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Fisiologia de Ruminantes Fisiologia de Ruminantes Possuem trato digestório compartimentado, ou seja, é composto de quatro câmaras: rúmen, reticulo, omaso e abomaso. Esses compartimentos gástricos é o que permite aos ruminantes terem sua atividade digestória diferenciada de outras espécies (o alimento é digerido para o rúmen, fermentado e regurgitado para uma segunda mastigação, após isso ele é novamente digerido, só que dessa vez para o reticulo). O rúmen especialmente, é um grande compartimento fermentativo, onde irá se depositar a matéria vegetal que o ruminante ingere (forragens e vegetais. A fermentação ocorre por meio de micro- organismos presentes nas câmaras do sistema digestório (principalmente rúmen), que ocasionam todo o processo químico. Nos ruminantes adultos o rúmen é a maior das 4 câmaras, mas no ruminante jovem, assim que o animal nasce, o abomaso é o maior e mais desenvolvido dos quatro estômagos, pois a alimentação é composta somente por colostro e não necessita de digestão microbiana ou fermentativa. Á medida que o animal vai crescendo, o rúmen e seu epitélio vão se desenvolvendo e exercendo sua função natural. O retículo e o omaso também possuem atividade fermentativa, embora, em menor proporção. Já o abomaso em função das suas características morfológicas, histológicas e de funcionamento, é chamado de estômago ‘’verdadeiro’’, pois é o que mais se aproxima do estômago dos monogástricos. Os compartimentos gástricos diferem somente em termos de tamanho, formato e epitélio (interno). Cada um deles apresenta um tipo de epitélio diferente. Epitélio estratificado, possui numerosas vilosidades (papilas), que proporcionam uma superfície ampla e abrigam uma micro flora bastante abundante. Os micro-organismos presentes no rúmen, que são formados por bactérias, protozoários e fungos conseguem colonizar esse epitélio e se desenvolver vastamente nesse local. A parede ruminal, após um certo período, permite a absorção de determinados constituintes do processo fermentativos que serão importantes substratos energéticos para o animal. Além disso, a parede apresenta um padrão de contrações que fazem a mistura e propulsão do conteúdo, caracterizado como contrações coordenadas. Possui epitélio com dobras que dão aspecto de favo de mel, que dão maior superfície, aumentando a colonização microbiana nessa câmara. O reticulo e o rúmen são considerados as duas grandes câmaras fermentativas que o ruminante apresenta. Características: • Contém micro-organismos: iguais ao do rúmen. • Contrações coordenadas: são involuntárias via SNA e misturam o conteúdo dentro do reticulo • área adicional para a fermentação: funciona como auxiliar do rúmen • eructação: À medida que o processo fermentativo vai acontecendo em qualquer câmara fermentativa, uma certa quantidade de gases que são liberados no ambiente ruminal irão se acumular, entretanto, esses gases precisam ser eliminados, e isso ocorre pela expulsão deles por meio do esôfago e da cavidade bucal. • Regurgitação: também está envolvido na atividade regurgitatória. • seleção de partículas que entram e saem do rúmen, e/ou para o omaso: isso ocorre através das paredes e do trabalho de contração que o retículo. O reticulo em função do seu padrão de contração e da atividade desse envolvimento que ele possui no trânsito da ingesta entre rúmen, cavidade bucal e omaso, muitas vezes é o local onde depositam-se alguns materiais mais pesados ou alguns corpos estranhos que o ruminante possa ingerir quando estiver pastando. Ademais, como o reticulo é o mais cranial de todas as câmaras, ele está em contato íntimo com o diafragma e muitas vezes no trabalho de contração da cavidade reticular, esses corpos estranhos acabam perfurando a parede do reticulo e ocasionalmente perfurando o diafragma. Já o coração, vasos e pericárdio, que se localizam na cavidade torácica, ficam muito perto dessa região reticular, e podem ser perfurados junto com o reticulo e diafragma, dependendo do tamanho e formato do objeto ingerido pelo animal. Esse incidente gera um quadro chamado de retículo pericardite traumática, que é comum de acontecer com ruminantes, especialmente os bovinos. Sua mucosa interna é pregueada e se organiza de forma sobreposta umas sobre as outras, com aparência de folhas de um livro. Possui também colonização microbiana no seu interior e por isso o processo fermentativo pode acontecer, embora seja em pequena escala, quando comparado com os vistos anteriormente. Além de sua ação fermentativa, a função do omaso é compactar e desidratar a ingesta que passa do rúmen/reticulo para seu interior. Essa pasta vegetal normalmente vem com um grande conteúdo de água e pouco compactada. Dessa forma, através do padrão de contração do omaso e do seu epitélio interno, essa ingesta é compactada e tem retirada boa parte de sua água, visando a continuidade do seu trânsito pelo restante do trato digestório. O abomaso é conhecido como estômago verdadeiro do ruminante, pois suas características físicas internamente, tanto da mucosa quanto da atividade secretora, são extremamente parecidas com os animais monogástricos (não ruminantes). A partir do abomaso, o processo fermentativo deixa de existir, e vai ter início o trabalho de ingestão enzimática/química dos constituintes alimentares que o ruminante ingeriu. A base da alimentação dos ruminantes, que é a matéria vegetal, apresenta um carboidrato chamado celulose e pra que ele possa ser digerido, precisa da ação de uma enzima chamada celulase. Contudo, os animais - inclusive os ruminantes- não sintetizam essa enzima em seus organismos, portanto, é impossível hidrolisar essa molécula de celulose presente nos vegetais. Isso ocorre porque a molécula da celulose possui tipos de ligações diferentes de outras moléculas de carboidratos. A celulose apresenta ligações do tipo beta e é justamente esse tipo de ligação que precisa de uma enzima com afinidade por esse tipo de ligação. Dessa forma, os ruminantes conseguem sobreviver sem outros alimentos, sem ser as forragens, por causa da fermentação pré- gástrica, ou seja, pela presença de colonização microbiana (principalmente bactérias), que está presente nos compartimentos gástricos desses animais. Essas bactérias basicamente promovem o trabalho de fermentação dessa matéria vegetal e a celulose, é então hidrolisada e aproveitada como substrato alimentar. 1. utilização de alimentos fibrosos consideravelmente maiores que em outros herbívoros (não ruminantes). O aproveitamento da matéria vegetal comparando-se um herbívoro ruminante com um não ruminante (equino), é muito mais efetivo no ruminante. Embora, o equino, por exemplo, possa viver tranquilamente com matéria vegetal, mesmo não sendo ruminante, pois a fermentação ocorre na porção distal do intestino, principalmente no ceco e cólon; 2. Síntese das vitaminas do complexo B (cobalto) e vitamina K pela atividade da população microbiana nos compartimentos gástricos. Essa síntese é uma grande vantagem para o ruminante, tendo em vista as várias funções que elas exercem no organismo. Logo, as hipovitaminoses ou os processos em que há deficiência de vitaminas, não são eventos comuns e nem intensos; 3. Síntese de proteínas a partir de compostos nitrogenados não proteicos, que são moléculas que apresentam nitrogênio em sua constituição, mas não são proteínas, como no caso as amoniacais (amônia, nitratos, nitritos e da ureia). Com isso, o nitrogênio presente nesses compostos, durante a fermentação pré-gástrica, os micro- organismos conseguem aproveitar esse nitrogênio para sintetizar proteínas; 4. Utilização da ureia e compostos NNP (nitrogênio não proteico); 5. Produção de proteína de alta qualidade (proteína microbiana). Essa proteína é constituída pelos próprios micro- organismos, especialmente bactérias, que são constantementerenovadas no ambiente ruminal. Elas são constituídas basicamente de proteínas em suas membranas e organelas, e é essa proteína que o ruminante aproveita nos próximos segmentos do trato digestório, pois as bactérias se deslocam junto com a ingesta para o intestino delgado, onde sofrem digestão; 6. Eliminar compostos tóxicos (oxalatos, cianetos, alcaloides). Dependendo do vegetal ou planta que o ruminante ingere, ele pode acabar absorvendo substancias tóxicas, e durante a fermentação, esses compostos são removidos da matéria vegetal pelos micro-organismos do rúmen; 7. Fornecer energia para o hospedeiro, porque durante a fermentação, acontece a liberação de substâncias chamadas ácidos graxos voláteis, que são os principais substratos energéticos para os ruminantes. Esses ácidos são absorvidos pela parede do rúmen e via corrente circulatória vão servir para síntese de glicose e geração de energia; 8. Uso mais eficiente do produto final da fermentação, além da ureia, amônia e metano. 1. Perda de energia na fermentação pré- gástrica; 2. Perda de nitrogênio em forma de amônia (não significativa). Durante o processo de fermentação pré-gástrica, entre os compostos que são formados no ambiente ruminal, forma-se a amônia, que é tóxica quando acumulada, mas pode ser absorvida na parede do rúmen e ser transformada em ureia no fígado. Uma parte dessa ureia volta ao rúmen e a outra parte pode ser eliminada através da urina, que nada mais é do que nitrogênio; 3. Durante a hidrólise de proteínas no rúmen, alguns aminoácidos essenciais são perdidos, porque quando o animal ingere proteína na dieta, as moléculas proteicas ao chegar nas câmaras pré- gástricas, principalmente no rúmen, sofrem hidrólise e normalmente quem aproveita os aminoácidos das proteínas alimentares são os próprios micro- organismos ruminais; 4. A absorção de açucares no ruminante é quase nula, em função de que todo açúcar que chega no ambiente ruminal vai ser aproveitado pelos micro- organismos e o animal não conseguira absorver praticamente nada; 5. Perdas por gases, como metano e Co2, são eliminados pela eructação; 6. Produção de amônia; 7. Calor de fermentação: o rúmen apresenta temperatura elevada, para a manutenção e sobrevivência da microflora, porém o calor precisa ser dissipado para o resto do organismo e isso requer um processo de equilíbrio termogênico adequado; 8. Risco de distúrbios digestivos no processo de fermentação pré-gástrica, especialmente se tiver um desequilíbrio na dieta desse animal. Os dois distúrbios digestivos mais comuns no ruminante são a acidose que é quando o animal ingere carboidratos de fácil fermentação é há uma produção de ácidos muito grande, especialmente ácido lático, que faz com que o PH do ruminante caia abaixo do normal, e o timpanismo que é o acumulo de gases da fermentação que não são dissipados corretamente; 9. Suscetibilidade a toxinas produzidas pelas bactérias do rúmen. Retorno à cavidade bucal do conteúdo rumino-reticular para ser submetida a nova mastigação. O animal ingere a forragem, faz uma mastigação superficial, para reduzir o tamanho da matéria e possibilitar a deglutição, e após isso o material se deposita no rúmen, para depois de um tempo retornar à cavidade bucal para ser novamente mastigado. Objetivos da ruminação: ao mastigar a ingesta, o animal consegue fracionar mecanicamente de forma mais significativa a fibra vegetal que faz parte da dieta, e ao fazer isso a fibra acaba sendo exposta a superfícies mais internas ao ataque dos micro- organismos durante o processo fermentativo, ou seja, esse processo visa facilitar e potencializar a atividade dos micro- organismos. Além disso, ao remastigar o alimento de forma mais intensa, o animal estimula a produção de uma grande quantidade de saliva na cavidade bucal. A saliva no ruminante tem um papel crucial no trabalho de digestão e absorção pois ela é rica em bicarbonato, e é redeglutida junto com o alimento remastigado, sendo inserida no ambiente ruminal e contribuindo para a manutenção do PH do rúmen dentro das condições fisiológicas necessárias para permitir a existência dos micro-organismos. Sequência de ruminação: 1. Regurgitação 2. Filtração e redeglutição da fase liquida 3. Remastigação 4. Redeglutição do bolo Processo digestivo: • Incialmente microbiano (fermentativo) • Posteriormente enzimático (a partir do abomaso) 1. Ausência de O2. O ambiente ruminal é anaeróbio, por causa dos micro- organismos. O oxigênio entra no compartimento gástrico junto com o alimento que o animal deglute, mas esse O2 é prontamente removido, sua quantidade não é significativa; 2. Adição regular de substrato, ou seja, tem que haver um fluxo continuo de aporte e remoção de substrato das câmaras fermentativas. A matéria vegetal, uma vez ingerida e armazenada no rúmen ou em outra câmara fermentativa, precisa ser renovada e adicionado substrato novo constantemente para se misturar a matéria existente lá e garantir o volume de substrato necessário para que a fermentação aconteça; 3. Fluxo de material não fermentado para as demais porções do sistema digestório, especialmente, abomaso e intestino delgado, por meio das contrações das paredes ruminais e de mistura/propulsão do alimento. A fermentação não atinge 100% da ingesta então sempre haverá uma porção que não estará fermentada, esse material não pode ficar depositado no ambiente ruminal indefinidamente e precisa ser removido gradativamente sob pena que se o alimento permanecer no ambiente ruminal sem ser fermentado, poderá entrar em processo de putrefação e comprometer todas as condições para que a fermentação ocorra de forma normal; 4. Mecanismo de mistura do conteúdo nos pré-estômagos, que são fundamentais para a digestão, regurgitação e trânsito da matéria vegetal dentro do sistema digestório; 5. Necessidade de manter as condições de PH próximas a 6,2 (o ideal seria até 7). A tendencia do PH é cair, pela produção de substancias ácidas no ambiente ruminal e em algumas ocasiões não fisiológicas também pode acontecer o aumento do PH, que acima de 8 e abaixo de 5,5/5 já é prejudicial ao funcionamento do rúmen e dos micro- organismos. Esse PH é mantido pela saliva e o bicarbonato existente nela, estarem sempre misturado ao conteúdo ruminal; 6. Temperatura e pressão oncótica intra- ruminal. As bactérias precisam de temperatura e umidade para acontecer e a pressão oncótica é para poder reter no ambiente ruminal uma fração de liquido normalmente água, e manter a fluidez da ingesta e facilitar todos os outros mecanismos existentes. 7. Taxa de remoção dos micro-organismos precisa ser equilibrada com a regeneração das espécies mais benéficas. Os micro-organismos vão sendo removidos constantemente das câmaras fermentativas, junto com a ingesta e isso precisa ser compensado pela regeneração dessas populações, principalmente as mais benéficas para o processo fermentativo; 8. Remoção imediata dos produtos da fermentação (tamponamento dos AGVs). Durante a fermentação existe vários produtos que são liberados nas câmaras fermentativas. Os gases são removidos na eructação, sendo que a amônia, metano e ácidos graxos são absorvidos na parede ruminal. Se isso não ocorrer, o acumulo dessas substâncias vão causar transtornos no processo fermentativo. a flora microbiana existente nos compartimentos gástricos dos ruminantes, vive e se relaciona com animal em condição de simbiose, ou seja, os dois indivíduos se beneficiam um da existência do outro. Os ruminantes sem micro-organismos não conseguem sobreviver pois não conseguem fermentar o alimento e os micro-organismos sem o abrigo, condições das câmaras fermentativas e o aporte de substrato também não conseguiriam ter um ambiente propicio a vida. Os micro-organismos vigentes que mais aparecem são as bactérias, fungos e protozoários. Essesagentes são anaeróbios estritos, ou seja, vivem, se desenvolvem e reproduzem, em ambientes sem oxigênio. Os processos de hidrólise e oxidação anaeróbica, permitem os micro-organismos, fazerem a fermentação da matéria vegetal ingerida. 1. Amilolíticas: Especificidade em fermentação do amido; 2. Celulolíticas: Especificidade em hidrólise da celulose; 3. Secundarias: outros tipos de bactérias, metanogênica, por exemplo, metaboliza o gás metano. Dependendo do tipo de substrato alimentar que o ruminante ingerir, as bactérias amilolíticas e as celulolíticas irão ser afetadas, e podem crescer em maior ou menor proporção. Animais que ingerem somente forragens e plantas, predomina nos compartimentos gástricos, as bactérias celulolíticas. Isso ocorre porque nas plantas o carboidrato formador da parede vegetal é a celulose. Já os animais que ingerem além de forragens e plantas, amido em forma de grãos/rações, terão um aumento das bactérias amilolíticas e um detrimento de bactérias celulolíticas. Quando se administra uma nova alimentação concentrada ao ruminante, necessita fazer a introdução do alimento gradativamente, pois se uma grande quantidade de amido ser consumida muito rápida, a flora microbiana não terá bactérias amilolíticas suficientes para fazer a fermentação do amido, e isso pode causar sérios problemas para o animal. • A colonização dos protozoários no retículo-rúmen é feita pela dieta até a 6° semana de vida. • São sensíveis ao Ph muito ácido. O tipo de alimentação interfere diretamente no Ph, e nos casos de diminuição, pode haver gerar um grande risco a flora microbiana e a vida do animal. • Não tem atividade urease. A urease é a enzima que permite a hidrólise da ureia. Essa substância pode aparecer através de dois caminhos: reciclada pela saliva do ruminante ou pela suplementação que é dada por meio da dieta. Dessa forma, a ureia constitui uma má fonte para o crescimento de protozoários. Funções dos protozoários: 1. Controlam o número de bactérias (hidrolisam e predam); 2. Retardam a digestão de amido e proteína por ingestão; 3. Consomem e metabolizam açucares solúveis. Os fungos possuem uma capacidade muito grande para degradar e fermentar componentes fibrosos dos vegetais, como a celulose, hemicelulose e outros tipos de componentes. São presentes em grande quantidade quando a dieta é rica em fibras. A facilitação da digestão das fibras ocorre por meio do enfraquecimento da estrutura da fibra vegetal, favorecendo a fermentação e a ação de outros micro-organismos. Características de seletividade, preensão e mastigação dos ruminantes (influência sobre o substrato e flora microbiana: Os bovinos e ovinos possuem características anatômicas que fazem eles terem especificidades de seletividade e preensão dos alimentos distintos. A seletividade dos ovinos é maior, devido as suas características anatômicas, e por isso ele consegue escolher a planta que vai ingerir, e até mesmo a folha dessa planta que mais é apetitosa. Já o bovino faz a varredura da pastagem com a língua, sem nenhuma seleção, e as consome por inteiro. Essa especificidade influência no tipo de matérias vegetal encontrada nos compartimentos gástricos e na população microbiana presente. Os ruminantes produzem diariamente grandes quantidades de saliva. Estima-se que um bovino adulto produza de 150 a 200 litros por dia. 1. Tamponamento de ácidos graxo voláteis: Isso ocorre porque a saliva produz bicarbonato, e quando o animal deglute o alimento, consequentemente a saliva é digerida junto com a ingesta. Dessa forma, ao chegar ao rúmen, o bicarbonato serve de tamponador para o ph, ou seja, mantém o ph próximo da neutralidade. Durante a fermentação é liberado substâncias denominadas ácidos graxos voláteis, que tendem a fazer o ph cair, por isso o bicarbonato age em forma de solução-tampão para evitar que esse ph varie. 2. Meio aquoso: A saliva também é um meio aquoso fundamental para o ruminante, pois facilita a deglutição, regurgitação e garante a umidade necessária no rúmen para a sobrevivência dos micro-organismos. 3. Meio de reciclagem da ureia: a ureia é secretada pelas glândulas salivares dos ruminantes, e é ingerida junto ao rúmen por meio da saliva deglutida com o alimento. Quando ela chega no rúmen, os micro-organismos conseguem utilizar o nitrogênio da ureia, para sintetizar proteínas. Características da saliva: • Presença de lipase salivar, que atua na hidrolise de triglicerídeos; • É hipertônica em relação ao plasma; • Não tem amilase salivar, ou seja, não consegue dar inicio a digestão do amido na cavidade bucal; • Contém ureia e funciona como reciclagem do nitrogênio para crescimento microbiano; • Propriedade antiespumante (mucina), previne o timpanismo; • Possui uma pequena atividade antibacteriana (lisozima); • Fornece micronutrientes aos micro- organismos do rúmen; • Função excretora, eliminando substâncias ingeridas em excesso (mercúrio e potássio); • Ph (variável com fluxo): 8,2; • 80-90% da produção diária ocorre por estímulos durante a alimentação (paladar, olfação e forças mastigatórias); • Baixa secreção na fase de sono. Mastigação, dieta e produção de saliva: - Alimentos ricos em água, necessitam de menos movimentos mastigatórios, e menos tempo que os alimentos secos. Isso resulta em uma menor produção de saliva (alcalinização maior); - Dietas ricas em forragens (quanto mais fibrosa melhor), necessitam de movimentos mastigatórios maiores, e mais produção de saliva (alcalinização menor); - Dietas ricas em concentrado (amido), necessita de menor movimentos mastigatórios e menos saliva (alcalinização menor). São produzidos durante a fermentação dos alimentos vegetais nos compartimentos gástricos. Principais AGV’s: • Acético • Propiônico • Butírico A concentração desses ácidos graxos depende da solubilidade dos carboidratos da dieta. Quando maior a solubilidade dos carboidratos da dieta, maior a proporção de ácido propiônico formado, em detrimento dos demais. Logo, quando menor a solubilidade, maior a proporção de ácido acético. Carboidratos de maior solubilidade: Amido Carboidratos de menor solubilidade: Celulose Proporção e ordem de formação dos AGV’s: - Ácido acético: 54 a 74% - Ácido propiônico: 16 a 27% - Ácido butírico: 6 a 15% Os dados são com base em condições normais de alimentação, ou seja, em dietas a base de forragens. A proporcionalidade ocorre em virtude do Ph ruminal. Desse modo, quando a alimentação muda, consequentemente a proporcionalidade também irá. A introdução de carboidratos solúveis (amido), tende a aumentar a proporção de ácido propriônico e diminuir a proporção de ácido acético (apenas reduze a diferença entre eles). Absorção: • Os AGV’s são removidos do rúmen pelos meios de: absorção ou passagem para o omaso (fluido). • A maior parte dos AGV’s está na forma ionizada no lúmen ruminal, em função do Ph do rúmen (entre 5,5 e 7,0). O Ph abaixo de 5,5 e acima de 7,0 modificam a forma que os ácidos graxos são metabolizados no ambiente ruminal. • A passagem dos AGV’s pela parede ruminal é influenciada pelo rúmen. Quanto mais baixo for o Ph (dentro da faixa fisiológica), mais rápida a absorção dos AGV’s. • A absorção pode ser na forma ionizada (dissociada) ou protonada (não dissociada). a maior parte, desde que o ph esteja dentro dos limites, está na forma ionizada. Forma protonada (não dissociada) E a forma dos ácidos graxos no qual a molécula está íntegra, ou seja, é o modo como ele surge no ambiente ruminal. Essa configuração possui moléculas de hidrogênio ligadas à sua própria estrutura molecular (AGVH). Forma ionizada (dissociada) É a quando o ácido graxo volátil, que possui caráter ácido, sofre um processo de dissociação, liberando um íon de hidrogênio livre e fazendo com queo restante da molécula se transforme em um ânion (carga elétrica negativa). ➔ Todas as moléculas de natureza ácida, quando em solução, sofrem processo de ionização. Processo de absorção pela parede ruminal: Na membrana apical das células epiteliais da parede ruminal, existe um trocador sódio- hidrogênio, que é o que permite que haja o ingresso de íons hidrogênio na luz do rúmen, a partir da célula da parede ruminal. O sódio ingressa na célula, a favor do gradiente de concentração, e o hidrogênio sai da célula em direção a luz do rúmen. Durante as reações endógenas das células do epitélio ruminal, especialmente reações aeróbicas, é gerado Co2, que é hidratado e vai dar origem ao ácido carbônico, e no final, bicarbonato e hidrogênio. No ambiente ruminal, existe os AGVs, que deverão estar em sua maior parte em forma ionizada, porém, a dissociação deles é reversível. O ácido graxo que estiver em sua forma molecular, pode sofrer dissociação e separar em hidrogênio e ânion AGV, ou ele pode sofrer o processo de protonação, e voltar a sua forma não dissociada, ligando novamente o hidrogênio ao íon do ácido graxo volátil. O AGVH na sua forma protonada é absorvido na parede do rúmen, atravessa por difusão, e vai parar no ambiente intracelular. Dentro da célula do epitélio, esse AGVH poderá ter dois destinos: continuar o trânsito e se difundir através da membrana basolateral, finalmente parando na corrente circulatória e sendo absorvido, ou entrando nos processos de reações metabólicas endógenas da célula epitelial, participando da geração de energia necessária para as reações internas da célula. Esse ácido graxo que utilizou o caminha das vias metabólicas para a absorção, sendo naturalmente vias anaeróbicas, vai gerar como metabólito o Co2, e irá gerar a reação CO2 + H2O (ac) H2CO3 <–> HCO3 + H. O CO2 é hidratado, sobre a ação de uma enzima chamada anidrase carbônica, e essa combinação da origem ao ácido carbônico, que imediatamente se dissocia em bicarbonato e hidrogênio. As moléculas de bicarbonato obtidas na reação, podem ter dois destinos: o bicarbonato pode ser aportado a luz do rúmen através de um trocador bicarbonato – AGV, esse trocador é o que permite o ácido graxo volátil, na forma ionizada, também ser absorvido. O outro destino é o bicarbonato também ser aportado na luz do lúmen, por um trocador cloro – bicarbonato (dois ânions). A forma de AGV ionizada que ingressou na célula da parede ruminal, que foi trocada pelo bicarbonato, possui três destinos possíveis na célula: 1. Pode ser absorvida como forma ionizada e indo parar na corrente circulatória, sendo trocada pelo bicarbonato (forma ‘’principal’’). 2. Utilização do AGV metabolizado nas vias metabólicas intracelulares. Assim como a célula pode utilizar a forma protonada, também pode utilizar a ionizada, e dessa forma novamente a reação CO2 + H2O (ac) H2CO3 <–> HCO3 + H irá acontecer de novo. 3. O AGV ionizado pode sofrer no interior da célula do epitélio ruminal, uma protonação, onde ela vai se combinar novamente com o hidrogênio e formar o AGVH. Ácido acético (CH3 – COOH) - é o ácido mais produzido no ruminante, quando sua dieta é a base de forragem. • Principal AGV circulante (90% - 100%); • Utilizado diretamente pelas células do hospedeiro; • Oxidação nos tecidos para produção de ATP; • Principal fonte de Acetil CoA para síntese de lipídeos (glândula mamária e tecido adiposo). Ácido propriônico: aumenta a liberação quando o animal está se alimentando de amido, ou seja, uma dieta concentrada. • Substrato para a gliconeogênese, ele entra diretamente nas vias de produção de energia, (grandemente captado pelo fígado); • Principal precursor de glicose no metabolismo dos ruminantes; • 30% utilizado para formar ácido lático; • Importante para síntese de lactose na glândula mamária, aumento da produção/volume de leite. Ácido butírico (CH3 – CH2 – CH2 – COOH): • Absorvido na forma de ácido beta hidroxibutírivo, é a principal fonte de energia para as células da parede dos pré – estômagos; • Oxidado nos tecidos para obtenção de energia; • Intensa inter-conversão em acetato (60% - 80% pode ser convertido em acetato). Resumo: Ácido acético: produção de energia para o organismo do ruminante como um todo. Ácido propriônico: produção de glicose Ácido butírico: produção de energia para as células das paredes dos pré-estômagos ou inter-converção para ácido acético. Celulose: Principal carboidrato da dieta dos ruminantes, é um polímero de moléculas de glicose com ligações beta 1,4. Isso é o que diferencia os ruminantes, pelo fato de não digerir essa celulose e hidrolisar as ligações betas, ou seja, as celuloses que que são enzimas que rompem as ligações betas, não são produzidas pelos ruminantes, mas sim pela microflora presente nos pré-estômagos. As celulases microbianas vão romper essas ligações beta, durante o processo de fermentação, e vão fracionar a grande molécula de celulose em porções menores chamadas de celobiose (dissacarídeo). Sobre a celobiose, irá agir uma enzima chamada de celobiase, que vai romper a última ligação e liberar as duas moléculas de glicose no ambiente ruminal. A glicose liberada, vai ser utilizada pelos micro- organismos do rúmen para gerar energia para suas próprias funções celulares. Glicose → via glicolítica = ácido pirúvico Ácido pirúvico → ciclo de Krebs = ácidos graxos voláteis + liberação de CO2 e CH4. A retirada desses gases formados pode se dar pela eructação. Os AGV’s irão ser absorvidos na parede ruminal. Amido: ingerido pelo ruminante através de rações concentrada com grãos. O amido é degradado por enzimas microbianas no ambiente ruminal, por bactérias amilolíticas, até chegar à forma de glicose. Os destinos da glicose são os mesmos anteriormente ditos, porém, na fermentação do amido, há liberação de ácido lático. O ácido lático se acumula no ambiente ruminal, e em um certo momento, as proprianobactérias conseguem metabolizar esse ácido lático e transforma-lo em ácido propriônico. Contudo, quando se introduz o amido na dieta do ruminante, é necessário um tempo para a adaptação da flora microbiana (bactérias Amilolíticas), e quando isso não ocorre, o ácido lático se acumula em grande quantidade no organismo. Essa situação diminui o Ph do ambiente ruminal e inativa as proprianobactérias, já as bactérias amilolíticas conseguem funcionar em um Ph baixo, que faz com que o amido siga sendo degradado, assim como o ácido lático acumulado, gerando um quadro chamado de Acidose metabólica. As proteínas ingeridas na dieta são hidrolisadas por enzimas proteolíticas microbianas no rúmen. Estima-se que aproximadamente metade da proteína dietética são atacadas pelas proteínas microbianas e hidrolisadas até os seus menores constituintes, que são os aminoácidos. Esses aminoácidos livres no rúmen, são utilizados pelos próprios micro-organismos, para sintetizar proteínas para suas próprias estruturas celulares ou eles podem entrar nas vias gliconeogênicas para gerar sua própria energia. a relação de disponibilidade de carboidratos é o que dita se os aminoácidos vão para a síntese de proteína microbiana ou para via de gliconeogênese. Adequada disponibilidade → síntese de proteína microbiana. Inadequada disponibilidade → geração de energia. Durante a fermentação microbiana ocorre a liberação de NH3 (amônia). Dessa forma, os micro-organismos do rúmen conseguem utilizar o nitrogênio da amônia para síntese de proteína microbiana ou ele pode ser absorvido na parede ruminal. Se NH3 for absorvida → sangue → fígado → CH4N2O (ureia). Essa ureia obtida no fígado possui dois destinos: 1. Eliminada pela urina2. Retorna pela saliva ao rúmen (fonte de nitrogênio não proteico) Durante a digestão das proteínas, pequenas quantidades de AGV’s são formados, e absorvidos no rúmen. A proteína microbiana e a proteína não digerida, passam pelo rúmen, vão para o abomaso e depois para o intestino delgado, onde passam pelo mesmo processo de digestão das proteínas que ocorre nos não ruminantes. Essas proteínas são hidrolisadas pelas proteases pancreáticas que são aportadas no duodeno e a ocorre a absorção dos aminoácidos oriundos da digestão das proteínas. A proteína dietética chega no ambiente ruminal e vai ser metade dela atacada pelas proteases microbianas, que hidrolisam a proteína alimentar na forma me aminoácidos. Os aminoácidos liberados, podem ser utilizados para síntese de estruturas proteicas dos próprias micro-organismos, e durante esse processo ocorre a liberação de amônia. Essa amônia vai ser absorvida na parede ruminal e vai ao fígado, onde é transformada em ureia. Essa ureia possui dois destinos: eliminada pela urina ou glândula salivares (que retorna ao ambiente ruminal e o nitrogênio não proteico pode ser utilizado para síntese de novos aminoácidos). Durante esse processo dos aminoácidos para a síntese de proteína microbiana, pequenas porções de AGV’s são liberadas e podem ser absorvidas pela parede ruminal. Enfim, a proteína microbiana e a proteína alimentar que não foi digerida, passam pelo ambiente ruminal, para seguir o caminho do sistema digestório e ter o mesmo metabolismo que os monogástricos. Os principais lipídios são os triglicerídeos. • São hidrolisados por lipases e esterases microbianas; • O Glicerol é liberado no ambiente ruminal e vai ser usado para liberar ácido propriônico; • Uma parte dos ácidos graxos insaturados sofre hidrogenação; • uma das possíveis razoes para a hidrogenação dos ácidos graxos é a toxidade dos ácidos graxos insaturados para muitos micro- organismos. Hidrogenação dos ácidos graxos nos ruminantes: • As bactérias presentes no rúmen não são capazes de utilizar os ácidos graxos como fonte de energia. • Podem incorporar ácidos graxos no seu citoplasma ou membrana. • Triglicerídeos não atacados e ácidos graxos livres → abomaso e intestino delgado onde o processo continua de forma semelhante aos animais não ruminantes Síntese ‘’de novo’’ de lipídeos no rúmen: As bactérias ruminais conseguem sintetizar ácidos graxos de cadeia longa (esteárico e palmítico, principalmente) a partir de carboidratos (glicose). A quantidade de ácidos graxos que deixa o rúmen pode ser maior que a quantidade de ácido graxo ingerida. • Tamanho e proporção dos pré- estômagos no animal jovem; • Velocidade no desenvolvimento após o nascimento, depende do tipo de dieta consumida, principalmente sólidos. • Desenvolvimento epitelial (capacidade absortiva), é desencadeado pelos AGV’s • Colonização microbiana Se forma entre o cárdia e o orifício reticulo- omasal. É um canal que se forma através da união dos lábios do sulco rumino-reticular. Essa estrutura é formada pelo sistema reflexo nervoso, mediada por nervos sensoriais glossofaríngeos e nervo vago, ou seja, ela se forma e se desfaz de acordo com alguns estímulos. O objetivo da goteira esofágica é fazer o desvio do leite ingerido pelos ruminantes jovens, diretamente para o omaso e abomaso. Uma pequena quantidade de leite cai no rúmen, mas é não é significativa para causar algum problema, ela na verdade é benéfica para a colonização microbiana. Os fatores sensoriais ou de origem nervosa estão relacionadas com a formação e ação dessa estrutura. Alguns deles são: perspectiva de sugar (mamar), líquido da faringe (principalmente se tiver sódio), posição durante a mamada (extensão do pescoço). À medida que o ruminante cresce, vai perdendo essa capacidade de formação da goteira esofágica, embora, haja casos raros em que com estímulos certos, ruminantes adultos ainda podem formar essa estrutura.
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