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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZÔNIA CAMPUS DE PARAGOMINAS ANGELINA NILCÉLIA DA SILVA NASCIMENTO ANNÉSIO MARQUES SILVA DE OLIVEIRA DOUGLAS AMORIM NEVES FLORISA SOUZA VIEIRA MARCELO GARCIA DA SILVA Vitaminas lipossolúveis E e K na nutrição animal Paragominas 2016 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZÔNIA CAMPUS DE PARAGOMINAS ANGELINA NILCÉLIA DA SILVA NASCIMENTO ANNÉSIO MARQUES SILVA DE OLIVEIRA DOUGLAS AMORIM NEVES FLORISA SOUZA VIEIRA MARCELO GARCIA DA SILVA Vitaminas lipossolúveis E e K na nutrição animal Revisão de literatura apresentado ao Curso de Agronomia da Universidade Federal Rural da Amazônia como requisito parcial para a obtenção de nota referente ao NAP I da disciplina de Nutrição Animal. Docentes: Msc. Núbia Santos Paragominas 2016 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Estrutura química da vitamina E ................................................................. 7 Figura 2 - Processo de transformações do α-tocoferol no organismo animal ........... 10 Figura 3 - Estrutura molecular de diversos compostos com atividade de vitamina K 19 Figura 4 - Mecanismo de coagulação sanguínea ...................................................... 20 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Atividade biológica de tocoferóis encontrado em várias fontes .................. 7 Tabela 2 - Exigências de vitamina E expressa em UI/Kg de MS ............................... 10 Tabela 3 - Recomendações de vitamina E para ruminantes (mg/dia) ....................... 11 Tabela 4 - Influência da espécie da planta e estádio de maturidade sobre o conteúdo de α-tocoferol em forragens secas (mg/kg MS) durante o primeiro ciclo de crescimento ............................................................................................................... 12 Tabela 5 - Conteúdo de vitamina E em forragens verdes e conservadas ................. 12 Tabela 6 - Sintomas de deficiência de vitamina E em animais monogástricos ......... 17 Tabela 7 - Exigências de compostos de vitamina K para a bactéria Succinivibrio dextrinosolvens ......................................................................................................... 21 Tabela 8 - Requerimentos de vitamina K para vários animais .................................. 22 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 5 2. VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS ............................................................................... 6 2.1. Vitamina E ........................................................................................................ 7 2.1.1. Importância ................................................................................................. 7 2.1.2. Funções no organismo animal .................................................................... 8 2.1.3. Síntese no organismo animal ..................................................................... 9 2.1.4. Exigências ................................................................................................ 10 2.1.5. Fontes: alimentos e suplementos ............................................................. 11 2.1.6. Interações com outros nutrientes .............................................................. 14 2.1.7. Deficiências e excessos: danos ao desenvolvimento do animal ............... 16 2.2. Vitamina K...................................................................................................... 18 2.2.1. Importância ............................................................................................... 18 2.2.2. Funções no organismo animal .................................................................. 19 2.2.3. Síntese no organismo animal ................................................................... 20 2.2.4. Exigências ................................................................................................ 21 2.2.5. Fontes: alimentos e suplementos ............................................................. 22 2.2.6. Interações com outros nutrientes .............................................................. 22 2.2.7. Deficiências e excessos: danos ao desenvolvimento do animal ............... 22 3. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................. 24 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 25 5 1. INTRODUÇÃO A nutrição animal está vinculada a diversos fatores biológicos e é completamente dependente de diversas substâncias tais como minerais, proteínas, carboidratos, lipídeos, água e vitaminas. Dentre esses destaca-se as vitaminas, pois representam um grupo de substâncias quimicamente distintas e também pelo fato de serem exigidas em pequenas quantidades na dieta animal (BERTECHINI, 2004). Os primeiros estudos sobre vitaminas já relacionavam alterações fisiológicas decorrentes de dietas com deficiência de vitaminas. Mas somente em 1912 que Casimir Funk percebeu que uma substância oriunda do polimento de arroz prevenia a beribéri e a polineurite e a denominou vita amina, onde o vita significa vida e amina é o grupo de compostos nitrogenados. Mais tarde, descobriu-se que nem toda vitamina possuía nitrogênio. Porém, devido à popularidade do nome, acabou se mantendo o nome (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Na época da descoberta da vitamina, não havia equipamentos que fossem capazes de determinar a estrutura dessas substâncias. Portanto, os pesquisadores atribuíam letras do alfabeto para identificá-las. Essa forma de identificação é mantida até hoje (BERTECHINI, 2004). Para a substância ser considerada como vitamina, é imprescindível que o mesmo seja um composto orgânico e que apresentem composições diferentes, mas que não sejam nem carboidratos, nem proteínas e nem lipídios. Precisa ser exigida em pequenas quantidades para que haja o funcionamento adequado do metabolismo orgânico, e a sua falta ou excesso provoca sintomas específicos, muitas vezes corrigido pela própria adição da vitamina (BERTECHINI, 2004). Apesar das vitaminas estarem presentes em alimentos, algumas delas são sintetizadas pelo próprio organismo, como é o caso das bactérias do trato gastrointestinal que sintetizam vitaminas que já são suficientes para atender as necessidades do animal. Outro exemplo é o da vitamina D, que é sintetizada a partir da ação da luz ultravioleta incidindo nos compostos precursores presentes na pele do animal (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). A vitamina é tão importante na nutrição animal que sua falta ou seu excesso pode acarretar sérios problemas à saúde do animal. Estudos são realizados para analisar os efeitos da vitamina no organismo. Nesses estudos, destacam-se as 6 seguintes denominações: vitaminose, quando transtornos patológicos são ocasionados pela falta ou excesso da vitamina; avitaminose, quando não há vitaminas no alimento; hipovitaminose, quando há pouca vitamina, ou quando esta não está totalmente disponível; hipervitaminose, quando há o excesso de vitamina e paravitaminose, quando há distrofia irreversível devido à faltaprolongada de vitamina (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Apesar da importância de todas as vitaminas, uma análise mais detalhada das vitaminas lipossolúveis, especificamente a E e a K, na nutrição animal, será de ajuda para determinar a melhor forma de suprir as exigências nutricionais, tanto de monogástricos (não-ruminantes) quanto de poligástricos (ruminantes). 2. VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS As vitaminas são classificadas de acordo com a sua solubilidade. As vitaminas que são solúveis em água são chamadas de hidrossolúveis. As vitaminas que são solúveis em lipídeos e solventes orgânicos são chamadas de lipossolúveis (BERTECHINI, 2004). As diferenças entre vitaminas hidrossolúveis e lipossolúveis, além de sua solubilidade, está na função de cada uma. As vitaminas hidrossolúveis participam de coenzimas e logo após suas reações metabólicas são eliminadas. Por essa característica são chamadas de vitaminas de mantença. As vitaminas lipossolúveis são armazenadas no organismo, e por isso são chamadas de vitaminas de crescimento (BERTECHINI, 2004) Apesar da importância de ambas para a nutrição animal, as lipossolúveis se diferem, pois, participam diretamente da estrutura de compostos orgânicos e por esse motivo são conhecidas também como vitaminas de crescimento (BERTECHINI, 2004). São formadas por unidades de cinco carbonos isoprenoides derivados de acetil-CoA nas plantas. Também há animais que podem sintetizar algumas vitaminas no próprio organismo. Sua estrutura contém átomos de C, H e O (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). A absorção desse tipo de vitamina se dá no organismo no mesmo local de armazenamento da gordura e são excretadas pelas fezes, através da bílis (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). 7 As vitaminas lipossolúveis são encontradas em alimentos associados a lipídeos e são elas as vitaminas A, D, E e K. 2.1. Vitamina E 2.1.1. Importância A vitamina E, também conhecida como tocoferol, é encontrada em várias formas na fração lipídica dos vegetais. De importância nutricional, a que se destaca é a α-tocoferol. Sua estrutura química é ilustrada na figura 1. Figura 1 - Estrutura química da vitamina E Fonte: BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006. Segundo Bertechini (2004), “existem várias formas de tocoferol encontrados na fração lipídica dos vegetais, com atividade de vitamina E”. A tabela 1 mostra as formas de tocoferol existente nas plantas. Tabela 1 - Atividade biológica de tocoferóis encontrado em várias fontes Forma Potência biológica relativa Fonte primária α-tocoferol 100 Gérmen de trigo β-tocoferol 35 Gérmen de trigo γ-tocoferol 1 Milho δ-tocoferol 1 Soja Fonte: BERTECHINI, 2004. O tempo de armazenagem do vegetal têm influência direta sobre a quantidade de vitamina que esse vegetal possuirá, especialmente porque sofre alterações químicas e consequente perda de atividade à medida que a mesma entre em contato com o oxigênio atmosférico e incidência de raios ultravioletas, o que resultará em sua oxidação. Isso não significa que a armazenagem de uma forragem, por exemplo, irá exaurir por completo a reserva de α-tocoferol presente no mesmo. Isso vai depender muito do processo de armazenagem que será usado. Mesmo que seja armazenado em ambiente com calor, havendo uma incidência menor de oxigênio 8 atmosférico a perda será menor do que se armazenado em locais abertos, onde sua oxidação será maior e consequentemente a sua perda será igualmente elevada (BERTECHINI, 2004). Os tocoferóis se oxidam muito facilmente e para manter uma certa estabilidade ao oxigênio atmosférico, é feito sua esterificação com acetato. O acetato α-tocoferol é mais utilizada na ração de animais, e essa forma evita que o tocoferol seja destruído na dieta quando for ingerido. Isso se dá porque o éster só é hidrolisado no intestino e, portanto, o α-tocoferol só estará disponível para a absorção nesse momento (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). 2.1.2. Funções no organismo animal São várias as funções da vitamina E no organismo dos animais. Nos monogástricos atuam no metabolismo de carboidratos, na creatina, no metabolismo dos músculos e na regulação das reservas de glicogênio. Controla o desenvolvimento e função das glândulas e regula o metabolismo hormonal. No metabolismo celular, possui efeito antitóxico e estimula a formação de anticorpos (BERTECHINI, 2004). A vitamina E também tem função de antioxidante biológico. Intervém na estabilização de ácidos graxos polisaturados evitando a formação de lipoperóxidos tóxicos, o qual não permite a formação de lesões nos vasos sanguíneos. (BERTECHINI, 2004). Destaca-se também o importante papel que a vitamina E tem na imunidade a doenças infecciosas e também na síntese de DNA (GOMES et. al., 2011). Nos ruminantes, a vitamina E age como antioxidante biológico, mantém a estabilidade da membrana fosfolipídica e atua como imunomodulação (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Sobre a função como antioxidante intra e intercelular, a vitamina E inibe a peroxidação natural dos ácidos graxos poli-insaturados (PUFA) nas camadas lipídicas das membranas celulares, eliminado os radicais livres gerados durante a redução univalente do oxigênio molecular e a atividade normal das enzimas oxidativa (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Com relação ao α-tocoferol, está envolvido na formação de componentes estruturais das membranas biológicas e também foi demonstrado efeito estimulatório na síntese de prostaglandina. Auxilia a manutenção estrutural e integridade de músculos [...] e sistemas vasculares periféricos, além de atuar na resposta imune (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). 9 2.1.3. Síntese no organismo animal Visto que a vitamina E é uma vitamina lipossolúvel, sua absorção se dá com a digestão de gorduras, sendo a bile e a lipase pancreática seus facilitadores nos animais monogástricos. (BERTECHINI, 2004). Nos animais ruminantes, a absorção de vitamina E é menor do que nos animais monogástricos. Sua maior concentração ocorre entre 24 a 48 horas depois de ingerida. O metabolismo da vitamina E no rúmen é mínimo. Visto só possuir uma dupla ligação onde incide o anel aromático, a vitamina E mantem sua estabilidade no ambiente anaeróbico do rúmen (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Segundo Berchielli, Pires e Oliveira (2006), após a hidrólise da forma éster da vitamina E na parede do intestino, a forma álcool da vitamina E (forma livre) é absorvida e transportada, via linfa, para circulação geral. No plasma, a vitamina E liga-se [...] a uma lipoproteína da fração globulina. Quanto a armazenagem, nos monogástricos, é absorvida no fígado e tecido adiposo, mantendo se nesses órgãos até ser transportado para a manutenção dos níveis sanguíneos a níveis normais (BERTECHINI, 2004). Nos ruminantes também é armazenada no fígado e tecido adiposo, sendo que este último armazena quantidades ilimitadas. Já o fígado armazena menores frações corporais da vitamina E por um período de tempo limitado. De modo geral, segundo Berchielli, Pires e Oliveira (2006), “a vitamina E não é armazenada em grande quantidade no organismo e seu estoque pode ser exaurido rapidamente pelos ácidos graxos poli-insaturados dos tecidos.” Outro local de armazenamento da vitamina E é a placenta e a glândula mamária. Porém, sua transferência para o feto é mínima e deficiente, e o leite da vaca possuí apenas 1% da quantidade de tocoferóis ingeridos pelo animal (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). De uma forma geral, o α-tocoferol é oxidado nos tecidos dos animais, transforma-se em α-tocoferol-quinona, posteriormente em α-tocoferol-hidroxiquinona, queé esterificado no fígado e excretado nas fezes, através da bile, ou pode ser oxidado nos rins formando o ácido α-tocoferônico, que por fim é excretado na urina como α-tocoferona-lactona conjugado (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). A figura 2 ilustra o processo de transformações do α-tocoferol no organismo animal. 10 Figura 2 - Processo de transformações do α-tocoferol no organismo animal Fonte: elaboração própria Nas células, é encontrada nas mitocôndrias e membranas dos microssomas (BERTECHINI, 2004). 2.1.4. Exigências Os ruminantes conseguem sintetizar algumas vitaminas no próprio organismo, como é o caso da vitamina K, que sintetizam no próprio rúmen. Nesses casos, não há a necessidade da suplementação vitamínica na dieta alimentar. Porém, algumas vitaminas fazem-se necessário tal suplementação. A vitamina E é uma dessas. Por não ser capaz de sintetizar a vitamina E no próprio organismo, o animal necessita de alimentos com essa vitamina. De forma geral, a suplementação exógena de vitaminas para animais ruminantes se dá basicamente de vitamina A e vitamina E (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). A tabela 2 detalha os níveis de exigências de vitamina E tanto para bovinos de corte, caprinos e ovinos. Tabela 2 - Exigências de vitamina E expressa em UI/Kg de MS Tipo de Animal/Fase Crescimento /Engorda Gestação lactação e reprodutores reposição adultos Jovens Gado de corte 15-60 - - - - - Caprinos 100 100 100 100 100 100 Ovinos 15-20 15-20 15-20 15-20 15-20 15-20 Fonte: BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006. Adaptado. 11 Para melhor performance do animal, as recomendações de vitamina E devem ser maiores que as necessidades fisiológicas do mesmo, isso para que haja uma margem de segurança e garantir que a performance do animal não seja comprometida. A tabela 3 mostra as recomendações para os ruminantes. Tabela 3 - Recomendações de vitamina E para ruminantes (mg/dia) Vacas leiteiras (lactantes) Vacas leiteiras (secas) Bovinos terminação Vitamina E 100 – 1000 500 – 900 200 - 1500 Fonte: BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006. Adaptado. Segundo Berchielli, Pires e Oliveira (2006), “há dificuldades de se definir as exigências fisiológicas [...], pois podem variar de acordo com os critérios de referências usados, se na prevenção [...] ou se nos requerimentos para uma máxima performance [...]”. Para se definir qual a necessidade de vitamina E para os ruminantes utiliza- se os chamados padrões alimentares. A margem de segurança recomendada pela National Research Council (NRC) deixou de ser adotada e passou a se fixar as exigências que for mais adequada ao crescimento normal, saúde e produção animal, sendo desconsiderada suplementações decorrentes de estresse (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Há vários fatores que podem influenciar no requerimento de suplementação de vitamina E na dieta do animal, e pode variar de acordo com algumas situações. Quando forragens frescas são fornecidas, a suplementação pode ser mínima. Quando o teor de forragens for baixo, pode-se proceder à suplementação de vitamina E. Vacas em condições subótimas de selênio também requerem mais vitamina E. No período de imunossupressão, antes do parto, a suplementação também é benéfica, bem como aumenta o conteúdo de vitamina E no leite e a estabilidade oxidativa do leite (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). 2.1.5. Fontes: alimentos e suplementos A vitamina E é encontrada com facilidade em muitas plantas, além de sementes oleaginosas, leite integral e também na gema do ovo. Vísceras de animais e na gordura corporal também é comum encontrar (ANDRIGUETTO et. al., 2002). De acordo com Berchielli, Pires e Oliveira (2006), “forragens frescas contém mais vitamina E do que alimentos concentrados.” Porém, essa concentração de vitamina E em forragens é variável, sendo, portanto, difícil determinar uma média. 12 Depende da origem da planta, das condições climáticas, estádio de maturidade da planta, métodos de conservação e estocagem. No estádio inicial, as gramíneas apresentam duas vezes mais α-tocoferol do que as leguminosas, sendo que a partir desse ponto até o estádio final ambos apresentam o mesmo teor de α-tocoferol. A tabela 4 mostra a quantidade de α-tocoferol nas plantas em vários estádios (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Tabela 4 - Influência da espécie da planta e estádio de maturidade sobre o conteúdo de α-tocoferol em forragens secas (mg/kg MS) durante o primeiro ciclo de crescimento Forragem e estádio de maturidade Valor mínimo Valor máximo Média Gramínea Inicial (florescimento) 121 400 253 Do inicial ao fim 40 154 98 Maturidade 9 30 22 Leguminosas Inicial (florescimento) 79 202 19 Do inicial ao fim - 109 127 Maturidade - - - Fonte: BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006. Adaptado. Plantas que tem poucas folhas contém baixos teores de α-tocoferol. Quando crescem em condições amenas, essas plantas apresentam maiores teores de α-tocoferol (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Quanto à armazenagem, o valor vitamínico das forragens frescas e conservadas tendem a diminuir quando expostas à oxidação e ao calor. Porém, de acordo com Berchielli, Pires e Oliveira (2006), “o aquecimento prolongado, sem oxigênio, exerce um efeito menor.” A tabela 5 mostra a quantidade de vitamina E nas forragens. Tabela 5 - Conteúdo de vitamina E em forragens verdes e conservadas Forragens Quantidade (mg/kg MS) Forragem verde 161 Forragem desidratada 125 Silagem 155 Feno 61 Fonte: BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006. Adaptado. O alfa-tocoferol é encontrado comercialmente na forma de acetato oleoso, pó ou grânulos estabilizados (GOMES et. al., 2011). 13 Tendo em vista sua fácil oxidação em ambientes externos, a esterificação com acetato torna o produto mais estável. A forma comercial mais utilizada para vacas leiteiras é o dl-α-tocoferol acetato, sendo que 1 mg desse produto equivale a 1 UI de vitamina E (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). A suplementação se faz necessário quando relacionados com problemas reprodutivos, mastite e função imune (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Segundo Weiss (1997), houveram “reduções de 80% nos casos de mastite e de 60% nos casos de infecções da glândula intramamária” quando se foi administrado dietas com baixo teor de selênio e dosagem de vitamina E de 4000 UI/dia nas duas semanas antes do parto. A suplementação de vitamina E também é importante para reduzir os efeitos tóxicos do gossipol, que é um subproduto do algodão, e é muito usado para preparo de rações animais, já que apresenta a segunda melhor fonte ou suplemento de proteína, ficando atrás apenas da soja. O gossipol é tóxico em quantidades elevadas, especialmente para animais monogástricos e pré-ruminantes (GADELHA et. al., 2011). Velasquez-Pereira (1998) demonstrou, em um experimento, que touros que receberam 14mg de gossipol livre/kg de peso corporal, mais 4000 UI de vitamina E adicional, em relação àqueles que receberam a mesma concentração de gossipol e 30 UI vitamina E/kg de suplemento/dia (exigência dietética) tiveram porcentagem de esperma normal mais alto (54,6% vs 31,4%), produção espermática diária maior. Ainda aumento no número de monta, melhor tempo de serviço e maior atividade sexual foram observados em touros que receberam gossipol com a suplementação de vitamina E. De acordo com o NRC (1996), “ainda não se estabeleceu o requerimento de vitamina E para o gado de corte, mas estimou entre 15 a 60 UI/kg de matéria seca (MS) para bovinos jovens”. A quantidade de vitamina E nos alimentos varia muito. As forragens,dependendendo de sua maturidade e do tipo, contém aproximadamente de 80 a 200 UI de vitamina E/kg MS. Porém, devido o oxigênio atmosférico, a concentração de α- tocoferol no mesmo decresce rapidamente assim que a planta é cortada. Associada ao tempo de exposição ao ar livre e à luz solar, a perda de vitamina E chega a ser expressiva. Ainda assim, a quantidade de vitamina E presentes em alimentos naturais, tais como forragens frescas e grãos integrais é o suficiente para nutrir o animal, não sendo necessário a suplementação (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). 14 Porém, para bovinos que consomem apenas forragens conservadas, tais como silagem e feno, se faz necessária a suplementação, porque a quantidade de α- tocoferol presente nesse alimento é de 20% a 80% inferior a forragens frescas. Nos dois últimos meses antes do parto, recomenda-se 1,6 UI de vitamina E/kg de peso vivo, ou 80 UI/kg de MS. Essa recomendação se dá para manter a função imune e saúde das vacas, bem como manter a concentração plasmática de α-tocoferol, que é de aproximadamente 3μg/mL e também é fundamental para manter o alto conteúdo de α-tocoferol no colostro (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Para vacas leiteiras que são alimentadas com forragens conservadas, segundo Berchielli, Pires e Oliveira (2006), “a quantidade exigida [...] é de 0,80 UI/kg de PV (aproximadamente 20 UI/kg de MS). Essa concentração [...] é requerida para manter a saúde da glândula mamária (controle da mastite).” É importante também a suplementação de vitamina E nos casos em que os bovinos passam por algum tipo de estresse, uma vez que tal situação irá reduzir os níveis de concentração de α-tocoferol. A suplementação reestabelecerá o α-tocoferol nos tecidos do animal (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Vitamina E são fornecidos em rações para suplementação. A forma mais comum utilizada comercialmente é a dl- α-tocoferol acetato, sendo que 1 mg de representa 1 UI de vitamina E (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). A vitamina dietética suplementar precisa chegar ao intestino, seu local de absorção, intacta. Somente assim poderá ser absorvida e participar do metabolismo do organismo (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Em ovinos, Bozzolo (1993 apud BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006) observou “melhoras na qualidade de gordura externa da carcaça [...] com a suplementação de 4 g de dl- α-tocoferol acetato por quatro dias antes do abate.” 2.1.6. Interações com outros nutrientes A vitamina E é de suma importância para manter a integridade das membranas celulares. Porém, de forma a economizar a vitamina E no metabolismo, entra em ação o selênio. Enquanto que a vitamina E evita a peroxidação dos tecidos, o selênio ativa uma enzima que destrói os peróxidos que são formados. Essa enzima é a glutationa peroxidase (BERTECHINI, 2004). O Selênio e a vitamina E atuam em defesa da peroxidação dos fosfolipídios vitais. Segundo Berchielli, Pires e Oliveira (2006), “a vitamina E atua evitando a 15 oxidação dos ácidos graxos insaturados da membrana das células e o selênio atua nas células modulando a atividade da enzima glutationa peroxidase”. A determinação das exigências de vitaminas E para animais ruminantes se torna dificultoso devido sua interação com outros componentes da alimentação. A vitamina E depende de antioxidante, aminoácidos sulfurados e selênio como complementação na dieta (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). O α-tocoferol quando associado com o β-caroteno, estimula o crescimento de algumas bactérias ruminais. Conforme demonstrado por Hino (1993), reduzem os efeitos negativos dos ácidos graxos de cadeia longa, em particular, os poli-insaturados. Efeito benéfico sobre o crescimento de micro- organismos ruminais [...] foi observado com a suplementação de β-caroteno e α-tocoferol em dietas com adição de lipídeos (100 mg/L de óleo de girassol). A suplementação oral de vitamina E associada à infusão intravenosa de vitamina C antes do abate do animal aumenta a concentração destas no músculo de bovinos, propiciando maior estabilidade dos lipídeos e menor descoloração da carne e rancidez. Em um teste realizado por Mitsumoto (1993 apud BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006), verificou-se que “a porcentagem de metamioglobina (produto da oxidação de coloração marrom) no grupo controle e animais tratados foi de 19% e 7%, no dia do abate, e de 87% e 40% após 9 dias de estocagem, respectivamente. ” Isso é importante pois a redução da oxidação estabiliza a cor da carne e aumenta o tempo de exposição em supermercado em 6,3 dias. Faustman (1989 apud BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006) observou uma “concentração de α-tocoferol no tecido 4 vezes maior nos animais suplementados em relação ao grupo controle.” A vitamina E e o selênio interagem sobre os mecanismos de defesa dos tecidos contra os radicais livres. Mas também a interação entre o β-caroteno, vitamina E e vitamina C tem sido avaliado como vitaminas antioxidante na manutenção da integridade estrutural e funcional das células (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). A vitamina A e vitamina E tem efeito na proteção das células aos efeitos tóxicos do óxido nítrico. Segundo Berchielli, Pires e Oliveira (2006), “o ácido retinoico atua sobre o controle da produção de óxido nítrico e o α-tocoferol na eliminação dos radicais livres produzidos pelo sistema imune a partir do óxido nítrico.” Em muitos casos, a vitamina A se desintegra oxidativamente no organismo do animal e a função antioxidante da vitamina E ajuda a melhorar o aproveitamento e armazenamento dessa vitamina (BERTECHINI, 2004). 16 A vitamina E a vitamina C se relaciona com a regeneração da forma reduzida de α-tocoferol pelo ascorbato. Berchielli, Pires e Oliveira (2006) mencionam esse processo como uma forma de “evitar a oxidação de ácidos graxos, o tocoferol é oxidado a tocoferil, um radical livre. O ácido ascórbico pode doar um elétron ao radical livre tocoferil, regenerando a forma antioxidante reduzida de tocoferol.” A vitamina E pode se relacionar com aminoácidos sulfurados. Observa-se, quando há a deficiência de ambos, uma severa miopatia, em pintos. De acordo com Andriguetto et. al., (2002), “a associação de níveis de vitamina E, selênio e metionina 2 cistina previnem o aparecimento da miopatia bem como a diátese exsudativa. 2.1.7. Deficiências e excessos: danos ao desenvolvimento do animal A vitamina E é a mais propensa à destruição pela oxidação. Sua deficiência leva a anemia hemolítica, distúrbios neurológicos, neuropatia periférica e miopatia esquelética. Por esse motivo, deve-se atentar quanto à formulação de suplementos vitamínicos para animais monogástricos. Nas aves, por exemplo, os principais sintomas de falta de vitamina E na nutrição é a encefalomalácia nutricional, o que faz com o que a ave curve o pescoço, tenha incoordenação, contrações e relaxamentos constantes das pernas até que por fim leve à morte do animal. Isso acontece devido a degeneração das células do cerebelo e às vezes do próprio cérebro (BERTECHINI, 2004). Outro dano que pode afetar o desenvolvimento do animal é a diátese exsudativa, que se caracteriza pelo aparecimento de um edema de cor verde azulada na região peitoral, especialmente de aves, e degeneração dos músculos, bem como pequenas hemorragias nas articulações no estágio avançado da doença (BERTECHINI, 2004). Em monogástricos como suínos, a falta de vitamina E por ocasionar distrofia muscular nutricional, o que é responsável pela redução do ritmo de crescimento, e micro-angiopatia dietética, em que o animal apresenta dispneia, cianose focal, apatia, máculas azul-avermelhadas na pele e morte súbita (BERTECHINI,2004) Os principais sintomas da carência de vitamina E no organismo do animal são os transtornos de crescimento, encefalomalácia em aves, aumento à predisposição da oxidação a gordura corporal, especialmente em animais monogástricos como suínos, gatos e coelhos, lesões hepáticas em suínos, 17 degeneração nos testículos, diminuição na fertilidade, também em suínos (ANDRIGUETTO et. al., 2002). A tabela 6 apresenta um resumo das principais deficiências nutricionais associadas a vitamina E em animais monogástricos. Tabela 6 - Sintomas de deficiência de vitamina E em animais monogástricos Condição Animal Tecido afetado Degeneração embrionária Galinhas Sistema vascular do embrião Esterilidade Galos Gônodas masculinas Encefalomalácia nutricional Frangos e perus Células de Purkingie Diátese exsudativa Frangos Paredes dos capilares Destruição dos eritrócitos Frangos e perus Sangue Perdas de proteínas do sangue Frangos Soro albumina Hepatose dietética Suínos Fígado Esteatite Suínos Tecido adiposo Distrofia muscular nutricional Frangos, perus e suínos Músculo esquelético Fonte: BERTECHINI, 2004. Adaptado. Nos ruminantes, um dos sintomas clássicos de falta de vitamina E é a doença do músculo branco, uma doença que causa uma calcificação anormal dos músculos. Outro sintoma é a distrofia muscular. Em ambos os casos, a suplementação de vitamina E e selênio é o suficiente para a prevenção. Segundo Berchielli, Pires e Oliveira (2006), animais com deficiência de vitamina E apresentam transtorno de crescimento, [...] degeneração da musculatura cardíaca e esquelética, aumento à predisposição de oxidação de gordura corporal, degeneração testicular e da taxa de hemólise da atividade das transaminases e aldolases. A deficiência de vitamina E só ocorre quando há uma ingestão inadequada ou dependentes das condições de produção. Dietas pobres de vitamina E e selênio, pastagens muito secas, dietas que contenham ingredientes que irão aumentar as exigências de vitamina E, taxas aceleradas de crescimento e ganho de peso são alguns dos fatores que contribuem para a suplementação de vitamina E na dieta do animal, evitando assim transtornos ocasionados pela deficiência da vitamina (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). A carência de tocoferol no animal leva à distrofia musculares. Em animais jovens é comum apresentar lesões musculares e no animal adulto lesões nervosas (ANDRIGUETTO et. al., 2002). 18 Quanto ao excesso de vitamina E no organismo do animal, não há relatos em estudos que indiquem sua toxicidade principalmente porque sua absorção é relativamente baixa. De acordo com o NRC (1987), estudos que já foram realizados em ratos e humanos “indicam que o nível máximo tolerado está entre a faixa de 1000 a 2000 UI/kg de dieta.” 2.2. Vitamina K 2.2.1. Importância A vitamina K foi a última vitamina a ser descoberta. Henrik Dam suspeitou, em 1929, em um estudo para identificar se galinhas alimentadas com baixo teor de gordura seriam capazes de sintetizar colesterol. Nesse estudo ele acabou observando uma anemia nas aves e hemorragias intermusculares e que o sangue que foi retirado dessas aves se coagulava devagar. Em 1935, Dam, juntamente com outros colaboradores, finalmente propôs a descoberta da vitamina anti-hemorrágica: vitamina K, sendo K derivado da palavra dinamarquesa (uma vez que Dam é de origem dinamarquesa) para coagulação (Koagulation), levando o prêmio Nobel por esta façanha (McDOWELL, 2000) A vitamina K tem importância fundamental na nutrição animal, tanto de ruminantes quanto de não-ruminantes. Ela exerce um papel importante sobre a coagulação sanguínea, regulando e mantendo a formação de protrombina. Por esse motivo, essa vitamina também é conhecida como vitamina anti-hemorrágica (BERTECHINI, 2004). A forma dos compostos com atividade de vitamina K é o 2-metil-1,4- naftoquinona. Esses compostos se dividem em três séries: filoquinonas, menaquinonas e menadionas. As filoquinonas, também chamadas de vitamina K1, apresenta uma dupla ligação na cadeia lateral. As menaquinonas, ou vitamina K2, apresentam duplas ligações que se sucedem de forma periódica. As menadionas, ou simplesmente vitamina K, não apresentam cadeia lateral e são formadas pelo núcleo 2-metil-1,4-naftoquinona. A figura 3 ilustra a estrutura molecular desses compostos (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). 19 Figura 3 - Estrutura molecular de diversos compostos com atividade de vitamina K Fonte: BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006. As menadionas são usadas para suplementação alimentar, especialmente em rações. Porém, ela não é completa. Por isso, no fígado ocorre a adição da cadeira carbônica isoprênica (BERTECHINI, 2004). Para os animais ruminantes, a vitamina K2 é a mais significativa pois ela é sintetizada em grandes quantidades pelas bactérias ruminais (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). 2.2.2. Funções no organismo animal A vitamina K, especialmente as filoquinonas e as menaquinonas, possuem função de coagulação do sangue. Conforme Berchielli, Pires e Oliveira (2006), “a vitamina K1 é a forma preberta de fatores de coagulação (protrombina, fatores VII, IX e X) que continham um aminoácido, o ácido gama carboxiglutâmico (Gla).” Alguns fatores intrínsecos, geralmente ligados a injúrias no tecido, e extrínseco, que estão presentes no plasma sanguíneo, participam no processo de formação de fibrina, sendo que a vitamina K é a responsável pela biossíntese de protrombina, proconvertina, fator Stuart e fator Christmas. A figura 4 ilustra o mecanismo de coagulação do sangue (BERTECHINI, 2004). 20 Figura 4 - Mecanismo de coagulação sanguínea Fonte: BERTECHINI, 2004. A vitamina K também atua como cofator na reação de carboxilação de resíduos de ácido glutâmico (Glu) levando à formação de Gla. De acordo com Berchielli, Pires e Oliveira (2006), pela ação da enzima hepática carboxilase, a carboxilação capacita as proteínas de coagulação a se ligarem ao cálcio, permitindo a interação com os fosfolipídios das membranas de plaquetas e células endoteliais, o que, por sua vez, possibilita o processo de coagulação sanguínea normal. Alguns grupos de proteínas são dependentes de vitamina K e não tem participação no processo de coagulação sanguínea. Estão implicados na homeostase do cálcio. Algumas proteínas contendo Gla ocorrem em grande número de tecidos e órgãos, como no osso, rins, placentas, pâncreas, vesícula e pulmões. Evidências mostram a importância da vitamina K no desenvolvimento precoce do esqueleto e na manutenção do osso maduro sadio. A proteína Gla da matriz, uma proteína do osso semelhante à osteocalcina, também depende de vitamina K (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). 2.2.3. Síntese no organismo animal Em ruminantes, os micro-organismos presentes no rúmen requerem vitaminas para seu desenvolvimento. Compostos de vitamina K, nesse caso, 21 desempenha um papel fundamental na nutrição de bactérias ruminais. A tabela 7 mostra a importância da vitamina K para a bactéria Succinivibrio dextrinosolvens. Tabela 7 - Exigências de compostos de vitamina K para a bactéria Succinivibrio dextrinosolvens Fração adicionada Crescimento máximo (A600) Tempo para o máximo crescimento (horas) Líquido do rúmen (5% v/v) 1,4 20 Menadiona 1,4 20 1,4 – naftoquinona 1,5 14 Vitamina K5 1,5 35 Vitamina K1 0,3 >40 Sem adição <0,1 32 Fonte: BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006 Assim como a vitamina E, a vitamina K é absorvida em associação com as gorduras. Por esse motivo, requer a presença de sais biliares. Vários antagonistas são conhecidos, como a cumarina,o dicumarol e a sulfaquinoxalina (ANDRIGUETTO et. al., 2002). Cerca de metade do total de vitamina K ingerida é absorvida pelo fígado. Filoquinona e menaquinona são armazenadas no fígado. Menadiona também é absorvida e armazenado pelo fígado, é encontrado para ser distribuído em todos os tecidos e são excretados rapidamente. A filoquinona é absorvido no intestino na maioria dos animais, e o sistema linfático é a principal via de transporte da filoquinona. A menaquinona é absorvido pelo intestino delgado e a menadiona nos intestinos e no cólon por um processo passivo (McDOWELL, 2000). A vitamina K é importante também para a síntese da forma ativa da protrombina (fator II) e outros fatores de coagulação do plasma (VII, IX e X). Essas quatro proteínas de coagulação do sangue são sintetizadas no fígado em formas precursoras inativas e convertidas em proteínas biologicamente ativa através da vitamina K (McDOWELL, 2000). 2.2.4. Exigências A principal diferença entre mono e poligástricos no que diz respeito à exigência da vitamina K na nutrição é sua dependência de suplementação vitamínica. Como o animal ruminante sintetiza vitamina K durante a degradação e fermentação dos nutrientes presentes no alimento através da microbiota ruminal, dificilmente 22 necessitarão ser suplementados com essa vitamina (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Animais monogástricos atendem suas exigências através de ingestão de alimentos que contenham vitamina K. Além disso, as bactérias presentes no intestino, como a Escherichia coli, sintetizam a vitamina K, porém em quantidades bem inferiores aos ruminantes (McDOWELL, 2000). A tabela 8 mostra os requerimentos de vitamina K para vários animais. Tabela 8 - Requerimentos de vitamina K para vários animais Animal Requerimento Gado de corte Síntese microbiana Gado leiteiro Síntese microbiana Pato 4,0 mg/kg Ovinos Síntese microbiana Cachorro 1 mg/kg Fonte: McDOWELL, 2000. Adaptado. 2.2.5. Fontes: alimentos e suplementos A vitamina K1 é encontrada nos cloroplastos das plantas verdes e também em óleos vegetais. A vitamina K2 são sintetizadas por bactérias, como as que estão na flora intestinal. A vitamina K não é encontrada naturalmente; são uma forma sintética de vitamina K e são fornecidos em suplementos (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Tendo em vista a facilidade de encontrar vitamina K em plantas, e consequentemente em forragens, e o fato de ser sintetizado por micro-organismos no organismo, a suplementação não é tão necessária. Porém, nos casos em que a alimentação é deficiente e/ou o animal não consegue sintetizar a vitamina, é imprescindível a suplementação. A menadiona é usada para formulação de rações com o objetivo de suprir a necessidade do animal em caso de deficiência de vitamina K (BERTECHINI, 2004). 2.2.6. Interações com outros nutrientes A vitamina A e a vitamina E reduzem os níveis de protrombina do plasma quando a vitamina K está ausente (ANDRIGUETTO et. al., 2002). 2.2.7. Deficiências e excessos: danos ao desenvolvimento do animal Substâncias que possuem estruturas muito semelhantes à da vitamina K e que até mesmo ocupam sua posição, porém não exercem a mesma função, são 23 chamadas de fatores anti-vitamina K. As mais conhecidas dessas substâncias são o dicumarol, o warfarin e a sulfaquinoxalina. Essas substâncias impedem a coagulação sanguínea, podendo inclusive levar à morte (BERTECHINI, 2004). A deficiência de vitamina K é provocada pela ingestão de dicumarol, uma antagonista da vitamina K produzidos por fungos que atacam trevo doce, ou ainda pela ingestão de sulfonamidas em níveis capazes de inibir a sínteses de vitamina K no intestino. O dicumarol, quando consumido por animais, geralmente em fenos ou silagem, combina com a pro-enzima para evitar a formação da enzima ativa necessária para síntese da protrombina. Outro antagonista de vitamina K são as microtoxinas, substâncias bastante tóxicas para os animais. (McDOWELL, 2000) Visto que a vitamina K atua sobre a coagulação sanguínea, a falta dessa vitamina leva a um retardamento sobre o mesmo, levando a hemorragias. Em animais monogástricos, os sintomas são muito similares: pontos de hemorragias na pele, muito sangramento devido lesões. Em alguns casos, como em suínos, leva à anemia e ao consequente desempenho reduzido (BERTECHINI, 2004). É raro a deficiência de vitamina K em animais ruminantes, uma vez essa vitamina é sintetizada pelas próprias bactérias ruminais em grandes quantidades. Porém, é possível acontecer, e quando ocorre, há uma diminuição no nível de protrombina do sangue e com isso ocorre um retardamento no tempo de coagulação do sangue. Isso acarreta hemorragias, sendo sérios a maioria dos casos (BERCHIELLI; PIRES; OLIVEIRA, 2006). Em animais monogástricos, como as aves criadas no sistema de cama, por exemplo, dificilmente terão problemas por deficiência de vitamina K, uma vez que o contato com suas próprias fezes, que é rica em vitamina K produzida pelo próprio intestino grosso da ave, irá suprir sua exigência nutricional (BERTECHINI, 2004). Nos casos de deficiência, a própria administração da vitamina K já é o suficiente para trazer uma resposta rápida e o animal retorna ao seu estado normal cerca de 4 a 5 horas (McDOWELL, 2000). As formas naturais de vitamina K, a saber, filoquinona e menaquinonas, não são tóxicas e seu excesso não acarreta problemas ao animal, seja ele mono ou poligástrico. Porém, a forma sintética, a menadiona, em excesso, produz hemólise, meta-hemoglobinúria e profirinúria. 24 3. CONSIDERAÇÕES FINAIS Todas as vitaminas, seja ela hidro ou lipossolúvel, são de importâncias vitais. A nutrição animal é totalmente dependente desses compostos orgânicos, assim como é dependente de carboidratos, lipídios, minerais, dentre outros. Por mais que a quantidade necessária de vitaminas para um animal seja pouco, sua importância se dá justamente pelos efeitos no animal decorrentes de sua falta ou do seu excesso. As lipossolúveis possuem importância por participarem no desenvolvimento, e por isso são conhecidas como vitaminas do crescimento. Portanto, são importantes em animais em desenvolvimento e também em animais em gestação e lactação. Para que seja fornecido a quantidade exigida na nutrição animal é imprescindível a escolha adequada do alimento para que seja suprido essa exigência, seja para a mantença do animal, seja para um maior desempenho e consequente produto animal. Não se pode definir um valor médio para que seja suprido essa exigência. Isso varia muito de animal para animal e do que se procura obter com essa nutrição. Mas estudos realizados por vários pesquisadores, como os citados nessa revisão de literatura, ajudam a entender a importância dessas vitaminas, especialmente a E e K, bem como ajudam a ter uma base para definir qual margem a ser adotada para uma melhor performance do animal. 25 REFERÊNCIAS ANDRIGUETTO, José M. et. al. Nutrição animal. São Paulo: Nobel, 2002. BERCHIELLI, Telma T.; PIRES, Alexandre V.; OLIVEIRA, Simone G. Nutrição de ruminantes. Jaboticabal: Funep, 2006. BERTECHINI, Antonio G. Nutrição de monogástricos. Lavras: Editora UFLA/FAEPE, 2004. GADELHA, Ivana C. N. et. al. Efeitos do gossipol na reprodução animal. In: Acta Veterinaria Brasilica. Mossoró: v. 5. n. 2. p. 129-135, 2011. GOMES, Bruna et al. Vitaminas na nutrição de monogástricos. Disponível em <https://www.passeidireto.com/arquivo/2001649/vitaminas-na-nutricao-de-monogas- tricos> Acesso em02 de agosto 2016. HINO, T.; ANDOH, N.; OUI, H. Effects of β-carotene and α-tocopherol on rumen bacteria in the utilization of long chain fatty acids and cellulose. In: Journal of Dairy Science, v. 76 p. 600-605, 1993. McDOWELL Lee R. Vitamins in animal and human nutrition. Iowa: State University Press, 2000. NATIONAL RESEARCH COUNCIL. Vitamin tolerance of animals. Washington: National Academy Press, 1987. NATIONAL RESEARCH COUNCIL. Nutrient requeriments of beef cattle. Washington: National Academy Press, 2ª Ed., 1996. VELASQUEZ-PEREIRA, J. et al. Reproductive effects of feeding gossypol and vitamin E to bulls. In: Journal of Animal Science, v. 76 p. 2894-2904, 1998. WEISS, W. P. et. al. Effect of vitamin E supplementation in diets with a low concentration of selenium on mammary gland health of dairy cows. In: Journal of Dairy Science, v. 80 p. 1728-1737, 1997. Ministério da Educação Universidade Federal Rural da Amazônia Curso de Agronomia Rodovia PA-256, s/n – Nova Conquista 68.625-970 Paragominas – PA www.ufra.edu.br
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