem uma grande variedade de compostos bioativos que podem influenciar os organismos de diversas formas, devido à sua ampla diversidade de moléculas que fazem parte do metabolismo primário, como carboidratos, proteínas e aminoácidos (Fig. 1) que desempenham funções essenciais na respiração, fotossíntese e nutrição, dentre outros. Metabólitos secundários (Fig. 2), como alcaloides, compostos fenólicos, esteróis, etc., podem atuar na defesa contra estressores bióticos, tais como herbívoria e organismos incrustantes, e abióticos, como radiação solar e temperatura (BEDOUX; BOURGOUGNON, 2015; BISCHOF et al., 2006; CHAKRABORTY; GHOSH, 2010; SILVA et al., 2010). Estes compostos têm demonstrado influência numa gama de atividades em plantas, animais e nos seres humanos (HAMED et al., 2015; HOLDT; KRAAN, 2011).
Fig. 1 – Moléculas de metabólitos primários presente em macroalgas. A - laminarina. B - ß-caroteno. C - taurina. D - ácido palmítico.
Os polissacarídeos são polímeros de açúcares unidos por ligações glicosídicas, com alto peso molecular. Algumas moléculas atuam como reserva alimentar, como a laminarina (Fig. 1A) e o manitol nas algas pardas, enquanto outras são importantes componentes estruturais presentes na parede celular das algas, conferindo-lhes resistência, flexibilidade e proteção contra a dissecação quando expostas ao ar. Algas verdes possuem parede celular rica em hetero-polissacarídeos sulfatados, como a ulvana. As paredes celulares e o espaço intercelular das algas vermelhas são ricas em ágar e carragenanas, que junto com o ácido algínico, um constituinte da parede celular das algas pardas, são os três hidrocolódes de ampla utilização comercial (CHANDINI et al., 2008; MURATA; NAKAZOE, 2001; MURPHY, 2007; O´SULLIVAN et al., 2010). Estes carboidratos têm demonstrado uma ampla ação bioativa nos organismos, agindo como imunoestimulantes, antibióticos, antivirais, anti-inflamatórios, prebióticos, no metabolismo de lipídeos e na prevenção de doenças (HOLDT; KRAAN, 2011; LAHAYE; ROBIC, 2007; MOHAMED; HASHIM; RAHMAN, 2012; NGO; KIM, 2013; O´SULLIVAN et al., 2010; PAL; KAMTHANIA; KUMAR, 2014). As fucoidanas, outro polissacarídeo presente na parede celular das algas pardas, têm demonstrado uma poderosa ação antioxidante, e sua aplicação como molécula bioativa tem sido estudada (LI et al., 2008; SMIT, 2004).
A B
Fig. 2 – Moléculas de metabólitos secundários presente em macroalgas. A - flavona. B - florotanino. C - isopreno. D - alcaloide caulerpina.
Carotenoides (Fig. 1B) são pigmentos naturais lipossolúveis, pertencente à categoria dos tetraterpenos e estão distribuídas em algas e plantas terrestres. Podem ser divididos em dois grupos: o primeiro composto por hidrocarbonetos sem moléculas de oxigênio, os carotenos (α-caroteno, ß-caroteno e licopenos) e o segundo grupo composto por hidrocarbonetos com moléculas de oxigênio, as xantofilas (luteína, zeaxantina e fucoxantina). Aproximadamente 700 carotenoides já foram descritos, sendo amplamente distribuídos na natureza (JASWIR et al., 2011; SHEN et al., 2009). Estes pigmentos presentes nas algas, alguns em grandes quantidades, desempenham importantes funções biológicas, atuando na absorção de luz para a fotossíntese, regulando a fluidez da membrana celular e com ação antioxidante, protegendo os organismos do estresse causado pelo excesso de luminosidade (DEMMIG-ADAMS; ADAMS, 2002; UMENO; TOBIAS; ARNOLD, 2005; ZHANG; HUANG; CRAMER, 1999). Carotenoides são utilizados como corantes e suplemento alimentar, na formulação de dietas para animais e na indústria farmacêutica. Alguns carotenoides derivados de algas demonstraram atividades antifúngica, antiviral, anti-inflamatória e podem contribuir no controle de tumores, obesidade, osteoporose e doenças degenerativas. Em particular, vem recebendo especial atenção pela sua atividade antioxidante nos organismos, atuando contra o
A
C
B
processo oxidativo de uma ampla variedade de radicais livres. Cerca de 50 carotenoides são precursores de vitamina A (CHRISTAKI et al., 2012; JASWIR et al., 2011; MICHALAK; CHOJNACKA, 2015; SANTOCONO et al., 2007). A fucoxantina é o carotenoide mais comum nas algas pardas, e um dos mais abundantes na natureza. Este pigmento tem propriedades antioxidantes, antitumorais e anti-inflamatória, além de contribuir para o ganho de peso em animais (MAEDA et al., 2008; PENG et al., 2010).
Muitas proteínas, aminoácidos e lipídios extraídos de macroalgas também têm demonstrado importantes atividades bioativas. A proteína lectina e glicoproteínas demonstraram atividades antibióticas, antivirais, anti-inflamatórias, entre outras (BIRD et al., 1993; BITENCOURT et al., 2008; MORI et al., 2005; ROGERS; HORI, 1988; SMIT, 2004). As ficobiliproteínas presentes nas algas vermelhas e azuis, auxiliam na absorção de luz, e possuem atividade antioxidante e anti-inflamatória, podendo prevenir enfermidades como doenças degenerativas e tumores (BURTIN, 2003; GONZALEZ et al. 1999; PADULA; BOITEUX, 1999).
Aminoácidos e peptídeos demonstraram atividades antipatogênicas e antioxidantes. A taurina (Fig. 1C), por exemplo, é encontrada em grandes quantidades em alguns grupos de algas e possui efeitos antioxidantes e na prevenção de doenças (CHA et al., 2006; MOCHIZUKI et al., 1999; SATO et al., 2002; XU et al., 2008). Em relação aos lipídios, os ácidos graxos (Fig. 1D) poli-insaturados são encontrados em grande variedade nas algas e são importantes na fluidez das membranas, transporte de elétrons e oxigênio, e na adaptação térmica, enquanto alguns esteróis possuem atividade anti-inflamatória e são precursores de vitaminas. Extratos de lipídios têm mostrado ação antioxidante e efeitos sinérgicos com a vitamina E (FUNK, 2001; HAMED et al., 2015; Le TUTOUR, 1990; PAL; KAMTHANIA; KUMAR, 2014).
Compostos halogenados são produzidos principalmente por algas pardas e vermelhas, e estão dispersos em diversas classes de metabólitos primários e secundários, tais como terpenos, fenóis, ácidos graxos e hidrocarbonetos voláteis (BUTLER; CARTER-FRANKLIN, 2004; DEMBITSKY; SREBNIK, 2002). São relatadas atividades antibacterianas e antitumorais destes compostos extraídos de macroalgas (FULLER et al., 1992; KNOTT et al., 2005; VAIRAPPAN et al. 2001).
Dentre os metabólitos secundários, os compostos fenólicos têm sido investigados quanto a sua grande capacidade antioxidante. Os compostos fenólicos formam um grande e complexo grupo de
substâncias amplamente distribuídas nas plantas e algas, surgindo normalmente como uma reação contra estressores ambientais e herbivoria. Caracterizam-se por grupos hidroxila ligados a um grupo de hidrocarboneto cíclico, e sua ação oxidante ocorre pela sua capacidade em doar hidrogênio ou elétrons e aos seus radicais intermediários estáveis, que impedem a oxidação (BRAND-WILLIAMS et al., 1995; HOLDT; KRAAN, 2011; RICE-EVANS; MILLER; PAGANGA, 1997; SILVA et al., 2010).
Estudos realizados com os compostos fenólicos demonstram sua ação antioxidante e anti-inflamatória, assim como a possibilidade de sua utilização na prevenção de tumores e enfermidades cardiovasculares e neurológicas (AUDIBERT et al., 2010; HARBORNE; WILLIAMS, 2000; SANCHEZ-MORENO; LARRAURI; SAURA-CALIXTO, 2002; SILVA et al., 2010). Os compostos fenólicos podem ser divididos em flavonoides (polifenóis) e não-flavonoides, que são fenóis simples ou ácidos. Os principais compostos fenólicos não-flavonoides são derivados dos ácidos hidroxicinâmicos, enquanto os flavonoides apresentam-se sob muitas variações como flavonóis, flavonas (Fig. 2A), flavanonas, antocianidinas, isoflavonas e chalconas (MARTINS et al., 2011; RICE-; MILLER; PAGANGA, 1997; SILVA et al., 2010). Estes polifenóis, presentes em grandes quantidades nas macroalgas, estão associados à atividade antioxidante, antibiótica, anti-inflamatória, fotoproteção e prevenção de enfermidades (BRAVO, 1998; HOLDT; KRAAN, 2011; KANG et al., 2003; KUMAR; PANDEI., 2013; LI et al., 2009; SELLAPPAN; AKOH; KREWER, 2002; YOSHIE-STARK et al., 2003; ZUBIA et al. 2008).
Taninos são polifenóis solúveis em água que ocorrem em plantas e algas. Podem ser divididos em taninos hidrolisáveis ou taninos condensados, de acordo com sua estrutura, e diferem de outros compostos fenólicos pela sua habilidade de precipitar proteínas (BOLWELL, 1990; SPENCER et al., 1988; WATERMAN; MOLE, 1994). Taninos extraídos de algas demonstram forte atividade antibacteriana (SCALBERT., 1991; SANDSDALEN et al., 2003). As algas pardas armazenam em vesículas grandes quantidades de um grupo específico de taninos, que representa o maior constituinte fenólico nestes organismos, os florotaninos (Fig. 2B) (CATARINO; SILVA; CARDOSO, 2017; GUPTA; ABU-GHANAM, 2011; WANG et al., 2009). Estes compostos têm atividades antibióticas, antitumorais e antivirais e têm sido relacionadas à fotoproteção e a uma forte atividade antioxidante, dezenas de vezes maior do que de polifenóis derivados de plantas terrestres, devido à sua estrutura molecular única, com mais de
oito anéis (AHN et al., 2007; CRUCES et al., 2012; KONG et al., 2009; JENNINGS; STEINBERG, 1997; LI et al., 2011; SATHYA et al., 2017).
Outro importante metabólito secundário amplamente distribuído na natureza são os terpenos, com estrutura diversa e complexa. Os terpenos representam uma das maiores classes de compostos produzidas por algas marinhas, com mais de 20 mil estruturas reportadas. Apesar de possuir um importante papel na defesa dos organismos, o interesse pela atividade destes compostos é recente (GERSHENZON; DUDAREVA, 2007; THOLL et al., 2006). Os terpenos são compostos que apresentam uma dupla ligação carbono-carbono, derivados isopentenil pirofosfato (IPP) ou de seu isômero dimetilalil pirofosfato (DMAPP), basicamente estruturados em unidades de isopreno (C5) (Fig. 2C). Quando o terpeno contém uma molécula de oxigênio é denominado de terpenoide (CHEN et al., 2011). Os terpenos podem apresentar diferentes funções químicas, como ácidos, alcoóis, aldeídos, cetonas, éteres e fenóis (FELIPE; BICAS, 2017). Alguns diterpenos (C20), e sesquiterpenos (C15) extraídos de macroalgas demonstraram ação antiviral, citotóxica e algicida
(GUPTA; ABU-GHANNAM, 2011; JONGARAMRUONG;
KONGKAM, 2007; LOYA et al., 1995; PAULA; VALLIM; TEIXEIRA, 2011; PÉREZ; FALQUÉ; DOMÍNGUEZ, 2016).
Os alcaloides (Fig. 2D) são o mais variado grupo de metabólitos secundários, com grande diversidade estrutural, de biossíntese e atividades farmacológicas. Pode-se dizer que são compostos que possuem um ou mais átomos de nitrogênio, em estado de oxidação negativo, ligados a um composto (anel) cíclico (PELLETIER, 1983; ROBERTS; WINCK, 1998). Compõe um grupo na qual estão incluídas diversas aminas e compostos cíclicos halogenados, estes últimos, exclusivos de algas e outros organismos marinhos. O interesse pelos alcalóides presentes em macroalgas tem crescido e seus efeitos tem sido relacionados na prevenção e tratamento de diversas patologias (GÜVEN et al., 2010).
As macroalgas e seus extratos atuam numa ampla gama de atividades biológicas, e têm efeitos positivos na fisiologia humana, no cultivo de plantas e na criação de animais. As algas protegem contra o estresse oxidativo devido à sua atividade antioxidante, além de estimular a atividade de enzimas antioxidantes endógenas dos organismos, e os beneficiam através da sua atividade imunomodulatória e sua influência em diversas atividades fisiológicas e metabólicas, promovendo a saúde e prevenindo contra enfermidades (HAMED et al., 2015; HOLDT; KRAAN, 2011; MICHALAK; CHOJNACKA, 2015; MOHAMED;
HASHIM; RAHMAN, 2012; PAL; KAMTHANIA; KUMAR, 2014; PÉREZ; FALQUÉ; DOMÍNGUEZ, 2016).
1.3. Macroalgas como fonte de bioativos para a aquicultura
Há milênios as algas tem sido utilizadas na alimentação de animais terrestres com o objetivo de promover o crescimento. Apesar de possuir uma grande quantidade de carboidratos de baixa digestibilidade, o que pode reduzir as taxas de crescimento, a utilização das algas em baixas concentrações exerce um potente efeito prebiótico que resulta numa melhor digestibilidade dos nutrientes, estimula o sistema imunológico e aumenta a resistência ao estresse e às enfermidades. O resultado é um melhor desempenho zootécnico que renova o interesse por estes componentes na dieta (EVANS; CRITCHLEY, 2013; McHUGH, 2003). A utilização de macroalgas com fins terapêuticos na aquicultura é promissora. Apesar de recente e consequentemente menos desenvolvida, as algas demonstram influência na imunologia, produção de antioxidantes, organismos patogênicos e metabolismo dos animais aquáticos, aumentando a resistência às enfermidades e ao estresse ambiental (FLEURENCE et al., 2012; THANIGAIVEL et al., 2016).
Na aquicultura, macroalgas frescas são ofertadas como alimento no cultivo de animais que tem este ingrediente naturalmente na sua dieta, como ouriços-do-mar e abalones (McBRIDE, 2005; TROELL et al., 2006). As algas pardas foram utilizadas como aglutinantes em alimentos oferecidos frescos na piscicultura, quando esta prática era comum, mas com o crescimento da utilização de rações secas, este mercado tende a diminuir (McHUGH, 2003; STOREBAKKEN, 1985). Porém, com a descoberta dos diversos efeitos bioativos que as algas exercem, o interesse pela utilização de macroalgas no cultivo de organismos aquáticos está crescendo, assim como a investigação de sua ação nestes organismos.
As primeiras pesquisas sobre a utilização de macroalgas na dieta de animais aquáticos cultivados estão relacionadas com a piscicultura. Na década de 80, foi verificada a eficácia de alginatos utilizados como aglutinantes, e da inserção das algas Ulva spp. e Laminaria digitata em rações comerciais, geralmente na concentração de 5%, nos parâmetros imunológicos, metabolismo lipídico e eficiência alimentar de peixes como truta e robalo, além dos efeitos bactericidas destes polissacarídeos (GHULAM et al., 1995; NAKAGAWA; KASAHARA; SUGIYAMA, 1987; SATOH; NAKAGAWA; KASAHARA, 1987; STOREBAKKEN; AUSTRENG, 1987).
Desde então, a influência das algas em organismos aquáticos tem sido cada vez mais estudadas, focando principalmente na resistência a patógenos e nos efeitos imunomodulatórios (tab. 1). As formas de tratamento mais comuns são através de injeções, banhos de imersão ou via oral, através da alimentação. Na aquicultura, a administração oral é a de maior aplicabilidade para a quimioterapia, pois evita o estresse adicional do animal, embora banhos de imersão também sejam bastante utilizados (HARIKRISHNAN; BALASUNDARAM; HEO, 2011; MANILAL; SELVIN; GEORGE, 2012; REVERTER et al., 2014; RINGO et al., 2012).
Tab ela 1 – Efeito s imu n o estim u la n tes d e m ac ro alg as em o rg an ism o s aq u áti co s ( C o n c. – Co n ce n traç ão . P O – Fe n o lo x id ase . S OD – S u p eró x id o d ism u tas e. CT H – Co n tag em t o tal d e h em ó cit o s. CP - Co n ce n traç ão p ro teic a n a h em o lin fa ). Re fe rê n cia BAG NI et al. , 2 0 0 5 S KJ ERM O; BERGH, 2 0 0 4 WONG e t al. , 2 0 1 3 LE E et al. , 2 0 1 6 a Efeito s ↑ HSP 7 0 e li so zima s ↑ re sitên cia à V ib ri o a n g u il la ru m ↑ b u rs t re sp irat ó rio ↑ ati v id ad e d e S OD , li so zima s e fa g o cít ica ↑ re sist ên c. à i ri d o v iru s e S tre p to co cc u s sp p . ↑ b u rs t re sp irató rio , ati v id ad es de li so zim a e m ielo p ero x id ase ↑ re sistê nc ia à Ed wa rd sie ll a t a rd a , S . in ia e e V. h a rv ey i Tem p o 1 5 d ias 3 – 5 d ias 9 d ias 16 sem . Co n c. 0 ,5 % ---0 ,5 ; 2 e 4 % 1 % (se ca ) e 0 ,1 e 0 ,5 % (e . e. ) M éto d o In se rid o n a ra çã o Bio en ca p . (Artem ia ) In se rid o n a ra çã o In se rid o n a ra çã o Ex trato Ác id o alg ín ico Alg in at o Ex trato aq u o so Alg a se ca e ex trato etan ó li co Alg a L a min a ria d ig it a ta Du rv il la ea a n ta rc ti ca S a rg a ss u m crista efo li u m Eck lo n ia c a va Org an ism o D. la rb a x (ro b alo ) H ip p o g lo ss u s h ip p o g lo ss u s (li n g u ad o ) E. c o io id es (g aro u p a) P . o li va ce u s (li n g u ad o )
Tab ela 1 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia LE E et al. , 2 0 1 6 b JO S E et al. , 2 0 0 7 KANJANA et al. , 2 0 1 1 NIU e t al. , 201 5 CHO TIGE AT et al. , 2 0 0 4 Efeito s ↑ re sistê nc ia à E. t a rd a R eg u la a e x p re ss ão d e iNOS e COX -2 ↑ re sistê nc ia à Vi b ri o a lg in o lyt icu s ↑ re sistê nc ia à Vi b rio h a rv ey i ↑ ati v id ad es d e P O e S OD e su p eró x id o ↑ re sistê nc ia à V. h a rv ey i ↑ ati v id ad e d e S OD ↑ ati v id ad e d e P O ↑ ati v id ad e fa g o cít ica ↑ re sistê nc ia à m an ch a b ra n ca (W S S V) Tem p o 3 se m . 3 0 d ias 1 5 d ias 2x 5 6 d ias 1 5 d ias Co n c. 1% 0,1% 0 ,5 e 1 m g m L -1 0 ,5 e 1 m g g -1 6% 2 – 6% 0 ,0 1 ; 0 ,0 2 e 0 ,0 4 % M éto d o In se rid o n a ra çã o In se rid o n a ra çã o Bio en ca p . (Artem ia ) In jeç ão In se rid o n a ra çã o In se rid o n a ra çã o Ex trato Alg a se ca Ex trato m etan ó li co Ex trato etan ó li co Alg a se ca F u co id an a Alg a E. c a va Hy p n ea mu sc if o rm is Gr a cil a ria fi sh eri Un d a ri a p in n n a ti fi d a S a rg a ss u m p o lyc ystu m Org an ism o Da n io re rio (p eix e-ze b ra ) Pen a eu s mo n o d o n P. mo n o d o n P. mo n o d o n P. mo n o d o n
Tab ela 1 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia IM M AN UEL et al. , 2 0 1 2 JO S E et al. , 2 0 0 7 S IVA GN AN -AV EL M UR -UGAN e t al. , 2 0 1 4 HU AN G et al. , 2 0 0 6 YEH; CHEN, 2 0 0 9 Efeito s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o ati v id ad es d e P O, S OD e fa g o cít ica e su p er ó x id o ↑ re sistê nc ia à WS S V ↑ CTH e ati v id ad e d e P O ↑ re sistê nc ia à WS S V ↑ ex p re ss ão d o g en e P O , b u rs t re sp ir. , CTH e ati v id ad e d e P O, S OD e fa g o cít ica . ↑ re sistê nc ia à Vi b ri o p a ra h a emo lyt icu s ↑ CTH, CP , ati v id ad es d e P O e li so zima ↑ re sistê nc ia à V. h a rv ey i ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o ati v id ad es d e P O e S OD ↑ re sistê nc . à V. a lg in o lyticu s Tem p o 4 5 d ias 1 4 d ias 6 0 d ias 1 4 d ias 3 h o ra s Co n c. 0 ,1 ; 0 ,2 e 0 ,3 % 0 ,2 ; 0 ,4 ; 0 ,6 e 0 ,8 % 0 ,1 ; 0 ,2 e 0 ,3 % 0 ; 0 ,5 ; 1 e 2 .0 % 2 0 0 , 4 0 0 e 600 mg L −1 M éto d o In se rid o n a ra çã o In se rid o n a ra çã o In se rid o n a ra çã o In se rid o n a ra çã o Im ersã o Ex trato F u co id an a P o li ss ac a-ríd eo s F u co id an a P o li ss ac a-ríd eo s Ex trato aq u o so Alg a S a rg a ss u m wig h ti i Acr o sip h o n ia o rie n ta lis S . wi g h ti i S a rg a ss u m fu sifo rm is Gr a cil a ria ten u isti p it a ta Org an ism o P. mo n o d o n P. mo n o d o n P. mo n o d o n Fen n ero p e-n a eu s ch in en sis L it o p en a eu s va n n a me i
Tab ela 1 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia HO U; CHEN, 2 0 0 5 HU YN H et al. , 2 0 1 1 LIN et al. , 2 0 1 1 YEH; LE E; CHEN., 2 0 0 6 Efeito s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o ati v id ad es d e P O, S OD e fa g o cít ica ↑ tax a de c lare am en to e re sistê n c. à V. a lg in o lyticu s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o ati v id ad es d e P O e li so zima ↑ re sistê nc ia à WS S V e V . a lg in o lyt icu s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o ati v id ad es d e P O. S OD e li so zima ↑ re sistê nc ia à WS S V ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o ati v id ad es d e P O ↑ re sistê nc ia à V. a lg in o lyticu s Tem p o 1x 1 , 3 e 5 h o ra s 3 h o ra s 3 h o ra s 1x Co n c. 4 e 6 μg g −1 1 0 0 , 3 0 0 e 500 mg L −1 4 0 0 , 6 00 mg L −1 1 0 0 , 3 0 0 e 500 mg L −1 2 , 6 , 1 0 e 2 0 μg g −1 M éto d o In jeç ão Im ersã o Im ersã o Im ersã o In jeç ão Ex trato Ex trato aq u o so Alg a se ca e ex trato aq u o so Ex trato aq u o so Ex trato aq u o so Alg a Gr a cil a ria ten u isti p it a ta S a rg a ss u m h emip h yll u m v ar ch in en se Gr a cil a ria ten u isti p it a ta S a rg a ss u m d u p li ca tu m Org an ism o L . va n n a me i L . va n n a me i L . va n n a me i L . va n n a me i
Tab ela 1 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia CHEN et al. , 2 0 1 4 CHA NG e t al. , 2 0 1 3 W U e t a l. , 2014 C H E N e t a l. , 2 0 1 5 Efeito s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o e ati v id ad es d e P O, S OD e fa g o cít ica ↑ tax a de c lare am en to e re sistê n cia à V. a lg in o lyticu s ↑ B u rs t re sp irató ri o e a ti v id ad es d e P O, S OD e fa g o cít ica ↑ tax a de c lare am en to e re sistê nc . à V. a lg in o lyticu s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o ati v id ad es d e P O. S OD e li so zima ↑ re sistê nc ia à WS S V e V . a lg in o lyt icu s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o , CP , ati v id ad es d e P O. S OD e li so zima e tr a n sc ri ç ã o d e p e ro x in e c ti n a (P x ), L G B P e H S P (so b e stre ss e co m a m ô n ia) Tem p o 1x 18 d ias 2 8 d ias 3 h o ra s Co n c. 2, 6 e 1 0 μg g −1 0 ,5 ; 1 e 2% 0 , 0 5 ; 0 ,1 e 0 ,2 % 4 0 0 , 6 00 mg L −1 M éto d o In jeç ão In se rid o n a ra çã o In se rid o n a ra çã o Im ersã o Ex trato Ex trato aq u o so Ex trato aq u o so Ex trato aq u o so Ex trato aq u o so Alg a Peta lo n ia b in g h a mia e S a rg a ss u m crista efo li u m Gy n u ra b ico lo r Gr a cil a ria ten u isti p it a ta Org an ism o L . va n n a me i L . va n n a me i L . va n n a me i L . va n n a me i
Tab ela 1 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia F U et al. , 2 0 0 7 S IRIRUST -ANANUN , et al. , 2 0 1 1 Efeito s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o e ati v id ad e d e P O ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o e ati v id ad e d e P O ↑ re sistê nc . à V. a lg in o lyticu s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o e ati v id ad es d e P O, S OD e fa g o cít ica ↑ tax a de c lare am en to e re sistê n cia à V. a lg in o lyticu s ↑ CTH, b u rs t re sp ira tó ri o e ati v id ad es d e P O, S OD , li so zima e g lu tati o n a p ero x id ase ↑ re sistê nc ia à V. a lg in o lyt icu s e WS S V Tem p o 0 ,5 ; 1 e 3 h o ra s 1x 2 8 d ias 7 – 3 1 d ias Co n c. 4 0 0 e 6 0 0 mg L −1 6 μg g −1 0 ,0 5 ; 0 ,1 e 0 ,2 % 0 ,0 5 ; 0 ,1 e 0 ,2 % M éto d o Im ersã o In jeç ão In se rid o n a ra çã o In se rid o n a ra çã o Ex trato Ex trato aq u o so Ex trato aq u o so Alg a Ge li d iu m a ma n sii Gr a cil a ria ten u isti p it a ta Org an ism o L . va n n a me i L . va n n a me i
Tab ela 1 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia YEH et al. , 2 0 1 0 a YEH et al. , 2 0 1 0 b Efeito s ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o , CP , ati v id ad es d e P O e S OD e tr a n sc ri ç ã o d e P x , L G B P e α2 -m a c ro g lo b u li n a (so b estre ss e h ip o ss ali n o ) ↑ CTH, b u rs t re sp irat ó ri o , CP e ati v id ad es d e P O e S OD (so b e stre ss e térm ico e in fe ct. co m V. a lg in o lytic u s) Tem p o 3 h o ra s 3 h o ra Co n c. 2 0 0 , 4 0 0 e 6 0 0 m g L −1 4 0 0 e 6 0 0 mg L −1 M éto d o Im ersã o Ex trato Ex trato aq u o so Alg a Gr a cil a ria ten u isti p it a ta Org an ism o L . va n n a me i
As algas também podem influenciar na composição da membrana celular, quando camarões são submetidos ao estresse ambiental. Quando inseridas na ração, a alga Sargassum filipendula aumentou sinais de fosfatidilcolinas, além de peptídeos antimicrobianos, e diminuiu os sinais lisofosfatidilcolinas de camarões L. vannamei submetidos ao estresse hipotérmico. Esta influência resultou num aumento da fluidez das membranas celulares e da defesa microbiana, e consequentemente, menores taxas de mortalidade (SCHLEDER et al., 2017a).
As pesquisas relacionadas aos efeitos prebióticos em organismos aquáticos ainda são escassas. Prebióticos trazem benefícios para o equilíbrio da flora gastrointestinal, o que aumenta a digestão e absorção de nutrientes e resulta em melhores taxas de crescimento dos animais (EVANS; CRITCHLEY, 2013; O´SULLIVAN et al., 2010). Lee et al. (2016b) analisaram a influência in vitro da alga Ecklonia cava em bactérias ácido-láticas no peixe zebra Danio rerio. Esta alga seca e liofilizada induziu crescimento de Lactobacillus brevis, L. pentosus e L. plantarum, além de estimular a produção de metabólitos secundários de L. plantarum. Schleder et al. (2017b) verificaram uma inibição de Vibrios no intestino de Litopenaeus vannamei com a inserção de 4% de Undaria pinnatifida.
Os efeitos nutricionais, imunoestimulantes e possivelmente prebióticos das algas, resultam em ganhos na produtividade. Os polissacarídeos de Kappaphycus alvarezii melhoraram o ganho de peso da tilápia do Nilo Oreochromis niloticus (SABOYA et al., 2012), enquanto Ecklonia cava melhora as taxas de crescimento do linguado Paralichthys olivaceus (LEE et al., 2016a, 2016b). Fucoidana extraída de Sargassum wightii e a alga Undaria pinnatifida melhoraram a taxa de crescimento do camarão Penaeus monodon (NIU et al., 2015; SIVAGNANAVELMURUGAN et al., 2014) e extratos de Botryocladia occidentalis e de Sargassum spp. aumentaram o ganho de peso e a taxa de absorção do camarão L. vannamei (BARROSO et al., 2007; IMMANUEL et al., 2010). As algas também podem ser rica fonte natural de antibióticos para a aquicultura (VATSOS; REBOURS, 2017). Diversos extratos de uma ampla variedade de algas inibem microorganismos como fungos e bactérias (tab. 2), inclusive em linhagens que demonstram resistência à antibióticos (MANIKANDAM et al., 2011; OMAR et al., 2012; PADMAKUMAR; AYYAKKANNU, 1997; El SHAFAY; ALI; El-SHEEKH, 2016). Bansemir et al., (2006) encontrou atividade antibacteriana significativa principalmente de
extratos de algas vermelhas, contra patógenos de peixes, relacionando aos compostos halogenados oriundos das algas.
Macroalgas secas e moídas também têm sido utilizadas no cultivo de equinodermos. São ingredientes essenciais na dieta artificial de pepinos-do-mar cultivados, e sua inclusão em rações para ouriços-do-mar pode atuar como estimulante alimentar, aumentando seu consumo (CYRUS et al., 2014; XIA et al., 2012).
1.4. A carcinicultura
O cultivo de camarões tem crescido continuamente há décadas. Em 2015, atingiu uma produção de mais de 4,8 milhões de toneladas e movimentou um valor de 25 bilhões de dólares. A espécie Litopenaeus vannamei representa mais de 80% da produção mundial, com cerca de 3,9 milhões de toneladas produzidas. No Brasil, a carcinicultura teve seu auge em 2003 com a despesca de 90 mil toneladas, mas doenças impactaram a atividade e a produção em 2015 caiu para quase 70 mil toneladas, movimentando apenas 270 milhões de dólares (FAO, 2017).
Doenças têm causado significativas perdas na carcinicultura, sendo conhecidos mais de 20 organismos patogênicos que podem causar danos para a atividade (HUANG et al, 2011). Dentre os principais patógenos, podemos citar o vírus da síndrome da mancha branca, o vírus da síndrome de taura, o vírus da mionecrose infecciosa e a bactéria Vibrio parahaemolyticus. Algumas viroses que acometem os camarões se tornaram uma pandemia, causando prejuízos de bilhões de dólares, tendo grande impacto no desenvolvimento da atividade em muitos países (LIGHTNER, 2011; OIE, 2017; THITAMADAEE et al., 2016). No Brasil, as enfermidades que causam os maiores prejuízos são a síndrome da mancha branca e a síndrome da mionecrose infecciosa. Após a chegada da síndrome da mancha branca em Santa Catarina, foi observada uma queda de cerca de 90% no volume produzido entre 2004 e 2006 (EPAGRI, 2017; SEIFFERT et al., 2006).
Tab ela 2 – Aç ão a n ti b ió ti ca d e ex trato s d e m ac ro alg as em p ató g en o s p re se n tes em o rg an ism o s aq u áti co s. Re fe rê n cia CAV ALLO et al. , 2 0 1 3 Ho sp ed eiro Ág u a m arin h a Co n ce n traç ão 1 5 0 µg p o r d isc o (7 m m ) Ex trato Ex trato li p íd ico (Clo ro fó rm io :me tan o l) P ató g en o Vi b rio o rd a li i V. v u ln if icu s V. o rd a li i V. sa lmo n ici d a V. v u ln if icu s V. o rd a li i V. a lg in o lyticu s V. o rd a li i V. sa lmo n ici d a V. a lg in o lyticu s V. o rd a li i V. sa lmo n ici d a V. v u ln if icu s Alg a Ch a eto m o rp h a l in u m Cla d o p h o ra ru p estris Ulv a p ro lif era Gr a cil a ria d u ra Gr a cil a ria g ra cil is Gr a cil a rio p sis lo n g ís si ma
Tab ela 2 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia CHO UD URY et al. , 2 0 0 5 CORO NEL, 2 0 1 0 a Ho sp ed eiro Ág u a d o ce ----Co n ce n traç ão 5 0 0 µg , p o r d isc o (6 m m ) 3 1 2 mg m L −1 * 156 mg m L −1 * 78 mg m L −1 * 39 mg m L −1 * 3 1 2 mg m L −1 * 3 1 2 mg m L −1 * 3 1 2 mg m L −1 * 3 1 2 mg m L −1 * 1 5 6 mg m L −1 * 1 5 6 mg m L −1 * S o lv en te M etan o l M etan o l P ató g en o Ed wa rd sie ll a t a rd a Pse u d o m o n a s fl u o re sc en s P. fl u o re sc en s V. a lg in o lyticu s Cit ro b a cter fre u n d ii Esc h eric h ia c o li Pse u d o m o n a s a eru g in o sa P. fl u o re sc en s S ta p h yl o co cc u s a u re u s S tre p to co cc u s a g a la cti a e V. a n g u il la ru m V. h a rv ey i V. p a ra h a emo lytic u s V. v u ln if icu s Alg a En ter o mo rp h a c o mp re ss a Ulv a fa sc ia ta Gr a cil a ria c o rtica ta Ka p p a p h yc u s a lva re zi i
Tab ela 2 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia CORO NEL, 2 0 1 0 a Ho sp ed eiro ----Co n ce n traç ão 1 5 6 mg m L −1 * 39 mg m L −1 * 1 5 6 mg m L −1 * 78 mg m L −1 * 1 5 6 mg m L −1 * 78 mg m L −1 * 78 mg m L −1 * 1 5 6 mg m L −1 * 78 mg m L −1 * 1 5 6 mg m L −1 * 2 5 6 mg m L −1 * 19 mg m L −1 * 39 mg m L −1 * 2 mg m L −1 * 19 mg m L −1 * 19 mg m L −1 * 19 mg m L −1 * 19 mg m L −1 * 78 mg m L −1 * 1 5 6 mg m L −1 * 39 mg m L −1 * S o lv en te M etan o l P ató g en o C. fre u n d ii E . co li P . a eru g in o sa P. fl u o re sc en s S. a u re u s S . a g a la cti a e V. a lg in o lyticu s V. a n g u il la ru m V. h a rv ey i V. p a ra h a emo lytic u s V. v u ln if icu s E . co li P . a eru g in o sa P. fl u o re sc en s S. a u re u s S . a g a la cti a e V. a lg in o lyticu s V. a n g u il la ru m V. h a rv ey i V. p a ra h a emo lytic u s V. v u ln if icu s Alg a S a rg a ss u m f il ip en d u la Un d a ri a p in n a tif id a
Tab ela 2 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia KO LANJ INA THAN ; GA NES H; GO VIN DA RAJ AN , 2 0 0 9 P RIYA DH ARSHINI et al. , 2 0 1 2 THAN IGA IVEL et al. , 2 0 1 5 a Ho sp ed eiro P eix es --- ---Co n ce n traç ão 0 ,3 ; 0 ,6 e 1 % (d isc o d e 6 m m ) ---0 .5 , 1 , 1 .5 , 2 , 2 .5 mg m L −1 p o r d isc o (8 m m ) S o lv en te Et an o l Bu tan o l M etan o l Ág u a Et an o l P ató g en o Ba cil lu s ce re u s En ter o b a cter a ero g en es E. c o li P . a eru g in o sa S; a u re u s S tre p to co cc u s fa ec a li s E. a ero g en es E . co li P . a eru g in o sa S. a u re u s S . fa ec a li s Aer o mo n a s h yd ro p h il a En ter o b a cter sp . V. a lg in o lyticu s Aer o mo n a s sa lmo n icid a Alg a Ca lo rp h a p elt a d a Gr a cil a ria e d u li s Hy d ro cla th ru s sp . Ulv a fa sc ia ta Gr a cil a ria fo li fer a S a rg a ss u m l o n g if o li u m
Tab ela 2 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia THAN IGA IVEL et al. , 2 0 1 5 b KANJANA et al. , 2 0 1 1 THAN IGA IVEL et al. , 2 0 1 4 CHO TIGE AT et al. , 2 0 0 4 S ILVA et al. , 2 0 1 3 Ho sp ed eiro Or eo ch ro mis mo ss a mb icu s Pen a eu s mo n o d o n P. mo n o d o n P. mo n o d o n L it o p en a eu s va n n a me i Co n ce n traç ão 3 0 µL p o r d isc o (8 m m ) 1 – 4 0 0 µ g (e m 2 0 µL) p o r d isc o 5 0 , 1 0 0 , 1 5 0 e 2 0 0 µL p o r d isc o (8 m m ) 6 mg m L −1 * 12 mg m L −1 * 12 mg m L −1 * 1 0 m g (e m 1 0 0 µL) p o r d isc o S o lv en te Ág u a Et an o l Clo ro fó rm io Et an o l He x an o M etan o l Et an o l (F u co id an a) Et an o l M etan o l P ató g en o P . a eru g in o sa V. h a rv ey i V. p a ra h a emo lyticu s E. c o li S . a u re u s V. h a rv ey i V. b ra si li en sis V. p a ra h a emo lyticu s Alg a S a rg a ss u m cin ere u m Pa d in a g ymn o sp o ra Gr a cil a ria fi sh eri Ch a eto m o rp h a a n te n n in a S a rg a ss u m p o lyc ystu m Ulv a fa sc ia ta
Tab ela 2 – Co n ti n u aç ão . Re fe rê n cia S ILVA et al. , 2 0 1 3 Ho sp ed eiro L it o p en a eu s va n n a me i Co n ce n traç ão 1 0 m g (e m 1 0 0 µL) p o r d isc o S o lv en te Et an o l M etan o l P ató g en o V. b ra si li en sis V. n a va rr en sis V. p a ra h a emo lyticu s Vi b rio x u ii E. c o li P . a eru g in o sa V. b ra si li en sis V. n a va rr en sis V. p a ra h a emo lyticu s V. x u ii Alg a Hy p n ea mu sc if o rm es P. g ymn o sp o ra * C onc entr aç ão ini bit ó ria mí ni ma
Os parâmetros físico-químicos da água dos tanques de cultivo são importantes fatores que afetam o aparecimento de enfermidades. A presença de substâncias tóxicas na água e as alterações de parâmetros como temperatura, salinidade e pH tem efeitos imunodepressores e provocam alterações no perfil da expressão dos genes do camarão Litopenaeus vannamei, particularmente aqueles associados com a produção de energia e de defesa celular, aumentando a suscetibilidade à agentes infecciosos (CHEN et al., 2012; SOARES et al., 2012; KAUTSKI et al., 2000; Le MOULLAC; HAFFNER, 2000; ZHOU et al., 2010).
1.5. A equinodermocultura
O ouriço-do-mar é um animal bastante apreciado pelo sabor de suas gônadas em diversos países da Europa, América e Ásia. A exploração deste animal no mundo atingiu seu ápice em 1995, com 108 toneladas, mas este volume diminuiu desde então, com valores em 2015 de 63 mil toneladas coletadas. Dentre os maiores exportadores se destacam a Rússia, Canadá e Chile, e entre os maiores importadores está principalmente o Japão, Estados Unidos, Reino Unido e França. Em relação ao cultivo, em 2015 foi registrada a produção de 7,2 toneladas, movimentando 25 milhões de dólares (FAO, 2017).
Há uma forte pressão de coleta sobre o ouriço-do-mar e indícios de sobrepesca já podem ser percebidos na queda dos estoques naturais nas últimas décadas em diversas regiões do mundo, gerando uma necessidade de implementação de seu cultivo (ANDREW et al. 2002; LAWRENCE, 2007; SUN; CHIANG, 2015). O desenvolvimento de gônadas de alta qualidade é fundamental para a atividade. Para os padrões comerciais, o peso das gônadas do ouriço é considerado viável comercialmente quando representa em torno de 20% do peso do animal e a coloração ideal deve ser brilhante, amarela ou alaranjada (SAKAI; TAJIMA; AGATSUMA, 2004). Tanto a gônada masculina quanto a feminina é consumida e é um dos frutos do mar de maior valor comercial, podendo a atingir mais de US$ 100/kg (McBRIDE, 2005)
Diversas pesquisas sobre a influência da alimentação no desenvolvimento gonadal do ouriço do mar têm sido realizadas. A qualidade do alimento influencia diretamente na reprodução do ouriço-do-mar, afetando a gametogênese, maturação e o tamanho e número dos ovócitos (GONOR, 1972; GEORGE et al., 2000). Macroalgas são tradicionalmente utilizadas como fonte de alimento em sistemas de cultivo, mas seu fraco desempenho em relação ao crescimento da
gônada tem sido associado às baixas concentrações de nutrientes (COOK et al., 2000; HAMMER et al, 2006; LAWRENCE et al., 1997). Por outro lado, rações preparadas têm produzido taxas de crescimento somático e gonadal mais altas, mas com baixa qualidade das gônadas em relação à coloração, textura e sabor (COOK; KELLY; McKENZIE, 1998; SPIRLET; GROSJEAN; JANGOUX, 2001). Apesar dos resultados insatisfatórios em relação ao crescimento, a oferta de macroalgas como alimento ainda é necessária nos últimos meses de cultivo para que as gônadas apresentem sabor e coloração aceitáveis (ROBINSON, 2004; SHPIGEL et al., 2005). A produção de gônadas de qualidade ainda é um desafio e mais trabalhos precisam ser realizados neste sentido para o desenvolvimento da atividade (HARRY; EDDY, 2015).
1.6. Objetivo
Este trabalho teve como objetivo analisar a influência da utilização de macroalgas na dieta de animais aquáticos sobre a fisiologia destes organismos, através da análise da influência das algas a) Ascophyllum nodosum e Sargassum filipendua inseridas na ração, na imunologia e microbiologia intestinal do camarão Litopenaeus vannamei submetido ao estresse hipotérmico; e b) das algas Laminaria digitata, Sargassum muticum e Ulva lactuca na ração do ouriço-do-mar Paracentrotus lividus, sobre o crescimento e o rendimento gonadal deste animal.
1.7. Formatação da tese
A tese foi estruturada em 3 capítulos principais. O primeiro capítulo, sobre mortalidade do camarão submetido ao estresse térmico e salino, foi redigido segundo as normas do Boletim do Instituto de Pesca e publicado neste periódico (DOI: 10.20950/1678-2305.2018.310). O segundo capítulo, sobre a influência das macroalgas em camarões submetidos ao estresse hipotérmico e foi redigido sob as normas do periódico Aquaculture. O terceiro capítulo, redigido sob as normas do periódico Journal of Applied Phycology, trata sobre a inserção de macroalgas em dietas artificiais de ouriços-do-mar cultivados e sua influência nos parâmetros zootécnicos destes animais.
