Uso da espectroscopia óptica no infravermelho para detecção da Tristeza Parasitária Bovina

A bovinocultura é uma atividade essencial para a economia brasileira, especialmente na produção de carne e leite. Com o maior rebanho comercial do mundo, o Brasil destaca-se como um dos principais exportadores de carne bovina e ocupa a quinta posição na produção de leite (FAO; IFAD; WFP, 2013). No entanto, a saúde do rebanho é constantemente ameaçada por diversas enfermidades que afetam a produtividade dos animais e, consequentemente, impactam diretamente o agronegócio. Entre essas enfermidades, a Tristeza Parasitária Bovina (TPB) é uma das mais prejudiciais e desafiadoras, sendo responsável por grandes perdas econômicas (SANTOS, 2017).

O que é a Tristeza Parasitária Bovina?

A Tristeza Parasitária Bovina é uma doença causada por hemoparasitas, sendo um complexo que inclui a Babesiose, provocada pelos protozoários Babesia bovis e Babesia bigemina, e a Anaplasmose, causada pela riquétsia Anaplasma marginale. Esses parasitas atacam as células vermelhas do sangue dos bovinos, levando a quadros graves de anemia, icterícia, febre e, em casos não tratados, até a morte dos animais (BENAVIDES, 2015). A transmissão da TPB ocorre principalmente através do carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus e de insetos hematófagos, como moscas e mosquitos (GUGLIELMONE, 1995).

Além das perdas econômicas diretas, como a morte de animais e a queda na produção de leite e carne, o tratamento e controle da TPB acarretam elevados custos para os produtores (ALMEIDA, 2006). A doença é endêmica em várias regiões do Brasil, com prevalência maior em áreas tropicais e subtropicais, onde o vetor carrapato prevalece (COSTA et al, 2009).

Diagnóstico da TPB: desafios e importância

O diagnóstico precoce da TPB é um dos maiores desafios enfrentados pelos produtores e profissionais de saúde animal. Em muitas propriedades rurais, a identificação da doença é dificultada pela ausência de veterinários ou pela semelhança dos sintomas com outras enfermidades. Tradicionalmente, o diagnóstico da TPB baseia-se em exames clínicos e laboratoriais, como a análise de esfregaços sanguíneos. No entanto, esses métodos, embora eficazes, nem sempre estão prontamente disponíveis em todos os locais e exigem infraestrutura e tempo (MARTINS, 2020).

Uma vez que a detecção precoce é crucial para a administração de tratamentos eficazes e para evitar maiores prejuízos, novas tecnologias para facilitar o diagnóstico vêm sendo exploradas. Nesse contexto, a espectroscopia óptica no infravermelho médio com transformada de Fourier (FT-MIR) surge como uma técnica promissora para o monitoramento e diagnóstico da TPB.

A espectroscopia no infravermelho como ferramenta de diagnóstico

A espectroscopia no infravermelho (IR) é uma técnica analítica que se baseia na interação da radiação infravermelha com as moléculas das amostras analisadas. Essa interação excita modos vibracionais das moléculas, que resultam em diferentes padrões espectrais, permitindo a identificação de componentes específicos nas amostras (MOLENTO, 2020). A técnica FT-MIR é especialmente útil para o estudo de amostras biológicas, pois é rápida, não invasiva e não destrutiva, podendo ser aplicada diretamente em amostras de sangue, sem necessidade de tratamentos prévios ou reagentes.

No presente estudo, utilizamos a técnica de FT-MIR para analisar amostras de sangue de bovinos inoculados com Anaplasma marginale, um dos agentes causadores da TPB. As amostras foram coletadas ao longo de um período de 60 dias, durante o qual os animais apresentaram os sintomas clínicos da doença e foram acompanhados até sua recuperação. Um espectrômetro de infravermelho médio forneceu informações detalhadas sobre as alterações químicas no sangue dos animais, refletindo as respostas fisiológicas à infecção. O objetivo deste artigo é ilustrar como se pode inferir o estágio da doença nos bovinos.

Resultados obtidos com a espectroscopia de infravermelho
Os espectros obtidos durante as análises mostraram alterações significativas em regiões específicas, como nas bandas de 1580 cm-1 a 1700 cm-1, que indicam mudanças em grupos funcionais presentes na hemoglobina, uma das principais proteínas do sangue. A hemoglobina, responsável pelo transporte de oxigênio no organismo, é diretamente afetada pela infecção com Anaplasma marginale, o que resulta em quadros de anemia nos animais doentes (GONZÁLEZ; SILVA, 2008).

Essas alterações foram monitoradas ao longo do tempo, permitindo uma correlação entre as mudanças espectrais e os sintomas clínicos observados nos bovinos. A alteração mais evidente aqui apresentada se refere à mudança de intensidade relativa da absorbância entre as bandas com o passar do tempo de inoculação (ver Fig. 1).

Durante o período de infecção, os animais apresentaram sintomas clássicos da TPB, como febre, desidratação, perda de apetite e icterícia. À medida que a doença progredia, as alterações nos espectros de infravermelho também se tornavam mais evidentes. No entanto, após a recuperação dos animais, os espectros voltaram a se assemelhar aos padrões observados no início do experimento, antes da infecção, demonstrando a capacidade da espectroscopia em acompanhar a evolução temporal da doença (ver Fig. 2). Evidentemente, para um diagnóstico seguro devemos recorrer a ferramentas estatísticas, tais como estatística multivariada ou inteligência artificial (machine learning, redes neurais artificiais, etc). Essas ferramentas não são objeto do presente ensaio que visa apenas demonstrar o potencial da técnica. Para maiores detalhes sugerimos algumas referências tais como (LUIZ et al 2021), (PACHECO et al 2024).

Figura 1. Espectros de Infravermelho de amostras de sangue bovino no primeiro dia de coleta (verde) e com 19 (47) dias (em vermelho) de Anaplasmose inoculada.

Figura 2. Espectros de Infravermelho de amostras de sangue bovino no primeiro dia de coleta (verde) e no último dia de análise (vermelho) com Anaplasmose inoculada. No último dia o bovino já havia sido tratado e, portanto, curado da doença. Note a superposição das curvas.

Vantagens e perspectivas futuras

A utilização da espectroscopia de infravermelho médio para o diagnóstico da Tristeza Parasitária Bovina apresenta diversas vantagens. Além de ser uma técnica rápida e não invasiva, ela não exige o uso de reagentes ou tratamentos pré-analíticos nas amostras, tornando o processo mais ágil e menos oneroso. Ademais, essa metodologia permite o monitoramento contínuo dos animais, possibilitando a detecção precoce da doença e o acompanhamento da recuperação dos bovinos.

O potencial dessa técnica vai além da detecção de doenças hemoparasitárias. Com o avanço das pesquisas, a espectroscopia pode ser aplicada para o diagnóstico de outras enfermidades em animais, fornecendo informações valiosas sobre o estado de saúde do rebanho de maneira prática e eficiente. Estudos futuros podem se concentrar no aprimoramento da técnica, visando a implementação de sistemas automatizados de diagnóstico in vivo, que poderiam ser aplicados diretamente nas fazendas, facilitando o controle e a prevenção de doenças.

A Tristeza Parasitária Bovina representa um grande desafio para a pecuária brasileira, tanto em termos econômicos quanto de saúde animal. A busca por métodos de diagnóstico rápidos e eficazes é crucial para mitigar os impactos dessa doença. A espectroscopia de infravermelho médio com transformada de Fourier demonstrou ser uma técnica promissora, capaz de detectar alterações bioquímicas no sangue dos animais infectados e monitorar a evolução da doença.

Esse estudo sugere que a espectroscopia pode ser uma ferramenta valiosa para o diagnóstico precoce da TPB, especialmente em regiões onde o acesso a métodos laboratoriais convencionais é limitado. Com a implementação de novos avanços tecnológicos, essa metodologia pode ser ainda mais aprimorada, contribuindo para a saúde animal e a sustentabilidade da produção pecuária no Brasil.

 

Agradecimentos

Os autores agradecem as agências de fomento brasileiras, FAPEMIG, CNPQ e CAPES, o fomento das pesquisas. Gostaríamos de agradecer também a parceria com a EMBRAPA – Gado de Leite pela disponibilização das vacas infectadas com TFB e permitir o acompanhamento das etapas da doença. Flávia Queiroz Ferreira, agradece ao PPG-Leite da UFJF, a possibilidade de realizar pesquisas sobre TFB.

 

 

Referências

ALMEIDA, M. B. de. (2006). Tristeza parasitária bovina na região sul do Rio Grande do Sul: estudo retrospectivo de 1978-2005. Pesq. Vet. Bras. 26 (4).

BENAVIDES, M. V; SACCO, A. M. S. (2005) Resistência genética a hemoparasitos em bovinos. Bagé, Embrapa CCPSul, 23p. ISSN: 0103-376X

COSTA, V. M. M. et al. (2011). Tristeza parasitária bovina no Sertão da Paraíba. Pesq.Vet. Bras, Rio de Janeiro, v. 31, n. 3, p. 239-243.

FAO, IFAD and WFP. (2013). The State of Food Insecurity in the World 2013. The multiple dimensions of food security. Rome, FAO.

GONZÁLEZ, D.; SILVA, S. C. (2008) Patologia clínica veterinária: texto introdutório. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

GUGLIELMONE, A. A. (1995) Epidemiology of babesiosis and anaplasmosis in South and Central America. Veterinary Parasitology, v. 57, n. 1-3, p. 109-119, 1995.

LUIZ, L. da C., TEIXEIRA, V. A., CAMPOS, M. M., PEREIRA, L. G. R., TOMICH, T. R., LEITE, J. L. B., BELL, M. J. V., & DOS ANJOS, V. de C. (2021) Use of near-infrared spectroscopy with Fourier Transform (FT-NIR) to accompany the Bovine Parasitic Sadness process. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, 4(2), 1594–1605. https://doi.org/10.34188/bjaerv4n2-003

MARTINS, G. M. (2020) Tristeza parasitária bovina: à espreita do hospedeiro. Recuperado de: https://www.comprerural.com/tristeza-parasitaria-bovina-aespreitado-hospedeiro/

MOLENTO, M. B. (2020). Avaliação seletiva de bovinos para controle do Rhipicephalus microplus. Ars Veterinária, 36(1), 1-2.

PACHECO, E. B et al (2024). Utilização de Espectroscopia do Infravermelho para Avaliação da Maturação dos Queijos Minas Padrão e Prato Adicionados de Bactérias Probióticas. Rev. Inst. Laticínios Cândido Tostes, Juiz de Fora, v. 79, n. 1, p. 14-27.

SANTOS, G. B., GOMES, I. M. M., SILVEIRA, J. A. G., PIRES, L. C. S. R., AZEVEDO, S. S., ANTONELLI, A. C. HORTA, M. C. (2017). Tristeza Parasitária em bovinos do semiárido pernambucano. Pesquisa Veterinária Brasileira, 37(1), 1–7.