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Genômica

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O mundo científico está expandindo nosso conhecimento de como a biologia funciona em níveis mínimos. Isso requer uma compreensão profunda de como o DNA é traduzido em ação celular.

O DNA contém os códigos químicos que fornecem as instruções para cada função celular. Ao rastrear quais genes são ativados ou desativados em diferentes condições, os pesquisadores podem identificar como a expressão gênica muda entre cães e gatos saudáveis e não saudáveis e, em seguida, avaliar o impacto dos nutrientes na atividade genética.

A Purina foi uma das primeiras empresas de ração para animais de estimação a aplicar a ômica para melhor compreender as ligações entre nutrição e genética. Esse foco de nível molecular revela continuamente novos mecanismos pelos quais os nutrientes podem melhorar a saúde dos animais.

Pesquisa da Purina

pesquisa da purina
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Em 1999, a Purina fez parceria com a Cornell University para desenvolver o Canine Reference Family DNA Distribution Center (Centro de distribuição de DNA de família de referência canina), uma plataforma comum para o intercâmbio mundial de dados genéticos. Esse DNA de família de referência canina ajudou os pesquisadores a colocar centenas de marcadores próximos a genes e cromossomos específicos, melhorando estudos de como as doenças – como cânceres familiares – se desenvolvem em cães e pessoas.1 A Purina também apoia a pesquisa de sequenciamento de DNA, que contribuiu para a conclusão da colaboração internacional e multi-institucional que levou à primeira sequência completa do genoma canino. Com um conhecimento mais preciso do genoma canino, os cientistas podem comparar melhor o DNA entre cães e outras espécies para entender como as mudanças genéticas podem afetar a saúde.2,3 Os estudos da Purina mostraram, por exemplo, como a nutrição pode influenciar a expressão gênica em cães com osteoartrite.4,5

Em 2004, pela primeira vez, o genoma canino completo foi sequenciado com o DNA de um boxer.

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A primeira sequência completa do genoma de referência do felino doméstico foi publicada em 2007.6 Desde então, os pesquisadores da Purina colaboram com outros cientistas para criar um mapa de maior resolução dos cromossomos dos felinos. O mapa foi usado para gerar um suporte mais detalhado para a sequência de DNA existente do genoma do felino.7 Trabalhando com outros geneticistas, os cientistas de Purina também analisaram as sequências genômicas do pedigree de três gatos da Purina. Esses gatos, com gerações conhecidas de "parentes", são um recurso poderoso para estudar doenças específicas da raça. Quando os gatos vêm de longas linhas de reprodução similar, isto pode amplificar o impacto de genes que conferem maior risco para doenças como a doença renal policística (PKD) em gatos persas. Estudar o DNA desses gatos oferece oportunidades para encontrar tais genes, avaliar seu impacto e desenvolver novas formas de melhorar a saúde para todos os gatos.8

O DNA da primeira sequência completa do genoma de felinos veio de Cinnamon, um gato abissínio.

Pesquisa da osteoartrite em cães

A Purina também usou sua experiência em ômica para estudar artrite em cães. A osteoartrite aflige 1 em cada 5 cães.9 A cada passo, essa condição dolorosa desacelera o estilo de vida que os animais de estimação compartilham com seus tutores.

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Para obter uma nova solução para este problema antigo, os cientistas da Purina analisaram o impacto da dieta na expressão do gene e descobriram que os ácidos graxos ômega-3 podem melhorar a saúde das células da cartilagem.

Quando os pesquisadores de Purina compararam a expressão dos genes das células da cartilagem articular de cães saudáveis com os genes de cães artríticos, os genes das células afetadas pela artrite mostraram regulação positiva das enzimas degradantes da cartilagem, chamadas metaloproteases. As enzimas que inibiram a degradação foram reguladas negativamente. 3-4

Estudos anteriores mostraram que os ácidos graxos ômega-3 podem reduzir a inflamação, um gatilho para a cascata bioquímica que leva à degradação da cartilagem articular.

Em um estudo clínico de 9 semanas com 24 cães pertencentes a clientes já programados para serem submetidos à cirurgia de osteotomia de nivelamento do platô tibial (TPLO) para um joelho, os cães alimentados com uma dieta complementada com ácidos graxos ômega-3 apresentaram níveis plasmáticos mais baixos de marcadores inflamatórios e enzima degradante da cartilagem, MMP-9. Na perna não programada para cirurgia, também apresentaram aumento dos níveis sinoviais de ácido eicosapentaenoico (EPA) e enzima inibidora para as metaloproteases que degradam a cartilagem.5

Em um estudo separado, a análise da plataforma de força mostrou que cães com artrite de ocorrência natural tiveram mobilidade melhorada quando alimentados com uma dieta rica em ômega-3 derivado do óleo de peixe.10

Estudos adicionais mostraram que alimentar os cães com uma dieta enriquecida com ômega-3 e rica em proteínas pode resultar em menor concentração de fluido sinovial PGE2 (um fator pró-inflamatório) e pode reduzir a progressão de osteoartrite nos 6 meses após a osteotomia de nivelamento do platô tibial.11 Em outro estudo, quando comparados aos cães alimentados com uma dieta de manutenção (controle), os cães alimentados com uma dieta enriquecida com ômega-3 e rica em proteínas mostraram maior pico de força vertical e impulso vertical - medidas de sustentação de peso e análise de marcha para a claudicação - após a cirurgia de TPLO.12

Principais pontos a serem lembrados

  • A longa história de colaboração da Purina com outros cientistas tem ajudado a desenvolver o mapeamento do genoma e o sequenciamento de DNA para cães e gatos.
  • O foco da genômica a nível molecular ajuda a revelar novos mecanismos pelos quais os nutrientes podem influenciar a expressão gênica para melhorar a saúde dos animais.
  • Os estudos da Purina mostraram como a nutrição pode ajudar a melhorar a saúde das articulações e a mobilidade de cães com artrite.
  • Os cães alimentados com uma dieta complementada com ácidos graxos ômega-3 apresentaram níveis plasmáticos mais baixos de marcadores inflamatórios e de enzima degradante da cartilagem, MMP-9.

Saiba mais

  1. Breen, M., Jouquand, S., Renier, C., Mellersh, C.S., Hitte, C., Holmes, N.G., & Galibert, F. (2001). Chromosome-specific single-locus FISH probes allow anchorage of an 1800-marker integrated radiation-hybrid/linkage map of the domestic dog genome to all chromosomes.Genome Research, 11(10), 1784–1795. doi: 10.1101/gr.189401
  2. Lindblad-Toh, K., Wade, C.M., Mikkelsen, T.S., Karlsson, E.K., Jaffe, D.B., Kamal, M., & Lander, E.S. (2005). Genome sequence, comparative analysis and haplotype structure of the domestic dog. Nature, 438(7069), 803–819. doi:10.1038/nature04338
  3. Hannenhalli, S.S., Middleton, R.P., Levy, S., Perroud, B., Holzwarth, J.A., McDonald, K., & Hannah, S.S. (2006). Identification and cross-species comparison of canine osteoarthritic gene regulatory cis-elements. Osteoarthritis and Cartilage, 14(8), 830–838.
  4. Middleton, R.P., Hannah, S.S., Perroud, B.N., & McDonald, K.K. (2003). Gene expression profiling of osteoarthritis from canine chondrocytes. The development of a canine OA microarray chip. Poster session presented at the 49th meeting of the Orthopaedic Research Society, New Orleans, LA.
  5. Hansen, R.A., Harris, M.A., Pluhar, G.E., Motta, T., Brevard, S., Ogilivie, G.K., & Allen, K.G.D. (2008). Fish oil decreases matrix metalloproteinases in knee synovia of dogs with inflammatory joint disease. Journal of Nutrition, 19, 101–108. doi:10.1016/j.jnutbio.2007.01.008
  6. Pontius, J.U., Mullikin, J.C., Smith, D.R., Agencourt Sequencing Team, Lindblad-Toh, K., Gnerre, S., & O'Brien, S. J. (2007). Initial sequence and comparative analysis of the cat genome. Genome Research, 17(11), 1675–1689.
  7. Li, G., Hillier, L.W., Grahn, R.A., Zimin, A.V., David, V.A., Menotti-Raymond, M., & Murphy, W.J. (2016). A high-resolution SNP array-based linkage map anchors a new domestic cat draft genome assembly and provides detailed patterns of recombination.G3: Genes|Genomes|Genetics, 6(6), 1607–1616.
  8. Farias, F.H.G., Tomlinson, C., Labuda, J., Perez-Camargo, G., Middleton, R., & Warren, W.C. (2017). The practical use of genome sequencing data in the management of a feline colony pedigree. BMC Veterinary Research, 13, 225.
  9. Tirgari, M., & Vaughan, L. (1975). Arthritis of the canine stifle joint. Veterinary Record, 96(18), 394-399.
  10. Moreau, M., Troncy, E., del Castillo, J.R., Bédard, C., Gauvin, D., & Lussier, B. (2013). Effects of feeding a high omega-3 fatty acids diet in dogs with naturally occurring osteoarthritis. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 97, 830–837.
  11. Verpaalen, V.D., Baltzer, W.I., Smith-Ostrin, S., Warnocki, J.J., Stang, B., & Ruaux, C.G. (2018). Assessment of the effects of diet and physical rehabilitation on radiographic findings and markers of synovial inflammation in dogs following tibial plateau leveling osteotomy. Journal of the American Veterinary Association, 252(6), 701–709.
  12. Baltzer, W.I., Smith-Ostrin, S., Warnock, J.J., & Ruaux, C.G. (2018). Evaluation of the clinical effects of diet and physical rehabilitation in dogs following tibial plateau leveling osteotomy. Journal of the American Veterinary Association, 252(6), 686-700. doi: 10.2460/javma.252.6.686.