FACULTAD DE MEDICINA VETERINARIA Y ZOOTECNIAPRINCIPIOS DE NUTRICION EN RUMIANTESDr. Francisco I. Juarez Lagunes

IntroduccinAlimentacin Rumiante: forrajeFresco, henificado, ensilado40 - 80% MS forrajes: FibraCelulosa, hemicelulosa, ligninaEficiencia por especieMicrobiota: bacterias y protozoariosGram (-): forrajesGram (+): cereales (granos)ProtozoariosHongosFermentacin: AGV y Proteina Microbiana

RUMEN

GeneralidadesRumen: representa 15 20% PVBovino: 120 220 ltsOveja / Cabra: 8 12 lts

RumenEl ms grande de los preestmagos.Saculado por pilares musculares.Numerosas papilas.Almacn y mezcla de alimento.Ambiente anaerobio para flora ruminal.Poza de fermentacin por excelencia.

RetculoSaco craneoventral del rumen.Epitelio reticular en forma de celdas con numerosas papilas.Receptculo para objetos pesados ingeridos.Conectado al omaso por el orificio retculo-omasal (vlvula que retiene partculas alimenticias en el rumen hasta tener un dimetro de 1 a 2 mm).

OmasoRecibe partculas de alimento masticadas y digeridas por microorganismos.Esfrico.Anchos pliegues longitudinales u hojas en su interior, con pequeas papilas. Absorbe agua y electrolitos de los alimentos.Retiene partculas de materia entre sus hojas.

Condiciones Ruminales.....Microorganismos

Microorganismos ruminales....un mundo dentro del animal

Cuntos son muchos.....Bacterias...1 a 10 mil millones/mL de lquido ruminalProtozoarios...20 a 200 mil/mL de lquido ruminal200 a 1100 mg/100 mL de lquido ruminal300 a 1600 mg/100 mL de lquido ruminalx100x350x3000x5000

Fibra en la Alimentacin del Ganado

Qu es la fibra y como medirlaImportancia de la fibra Fibra fsicamente efectiva Fuentes de fibra de subproductos que no son forrajes

Qu es la fibra

Importancia de la fibra en rumiantes.....

- Estmulo para la motilidad ruminalMezclado de sustratos y microorganismosImportancia de la fibra - Estmulo para rumiaRegurgitacinRemasticacinReinsalivacinRedeglucin- Formacin de una red ruminal de fibras largasSoporte para partculas pequeas para mejor utilizacin

GasesForraje del daGranos y Forraje del da anteriorEstratificacin Ruminal.....

Fibra fsicamente efectiva

Fibra efectiva.....- Estmulo para motilidad ruminal y rumia- Mantenimiento del % de grasa en leche- Formacin de una red ruminal de fibras largas

- Poco estmulo para motilidad ruminal y rumia- Disminucin del % de grasa en leche- Nula formacin de una red ruminal de fibras largasInsuficiente fibra efectiva.....- Disminucin del pH del lquido ruminal- Disminucin de productividad

Distribucin de partculas de forrajes

Distribucin de partculas de subproductos considerados como fuentes de fibra no forrajera

Microorganismos Ruminales.....

Gram (+)Gram (-)

Gram (+)Gram (-)Fibrobacter spp., Butyrivibrio spp.Lactobacillus spp., Methanobacterium spp.Ruminococcus spp., Streptococcus spp. AcetatoLactatoMetanoH+ Bacteroides spp., Megasphera spp.Selenomonas spp., SuccinomonasSuccinivibrio spp. AcetatoPropionatoSuccinato

Origen y SignificanciaImportantes:ActicoPropinicoButricoFermentacin:Rumen retculoIntestinoHgadoAcetato:Acetil CoAAcetilenoFosfato de acetilo

Origen y SignificanciaPropionato:SuccinatoAcrilatoButirato:AcetatoPiruvatoglutamatoInterconversinAcetato : propionato : butiratoForraje: 65 : 20 :10 a 70 : 20 : 10Concentrado: 45 : 40 : 15 a 50 : 40 :10 pHSntesis de protena

cido acticocido propinicocido butrico Protenas Valina IsobutiratoLeucina Isovalerato Isoleucina 2-metilbutirato Substratos para la fermentacin ruminal

Todos los carbohidratos y protenas de la dieta. CarbohidratosAminocidos=

ALMIDN, AZCAR, FIBRA PROTENAS

Pptidos

Aminocidos

Microorganismos

AGVCO2CH4

+ NH3

Rutas de degradacin ruminal de carbohidratos y protenas

CELULOSA

PECTINA HEMICELULOSA

ALMIDN

AZCARES SOLUBLES

Pentosas

HexosasCiclo de la pentosa

Va de Embden-Meyerhof

Piruvato

Formato

Va del acrilato

Acetil CoA

CO2 + H2

Va del succinato

Metano

ACETATOBUTIRATO

PROPIONATO

Principales vas del metabolismo de los carbohidratos en el rumen

Cambios en la proporcin forraje:concentrado de la dieta = influyen en la cantidad y porcentaje de AGVs producidos en rumen.

AGVs: gran influencia en la produccin de leche, porcentaje de grasa lctea, eficiencia de la conversin de alimento a leche y valor relativo de una racin para produccin de leche contrario al depsito de grasa.

CELULOSA HEMICELULOSA PECTINAS ALMIDONES Y AZCARES

Metano

Pentosas cidos

urnicos

Hexosas

Ciclo de las

Pentosas

cido pirvico

Rutas para la hidrlisis de los polisacridos alimenticios en el rumen

Formacin de acetato y butirato va piruvato: acetil CoA como intermediario.

Formacin de propionato: va del succinato y la va alterna del acrilato.

La fermentacin de 1 mol de carbohidrato origina 2 moles de acetato, 2 moles de propionato o 1 mol de butirato:

Hexosa 2 piruvato + 4[H]* + 2ATP2 piruvato + 2H2O 2 acetato + 2CO2 + 2H2 + 2ATP2 piruvato + 8[H] 2 propionato + 2H2O + 2ATP2 piruvato + 4[H] butirato + 2H2 + 2CO2 + 2ATPCO2 + H2 CH4 + 2H2O + ATP

*[H] = coenzimas reducidas

A partir del piruvato, y por diferentes reacciones, se forman los distintos AGVs que caracterizan la fermentacin ruminal.

PIRUVATO

CO2 + H2

Formiato Acetil CoA

Oxalacetato Lactato

Acetil CoA

Acetil CoA

CO2

4H ACETATO

CoA

CO2 H2 Acetil-P Malonil CoA

Propionil CoA

Lactil CoA

Acetacetil CoA

Succinato H2O

CoA 2H

Acrilil CoA

CH4 ACETATO

PROPIONATO

2H

B-hidroxibutiril CoA

Succinil CoA

Propionil CoA

H2O

ACETATO

Crotonil CoA

Metilmalonil CoA Acetil CoA

2H

Butiril CoA

PROPIONATO

ACETATO

Acetil CoA

BUTIRATO

Vas de produccin de AGVs a partir del piruvato

Absorcin RuminalPapilas de rumen retculo:Difusin pasiva (mayormente)Difusin facilitadaDeterminada por:[ ] en fluido ruminalpH (bajo)Tamao de la cadena de AGVOrden: butirato, propionato, acetatoAbsorcin:76% rumen retculo19% omaso abomaso 5% intestinos

Absorcin RuminalAc70

Prop20

But1020105501014 ( OH but)Fuido RuminalPared RuminalSangrePortal

Metabolismo Heptico AGVMayor parte en hgadoPropionato:GlucosaLactatoButirato: hidroxibutiratoAcetato: sin biotranformacin

Ac70

Prop20

But10Rumen Sangre Hgado Sangre portalperifrica50

10

1

4GlucosaCO2 OH butAcetatoGlucosa OH but

ACETATO

CuerposAcetil CoA

BUTIRATOcetnicos

Grasa

Citrato

Glicerol

(AcCoA)

Piruvato

Oxalacetato

PEP

SuccinatoCO2

Glucosa

PROPIONATO

Protena Aminocidos

Principales vas para el metabolismo de los AGVs

Ciclo de Krebs

AcetatoMnima utilizacin en el hgado.Oxidado en casi todos los tejidos del cuerpo para generar ATP.Principal fuente de acetil CoA para la lipognesis en el tejido adiposo y heptico de los rumiantes. De gran importancia para la produccin de los cidos grasos de cadena corta de la leche. Hasta 40% es utilizado en el metabolismo mamario. Un 30% del acetato tomado por la glndula es oxidado y la mayor parte del resto es incorporada a los cidos grasos C4 a C16.

ATP + CoA

ACETATO

Acetil CoA

Aceto Acetil CoA

Malonil CoA

Citrato

3,3 hidroximetilglutaril CoA cidos grasos

Ciclo de Krebs

cido mevalnico

Cuerpos cetnicos CO2

Esteroles (colesterol)

Metabolismo del acetato

Propionato

Parte metabolizado a lactato y el resto pasa a la circulacin portal para ser metabolizado en el hgado a glucosa o ser oxidado a CO2.

El lactato producido por la pared ruminal es tomado por el hgado para sntesis de glucosa.

Propionato: principal substrato para la gluconeognesis, que es crtica para el rumiante porque es mnima la cantidad de glucosa que se absorbe como tal en el intestino delgado.

Propionato: necesario para produccin de leche en cantidad, debido a la generacin de glucosa.

MITOCONDRIA

PROPIONATO

Propionil CoA

Metil malonil CoA

CO2

Oxalacetato

Succinil CoA

cido mlico cido fumrico

cido succnico

cido mlico

Oxalacetato

Fosfoenol piruvato D-glucosa

CITOPLASMA

Va metablica de utilizacin del propionato en el hgado del rumiante

Butirato

Metabolizado en su mayor en el epitelio ruminal a cuerpos cetnicos, principalmente acetoacetato y (D-) -hidroxibutirato, los cuales son interconvertidos en el hgado. Cuerpos cetnicos: importante fuente de energa al ser oxidados en la mayora de los tejidos del organismo, principalmente cuando las reservas de energa necesitan ser movilizadas de la grasa corporal (subnutricin o situaciones de gran demanda de energa).

El 80% de los cuerpos cetnicos circulantes provienen de la produccin ruminal de butirato y una pequea a partir de los cidos grasos de cadena larga en el hgado.

3-HIDROXIBUTIRATO

ACETOACETATO

Succinil CoA

cido succnico

Acetoacetil CoA

2 acetil CoA

Oxaloacetato

Ciclo de Krebs

CO2

Va de oxidacin de los cuerpos cetnicos

Metabolismo Heptico AGVPrincipal fuente de glucosa:PropionatoCiclo de Krebs (Ac. tricarboxlicos)17 molculas de ATP Propionato no transformadoEmbden Meyerhof18 molculas de ATP hidroxibutiratoCiclo de Krebs (Ac. tricarboxlicos)27 molculas de ATP

GlucosaSntesis de Ac. grasos de cadena larga a partir de glucosaPiruvato

Acetil CoA OAACicloTCACitratoMitocondriaAc. grasos de cadena larga NADPHOAAAcetil CoACitosol

Metabolismo Post Heptico AGV Principal AGV derivado polisacridos:AcetatoNula hepato bio transformacinFuente de energa varios tejidosCiclo de Krebs (10 molculas ATP)Metabolizado:Msculos: esqueltico y cardiacoRinGlndula mamariaTejido AdiposoPrincipal fuente de Ac. grasos de cadena larga:Tejido adiposoGrasa de la leche

Principales rutas metablicas Acetato

Sntesis de Ac. grasos de cadena larga a partir de acetatoGlucosaPiruvato

Acetil CoA OAACitratoMitocondriaCicloATCAc. grasos de cadena largaOAAAcetil CoAAcetatoCitosolX

Metabolismo Post Heptico AGV Acetato transformado Acetil CoA

Disponibilidad tisular de acetatoDifusin simple (depende [ ])[ ] sangunea depende [ ] lquido ruminalATPADP

COMPOSICIN DE CIDOS GRASOS DE ALGUNOS INGREDIENTES NUTRICIONALES PARA ANIMALES

Por BiohidrogenacinBacteria CelulolticaButyrivibrio fibrisolvens9-desaturasa Por SntesisIsomerizacin enzimtica

BIOHIDROGENACIN EN RUMENGrasa de la dietaCis-9, cis-12 C18:2 (Acido Linoleico)

Cis-9, trans11 C18:2(Acido Rumnico)

Trans-11 C18:1 (Acido Vaccnico)

C 18:0 (Acido Esterico)

Utilizacin de Lpidos en condiciones normalesAlimento HIGADO Lipolisis completa (-oxidacin)Tejido AdiposoLipoprotenas (cidos Grasos)Acetil Coenzima-ACO2, AguaEnergaEnergaGLUCOSAGluconeognesisOxaloacetatoPROPIONATOT. Sanguneo

Metabolismo de Lpidos en Vacas FrescasConsumo AlimentoBalance Energtico NegativoPropionato HIGADOMovilizacin de Tejido Adiposocidos GrasosLipolisis Incompleta (-oxidacin)Acetil Coenzima A

CO2, AguaEnergaEnergaOxaloacetatoXXT. SanguneoXGLUCOSAPROPIONATOX

Metabolismo de Lpidos en Vacas Frescas HIGADOMovilizacin de Tejido Adiposocidos GrasosCETOSISLipolisis Incompleta (-oxidacin)Acetil Coenzima A

CO2, AguaEnergaEnergaOxaloacetatoXXT. Sanguneoacetoacetato -OH butiratoXGLUCOSAPROPIONATOXConsumo AlimentoBalance Energtico NegativoPropionato

DESATURACIN EN TEJIDOC18:0

Delta-9 desaturasa

cis-9 C18:1

trans-11 C18:1

Delta-9 desaturasa

cis-9, trans-11 C18:2 CLA

CLA content of various foods

RESULTADOS DE CONTENIDO DE CLA EN CARNE COMERCIAL EN VERACRUZ

FACTORES DIETARIOS QUE INCREMENTAN CLA EN LECHE