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Universidade Federal do Tocantins Escola de Medicina Veterinária e Zootecnia Bases Fisiológicas da Digestão de Ruminantes Professora Deborah Alves Metabolismo de proteínas nos ruminantes Acadêmico: Ranniere Parente 1 Introdução • Síntese de proteína sem uma fonte dietética; • Os microrganismos ruminais juntamente com parte da PNDR são degradados e absorvidos no ID de forma similar aos não ruminantes; • Ciclo do N e reciclagem 2 Figura 1. Esquema do metabolismo de proteína em vaca lactante (Owens, 1982) 3 Importância dos microrganismos do rúmen como fonte de proteína • Conteúdo de PB das bactérias ruminais 50% • Fontes de N: alimentos, NNP, N reciclado • Pmic no ID: – 40% em dietas com alto teor PB – 60% em dietas pobres em PB – 100% em dietas purificadas (*NNP) • Manipulação da população microbiana – Antibióticos, inoculação – Alterações na PDR, PNDR – eficiência metabólica – Desenvolvimento ruminal de pré-ruminantes – Prevenção doenças metabólicas 4 Qualidade nutritiva da proteína microbiana • Composição constante de a.a. na digesta do ID • VB, digestibilidade e utilização: – Bactérias: 66-87, 74-79 e 63 – Protozoários: 82, 87-91 e 71 • Pmic rica em lisina e treonina • Dieta não influencia no VB da Pmic • Vantagem e desvantagem da síntese de Pmic • Potencial produtivo da Pmic - exigências animal 5 Amônia ruminal e reciclagem de nitrogênio • “A amônia do rúmen é um depósito com várias entradas e saídas” (figura) • [NH3] em função do tempo e dieta (figura) • Absorção em função da [ ] • Nível de intoxicação (100mg/dl de líq. ruminal) • Baixas [NH3]: ↓ tx digestão e consumo • Ausência de picos de [NH3] com dietas pobres em PB 6 Figura 2. Alterações nas concentrações ruminais de pH, amônia e AGV segundo o tempo entre as refeições, (Bergen & Owens, 1985) 7 Amônia ruminal e reciclagem de nitrogênio • Fixação de N amoniacal das bactérias • Menor afinidade (Km = 5mM): atua em condições de alta [NH3] • Maior afinidade (Km = 0,2mM): atua em baixas [NH3] Glutamina + α-cetoglutarato + NADPH + H+ → 2 Glutamato + NADP+ 8 Glutamato sintase Reciclagem de N no rúmen • Mecanismo que permite sobrevivência dos ruminantes com dietas pobres em N • 23 a 92% da ureia do plasma retorna ao rúmen • Fatores que afetam a reciclagem: – Consumo de N – [NH3] no rúmen – [ureia] no sangue – Fornecimento de carboidratos • Vias de retorno da ureia plasma → rúmen – Saliva (15 - >50% em dietas à base de forragem) – Difusão atenuada na parede ruminal (urease) 9 Reciclagem de N no rúmen • Influência do pH no processo – atração por acidez • Regulação da atividade urease – [NH3] • N ingerido x N reciclado x N duodenal – 13 – 15% de PB na dieta • Intoxicação por ureia – pH ruminal alto (consumo de ureia): ↑ absorção de NH3 - intoxicação – pH ruminal baixo (ex.: fornecimento de vinagre): reduz absorção NH3 - desintoxicação • Níveis tóxicos – Líquido ruminal 100 mg/dl – Sangue: 2mg/dl 10 Utilização do NNP • Visa REDUÇÃO DE CUSTOS, não ↑produção • Redução da competição por proteínas • Suplementação de vitaminas, minerais, A.G... • Ureia (287% PB) – Padrão de degradação – Adaptação – controvérsias – Comportamento de consumo (tempo, frequência) – Odores amoniacais (não interferem no consumo) 11 Utilização do NNP • Outras formas de fornecimento de NNP – Segurança mediante ↓pH e ↓ tx absorção (sais de amônio) – Liberação mais lenta e aumento da absorção – Biureto, complexo de ureia com formaldeído ou melaço, NNP protegido, etc – Não interferem no consumo, digestibilidade, retenção de N e desempenho • Uso de NNP associado a forragens de baixa qualidade e grãos inteiros 12 Exigências de aminoácidos essenciais • Dificuldade de determinação das exigências – A) fermentação ruminal – B) utilização de aa’s para várias funções • Exigências variam de acordo ao nível de produção (mantença, deposição tecidual, leite) • Algumas metodologias e entraves – Suplementação post-ruminal (muitas variáveis) – Alimentação parenteral (altera função digestiva) – Gaiolas (alteração consumo e tx crescimento) – Reflexo da goteira esofágica (dados restritos-categoria) – Aminoácidos protegidos (dados restritos-aminoácido) • Combinação suplementação de aa’s + uso de NNP 13 Limites da síntese microbiana de proteína • Quantidade de energia e eficiência de uso • Efeito de aa’s adicionados (in vitro x in vivo) • Aa’s servem como fonte A.G. cadeia ramificada e a digestão da fibra depende do fornecimento destes últimos... • Desacoplamento da energia (ATP)... • Bactérias utilizadoras de aa’s como fonte de energia – padrão bifásico de multiplicação – Diferentes taxas de crescimento 14 15 4 3 ATP Limites da síntese microbiana de proteína • Alimentação cruzada • Fen, Met, His, limitantes em caso dietas pobres em proteína e ricas em NNP • Ác. Nucleicos – muito pouco • S – sua deficiência no rúmen reduz utilização de N (relação N:S >10,9 em ovelhas - lã) 16 Eficácia de crescimento dos microorganismos do rúmen • Medidas de eficácia do crescimento – In vitro: YATP (g MS bacteriana por mol de ATP) MOEFF – In vivo: g Pmic ou N fixados por unidade de M.O. – 20g Pmic/100g M.O. aparentemente fermentada – 14,5g Pmic/100g M.O. realmente fermantada • Alta variação • Valores maiores com ovelhas e forragens 17 Eficácia de crescimento dos microrganismos do rúmen • Determinação do fluxo de Pmic – Marcadores microbianos: RNA, DNA, DAP, D-Alanina • Os cálculos desprezam a massa de protozoários • Determinação do fluxo da M.O.: – Marcador indigestível da dieta • Taxa de crescimento x gasto de energia • Mantença, crescimento e fluxo 18 Degradação da proteína no rúmen • PDR (20-100%) x PNDR (0-80%) • Variações entre alimentos e dentro do mesmo alimento, atividade microbiana, etc • Metodologias de determinação – In vitro: solubilidade em detergentes, incubação com enzimas proteolíticas, etc – In vivo: combinação de solubilidade com degradação in situ 19 Degradação da proteína no rúmen Proteínas Polipeptídeos Oligopeptídeos Aminoácidos α-cetoácido Proteína Microbiana Proteases Peptidades Peptidades Deaminases NH3 Figura 4. Esquema da degradação e proteica e metabolismo dos compostos nitrogenados pelas bactérias ruminais . Adaptado de Kozloski (2002). CHO Bases nitrogenadas Ácidos nucleicos AGV 20 Solubilidade da Proteína • Solubilidade ≠ Degradabilidade • Acesso dos microrganismos – Pontos acessíveis a hidrolização – Ligações dissulfeto – Bloqueio de aa’s terminais • Outros fatores – [ ] enzimática – pH ruminal 21 Métodos para predizer a degradação • In situ – Rápida no início (PB solúvel e partículas finas) – Resíduo se degrada com velocidade característica da fonte e condições do rúmen • Fatores que interferem no binômio velocidade x tempo – Tipos de proteína (origem animal e vegetal) – Associação das proteínas à parede celular – Consumo e taxa de passagem – pH - 6-7 favorece a proteólise (forragens) 22 Modificação da dieta • Ionóforos – Afeta bactérias proteolíticas e fermentadoras de aa’s – Redução do custo energético com ureia no fígado – ↑ aa’s glicogênicos na corrente sanguínea – Defaunação de protozoários • Proteína protegida– Resistente a degradação (calor, química, etc.) – Sobrepassante (bypass) 23 Digestão e absorção de compostos nitrogenados NH3 Nt Nm Nnd NH3 Nm a.a. p.p. Ni NH3 Nm N fecal N ingerido Nsalivar NH3 a.a. N-Ureia RÚMEN INT. DELGADO INT. GROSSO Esquema geral da digestão de compostos nitrogenados em ruminantes (Kozlosky, 2002). Nt = N total ruminal; Nnd = N ingerido não degradado no rúmen; Nm = N microbiano. Neste esquema não está presente o N endógeno. SANGUE 24 [NH3] pH Proteases Bombas Na+ Obrigado! Ranniere Parente Graduando em Zootecnia Universidade Federal do Tocantins Rodrigues. zoot@uft.edu.br 25
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