Nanocápsula com antibiótico é aposta da ciência contra mastite bovina

Embrapa Gado de Leite - 03/01/2017 15h09

 
Foto: Humberto Brandão Foto: Humberto Brandão

Um presente de grego para as bactérias causadoras da mastite em rebanhos leiteiros. Essa é a alegoria usada pela pesquisadora Vanessa Mosqueira para explicar como atua o antibiótico nanoestruturado, desenvolvido pela Embrapa em parceria com a Universidade Federal de Ouro Preto (Ufop).

Mas, em vez de um enorme cavalo de madeira construído para esconder os guerreiros gregos que iriam invadir a cidade de Troia, a professora da Escola de Farmácia da Ufop e o pesquisador da Embrapa Gado de Leite Humberto Brandão construíram uma nanocápsula (partícula um bilhão de vezes menor do que o metro) para transportar moléculas de antibiótico numa viagem até o interior da célula.

Nessa jornada pela glândula mamária, as moléculas travam a guerra contra bactérias, como o Staphylococcus aureus, que causam a doença.

A mastite, caracterizada pela inflamação da glândula mamária, é um dos maiores inimigos do pecuarista de leite em todo o mundo.

Acredita-se que uma em cada quatro vacas apresente o problema pelo menos uma vez ao longo de sua vida produtiva.

Embora o Brasil não possua números oficiais dos prejuízos causados pela doença, estima-se que o impacto alcance até 10% do faturamento das propriedades.

O pesquisador da Embrapa Gado de Leite Guilherme Nunes de Souza avalia que, somente nos Estados Unidos, onde as estatísticas sobre a questão estão mais avançadas, a mastite provoque perdas anuais da ordem de dois bilhões de dólares por ano devido à redução na produção, ao descarte do leite e de animais e aos custos com medicamentos e honorários veterinários.

Um inimigo tão forte carece de um oponente digno de tragédia grega. Para Brandão, esse oponente está na nanotecnologia, que tem revolucionado a farmacologia mundial, cuja aplicabilidade vai da indústria de cosméticos à produção de medicamentos.

O resultado das pesquisas de Brandão e Mosqueira foi o desenvolvimento de nanoestruturas para tornar mais eficiente a ação dos antibióticos.

O pesquisador explica que os medicamentos convencionais não conseguem atuar de forma ampla no combate aos agentes que provocam a mastite.

Segundo ele, "durante o tratamento, as bactérias que estão fora das células fagocitárias (células de defesa) costumam ser eliminadas, mas algumas sobrevivem à fagocitose e ficam protegidas do antibiótico no espaço intracelular.

Quando a célula fagocitária morre, a bactéria que estava lá dentro fica livre e volta a se proliferar no interior do úbere da vaca, dificultando a cura dos animais tratados". Isso explica por que essa inflamação é tão difícil de ser combatida.

Segundo Nunes, a possibilidade de se eliminar o Staphylococcus aureus durante o período de lactação, via tratamento intramamário, gira em torno de 30%.

Com o tratamento da vaca seca (início do período entre as lactações) é possível obter êxito de até 80%. "É difícil resolver o problema completamente", afirma.

A pesquisa

A tecnologia do antibiótico nanoestruturado foi disponibilizada para a indústria farmacêutica em agosto de 2016, por meio de ‘chamamento público', com o objetivo de buscar parceiros junto à iniciativa privada para desenvolvimento, produção e comercialização do medicamento.

Essa é a última fase de uma pesquisa que teve início há quase dez anos e envolveu outras três Unidades da Embrapa (Pecuária Sudeste, Instrumentação e Caprinos e Ovinos), além da Rede Agronano, liderada pela Embrapa, e da Rede Mineira de Nanobiotecnologia (Nanobiomg-Fapemig).

Desde o início dos estudos, cerca de três dezenas de pessoas entre pesquisadores, analistas, técnicos e estudantes de pós-graduação trabalharam no projeto.

As pesquisas tiveram início em 2007, quando o médico-veterinário Humberto Brandão foi contratado pela Embrapa Gado de Leite para desenvolver estudos em nanotecnologia. Brandão investigou as expertises dessa Unidade da Embrapa, com sede em Juiz de Fora (MG), encontrando ali um grupo pré-instalado que atuava na área de qualidade do leite, com um importante histórico nos estudos sobre mastite.

"Esse grupo, com um vasto conhecimento acumulado, foi fundamental para que orientássemos nossas ações para o tratamento da mastite", relata.

Em dezembro de 2010, com a tecnologia elaborada,foi feito o depósito da patente e tiveram início os estudos clínicos e de segurança do antibiótico nanoestruturado.

Os resultados foram positivos. Em 2011,realizou-se o tratamento de mastite da primeira vaca no campo experimental da Embrapa Gado de Leite, em Coronel Pacheco (MG), por meio da nanotecnologia.

A equipe acredita que tenha sido o primeiro bovino no mundo a receber essa terapia. Não houve efeitos adversos, nem se identificou resíduos químicos no leite.

A mastite em ovelhas também foi alvo de experimentos, coordenados pelo pesquisador da Embrapa Pecuária Sudeste Luiz Zafalon.

No tratamento da mastite subclínica, os resultados obtidos com a nova formulação apresentaram taxa de cura superior com a metade da dose do antibiótico da formulação convencional.

"Em nossas pesquisas, o número de animais com o problema diminuiu e o medicamento demonstrou potencial para prevenir novas infecções sem que fossem observados efeitos adversos nos animais", diz o pesquisador.

Como atua a nanoestrutura

A diferença entre o tratamento convencional e a utilização de nanoestruturas está, basicamente, em como o medicamento é carreado no organismo. Em tese, nada muda em relação ao princípio ativo em si (o antibiótico), mas no seu transporte até as células.

O antibiótico utilizado é a cloxacilina. A escolha do fármaco foi baseada em histórico prévio de resistência a antibióticos gerado pela Rede de Recursos Genéticos Microbianos da Embrapa (Rede Microbiana), que mantém um banco de germoplasma para estudos de aplicações no agronegócio.

O antibiótico é encapsulado em uma nanopartícula menor do que a célula, um cavalo de Troia de dimensões infinitesimais, que fará sua odisseia pelo úbere da vaca, até chegar a compartimentos biológicos a que formulações farmacêuticas convencionais não têm acesso, como, por exemplo, o interior das células de defesa da glândula mamária.

A partir daí, é feita a liberação controlada e direcionada do antibiótico diretamente no local onde o agente causador da doença fica protegido das formulações convencionais.

"Por ser mais eficiente e utilizar de forma mais racional o antibiótico, a nanoestrutura dificulta a seleção de bactérias resistentes, aumentando a vida útil do fármaco", diz Brandão.

O medicamento foi desenvolvido para ser usado na terapia da vaca seca, a que é submetido todo o rebanho, para o controle preventivo da mastite. Nesse caso, segundo Brandão, os resultados preliminares indicam que o medicamento não deixa resíduos no leite.

Para os pesquisadores, a nanotecnologia vai ao encontro da terapia de precisão e é uma das áreas que mais avançarão nos próximos anos.

"A técnica permite melhorar a ação dos fármacos tradicionais, por meio de uma liberação sustentada, diminuindo a necessidade de múltiplas aplicações", afirma Brandão.

Com a escolha da empresa parceira, que prosseguirá os estudos em escala industrial, as pesquisas com o antibiótico nanoestruturado da Embrapa entram em sua fase final.

A expectativa é que o medicamento esteja no mercado em menos de cinco anos. Brandão acredita que os preços ao produtor serão compatíveis com os de fármacos convencionais.

Mas o pesquisador esclarece que a nanotecnologia não substituirá os cuidados de manejo do rebanho para o controle e prevenção da doença.

Mal-do-caroço

Outra experiência realizada com ovelhas visa tratar a linfadenite caseosa, conhecida pelos produtores como mal-do-caroço. "Essa é uma doença contagiosa que acomete pequenos ruminantes", explica a pesquisadora Patrícia Yoshida, que está conduzindo os experimentos iniciais na Embrapa Caprinos e Ovinos.

Causada por uma bactéria (Corynebacterium pseudotuberculosis), a patologia se caracteriza pela presença de abscessos (caroços) nos linfonodos (gânglios linfáticos) e órgãos internos, provocando prejuízos sanitários e econômicos.

A linfadenite caseosa é de difícil controle, pois os medicamentos convencionais não atuam no interior da célula de defesa do animal, onde a bactéria se instala.

No entanto, nos testes in vitro, o antibiótico nanoestruturado se mostrou menos tóxico com resultados promissores contra o patógeno.

Proporções do prejuízo

A inflamação da glândula mamária tem como consequên-cia a redução da produção, o descarte prematuro da vaca e até a morte do animal.

Além disso, interfere diretamente na qualidade do leite, que passa a ter um índice elevado de células somáticas, indicativo de que há mastite clínica ou subclínica no rebanho.

Dados do National Mastitis Council,conselho de controle da mastite nos EUA que anualmente reúne especialistas do mundo inteiro para discutir o problema, indicam que o prejuízo com a doença se dá na seguinte proporção:

A Instrução Normativa 62, do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa), define, atualmente, que a contagem de células somáticas (CCS) nos rebanhos brasileiros não deve ser superior a 500 mil células/ml de leite. Individualmente, 200 mil células/ml já são indicativo de que a vaca apresenta mastite subclínica. A legislação brasileira tem exigido uma redução gradual da contagem de células somáticas desde 2005.

A partir de 2018, o Mapa exigirá que os valores de CCS sejam de, no máximo, 400 mil células/ml nos estados do centro-sul do País. No ano seguinte, os estados das regiões Norte e Nordeste deverão adotar o mesmo limite.

Evitar novas infecções e tratar as já estabelecidas deve ser a meta nas propriedades leiteiras. A analista da Embrapa Gado de Leite Letícia Mendonça diz que a mastite pode se dar de forma contagiosa.

Quanto antes for diagnosticada e mais rápido forem tomadas as medidas de controle, tratamento e prevenção, menor serão as chances de propagação para outros animais. O controle da doença ocorre por meio de práticas de manejo corretas, que devem incluir:

Redes

A Rede AgroNano surgiu em 2006 por iniciativa da Embrapa com a proposta de uma abordagem diferenciada às linhas tradicionais de pesquisa em nanotecnologia.

Integrou Unidades da Embrapa e diversas universidades de referência no tema, permitindo explorar a aplicação dessa ciência e tecnologia para aumentar a competitividade e a sustentabilidade do agronegócio brasileiro.

Hoje, a AgroNano reúne mais de 150 pesquisadores e 53 instituições parceiras da empresa brasileira de pesquisa.

A Embrapa Gado de Leite, além de integrar a AgroNano, é uma das quatro instituições que compõem a Rede Mineira de Pesquisas em Nanobiotecnologia (Nanobiomg), instituída pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) para promover a nanobiotecnologia no estado mineiro.

A Nanobiomg conta com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig). A Universidade Federal de Ouro Preto (Ufop)e o Centro Tecnológico Senai/Cetec também integram a Nanobiomg.

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