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EvaniEvani StradaStrada FISIOLOGIA DO FISIOLOGIA DO SISTEMA SISTEMA DIGESTÓRIODIGESTÓRIO IntroduçãoIntrodução Digestão Processo que compreende a ingestão do alimento com a sua hidrólise no TGI, a atividade das glândulas acessórias e excreção dos resíduos não absorvidos; - Ocorre através de processos químicos e fisicos estreitamente relacionados; - É controlada pelo sistemas nervoso e hormonal. FISIOLOGIA DA DIGESTÃO Para quê precisamos comer? Para a reposição de água, substratos energéticos, vitaminas e sais minerais. Mas como comemos de tempos em tempos... ... reservamos substratos energéticos. IntroduçãoIntrodução De forma geral, os animais precisam de alimentos para obter energia para a execução de três grandes finalidades: obtenção de material para a manutenção das atividades básicas do organismo; execução de movimentos (contração muscular) e termoregulação; Sínteses de novos tecidos (crescimento), reprodução e produção. FISIOLOGIA DA DIGESTÃO Ingeri-se substratos energéticos complexos de outros animais e/ou de vegetais: - Carboidratos: glicogênio hepático e/ou muscular, amido, celulose, hemicelulose, pectina, sacarose e lactose - Lipídios: triglicerídeos, fosfolipídios e galactolipídios - Proteínas e compostos nitrogenados FISIOLOGIA DA DIGESTÃO Absorve-se moléculas simples e as armazenam como formas complexas: Triglicerídeos, fosfolipídio e colesterol Glicogênio hepático e muscular Proteínas e compostos nitrogenados FISIOLOGIA DA DIGESTÃO ingestão de formas complexas digestão de formas complexas sistema digestório complexo FISIOLOGIA DA DIGESTÃO AnatomiaAnatomia do do SistemaSistema DigestórioDigestório dos dos AnimaisAnimais NãoNão RuminantesRuminantes 1 - Boca e língua 2 - Larínge, farínge e glote 3 - Esôfago 4 - Estômago 5 - Cárdia e pilóro 6 - Intestino delgado (duodeno, jejuno e íleo) 7 - Intestino grosso (ceco e cólon) 8 - Reto e ânus 9 – Fígado, vesícula biliar e pâncreas 1 43 7 5 6 8 9 2 FISIOLOGIA DA DIGESTÃO AnatomiaAnatomia do do SistemaSistema DigestórioDigestório dada AveAve FISIOLOGIA DA DIGESTÃO AnatomiaAnatomia do do SistemaSistema DigestórioDigestório dos dos AnimaisAnimais RuminantesRuminantes FISIOLOGIA DA DIGESTÃO a) ingestão do alimento; b) armazenar alimentos por um determinado período de tempo e liberá-los de forma contínua; c) hidrolisar o alimento para fornecer ao organismo, de forma contínua, nutrientes, água e eletrólitos; d) absorção; e) eliminar os resíduos alimentares (produtos não absorvidos ou não digeridos)).. FUNÇÕES DO SISTEMA DIGESTÓRIO a) Carnívoros: ingerem alimentos ricos em nutrientes de alta digestibilidade. TGI curto em relação ao comprimento do corpo (1:5). Digestão química b) Herbívoros: Apresentam o TGI com segmentos ampliados (pré-estômagos, intestino grosso) que são importantes para a degradação dos componentes da parede celular, por microorganismos. Digestão microbiana e química c) Onívoros: O TGI é mais longo que dos carnívoros. Digestão química. Suíno adulto pode ter um pouco de digestão microbiana. Classificação dos Animais de Acordo ao Tipo de Alimentação FISIOLOGIA DA DIGESTÃO extraído de: Vander, Sherman & Luciano, 2002 – WEBsite original: http://www.biocourse.com/mhhe/bcc/domains/quad/topic.xsp?id=000270 FISIOLOGIA DA DIGESTÃO Coração Fígado Boca Água e alimento Esôfago Estômago Intestino delgado Intestino grosso Veia porta Motilidade FATORES RESPONSÁVEIS PELA DIGESTÃOFATORES RESPONSÁVEIS PELA DIGESTÃO a) FATORES MECÂNICOS - mastigação, deglutição, regurgitação, motilidade gástrica e intestinal e defecação. b) FATORES SECRETÓRIOS - atividades das glândulas digestivas (glândulas do trato gastrointestinal e glândulas acessórias). c) FATORES QUÍMICOS - enzimas e as substâncias químicas (ex: HCl, bile). d) FATORES MICROBIANOS - atividades secretoras dos microorganismos (bactérias, protozoários, fungos e leveduras) presentes nos pré-estômagos e no IG dos animais herbívoros ruminantes e no IG dos herbívoros não ruminantes. Fatores Mecânicos Pré-Gástricos Preensão 1ª Função mecânica Corte e condução do alimento para boca Lábio, dentes e língua - Eqüinos: lábio superior móvel, dentes incisivos para cortar - Bovinos: língua órgão preensor, movimento da cabeça para cima – corte - Ovinos e caprinos: dentes incisivos inferiores e língua prendem. Pastejo rente (ovino) - Suínos: lábios e dentes órgãos preensores. Adaptado para fuçar - Caninos e felinos: lábios bem móveis e sensíveis FISIOLOGIA DA DIGESTÃO OBS: Os felinos e os caninos transportam o liquido para a boca por meio da língua, formando uma concha. Os demais animais colocam o liquido na boca por sucção e contrações da língua. Fatores Mecânicos Pré-Gástricos Mastigação Quebra mecânica do alimento na boca Formação da ingesta – mistura saliva facilita deglutição 1. Herbívoros: - Cavalo: + mastigação - Ruminantes: mastigação fugaz e ruminação 2. Carnívoros: pouca mastigação FISIOLOGIA DA DIGESTÃO MastigaçãoMastigação X X TipoTipo de de AlimentoAlimento Vaca alimentando-se de feno apresenta 47.000mov/dia Vaca alimentando-se de silagem apresenta 10.700mov/dia Nas glândulas salivares existem dois tipos de células secretoras: Células serosas e mucosas. De acordo com a secreção destas células, temos três tipos de saliva: • Saliva tipo serosa - secretada pelas células serosas e caracteriza-se pela presença de eletrólitos e uma quantidade de água. • Saliva tipo mucosa - secretada pelas células mucosas, caracteriza-se pelo alto teor de mucina (complexo altamente lubrificante composto de ácido neuroamínico e N acetil galactosamina), tendo muito pouco eletrólitos e água. • Saliva tipo mista - secretada por ambas as células. É uma mistura da secreção serosa e mucosa. Glândulas Salivares FISIOLOGIA DA DIGESTÃO Fatores Secretórios Pré-Gástricos FISIOLOGIA DA DIGESTÃO - Mastigação e deglutição; - Possui uma pequena atividade antibacteriana; - Devido ao íons alcalinos na saliva, neutraliza íons ácidos formados no rúmen (pH do rúmen – Função Tamponante); - Fornece micronutrientes aos microorganismos do rúmen; - Propriedade anti-espumante. (evita o timpanismo); - Sob determinadas condições, possui função excretora, eliminando substâncias ingeridas em excesso, como o mercúrio , potássio e uréia; -Enzimática: amilase - onivoros; lipase - ruminantes lactantes (digere triglicerídeos que contêm ácido butirico); -Termoregulação Funções da Saliva FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES ESPÉCIEESPÉCIE QUANTIDADEQUANTIDADE VacaVaca 98 98 -- 190 litros190 litros OvelhaOvelha 6 6 -- 16 litros16 litros CavaloCavalo 40 litros40 litros SuínoSuíno 15 litros15 litros HomemHomem 1,5 litros1,5 litros GalinhaGalinha 25 gramas25 gramas QUANTIDADE DE SALIVA PRODUZIDAQUANTIDADE DE SALIVA PRODUZIDAQUANTIDADE DE SALIVA PRODUZIDAQUANTIDADE DE SALIVA PRODUZIDA OBS: Varia também de acordo ao tipo de alimento, quanto mais fibroso maior a produção. CuriosidadeCuriosidade Por passarem horas mastigando, as vacas salivam muito. São quase 200 litros de saliva por dia. Salivar assim dá uma sede danada! Por isso, a vaca bebe cerca de 80 litros de água todos os dias. Haja água e paciência para uma boa digestão! FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Deglutição Engolir ingesta – estômago Estágios: Boca (voluntário) Faringe (reflexo) Esôfago (reflexo) FISIOLOGIA DA DIGESTÃO Fatores Mecânicos Pré-Gástricos Maior parte da HIDROLISE ocorre aquiMaior parte da HIDROLISE ocorre aqui Maior Maior produçãoprodução FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Ruminante: animais que ruminam, possuem estômago não secretor (pré- estômago) e secretor (abomaso). Passam 4 a 7 h/dia mastigando e cerca de 8h/dia ruminando. Desenvolvimento dos Pré-Estômagos Ruminante jovem ◦ Monogástrico funcional ◦ Requerimento de aas e vit. como não- ruminantes ◦ [ ] de glicose no sangue é = não-ruminantes ◦ Dependente do leite da mãe Ausência de enzimas para digerir CHOs estruturais Goteira esofágica Estímulo da mamada FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES GOTEIRA ESOFÁGICA Fatores que influenciam o desenvolvimento dos Pré-Estômagos Acesso a fibra Inoculação com bactéria ruminal Parede (papilas) ◦ AGV – Butirato (mais eficaz), propionato e acetato Leite Ácido lático – pouco AGV FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES DesenvolvimentoDesenvolvimento dada MicrobiotaMicrobiota do do RúmenRúmen A colonização começa na primeira semana de vida, com 8 semanas semelhante ao adulto vagina da mãe; saliva da mãe; cama e microbiota ambiental; outros animais; úbere e leite; e outras fontes alimentícias. FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Desenho esquemático da colonização do rúmen de bezerros (Bax, 2003) RUMEN COM 6 SEMANAS RUMEN COM 6 SEMANAS -- LEITELEITE PAPILAS RUMINAIS E RETICULARES COM 6 SEMANAS RÚMEN COM 4 SEMANAS - LEITE, CONCENTRADO E FENO BOM DESENVOLVIMENTO DE PAPILA - 4 SEMANAS RÚMEN COM 6 SEMANAS - LEITE, CONCENTRADO E FENO PAPILA RUMINAL COM DESENVOLVIMENTO ADEQUADO - 6 SEMANAS 6 meses só leite 6 meses leite e grãos Desenvolvimento dos Pré-estômagos O desenvolvimento dos ruminantes jovens pode ser dividido em três fases (NRC, 2001): 1) 0-3 semanas de idade, fase de pré- ruminante; 2) 3-8 semanas de idade, fase de transição; 3) a partir de oito semanas, ruminantes adultos. FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Tamanho dos compartimentos em jovens e adultosTamanho dos compartimentos em jovens e adultos PesoPeso RetículoRetículo-- rumenrumen OmasoOmaso AbomasoAbomaso kgkg gg %% gg %% gg %% BovinosBovinos NascimentoNascimento 2424 9595 3535 4040 1414 140140 5151 AdultoAdulto 325325 45404540 6262 18001800 2424 10301030 1414 OvinosOvinos NascimentoNascimento 66 1919 3232 55 88 3636 6060 AdultoAdulto 6262 919919 7373 119119 99 226226 1818 FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Sistema Digestório do Bovino Adulto - Nos animais ruminantes de grande porte a capacidade do rúmen-retículo pode chegar entre 150 e 210 Kg dependendo da raça (gado europeu, indiano etc...) FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES RúmenRúmen e e RetículoRetículo FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES FUNÇÕES DO RÚMEN Câmara de fermentação = 85% da capacidade total do TGI Anaeróbico Temperatura: 38,5 a 41 ºC pH entre 5,5 e 7,0 Sistema contínuo de culturas (bactérias, protozoários e fungos) Simbiose Produção de AGVs, células microbianas, metano, amônia e CO2 Presença de tamponante da saliva FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Visão Geral dos Pré- Estômagos FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Microbiota MicrobiotaMicrobiota Bactérias: 1010 /g de conteúdo ruminal: ( 0.9 a 1.5 x 1010 com feno ) e usando alimentos concentrados o número sobe para 5.0 a 6.0 x 1010 . Pelo menos 20 espécies diferentes Atividade metabólica muito intensa Colonização do substrato a partir de 1 a 2 min após entrada no rúmen Predomínio de espécies de acordo com a dieta FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES MicrobiotaMicrobiota Em virtude da qualidade do material aproveitado pelos microrganismos podemos ter uma variação da massa microbiana ruminal: - a alimentação com concentrados aumenta a massa microbiana chegando ao peso de 5,6 até 7,0 kg; - com fibras o rendimento é bem menor rendendo cerca de 2,8 a 3,5 Kg A flora Microbiana além de degradar a celulose, produzir monossacarídeos ainda sintetizam os AGVs e as vitaminas como as do complexo B e a vitamina K, com rendimento variável de gases. FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES TiposTipos de de BactériasBactérias 1.Fermentadoras de Chos Estruturais Celuloliticas Hemiceluloliticas Pectinoliticas Principais Características: - Têm uma taxa de crescimento relativamente mais lenta; - Dependem de amônia e de ácidos graxos de cadeia ramificada ( isovalerato, isobutirato e 2-metilbutirato) para a síntese de suas proteínas II.Fermantadoras de CHOS Não-estruturais Amiloliticas: degradam amido e dextrinas Utilizadoras de açúcares simples Principais Características: - Têm uma taxa de crescimento relativamente mais rápida; - Podem utilizar amônia, AA ou peptídios para sintese de suas proteínas FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Podem ser agrupadas (consórcios) em função das suas características fermentativas comum (sintropia) TiposTipos de de BactériasBactérias III.Lipoliticas IV.Ureoliticas: apresentam-se aderidas ao epitélio ruminal e hidrolisam uréia, liberando amônia no rúmen V.Proteolíticas (aminolíticas): a maior parte das espécies bacterianas ruminais degradam proteínas VI. Acetogênicas: utilizadoras de ácidos VII.Metanogênicas (Archaea): Principais características: - não possui parede celular; - produzem metano a partir de CO2 e H2 VIII. Láctias: utilizam, entre outros, ácido láctico como substrato energético FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES CO2 e METANO FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES - A gravidade e a motilidade rumenorreticular, em conjunto, criam um fluxo seletivo de material para fora do rúmen. 1 a 2 contrações/min Contrações Ruminais e Reticulares Principais objetivos » Misturar o alimento; » Eliminar os gases produzidos (eructação) » Propulsar o conteúdo ruminal. Padrões de contração » Contracões primarias. São originadas no retículo e distribuem ao redor do rúmen. Promovem a mistura e a propulsão do conteúdo ruminal. » Contracões secundarias. Ocorre somente no rúmen e estão associadas com a eructação. Ocorrem em maior frequência durante a alimentação. São controladas pelo SNC através do nervo vago. DigestãoDigestão ExtracelularExtracelular Passos: 1. Aderência bacteriana e colonização das particulas pelas células bacterianas - Se estabelece na forma de biofilmes 2. Degradação das macromoléculas por enzimas presentes na superfície externa da membrana das bactérias 3. Absorção de nutrientes liberados pela hidrólise OBS: 70 a 80% da biomassa bacteriana está aderida ao substrato, ± 20% livres no fluido ruminal e menos de 1% associadas ao epitélio ruminal ou aderidas à superfície de protozoários e fungos DegradaçãoDegradação dosdos CarboidratosCarboidratos Polissacarídeos (celulose,hemicelulose,amido,pectina,frutosanas) Oligossacarídeos Monossacarídeos Meio externo Citoplasma Monossacarídeos ( glicose,frutose galactose,ribose, xilose,…. Piruvato AGVsFonte: Kozloski (2011) Respiração X FermentaçãoRespiração X Fermentação AGVsAGVs AGVsAGVs Molarmente apresentam as seguintes proporções: - 70:20:10 dieta rica em forragem - 60:30:10 dieta rica em concentrado - Ácido Acético: após ser convertido em acetil CoA é precursor dos ácidos graxos do leite e dos lipidios corporais - Ácido Propiônico: gliconeogênese - precursor da lactose - Ácido Butirico: metabolizado em betahidroxibutirato pela células do rúmen, é convertido em acetil CoA e dárá origemaos ácidos graxos do leite e dos lipidios corporais. Glicose 2 acetato + 2 CO2 + 8H Glicose butirato + 2 CO2 + 4H Glicose + 2 H2 2 propionato + 2H2O Glicose 2 lactato Os adultos machos ou vacas “secas” devem absorver entre 300 a 400 gramas/dia de AGVs e as vacas de leite (em lactação) necessitam absorver 800 gramas/dia FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES GasesGases A produção dos gases (CO 2 e o CH 4 ) varia com a quantidade de alimento, sua freqüência, sua qualidade e com o estado de equilíbrio da flora e da fauna local. O CH 4 predomina quando há maior ingestão de celulose do que amido Uma quantidade tida como média de gás produzido em bovino é de 600 litros/dia. Ex: 5 litros/h em jejum ou 20 litros /h alimentado com alfafa São excretados pela eructaçao:1/min CO2 + 4H2 CH4 + 2 H2O ADP ATP FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES DegradaçãoDegradação dosdos CarboidratosCarboidratos Glicerol Fonte: Best(2006) VIAS METABÓLICAS DOS CARBOIDRATOS EM RUMINANTES NNP Uréia NP PDR PNDR Caracterização das fontes protéicas FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES DegradaçãoDegradação dada ProteinaProteina DegradaçãoDegradação dada ProteinaProteina PROTEÍNA NÃO DEGRADADA PROTEÍNA DA DIETA PROTEÍNA DEGRADADA FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Rúmen α-cetoácido CO (NH2)2 + H20 NH2COO- + NH4 + NH2COO- + H20 + H + NH4 + + HCO3 - HCO3 - + H+ CO2 + H20 Degradação de nitrato(NO3 -) e nitrito(NO2 -) NO3 - + H2 NO2 - + H20 NO2 - + 3H2 + 2H + NH4 + + 2H20 Degradação da Uréia, Nitrato e Nitrito Urease Nitrato redutase Nitrito redutase FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Degradação de CHOS e Proteína Degradação de CHOS e Proteína FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Esquema de utilização de Uréia e outras fontes de Nitrogênio (Proteína) na Dieta do Ruminante FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES VIAS METABÓLICAS DAS PROTEÍNAS EM RUMINANTES VIAS METABÓLICAS DAS PROTEÍNAS EM RUMINANTES AG de cadeia AG de cadeia ramificadaramificada Proteínas dos Microorganismos Proteínas bacterianas – Seu valor biológico e sua digestibilidade são de 70% ; Proteínas dos protozoários - Seu valor biológico é da ordem de 81% e a digestibilidade é de 91% ; Isto mostra que os protozoários são melhor absorvidos que as bactérias e têm melhor capacidade alimentar; Os Protozoários ingerem partículas de proteínas e amido e armazenam dentro de seus corpos protegendo da ação das bactérias. As proteínas permanecem engolfadas até serem digeridas pelos protozoários ou até a morte deste para serem removidos pelo ID. FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Processos 1.Hidrolise: Lipases Triglicerídeos: AG e glicerol Fosfolipideos: AG, glicerol e fosfato Galactolipidios: AG, glicerol e galactose Glicerol e galactose: ácido propiônico, ácido lático e ácido succínico Degradação de Lipídios Fosfolípidios HIDROLISE 2.Hidrogenação: Ácido oléico (C18:1) Ácido linoléico (C18:2) Ácido linolênico (C18:3) Ácido esteárico (C18:0) FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Degradação de Lipídios (NEFA ou AGNE) VIAS METABÓLICAS DOS LIPÍDIOS EM RUMINANTES Fonte: Best(2006) M o b il iz a ç ã o d e M o b il iz a ç ã o d e te c id o te c id o OmasoOmaso Pequeno, compacto e oval Grande número de folhas ◦ Absorção de água (30 a 60%), AGVs (10%), Na, K e outros ions ◦ Previne passagem de partículas grandes > 5mm para o abomaso Final da goteira esofágica FISIOLOGIA DA DIGESTÃO RUMINANTES Retículo Rúmen Abomaso Intestino Delgado OmasoEsôfago
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