LOS CARBOHIDRATOS EN RUMIANTES

LOS CARBOHIDRATOS EN RUMIANTES

• Son la fuente principal de energía y los principales precursores de grasa y azúcar (lactosa) en la leche de vaca.

• Los microorganismos en el rumen permiten a la vaca obtener energía de los carbohidratos fibrosos (celulosa y hemicelulosa) que son ligados a la lignina en las paredes de las células vegetales.

• La fibra es voluminosa y se retiene en el rumen donde la celulosa y la hemicelulosa fermentan lentamente.

• Mientras madura la planta, el contenido de lignina de la fibra incrementa y el grado de fermentación de la celulosa y hemicelulosa en el rumen se reduce.

• La presencia de fibra en partículas largas es necesaria para estimular la rumia.

• La rumia aumenta la separación y fermentación de fibra, estimula las contracciones del rumen y aumenta el flujo de saliva hacia el rumen.

• La saliva contiene bicarbonato de sodio y fosfatos que ayudan a mantener el contenido del rumen en un pH casi neutro.

• Las raciones que no tienen fibra suficiente producen un porcentaje bajo de grasa en la leche y contribuyen a desórdenes tales como desplazamiento de abomaso y acidosis.

IMPORTANCIA DE LOS CHF (CARBOHIDRATOS FIBROSOS)

Son necesarios para:

1. Estimular la rumia.– Mejora la fermentación.

2. Aumentar el flujo de saliva hacia el rumen.

3. Estimular las contracciones ruminales.

• Cuando los carbohidratos de la dieta entran al rumen son hidrolizados por enzimas extracelulares de origen microbiano.

• En el caso de los carbohidratos fibrosos, el ataque requiere de una unión física de las bacterias a la superficie de la partícula vegetal.

• La acción de las enzimas bacterianas libera principalmente glucosa y oligosacáridos hacia el líquido ruminal por fuera de los cuerpos celulares microbianos.

• Estos productos no son aprovechados por el rumiante, en su lugar, son rápidamente metabolizados por la microbiota ruminal.

CARBOHIDRATOS NO FIBROSOS (Almidones y Azúcares)

• Fermentan rápidamente y completamente en el rumen.

• Incrementan la densidad bacteriana en el rumen.

• No estimulan la rumia ni la producción de saliva.

• Cuando se encuentran en exceso pueden inhibir la fermentación de fibra.

DIGESTIÓN FERMENTATIVA

• Es un sistema completamente anaeróbico y reductor. (No es un sistema aeróbico).

• Su presencia evita la reducción rápida de los compuestos oxidados que provocaría la detención del metabolismo bacteriano.

• El Piruvato funciona como captador de electrones al reducirse para proveer los reactivos necesarios.

PRODUCCIÓN DE ÁCIDOS VOLÁTILES EN EL RUMEN

• La población de microorganismos ruminales fermenta los carbohidratos para producir energía, gases ( CH4 y CO2 ), calor y ácidos.

• Los ácidos volátiles (AGV) que se producen son:– Ácido acético– Ácido propiónico– Ácido butírico

• Conforman el 95% de los ácidos que se producen en el rumen.

• En la digestión fermentativa, el piruvato puede funcionar como el captador de electrones.

• Al reducirse provee el material necesario para la regeneración del NAD+ (oxidada) (nicotinamida adenin dinucleótido,) y el retiro general del NADH+H (reducida), con una producción adicional de ATP.

• El CO2 puede reducirse para formar metano aceptando electrones para la regeneración del NAD y de FAD (flavina adenindinucleótido-oxidada).

• Este proceso transformador del piruvato da lugar a los productos terminales de la digestión fermentativa de los carbohidratos, los llamados ácidos grasos volátiles (AGV).–  Acético (CH3-COOH), – Propiónico (CH3-CH2-COOH) y – Butírico (CH3-CH2-CH2-COOH).

• También la fermentación de los aminoácidos produce iso-ácidos que se utilizan para la síntesis de proteínas por las bacterias ruminales.

• El CO2 y CH4 son eructados, y la energía todavía presente en el CH4 se pierde.

• Si no es necesario para el mantenimiento de la temperatura del cuerpo, el calor producido durante fermentación se disipa.

• Efectos de los AGV:– La producción de leche.– El porcentaje de grasa en la leche.– La eficiencia de convertir alimentos a leche.– El valor relativo de una ración para la producción

de leche en lugar de engorde.

PRODUCCIÓN DE GLUCOSA EN EL HÍGADO

• Todo el propionato se convierte en glucosa en el hígado.

• El hígado utiliza los aminoácidos para la síntesis de glucosa.

• No hay glucosa absorbida del tracto digestivo y todos los azúcares encontrados en leche deben ser producidas por el hígado.– 900 g lactosa cuando se producen 20kg de leche.

• La excepción se da cuando las vacas son alimentadas con grandes cantidades de concentrados ricos en almidones (resistentes a la fermentación).

• En el hígado el propionato y el acetato son incorporados al metabolismo energético.

• El ácido propiónico es el único de los AGV que el hepatocito puede transformar en glucosa, en la vía de la gluconeogénesis.

• Las moléculas de glucosa sintetizadas en este

proceso, serán exportadas hacia los tejidos extrahepáticos, quienes serán los encargados de utilizarla como la primera fuente de energía altamente disponible para sostener las necesidades fisiológicas de mantenimiento y reproducción.

ÁCIDO LÁCTICO

• El almidón resiste la fermentación y pasa directo al intestino delgado.

• El ácido láctico (lactato) es una fuente alternativa de glucosa para el hígado.

• Se encuentra en ensilajes bien preservadas.• La producción de lactato en el rumen se da

cuando hay un exceso de almidón en la dieta.• Produce acidificación en el rumen, se detiene

la fermentación de fibras.– La vaca deja de comer en casos extremos.

SÍNTESIS DE LACTOSA Y GRASA EN EL HÍGADO

• Durante la lactancia se requiere una alta dosis de glucosa.

• La glucosa se utiliza para producir lactosa (azúcar de la leche).

• La cantidad de lactosa sintetizada en la ubre está ligada con la producción diaria porque es constante.

• Para mantener la producción constante se agrega agua por las células secretorias hasta lograr una concentración aproximadamente de 4,5%

• La producción de leche en las vacas lecheras está altamente influida por la cantidad de glucosa derivada del propionato producido en el rumen.

• La glucosa se convierte en glicerol que se utiliza para la síntesis de grasa de la leche.

• El acetato y el hidroxibutirato se utilizan para la formación de los ácidos grasos saturados que contienen de 4 a 16 átomos de carbono.

• La fuente de energía proviene de Glucosa, cetonas y acetato.

EFECTO DE LA DIETA SOBRE LA FERMENTACIÓN RUMINAL Y EL

RENDIMIENTO DE LECHE

• La fuente de carbohidratos en la dieta influye la cantidad y relación de AGV producidos en el rumen.

• Cuando la ración contiene una alta proporción de forrajes la población de microbios convierte los carbohidratos fermentados a aproximadamente.– 65% ácido acético– 20% ácido propiónico– 15% ácido butírico

PROPORCIÓN DE AGV SEGÚN DIETA

FORRAJES

CONCENTRADOS

CARBOHIDRATOS NO FIBROSOS (Concentrados)

• Promueven la producción de ácido propiónicos.

• Rinden más AGV (más energía) porque son fermentados eficientemente.

• Se da una mayor proporción de propionato en lugar de acetato.

• Los carbohidratos fibrosos (forrajes) estimulan la producción de ácido acético en el rumen

• Cuando la dieta es rica en concentrados con forrajes bien molidos el porcentaje de ácido acético se reduce a valores menores del 40% y el propionato aumenta a valores superiores del 40%.

• La producción de leche puede aumentarse por la glucosa proveniente del propionato, limitándose el suministro de ácido acético y por ende de grasa.

El equilibrio entre carbohidratos fibrosos y no fibrosos es importante al alimentar las

vacas lecheras para la producción eficiente de leche

• Un exceso de propionato en relación con el acetato causa que la vaca utilice la energía disponible para almacenar tejido adiposo, aumentando el peso corporal en lugar de producir leche.

• Efectos negativos en la vaca.– Hígado graso– Cetosis – Distocia (dificultad para parir)

• Insuficiente concentrado en la ración limita la ingestión de energía y la producción de leche.

PROBLEMAS POR INGESTA DE CARBOHIDRATOS

DESEQUILIBRIOS

• Cuando se suministra a los animales una ración excesivamente abundante en carbohidratos fácilmente asimilables y escasa en fibra se producen desequilibrios.– Aumento rápido de los gases ruminales.– Descenso del pH (acidez).

• El aumento rápido de los gases puede generar timpanismo consistente en la formación de gran cantidad de espuma estable que llega a bloquear el cardias e impedir el eructo.

• El origen más común de este trastorno se suele dar de forma crónica en los cebaderos cuando los animales se alimentan con una ración rica en concentrado.

• Se puede evitar incluyendo más fibra en la ración y en casos muy graves realizando una punción del rumen.

• En otras ocasiones el origen del timpanismo radica en el consumo de pastos de leguminosas aunque en este caso el agente espumante no son los carbohidratos sino la proteína.

ABOMASO DESPLAZADO

• El abomaso desplazado y su torsión es otro trastorno generado por la producción de gases en el rumen, puede ser necesaria la intervención quirúrgica para corregirlo puesto que se suele dar en las vacas más grandes y que reciben mayor ración de concentrados, y por lo tanto se supone que son las más valiosas.

PARAQUERATOSIS

• La paraqueratosis del rumen consiste en una queratinización de la mucosa del rumen donde se producen también inflamación y ulceraciones.

• Por estas penetran bacterias y toxinas que vía sanguínea van al hígado creando abscesos o pueden llegar por el torrente sanguíneo a lugares como las pezuñas y provocar laminitas y cojeras.

ACIDOSIS LÁCTICA•  • La acidosis láctica se produce por una ingestión

aguda (atracón) de concentrados.

• Aparece de repente mucho ácido láctico generado por la fermentación de carbohidratos fácilmente asimilables con lo que el pH desciende bruscamente afectando a la microbiología del rumen.

• Además de las consecuencias sobre la digestión y fermentación del alimento que conlleva se produce un paso de ácido láctico a sangre y la acidosis se hace sistémica.

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LOS CARBOHIDRATOS EN MONOGÁSTRICOS

MONOGÁSTRICOS

• El producto principal de la digestión de los carbohidratos en los monogástricos es la glucosa originada principalmente a partir del almidón.

• Constituye asimismo, el material inicial para los procesos de síntesis.

• La glucosa se mueve por el organismo a través de la sangre y su nivel (glucemia) se mantiene dentro de unos límites bastante estrechos (70-100 mg/100 ml, en monogástricos).

• Este nivel es el resultado de dos procesos opuestos:– Paso de glucosa a sangre procedente del

alimento y de la acumulada en el hígado y otros órganos y,

– Salida de glucosa del torrente circulatorio con fines de oxidación y síntesis en los tejidos donde sea requerida (hígado, cerebro, músculos, etc.).

• GLUCOGÉNESIS:– Paso de la glucosa circulante a glucógeno

(hígado).

• GLUCOGENÓLISIS.– Reconversión del glucógeno en glucosa.

FUENTES DE GLUCOSA

1. El intestino delgado que es la procedente de los alimentos.

2. Glucosa sintetizada en los tejidos corporales particularmente el hígado a partir de sustancias distintas de los carbohidratos, como ácido láctico, propiónico y glicerol, a este proceso se le denomina gluconeogénesis.

3.  El glucógeno almacenado en el hígado y en el músculo principalmente (proceso de glucogenolisis).

DESTINOS DE LA GLUCOSA EN SANGRE

1. Síntesis y reserva de glucógeno. – En este proceso actúa la enzima glucógeno-

sintetasa cuya producción y actuación se estimula tras una comida rica en carbohidratos.

2.  Conversión en grasa.– Como la cantidad de glucosa que puede

almacenarse en forma de glucógeno es limitada, el exceso se convierte en grasa, esto supone la degradación previa hasta piruvato.

3. Conversión en aminoácidos. – Aminoácidos no esenciales que obtienen sus

cadenas carbonadas de la glucosa.

4. Fuente de energía. – Por oxidación completa hasta dióxido de carbono

y agua produciendo ATP como fuente de energía.

1 mol de glucosa proporciona 38 moles de ATP.

CICLO DE CORI• Mecanismo fisiológico por el cual la reservas

musculares de glucógeno sirven como aporte energético anaerobio para los músculos que trabajan cuando el aporte de oxígeno no es suficiente para la oxidación total de la glucosa.

• La glucosa se convierte en lactato por glucólisis.

• El lactato no puede metabolizarse en el músculo pero pasa a la sangre y al hígado para resintetizar glucosa y seguidamente glucógeno.