Como influye la fuente mineral en la absorción y disponibilidad

En todo el mundo, los cambios anticipados en las regulaciones de inclusión de minerales en la alimentación del ganado están sacudiendo los enfoques históricos de la suplementación con minerales. Esto ha llevado a muchos a cuestionarse no solo cuánto mineral agregar a las diversas raciones de ganado, sino también su fuente. Cuando alimentar con más minerales ya no es una opción, la clave para sortear estos obstáculos regulatorios es considerar tecnologías con un mayor efecto en el animal con menos minerales suplementarios.

Una forma de combatir los límites de inclusión de oligoelementos , como el cobre, el manganeso y el zinc, es utilizar fuentes que permitan una mayor entrega de minerales al sitio de absorción. Para hacer esto, una fuente de minerales debe ser resistente a los cambios de pH, menos propensa al antagonismo y proporcionar suficiente mineral ionizado al sitio de absorción en el intestino delgado.

Los ambientes de pH bajo, como el del estómago, pueden causar disociación, el proceso en el que los compuestos se separan en iones, lo que resulta en un cambio en la estructura molecular de la fuente mineral. Esta disociación puede provocar que la fuente de minerales reaccione con antagonistas como el fitato, el calcio o el fósforo, disminuyendo el mineral disponible para la absorción en el intestino delgado.

La complejidad del enlace de la fuente mineral puede influir en qué tan bien se protege el metal de la disociación en entornos de pH bajo. Algunas fuentes minerales con estructuras indefinidas tienden a disociarse rápidamente en las primeras etapas del tracto gastrointestinal, dejando el mineral expuesto a los antagonistas.

Las fuentes de minerales más definidas, como los quelatos de análogos de hidroxi de metionina metálica (MMHAC), tienen una estructura definida que consta de enlaces quelados que protegen el mineral en un amplio rango de pH.

Un beneficio de mantener la estructura molecular a través de la resistencia a los cambios de pH es que el mineral también es menos susceptible a los antagonistas. Los antagonistas son factores dietéticos que se unen al mineral a medida que éste y la digesta fluyen a través del tracto gastrointestinal, lo que hace que los minerales no estén disponibles para el animal. MMHAC brinda protección al mineral contra antagonistas debido a su estructura quelatada única que presenta dos moléculas de análogo hidroxi de metionina (ácido 2-hidroxi 4- (metiltio) butanoico o HMTBa) por cada molécula de mineral.

El metal está protegido por cuatro enlaces covalentes coordinados, lo que da como resultado una molécula neutra. Las fuentes minerales que no poseen una carga neutra buscan unirse con otros compuestos, formar una carga neutra y aumentar su estabilidad. Sin embargo, cuando los minerales se unen a antagonistas como el fitato, el calcio o el fósforo, el vínculo entre ellos es tan fuerte que muy poco en el tracto digestivo puede liberar el mineral de estos complejos. Esto conduce a una disminución en la utilización de minerales por parte del animal y, en última instancia, a una productividad limitada.

Efecto de diferentes fuentes minerales sobre la aparente digestibilidad total en el tracto digestivo de cobre, zinc y manganeso cuando se incluyen en una dieta porcina rica en fitatos

En un estudio en el que se administró una ración alta en fitato, la digestibilidad total aparente del cobre, zinc y manganeso en el tracto se incrementó cuando estos minerales se suministraron como MMHAC (Cu-MHAC, Zn-MHAC y Mn-MHAC, respectivamente) en comparación con los sulfatos. Estos datos demuestran que a pesar de los altos niveles de fitato, el animal pudo absorber y utilizar más mineral de MMHAC, lo que resultó en una mayor digestibilidad aparente.

El objetivo de todos los oligoelementos suplementados en las raciones de ganado es la eliminación de la digesta y la entrada al torrente sanguíneo, un proceso conocido como absorción.

Para ser absorbidos, los oligoelementos deben ser solubles en el líquido digestivo. Los oligoelementos se absorben en todo el intestino delgado mediante transportadores específicos ubicados en la superficie de los enterocitos, células que recubren el intestino delgado y se especializan en la absorción. Esto permite que los transportadores, proteínas especializadas ubicadas en la membrana celular de los enterocitos, se unan a los minerales que los mueven desde la digesta hacia los enterocitos.

Para el zinc, las familias del importador de zinc (ZIP) y del transportador de zinc (ZnT) se unen y transportan activamente el mineral a través de la membrana de los enterocitos del intestino delgado. El transportador de zinc predominante hacia los enterocitos es Zip4. Debido a la alta afinidad de estos transportadores por el zinc, el mineral se extrae eficientemente de la digesta que pasa y entra en el enterocito donde espera hasta que pase al torrente sanguíneo.

Una vez que los oligoelementos han entrado en el torrente sanguíneo, pueden transportarse a diferentes tejidos para satisfacer las necesidades minerales del animal. Este es un proceso estrictamente regulado y específico, ya que el zinc puede ser tóxico cuando se acumula y alcanza un nivel alto, por lo que el cuerpo ha desarrollado varios mecanismos, incluidas las proteínas chaperonas, para protegerse contra el zinc que ingresa libremente a los enterocitos o al torrente sanguíneo.

Cuando el zinc se suministra adecuadamente, la expresión de metalotioneína, una proteína acompañante, aumenta para secuestrar zinc y, en menor grado, cobre. Como proteína acompañante, la metalotioneína transporta zinc a través del enterocito para que pueda ingresar al torrente sanguíneo cuando sea necesario. Esto evita que el zinc ingrese libremente al torrente sanguíneo, donde puede representar un riesgo de toxicidad. Por lo tanto, cuando las concentraciones de zinc aumentan en el enterocito, la expresión de metalotioneína aumenta para manejar mejor el zinc entrante.

Para ilustrar mejor este fenómeno, se realizó un estudio para determinar cómo el efecto del nivel y la fuente de la suplementación con zinc afectaba la expresión de metalotioneína en el yeyuno de los pollos de engorde.

Cuando el nivel de zinc aumentó de 0 a 15 y 30 ppm, la expresión de metalotioneína aumentó; sin embargo, cuando se complementó el quelato análogo de zinc metionina hidroxi (Zn-MHAC) a 30 ppm, la respuesta fue aún mayor. Esto sugiere que, debido a la tecnología de quelación asociada con Zn-MHAC, los enterocitos están absorbiendo más minerales. Con el aumento de la absorción de zinc, más zinc puede llegar a áreas del cuerpo donde se necesita, optimizando la productividad del ganado.

Además, estos datos resaltan que la respuesta en la metalotioneína de 15 ppm de Zn-MHAC es la misma que la de 30 ppm de sulfato de zinc, lo que sugiere que el animal puede hacer más con el zinc proveniente de Zn-MHAC aunque se suplemente menos.

El aumento de las proteínas chaperonas en los enterocitos es una buena medida de una mayor disponibilidad de zinc, pero no llega a demostrar que el zinc suplementado está llegando a los tejidos del animal donde más necesita el mineral.

En la investigación con seres humanos, históricamente se ha utilizado un método para alimentar zinc con diferentes números de neutrones, conocido como isótopos estables de zinc, y para detectar la aparición de isótopos estables en las muestras.

En un estudio reciente, se utilizaron isótopos estables de zinc para producir óxido de zinc y Zn-MHAC. Estas fuentes de zinc se alimentaron luego a los novillos para determinar en qué medida y en qué tejidos se depositaban los isótopos de zinc. Los tejidos del tracto gastrointestinal tuvieron una mayor absorción de zinc de Zn-MHAC en comparación con el óxido de zinc. Esto podría representar la participación del tracto gastrointestinal con la absorción de zinc, pero también podría significar su gran necesidad metabólica de zinc debido a su papel como la primera línea de defensa del cuerpo cuando se trata de la función inmunológica y el alto recambio celular.

En segundo lugar al tracto gastrointestinal, el timo y el páncreas tenían más zinc de Zn-MHAC en comparación con el óxido de zinc. El timo y el páncreas son glándulas endocrinas clave que funcionan para mantener el sistema inmunológico y el metabolismo de la glucosa, respectivamente. En sus funciones, ambos órganos utilizan una gran cantidad de zinc para las células inmunitarias y las enzimas que generan. Al detectar más zinc en tejidos clave con el uso de isótopos estables, esto demuestra que, independientemente de los desafíos que enfrenta el Zn-MHAC en el intestino, se entrega más mineral al animal.

La orientación regulatoria sobre la aplicación de oligoelementos seguramente seguirá evolucionando, pero la necesidad de complementar las fuentes minerales que puedan sobrevivir a los desafíos en el intestino seguirá siendo constante. Al proporcionar una fuente mineral que puede limitar su disociación en el ambiente ácido del estómago, aumentar la expresión de metalotioneína al hacer que llegue más mineral al sitio de absorción y llegar a los tejidos con alta necesidad de zinc, los productores de ganado pueden esperar resultados similares o mejores para sus animales.

Efectivamente, esto significa que se puede hacer más con menos minerales suplementarios cuando se considera una fuente probada.