El Rumen Carlos Fajardo 2010 RUMEN Es una cámara de fermentación que puede albergar 40-60 galones (150-230 litros) de material y es el sitio de la actividad microbial Se estima 150.000 millones de microorganismos en el contenidos de una cucharada de te. Funciones del Rumen Mezcla los contenidos Promueve la regurgitación, reducción de tamaño del material y digestión microbial Partículas finas, densas y materiales que se hidratan se ubican cerca al fondo Las partículas tienden a salir del rumen cuando el tamaño es reducido y han actuado la masticación y las bacterias Las bacterias también pasan del rumen y son digeridas en el intestino delgado Entre los microorganismos presentes están: bacterias, protozoos, y hongos. Las bacterias requieren un ambiente cálido, húmedo y anaerobio para su óptimo crecimiento Este ambiente es mantenido por el rumen con un rango de temperatura de 37.5 °C 42 Si las vacas consumen el adecuado balance de forrajes y grano el pH debería estar en el rango de los 5.8-6.4 el cual permite el crecimiento de varias especies de bacterias Retículo Retículo es el primer estómago, si la vaca consume metales o materiales grandes indigestibles, la estructura de panal de abejas actúa como tamiz y evita su paso al tracto digestivo El alimento que entra al retículo es posteriormente regurgitado y remasticado, el retículo contiene hasta 8 litros de material indigerido y en proceso de digestión Rumen Rumen Es un órgano muscular grande que cubre casi el costado izquierdo de la cavidad abdominal Se desarrolla anatómicamente en su tamaño, estructura y actividad microbial para pasar de la dieta de leche liquida en el ternero a su posterior consumo de forraje Papilas La superficie mucosa del rumen esta caracterizado por las papilas ruminales (órganos de absorción) La distribución, tamaño y numero se ven influenciados por la relación forraje:concentrado, hábitos de consumo, disponibilidad y digestibilidad del forraje Modificaciones de la dieta deben hacerse de forma gradual para permitirles a las pailas adaptarse a los cambios (2-3 semanas) Desarrollo de papilas – producción de AGV Dietas con granos incrementan el flujo sanguíneo en el epitelio ruminal, estimulan la proliferación de células epiteliales Las papilas pueden crecer en tamaño y número dependiendo de la dieta y de los ácidos producidos durante la fermentación Omaso Omaso En el omaso (muscular) ocurre una reducción de tamaño del material ingerido y cualquier exceso de agua es removido antes que entre al abomaso El omaso contiene hasta 15 litros de digesta Abomaso Píloro Abomaso O estómago verdadero, dónde los ácidos y enzimas posteriormente digieren el material Es la primer parte glandular del tracto gastrointestinal dónde las paredes estomacales secretan enzimas. Este compartimento contiene hasta 20 litros de material La presencia de alimento en el abomaso estimula la secreción de ácido clorhídrico (HCl), el cual activa el pepsinogeno a pepsina , la cual rompe la proteína a fracciones más pequeñas como péptidos y aminoácidos que más adelante serán digeridos y absorbidos en el intestino delgado El abomaso tiene un pH bajo entre 2-4 debido a la producción de ácido. Parte de la grasa es digerida en el abomaso El pH se incrementa relativamente despacio lo cual tiene implicaciones en la actividad enzimática en el intestino porque la enzimas secretadas por el páncreas y la mucosa intestinal generalmente tienen un pH óptimo el cual es neutro a ligeramente alcalino Las sales biliares las cuales son sintetizadas en el hígado desde el colesterol, ayudan en el mantenimiento de este pH alcalino en el intestino delgado. También actúan como emulsificadores que separan los glóbulos de grasa y dan a las lipasas enzimáticas mayor superficie de acción. Ambos las secreciones biliares y las secreciones pancreáticas neutralizan loa ácidos gástricos y proveen de enzimas para la hidrólisis de almidones, proteínas y lípidos. El intestino delgado es el principal sitio para el rompimiento de esos productos Microbiología ruminal El objetivo de alimentar el animal con una dieta balanceada es proveer un ambiente ruminal que maximice la producción microbial y su crecimiento Se deben considerar las necesidades del animal y de los microorganismos Bacterias ruminales Conteo de 10 10/ml de líquido ruminal Mas de 200 especies han sido identificadas 50% de la biomasa ruminal Producen enzimas que digieren fibra del forraje Degradan celulosa, hemicelulosa, almidón, azúcares, proteínas, lípidos y producen metano (CH4) La producción de metano mantiene la concentración de hidrogeno en el rumen baja, lo cual permite a las bacterias metanogénicas promover el crecimiento de otras especies bacterianas y provee una fermentación más eficiente Tiempo de vida 20 minutos a 3 horas Gases como metano, dióxido de Carbono, Hidrógeno y subproductos de fermentación Protozoos El número de protozoos en el rumen es de cerca de 106/ml de líquido ruminal y son influenciados por las prácticas de consumo 50% de la biomasa ruminal Entodinimorfos : benéficos, producen enzimas Holotricos. Indeseables, se alimentan de bacterias, azúcares solubles. Mueren fácilmente a bajos pH Tiempo de vida de 8 -36 horas Los protozoos ingieren bacteria activamente como fuente de proteína También tienen un papel activo en la fermentación Su beneficio en los rumiantes es controvertido Hongos Solubilizan pequeñas cantidades de lignina para ser digeridas por bacterias Alta actividad en degradar celulosa, Hemicelulosa y xilanos En animales con dietas altas en forrajes, los hongos anaerobios pueden contribuir al 8% de la masa microbial Tienen un ciclo de germinación de 24 horas Hay 3 ambientes interconectados en el rumen en dónde se localizan los microorganismos El primero es la fase líquida (25% de la masa microbial) La segunda es la fase sólida en dónde se asocian con partículas de alimento y polisacáridos insolubles como almidón y fibra (70% de la masa microbial) En la última fase 5% están adheridos a las células del epitelio ruminal o a los protozoos El pH ruminal es uno de los factores que puede influenciar la población microbial y los niveles de ácidos grasos volátiles producidos Hay 2 grupos básicos de bacterias que funcionan a diferentes pH’s Los digestores de fibra son más activos a pH de 6.2-6.8 Bacterias celulolíticas y metanogénicas pueden reducirse cuando el pH cae por debajo de 6 Las digestoras de almidón prefieren un ambiente más ácido a pH de 5.2-6 Ciertas especies de protozoos pueden deprimirse con pH por debajo de 5.5 Para acomodarse a todas estas necesidades las prácticas de alimentación deberían mantener un rango de pH entre 5.8 – 6.4 El rumen provee el sitio en donde los microorganismos del rumen pueden digerir carbohidratos, proteínas y fibras. En el proceso de digestión producen energía o AGV y proteína microbial que pueden ser utilizados por el animal G. Caja2003 Esquema de la formación y metabolismo de los ácidos grasos volátiles en el rumen En los rumiantes, los hidratos de carbono de la ración se degradan en el rumen hasta convertirse en piruvato, y éste es metabolizado por los microorganismos ruminales para producir ácidos grasos volátiles (principalmente acético, propiónico y butírico). Los ácidos fumárico y málico son metabolitos intermedios de una de las vías metabólicas (la llamada ‘vía succínica’) por las cual el piruvato se transforma en propionato, evitando la formación de lactato (Figura 1). El propionato es absorbido en el rumen es transportado al hígado, donde se convierte en glucosa (gluconeogénesis) que sirve como fuente energética o precursor de la síntesis de lactosa, proteína y grasa corporal. G. Caja, E. González, C. Flores, M.D. Carro y E. Albanell. 2003 Carbohidratos Cuando los carbohidratos, estructurales (FDN) y no estructurales (azucares y almidones) son fermentados se producen AGV, en orden de importancia: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Acético Propiónico Butiríco Isobutírico Valérico Isovalérico Trazas de otros ácidos Los AGV pueden proveer hasta el 80% de los requerimientos energéticos del animal Acético Puede constituir el 50- 60% de los AGV Predomina en dietas altas en forraje El acetato es usado para la síntesis de ácidos grasos y es el principal precursor para la lipogénesis en el tejido adiposo Parte del acetato es usado para metabolismo muscular y grasa corporal Las producción de niveles adecuados de acetato es esencial para mantener las cantidades de grasa en la leche Puede disminuirse si hay una falta de fibra efectiva en la ración, también con dietas con alto % de concentrado o dietas con almidones con tratamiento térmico como la peletización, Altos contenidos de aceite pueden deprimir también la producción de acetato Propiónico El ácido propiónico puede hacer el 1820% del total de AGV Alcanza su máxima concentración en dietas altas en granos Provee energía a través de la conversión a glucosa sanguínea en el hígado También es usado en la síntesis de lactosa Butírico Puede hacer el 12 – 18% del total de AGV Provee de energía a la pared del rumen Es ampliamente convertido a cetonas durante la absorción a través del epitelio ruminal El ácido B-hidroxibutírico (B-HBA) constituye más de 80% de las cetonas El B-HBA es usado para la síntesis de ácidos grasos en el tejido adiposo y glándula mamaria Absorción de AGV Está influenciada por la longitud de la cadena del ácido y pH ruminal A > longitud > tasa de absorción, orden: Butirato > propionato > lactato A bajo pH incrementa la proporción de ácidos en el rumen , más rápida absorción Cuando el consumo de concentrados es muy alto, el ácido láctico puede comprender entre el 50-90% del total de AGV La absorción del lactato a través de la pared ruminal a la sangre produce un acidosis sistemática y como resultado el animal deja de consumir, desarrolla laminitis y una baja de rendimiento en general Proteína Microbial Valor biológico del 66- 87% La proteína de la dieta puede ser mejorada o empeorada en valor biológico por los microorganismos ruminales, dependiendo la calidad de la proteína del alimento Usan el nitrógeno amoniacal como fuente la Nitrógeno El amonio está disponible en el rumen a través de: degradación microbial de proteína y NNP de la dieta hidrólisis de urea reciclada al rumen degradación de proteína cruda microbial El amonio en el rumen desaparece por: Incorporación de N a los microbios Absorción a través de la pared ruminal Pasante al abomaso La tasa de absorción depende del pH Rápida a pH de 6 o mayor Cercana a cero a pH de 4.5 Aumenta al aumentar la concentración ruminal Indicadores de toxicidad a concentraciones > 100mg/dl, pH ruminal >8 y concentraciones de amonio en plasma > 2 mg/dl La sustitución de NNP de la dietal con el uso de urea, reduce el costo de la proteína en la suplementación La urea es degradada por los microbios del rumen en amoniaco el cual puede ser usado para la sintesis de proteína microbial Lípidos Los microbios del rumen modifican rápida y extensamente los lípidos de la dieta Después de la ingestión ocurre una hidrolisis de forma rápida El metabolismo microbial de galactolípidos (en hojas de las plantas) y triglicéridos (en semillas) empieza con su hidrólisis El glicerol y la galactosa son fermentados a AGV Los AGV liberados son neutralizados por el pH ruminal y se adhieren a la superficie de baterías y partículas de alimento Los microbios del rumen no pueden utilizar los AG como fuente de energía y su uso es exclusivo a la incorporación celular y propósitos de síntesis. Siguiendo el rompimiento de lípidos los microbios son responsables de la biohidrogenación o adición de hidrógeno a ácidos grasos con dobles enlaces ( Ej. Hidrogenación de oleico a esteárico) Vitaminas El rumen también tiene funciones de síntesis de vitaminas del complejo B y vitamina K Si el consumo de Cobalto es adecuado, la vitamina B12 no es deficiente La suplementación de niacina y vitamina B12 puede tener respuestas positivas en la producción en vacas de alta producción bajo estrés
