Novos compostos antimicrobianos oferecem solução mais segura para mastite bovina

A indústria de laticínios tem sido atormentada por um problema global persistente há décadas – infecção bacteriana dos úberes das vacas que reduz significativamente a produção de leite.

Estima-se que a doença, conhecida como mastite bovina, cause perdas globais anuais de 22 mil milhões de dólares (28 mil milhões de dólares). Embora antibióticos tenham sido usados ​​para tratar a infecção em gado leiteiro, há problemas como o aumento resistência a antibióticos e preocupações com a contaminação do leite por resíduos de antibióticos.

Agora, uma equipa de investigadores internacionais desenvolveu alternativas aos antibióticos que previnem a infecção através de um novo mecanismo que descobriram.

Os cientistas foram liderados pela Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura), em colaboração com o Grupo de Pesquisa Interdisciplinar de Resistência Antimicrobiana (AMR) da Aliança para Pesquisa e Tecnologia Cingapura-MIT (SMART), empresa de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) em Cingapura. Suas descobertas foram publicadas recentemente na revista científica Comunicações da Natureza.

Num ensaio agrícola preliminar, os novos compostos antimicrobianos foram aplicados nas tetas das vacas e demonstraram evitar a infecção do úbere depois dos animais terem sido expostos a bactérias.

“Nosso estudo revelou uma classe alternativa de compostos antimicrobianos potentes que poderiam ser usados ​​na indústria agrícola para combater bactérias multirresistentes que causam mastite bovina”, disse a professora Mary Chan, uma das co-líderes da pesquisa da Escola de Química, Engenharia Química e Biotecnologia da NTU Cingapura, e da Escola de Medicina Lee Kong Chian, bem como pesquisadora principal. na SMART AMR. “Os compostos também são promissores porque não causaram efeitos adversos significativos em bovinos em nossos testes. Eles não estragaram o leite das vacas nem o tornaram impróprio para consumo”.

Desde então, os novos compostos atraíram o interesse de várias empresas agrícolas na Austrália, Bélgica, Malásia e Nova Zelândia. As empresas estão interessadas, pois procuram substitutos que sejam mais seguros e mais ecológicos do que os compostos existentes na prevenção da infecção das tetas das vacas.

A Professora Paula Hammond, Professora do Instituto e Vice-Reitora Executiva do MIT e Investigadora Principal da SMART AMR, que é uma das co-autoras da pesquisa, disse: “Com o sucesso do nosso estudo inicial tanto no laboratório como no campo, estamos agora a planear trabalhar em estreita colaboração com parceiros da indústria para ampliar e fazer ensaios maiores em gado leiteiro, com o objectivo de comercializar os novos compostos antimicrobianos.”

O professor Kevin Pethe, outro co-líder do estudo da Escola de Medicina Lee Kong Chian da NTU e investigador principal da SMART AMR, observou que os novos compostos também são muito eficazes na eliminação de bactérias multirresistentes em ratos em doses que não foram visivelmente prejudiciais aos roedores no estudo da equipe. “Isso abre caminho para que os compostos sejam desenvolvidos e otimizados para outras aplicações terapêuticas na área biomédica no futuro”, disse ele.

Preocupações com o úbere

Quando os úberes dos bovinos são infectados, os antibióticos utilizados para tratá-los muitas vezes acabam no leite em concentrações elevadas durante algum tempo, pelo que o leite não pode ser consumido ou vendido ao abrigo das regras existentes. Também surgiram bactérias resistentes a esses tratamentos com antibióticos.

Para prevenir a infecção das tetas das vacas, os agricultores normalmente mergulham os úberes em soluções anti-sépticas, como aquelas que contêm iodo ou clorexidina, para matar as bactérias neles contidas. No entanto, o uso prolongado dos desinfetantes pode irritar os úberes ou causar fissuras na pele, o que aumenta o risco de infecção.

Há também preocupações de que, após a limpeza dos úberes com anti-sépticos, o iodo e a clorexidina possam chegar ao meio ambiente e causar problemas como perturbar o equilíbrio de nutrientes na natureza e prejudicar a vida aquática, respectivamente. E quando os produtos químicos entram em contacto com o leite, como quando os úberes não são devidamente limpos, tornam-se menos eficazes na eliminação de bactérias.

Os cientistas liderados pela NTU perceberam que esses desafios no negócio de laticínios poderiam ser enfrentados com novos compostos chamados “ácidos de carbono oligoimidazólio” (OIMs), que inicialmente desenvolveram como alternativas para combater bactérias resistentes a antibióticos.

Eles descobriram que os OIMs matam as bactérias de uma nova maneira, ao contrário dos tradicionais antimicrobianos “catiônicos” estudados agora como substitutos de antibióticos. Partes dos OIMs se convertem em estruturas chamadas carbenos, o que lhes permite passar rapidamente pelas membranas protetoras das bactérias para danificar seu DNA e matá-las. Este método de eliminação é mais potente do que os antimicrobianos catiônicos típicos. Portanto, são necessárias doses mais baixas de OIMs, o que reduz a chance de efeitos colaterais.

Potencial comercial

A equipe de pesquisa testou se os OIMs poderiam ser usados ​​como anti-sépticos para prevenir a mastite bovina em um ensaio agrícola preliminar liderado pela SMART AMR. Vacas cujas tetas foram mergulhadas nos compostos não desenvolveram infecção no úbere ao longo do tempo após serem expostas a bactérias.

Os OIMs também não irritaram os úberes das vacas nem fizeram com que os animais se comportassem de maneira anormal – por exemplo, não ficavam inquietos e não chutavam, o que são sinais de coceira e irritação. Os compostos foram facilmente removidos, pois nenhum vestígio deles foi detectado nos úberes ou no leite das vacas após a limpeza dos tetos.

Eles também têm uma vantagem sustentável. “Os OIMs são biodegradáveis ​​e se decompõem em moléculas naturais que não são tóxicas nem poluentes, por isso esperamos que sejam mais ecológicos do que usar iodo ou clorexidina”, explicou o Dr. Kaixi Zhang, cientista pesquisador da SMART AMR e coautor do estudo.

Os testes mostraram que os OIMs também não afetam a qualidade do leite. Além disso, ao contrário do iodo e da clorexidina, a capacidade do OIM de matar bactérias não foi afetada pelo leite.

No futuro, os cientistas estão a comercializar os OIM através de uma empresa spin-off, e um grande ensaio agrícola foi iniciado em Malaca, na Malásia, para optimizar os compostos antimicrobianos. Várias empresas agrícolas na Austrália, Bélgica, Malásia e Nova Zelândia manifestaram interesse em explorar o uso comercial dos compostos antimicrobianos na prevenção, e possivelmente no tratamento, da mastite bovina em gado leiteiro.

A indústria de lacticínios tem procurado activamente novos compostos que sejam muito menos tóxicos, mais eficazes e mais sustentáveis ​​para substituir os produtos existentes à base de iodo e clorexidina, que têm sido utilizados para prevenir a mastite bovina há décadas. Juntamente com o aumento do escrutínio do negócio dos laticínios após o aumento dos incidentes de leite adulterado, as empresas demonstraram interesse nos novos compostos antimicrobianos dos investigadores.

A pesquisa conduzida na SMART é apoiada pela National Research Foundation Singapore no âmbito do programa Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE). O estudo experimental agrícola foi apoiado por uma subvenção do Centro de Inovação SMART, que ajuda os investigadores a comercializar as suas tecnologias e a transformá-las em empreendimentos de sucesso.