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V Congreso Argentino de Nutrición Animal - CAENA 2015

Minerales y vitaminas como condicionantes de la salud y la producción animal

Publicado el: 20/10/2015
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Introducción

El estrés animal podría ser definido de varias maneras. La presente es una posición que partiendo desde la fisiología enfoca el fenómeno del estrés animal como una consecuencia directa de la actividad metabólica del animal, generando un límite que ya no puede ser cubierto por la calidad de la dieta. La conjunción del estrés oxidativo y la depleción del metabolismo proteico terminan generando la trilogía de consecuencias subclínicas del estrés: menor productividad, fallas inmunológicas y menor eficiencia reproductiva. El estrés oxidativo es el desbalance entra la generación de especies reactivas de oxigeno (ERO) y las defensas antioxidantes. Las ERO se originan inevitablemente como consecuencia del procesamiento metabólico de la materia orgánica, y por ende poseen relación directa con la tasa metabólica. Otra fuente importante y permanente de especies reactivas es el sistema inmune, no sólo porque posee alta tasa metabólica, sino además porque genera ERO contra los microorganismos fagocitados. Los mecanismos de inactivación de ERO constituyen las defensas antioxidantes, muchas de las cuales son aportadas por la dieta. De este modo la nutrición se asocia con la defensa contra el estrés, específicamente contra el estrés oxidativo. Los componentes de la dieta empleados en las defensas antioxidantes son vitaminas y minerales. Entre las primeras es esencial la vitamina E, y después aquellas que la secundan, como la vitaminas A. Entre los minerales son importantes el cobre, el zinc, el manganeso y el selenio, entre otros. Secundariamente deberíamos sumar al cromo y al yodo por sus efectos sobre la actividad metabólica.

Así como la selección genética amplió la capacidad productiva de los animales, estos últimos no logran ajustar su capacidad de consumo de alimento, por lo cual se los condenó a convivir con estados de balance energético negativo (BEN). Mientras el BEN sea temporario o intermitente la salud metabólica no corre riesgos, pero la cronicidad impuesta por la exigencia productiva permanente lleva a una depleción de reservas, que cuando afectan de forma crónica al metabolismo se alteran funciones vitales del animal.

Asumiendo que esta concepción del estrés es adecuada, se debería reflexionar sobre el equilibrio a buscar entre la selección genética, la calidad de la dieta y las consecuencias a asumir como inevitables.

Estrés oxidativo

Las defensas antioxidantes incluyen dos tipos de mecanismos, los enzimáticos que convierten las ERO en compuestos no reactivos, y por otro lado compuestos antioxidantes no enzimáticos que se someten a ser oxidados antes que se dañen otros componentes celulares (Figura 1).

Figura 1: Representación esquemática de los factores que generan daño oxidativo y de las alternativas de defensa antioxidante.

Las enzimas antioxidantes son proteínas unidas a minerales esenciales. Esto explica por qué tanto la falta de proteínas como de sus minerales causan igualmente la incapacidad de detener el daño oxidativo. Estas enzimas incluyen las superóxidodismutasas (SOD), encargadas de inactivar al O2°, la ERO que genera el metabolismo celular. De esta existen una variedad dependiente de manganeso (Mn-SOD) y otra dependiente de cobre y zinc (Cu-Zn SOD). La inactivación de las ERO la completa la glutatión peroxidasa, dependiente de selenio (Se-GSHpx), que finalmente genera agua como producto final inactivo. Otra enzima vital es la ceruloplasmina, también dependiente de cobre (Cu-Cp), que impide que quede hierro libre y se genere el ión hidroxilo (OH°), el más dañino de las ERO. En resumen los mecanismos antioxidantes enzimáticos están sostenidos por una adecuada síntesis de las proteínas antioxidantes y por la oferta de los minerales citados.

Los antioxidantes no enzimáticos más importantes son las vitaminas liposolubles. Entre ellas se destaca la vitamina E, que se ubica dentro de las propias membranas de las células, y que se sacrifica para ser oxidada antes que otros compuestos celulares. Lamentablemente, una vez oxidada la vitamina E ya no es activa, y para volver a actuar debe ser regenerada, función que cumple la vitamina A.

El estrés oxidativo es el gran convidado de piedra en la función inmune, ya que siendo la consecuencia inevitable de la actividad metabólica extrema puede generar anergia inmune (Sordillo and Aitken, 2009). Los radicales libres poseen efecto pro-inflamatorio, por lo cual posiblemente las terapias antioxidante contribuyan a la salud animal reduciendo la intensidad de la inflamación, más allá de evitar el daño de las ERO (Bonomini et al., 2008; Spears and Weiss, 2008). Trabajos recientes con minerales inyectables con capacidad antioxidante (Cu, Zn, Se y Mn) mejoraron los niveles de SOD mientras reducían los niveles de β-OH-butirato y la incidencia de mastitis y metritis posparto (Machado et al, 2013; 2014). Idéntico tratamiento redujo la incidencia de diarreas y neumonías en terneros de guachera (Teixeira et al, 2014).

Minerales y vitaminas que colaboran con las defensas antioxidantes

a) Cobre

Una de las consecuencias más graves de la hipocuprosis es la menor ganancia de peso. Estudios realizados en terneros entre 3 y 7 meses de edad demostraron se dejan de ganar entre 3 y 10 kg de peso por mes cuando presentan niveles de hipocupremia severa (Fazzio et al, 2010).

Existen numerosas evidencias experimentales de que la actividad inmunitaria se encuentra comprometida durante la carencia de Cu, disminuyendo la resistencia a infecciones junto a la capacidad antioxidante (Percival, 1998). En trabajos experimentales la hipocuprosis ha sido asociada en bovinos con una disminución en el número de linfocitos B circulantes, con menor producción de anticuerpos y con disfunciones de los neutrófilos que presentan menor actividad metabólica y baja capacidad fagocítica y microbicida (Cerone et al., 1998; Ward and Spears, 1999).

Las consecuencias reproductivas de la deficiencia de cobre se consideran secundarias al aumento del daño oxidativo en el ovocito y en el embrión bovino. Lamentablemente, estas alteraciones se presentan tempranamente, en condiciones de carencia moderada (Rosa, 2015).

b) Zinc

El menor consumo de alimento y la menor conversión alimenticia son consecuencias sensibles de la carencia de Zn en todas las especies (Suttle, 2010). Si bien el mecanismo exacto de la anorexia no resulta claro, sí es evidente que el Zn participa en procesos fisiológicos de importancia durante el consumo y aprovechamiento del alimento. Engle y col. (1997) encuentran una disminución en la conversión alimenticia del 50 % en sólo 21 días en vaquillonas de 200 kilos con una dieta con 17 ppm de Zn sobre base seca (MS). Estos animales recuperaron la conversión en sólo 14 días elevando el aporte de Zn a 40 ppm (MS).

Las consecuencias inmunológicas de la carencia de Zn se asocian a fallas en la Cu-Zn SOD. En estados de carencia se observan fallas en la recuperación de infecciones (Chirace et al, 1991; Blezinger et al, 1992). En terneros estresados la deficiencia se asoció a menor cantidad de anticuerpos (Spears et al, 1991) y aumentó las pérdidas de Zn (Nockels et al, 1993). Con novillos estresados en adaptación Galyean y col. (1995) disminuyó la morbilidad a una infección experimental de BRD del 22 al 11 % aumentando la concentración de Zn en la dieta de 35 a 70 ppm (MS)

El zinc resulta esencial para la correcta respuesta inflamatoria, la capacidad inmune y la integridad epitelial, incluso de la glándula mamaria, por lo cual su carencia se asocia con mayor incidencia de retenciones placentarias y mastitis, aumento del recuento de células somáticas en leche y desmejoramiento de los índices reproductivos (Boland, 2003; Wilde, 2006). La suplementación con Zn ha mejorado parámetros reproductivos también en razas carniceras (Muehlenbein et al, 2001; Ahola et al, 2004).

c) Manganeso

Las consecuencias de la carencia de Mn sobre el desarrollo son evidente durante el nacimiento, donde genera braquignatismo superior, inestabilidad (sobre todo de miembros pelvianos), enanismo desproporcionado, y articulaciones inflamadas (Hansen et al, 2006-b, White and Windson, 2012). En Australia ocurren asociado a sequías intensas brotes de condrodistrofia por carencia de Mn (McLaren et al, 2007). La aparición de ataxia puede ser secundaria a la malformación del aparato vestibular secundario a la deformación ósea (Smith, 2010).

La actividad inmune de un animal es dependiente de capacidad antioxidante, incluida la actividad Mn-SOD (Friedman et al, 2003; Spears and Weiss, 2008). Sin embargo, no se cuenta con trabajos de campo que cuantifiquen las fallas inmunes en casos de deficiencia de Mn.

Las consecuencias reproductivas de la carencia de Mn en bovinos, incluyendo manifestaciones de celo y fertilidad, fueron enunciadas en trabajos antiguos (Rojas et al, 1965). Afortunadamente, los requerimientos para la función reproductiva son muy inferiores a aquellos que garantizan el desarrollo fetal (Hansen et al, 2006-a; 2006-b).

d) Selenio

La importancia del Se no debe restringirse a la capacidad antioxidante, sino además a la dependencia de la activación de las hormonas tiroideas (Contreras et al, 2005). La deficiencia afecta el crecimiento de los bovinos, con disminución del crecimiento hasta lesiones musculares y muerte (Castellan et al, 1999; Suttle, 2010).

Múltiples trabajos evidencian el efecto beneficioso del Se sobre el sistema inmune, y con resultados más evidentes cuanto mayor es el desafío metabólico y oxidativo. Se informan respuestas a la suplementación en la incidencia de mastitis y metritis en el posparto de vacas lecheras (Sordillo, 2013), así como menor incidencia de enfermedades y mayor peso final en feedlot (Hall et al, 2013). En rodeos de cría reduce la incidencia de diarreas (Sanders, 1984; Younis et al, 2009).

El condicionamiento de la función reproductiva al Se es evidente en varios aspectos. La deficiencia se asocia a muertes neonatales, a la incidencia de enfermedades asociadas al parto, y a la fertilidad (Suttle, 2010; Roche, 2008).

e) Vitamina E

La suplementación con vitamina E parece tener un efecto beneficioso en animales en adaptación, mejorando su crecimiento y disminuyendo la morbilidad. Actuaría mejorando el funcionamiento del sistema inmune (Galyean et al, 1999). Secrist y col. (1997) ensayaron con suplementaciones orales crecientes de vitamina E (400 a 1600 UI /animal) y lograron aumentar la ganancia diaria de peso y la conversión alimenticia, mientras que tendió a disminuir la morbilidad (48 vs 55 %).

Spears y col (1986) disminuyeron la incidencia de diarreas y la mortalidad en terneros jóvenes aplicando vitamina E y Se. Ambos elementos mejoran la respuesta inmune humoral, pero los efectos aditivos son variables (Stabel and Spears, 1993; McPherson, 1994).

Mohamed y col (1996) demostraron en terneros búfalo un efecto aditivo entre la vitamina E y el Zn, mejorando la respuesta inmune.

f) Vitamina A

Los carotenoides y el retinol son esenciales para una correcta respuesta inmune (Chew and Park, 2004; Walrand et al, 2005). Los linfocitos son las células inmunes que más elevan su concentración de β-C cuando estos se suplementan vía oral en terneros (Chew et al, 1993). Linfocitos de vacas Holstein suplementadas con 300 a 600 mg de β-C en el preparto responden mejor a mitógenos (Michal et al, 1994). Este tratamiento también mejoró la capacidad lítica de los neutrófilos sanguíneos y mamarios (Chew, 1995).

Desde el punto de vista reproductivo, la Vit A y sus precursores resultan esenciales. El retinol colabora en la maduración citoplasmática de ovocito, mientras que el β-Caroteno aporta capacidad antioxidante, mejorando su competencia y la calidad de los embriones obtenidos (Ikeda et al, 2005; Deb et al, 2011).

Redistribución energética durante el balance energético negativo

El balance energético del animal es monitoreado por los niveles de glucemia. Cuando descienden tratan de ser cubiertos por el depósito de glucógeno hepático, que se moviliza por estimulación del glucagón. Posteriormente se activa el sistema hormonal de respuesta de alarma, ubicado en la glándula adrenal. Desde la corteza se libera cortisol y desde la médula adrenalina. Si bien la corteza y la médula adrenal están histológicamente diferenciadas, son una unidad funcional. La corteza adrenal es estimulada por la liberación de ACTH desde la adenohipófisis, induciendo la secreción de cortisol. El cortisol también difunde hacia la médula adrenal donde estimula la síntesis de adrenalina. Simultáneamente una estimulación mediada por el sistema nervioso simpático determina la secreción de adrenalina. A su vez, tanto el simpático como la secreción de ACTH son controlados por el sistema nervioso central, específicamente a nivel hipotalámico. Este mecanismo hace que ambas hormonas se liberen de manera simultánea. La adrenalina tiene como objetivo central estimular la lipólisis, generando una fuente energética alternativa con los ácidos grasos libres (AGL) y una fuente carbonada para la gluconeogénesis hepática con el glicerol. El cortisol colabora en la lipólisis, pero su función esencial es habilitar al hígado para que emplee los aminoácidos en la gluconeogénesis hepática (Mattioli y Relling, 2013).

La persistencia del catabolismo graso y proteico, como expresión de estrés metabólico, resulta nociva para el animal cuando coexiste con procesos inflamatorios descontrolados, tales como mastitis o metritis en el posparto de vacas lecheras. Lamentablemente los mecanismos por los cuales el catabolismo lipídico modula la actividad inmune no son claros, aunque sobran evidencias de su efecto nocivo (Sordillo et al, 2009). Mucho menos claro resulta el efecto proteolítico del cortisol. Es común confundir el efecto inmunosupresor de dosis farmacológicas con su efecto inmune en animales estresados (Ting et al, 2004). Considerando la importancia de la depleción proteica en un cuadro de estrés, resulta difícil encontrar trabajos que la evalúen. Sin embargo, su relevancia resulta esencial al considerar que los principales mecanismo de comunicación celular, los receptores y hasta los propios anticuerpos son de la naturaleza proteica, y sus aminoácidos constituyentes son drenados a la gluconeogénesis durante el estrés metabólico. Lamentablemente, la inestabilidad de sus niveles hacen del cortisol un indicador mucho menos sensible del riesgo inmunológico secundario al estrés metabólico (Huzzey et al, 2011).

Referencias

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