Cálculo de las necesidades de aminoácidos esenciales
Para leer más contenidos de nutriNews Septiembre 2021
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En los últimos números del NutriNews dentro de la sección de rumiantes, se han publicado tres revisiones sobre el metabolismo ruminal de los más importantes nutrientes, para entender la fisiología ruminal y su influencia en la producción final del animal. En este artículo intentaremos ahondar en el metabolismo de los aminoácidos.
A través de la investigación del metabolismo ruminal, se ha logrado un progreso considerable en la comprensión de la nutrición proteica y aminoacídica de las vacas lecheras.
En el anterior número de la revista NutriNews la Dra. Dolores Carro ha hecho una revisión del metabolismo de la fracción nitrogenada, se ha estudiado que el amoníaco liberado por la desaminación de los aminoácidos (AA) es utilizado para la síntesis de la proteína bacteriana y que la urea como materia prima, puede ser un suplemento útil de N cuando se formulan dietas bajas en proteína verdadera.
⇒ Desde hace tiempo, se sabe que los niveles adecuados de amoníaco en el rumen se deben mantener para la síntesis máxima de proteína microbiana y que una deficiencia de proteína degradable en el rumen puede disminuir la síntesis de proteína microbiana, la digestibilidad de la fibra y el consumo de materia seca.
⇒ Por otro lado, el suministro continuo de aminoácidos a la glándula mamaria afecta el contenido de proteína de la leche y el volumen de producción, al mismo tiempo, los aminoácidos además de ser parte de las proteínas lácteas (caseína y proteínas séricas), intervienen en la eficiencia productiva al participar de los metabolismos y la función inmunológica.
Cálculo de las necesidades de aminoácidos esenciales
Metodológicamente las necesidades de aminoácidos esenciales absorbidos en las vacas lecheras y en general en todos los rumiantes pueden calcularse utilizando el sistema factorial clásico o aplicando el concepto de la proteína ideal.
→ Método factorial
El método factorial requiere el conocimiento de:
» el contenido de aminoácidos de los alimentos consumidos
» la eficiencia de su utilización
» las características de los productos finales (leche y carne)
El contenido de aminoácidos de la leche y de los tejidos del animal, se pueden estimar de manera fiable, pero una estimación de la eficiencia de uso de los aminoácidos alimenticios es difícil y variable.
→ Método de la proteína ideal
Es el método propuesto por Rulquin y Verite (1993) el más aceptado y se basa en las respuestas de la proteína de la leche, a la incorporación de metionina y de lisina expresadas como: porcentajes del PDI (Proteína digestible en el intestino; la proteína metabolizable (NRC) es su equivalente) en la práctica se aplica la estimación directamente en el PDIE (Proteína digestible en el intestino según contenido energético para la síntesis microbiana en el rumen).
CUADRO 1. Chalupa, et al., 21st Annual Southwest Nutrition & Management Conference, February 23-24, 2006
Existen diferencias considerables en las respuestas estimadas por los dos sistemas.
→ En el método factorial los coeficientes de transferencia constante para metionina y lisina, hacen que las respuestas de producción sean lineales independientemente de las cantidades de metionina y lisina metabolizables.
Este método puede describir correctamente las respuestas de producción cuando los nutrientes son limitantes, pero sobrestimará las respuestas de producción cuando hay excesos de nutrientes.
→ El método de la proteína ideal se ajusta mejor a los fenómenos biológicos. Sin embargo, la primera publicación que es la base de datos utilizada para calibrar el método de proteína ideal (Rulquin y Verite, 1993), se obtuvo con vacas después del pico de lactación, con una producción de leche más baja del máximo de su capacidad genética y muchos experimentos fueron a muy corto plazo.
Por lo cual, se puede esperar que las respuestas a proporciones crecientes de lisina y metionina, sean más altas en las vacas con las lactaciones en su máxima capacidad, o en periodos más largos que provocan mayor desgaste.
⇒ Por otro lado, el nivel de ingesta modifica la velocidad de paso de la partícula, el aprovechamiento ruminal y por lo tanto la síntesis proteica microbiana.
Más investigaciones…
Se han realizado más investigaciones utilizando el método de la proteína ideal, sobre las proporciones de metionina y lisina y la extensión del concepto a otros aminoácidos, por ejemplo: los aminoácidos ramificados (valina, leucina e isoleucina) o la histidina.
» El NRC (2001) utilizó un enfoque parecido al de Rulquin y Verite (1993), registraron respuestas en la proteína de la leche, metiendo directamente al duodeno o al abomaso metionina o lisina o ambas, y proporcionando en la alimentación formas de aminoácidos protegidos al ataque ruminal.
» Sniffen et al. (2001) aplicaron un análisis de regresión múltiple, en el periodo de transición con vacas, desde tres semanas antes del parto a 4-8 semanas después del parto, diseñados para estudiar la eficacia de los productos de lisina y metionina protegidos en el rumen.
CUADRO 2. Respuesta de las vacas en producción a la inclusión de metionina y lisina protegidas
En ese mismo año los investigadores franceses, utilizaron un sistema de predicción de perfiles de aminoácidos del contenido intestinal, para permitir la inclusión de experimentos en los que los aminoácidos se infundieron en el abomaso e intestino delgado o se incluyeron directamente en la dieta de forma protegida.
| El NRC (2001) publicó que las bajas concentraciones de metionina en la proteína metabolizable limitaban las respuestas de la lisina y que las bajas concentraciones de lisina limitaban las respuestas de la metionina. |
→ Cuando la metionina era superior al 1,95% de la proteína metabolizable, la concentración requerida de lisina para maximizar la concentración de proteína de la leche era del 7,24%.
→ Cuando la lisina era del 6,50% o más de la proteína metabolizable, el requerimiento de metionina era del 2,35%. Por lo tanto, las relaciones óptimas calculadas por Sniffen et al. (2001) utilizando la regresión múltiple fueron 2,02% de metionina en proteína metabolizable y 7,04% de lisina.
Entonces, podemos decir que el nivel óptimo se obtuvo con la metionina al 2,5% y la lisina al 7,3% del PDIE para llegar al máximo de producción de leche utilizando el sistema INRA. Sin embargo, es difícil alcanzar estas concentraciones sin fuentes únicas de metionina y lisina.
→ Dado que la proteína de la leche parece reducirse drásticamente cuando las raciones proporcionan menos de 2,10% de metionina o 6,5% de lisina, estos niveles se consideran mínimos.
| Aunque como ya vimos, las respuestas de la proteína de la leche a la metionina pueden ser negativas si la lisina es limitante (es decir, la lisina en la proteína metabolizable <6,5) o viceversa. |
Aunque como ya vimos, las respuestas de la proteína de la leche a la metionina pueden ser negativas si la lisina es limitante (es decir, la lisina en la proteína metabolizable <6,5) o viceversa.
Uso de los AA resistentes a la degradación ruminal
Este efecto seguramente está relacionado con expresar el resultado en FCM, debido a que la adición de HMB estimula la síntesis lipídica.
El uso de los AA resistentes a la degradación ruminal comenzó con las publicaciones de los investigadores de la Universidad de Penn State, observaron respuestas interesantes con la suplementación de la sal cálcica del análogo del hidroxilo de la metionina, conocido también como 2-hidroxi-(4-metiltio) ácido butanóico (HMB), publicaron un aumento del 4% de la producción de la leche corregida en grasa (FCM) con la suplementación de 40 g/día.
FIGURA 1. Metabolismo de la Biohidrogenización del ácido linoleico y el efecto inhibitorio de la vía trans, del HBM (hidroxianálogo de la metionina)
Broderick et al (1970) añadiendo metionina protegida, interpretaron los cambios de las concentraciones plasmáticas del AA como una evidencia que la metionina pudo haber sido el AA limitante en su experimento.
Numerosos experimentos desde entonces han identificado a la metionina y la lisina como los 2 AA más limitantes para vacas lecheras alimentadas con raciones cuya base es el ensilado de maíz.
Se han realizado muchas investigaciones desde la publicación del NRC 2001 en las que la metionina y la lisina, en conjunto son los AA limitantes en muchas situaciones de alimentación diferentes, esto no debe sorprender dadas sus bajas concentraciones en la mayoría de las proteínas de los piensos, en relación con las concentraciones de las proteínas bacterianas ruminales, las de la leche, y las proteínas de los tejidos.
En otros ensayos, se ha demostrado que la histidina puede ser el siguiente AA limitante después de la lisina y metionina cuando las vacas son alimentadas con dietas bajas en proteína bruta, basadas en ensilado de maíz y heno de alfalfa.
Investigaciones más recientes indican que las vacas en el periodo de transición, pueden obtener mayores beneficios al equilibrar las raciones en AA.
En dietas altas en soja, equilibrando las dietas con medios y altos niveles de la fracción nitrogenada, con lisina sintética o lisina de las propias materias primas , al añadir metionina, no sólo dio lugar a:
Estos estudios no sólo subrayan la importancia de la metionina como un AA limitante para la síntesis de proteínas, también destacan la necesidad metabólica para la síntesis de los antioxidantes que contienen azufre (el glutatión y la taurina) y su papel clave en el metabolismo del carbono donde cientos de reacciones de metilación, necesitan sustancias que sean donadores de grupos metilo.
Suplementación materna
La suplementación materna de metionina ha demostrado que afecta a la expresión génica y el contenido lipídico de los embriones preimplantación y aumenta la cantidad de ARN mensajero, la metionina también participa en la transulfuración involucrada en la síntesis del glutatión y la taurina en el hígado de los terneros recién nacidos.
Histidina en PDIE
Otros AA a tener en cuenta: el aumento de la histidina en PDIE (proteína metabolizable) conllevó un aumento de la producción de proteína total. Sin embargo, esto se debió principalmente a una mayor producción de leche, de modo que el contenido de proteína en la leche se estabilizó en 3.2% de histidina en PDIE.
El valor sugerido por Sniffen et al. (2001) fue del 2,7%, es más probable que la histidina sea limitante con raciones que contienen ensilaje de hierba verde como base.
Leucina en PDIE
Las curvas de leucina en PDIE (proteína metabolizable) versus producción total de proteína y contenido de proteína en la leche son similares. No parece afectar el volumen de la leche, pero tiene un impacto en la concentración de proteína en leche.
Valina en PDIE
La valina no parece ser limitante siempre que la concentración en PDIE (proteína metabolizable) sea superior al 5,3%.
Isoleucina en PDIE
La isoleucina tampoco parece ser limitante siempre que la concentración en PDIE sea superior al 4,7%.
Evolución de las normas para la alimentación en rumiantes
Las normas para la alimentación de rumiantes y especialmente de vacas lecheras en lo que respecta a la fracción nitrogenada, han evolucionado a partir de estándares de alimentación simples con la proteína bruta, hasta complejos modelos de nutrición diseñados para predecir suministros y necesidades para:
Sin embargo, debido a la complejidad de la fermentación ruminal y su relación con las necesidades del animal hospedador, el progreso en el desarrollo de los modelos ha sido muy lento.
| Los nuevos modelos del NRC (2001) y del INRA (2016) son modelos que:〉Han mejorado en el balance de la alimentación proteica, en el equilibrio de las concentraciones más óptimas y la limitación de AA dentro de la proteína metabolizable
〉Siguen siendo semi mecanísticos y tienen limitaciones especialmente en la dinámica ruminal. |
Se necesitan modelos mecanísticos para predecir los suministros y los requisitos de nitrógeno en el rumen y los AA metabolizables por el animal.
Modelos de nutrición que describen el metabolismo proteico
Existen muchos modelos de nutrición que describen el metabolismo proteico de los rumiantes.
Tedeschi et al. (2014) concluyeron en su revisión de 6 modelos básicos de nutrición (en su mayoría sistemas empíricos) y 5 modelos complejos de nutrición (en su mayoría sistemas mecánicos) que algunos de los más complejos no eran adecuados para predecir la producción de leche y que los sistemas más simples podrían ser más resistentes a condiciones de producción en todo el mundo.
Se ha publicado una considerable investigación en los últimos años que deben proporcionar información importante para mejorar los modelos de alimentación proteica.
Se prevé que los modelos de proteínas y AA seguirán evolucionando, lo que permitirá una mayor precisión en la predicción de suministros y necesidades de sustratos de N y AA para los microorganismos ruminales y para el animal hospedador.
Dentro de los nuevos criterios a tener en cuenta Moraes y Fadel (2013) indican la necesidad de modelos nutricionales para disminuir la huella ambiental de la producción ganadera, es dar valor numérico a las materias primas o aditivos que aumentan o disminuyen la posible contaminación medio ambiental.
También, es muy importante que los modelos sigan metodologías parecidas y muy bien explicadas para que los resultados de las investigaciones en este campo sean aplicables en la práctica.
