Vitaminas na nutrição de ruminantes

Vitaminas na Nutrição de Ruminantes

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Introdução

● Moléculas orgânicas complexas (≠ CHO, proteína ou lipídeo)

● Presença nos alimentos: vitamina em si ou precursores

● Necessidades em doses muito pequenas (micronutriente)

● Deficiência ou sub-dose: doenças carenciais

● James Lind (1747, marinha britânica): cura do escorbuto com uso de limão e laranja

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Casimir Funk (1884-1967) Bioquímico polonês

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● Casimir Funk (1912):

VITAMINA vita: vital, vida amina: composto nitrogenado

doenças necessidades em doses muito pequenas (micronutriente)

●Raquitismo, Escorbuto, Beri-beri e Pelagra: causadas por deficiências de "aminas vitais"

●Atualmente: vitaminas sem N (grupo amino)

Introdução

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Introdução

● Maioria não é sintetizada pelo corpo: essencialidade dietética

● Algumas sem presença obrigatória na dieta: sintetizadas pelo corpo ou por microrganismos intestinais

Vitamina D: radiação UV na pele Niacina: a partir do triptofano (aa)

● Importantes para o controle e ativação de muitos processos metabólicos

Crescimento, reprodução, imunidade, saúde

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Classificação

● Quanto à solubilidade:

Lipossolúveis

Hidrossolúveis

● Lipossolúveis:

Vitaminas A - D - E - K

lipídeos e solventes orgânicos

absorção com ajuda de sais biliares

armazenagem em tecido adiposo e fígado

excreção de excessos pelas fezes

toxicidade elevada

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Classificação

● Hidrossolúveis:

Complexo "B": B1 - B2 - B6 - B12 - Niacina - Ácido pantotênico - Ácido fólico - Biotina - Colina

Vitamina C (Ácido ascórbico)

● Hidrossolúveis:

água

absorção simples

não são armazenadas (exceto B12)

excreção de excessos pela urina

baixa toxicidade

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Exigências em Ruminantes

● Exigência nutricional, SIM! Requerimento dietético, variável...

● Rúmen funcional: no processo fermentativo a microbiota sintetiza vitaminas do complexo B e vitamina K

● Ruminantes jovens: pode haver deficiência vitamínica suplementação exógena

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Exigências em Ruminantes

● Vitamina D: radiação sobre a pele

● Vitamina C: a partir de açúcares simples

● Niacina: a partir do triptofano (quando em excesso)

Necessidade de suplementação de vitaminas em ruminantes

adultos pode se ater apenas às vitaminas A e E

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Exigências em Ruminantes

● Situações especiais:

animais estabulados: pouca insolação ( vit. D)

dietas alto concentrado: pH baixo ( vit. B1)

dietas com S: vit. B1

animais de alta produção (leite): metabolismo energético muito acelerado ( Niacina)

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Exigências em Ruminantes

CATEGORIA VITAMINA A

(UI/d) VITAMINA E

(mg/d) VITAMINA D

(UI/d) NIACINA

(g/d)

Vacas lactantes 80.000-120.000 100-1.000 15.000-50.000 1-2

Vacas secas 75.000-125.000 500-900 10.000-20.000 0-1

Bovinos em terminação 40.000-70.000 200-1.500 4.000-7.000 1-2

(Fonte: Rhône-Poulene Animal Nutrition, 1998)

VITAMINA Animais

cresc/eng Animais gestação

Animais lactação

Animais reposição

Animais adultos

Animais jovens

Exigências de vitaminas para bovinos de corte (UI/kg de MS dieta)

Vitamina A 2.200 2.800 3.900 - - -

Vitamina D 275 275 275 275 275 275

Vitamina E 15-60 - - - - -

Vitamina K - - - - - -

(Fonte: NRC, 1996)

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Exigências em Ruminantes

VITAMINA Animais

crescim./engorda

Animais lactação /

reprodutores Vacas secas

Animais adultos

Exigências de vitaminas para bovinos leiteiros (UI/kg de MS dieta)

Vitamina A 80 110 110 110

Vitamina D - - - 30

Vitamina E - 0,8 1,6 -

Vitamina K - - - -

(Fonte: NRC, 2001)

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Exigências dos microrganismos ruminais

● Síntese ocorre porque ELES necessitam de vitaminas B para seu crescimento e atividades metabólicas

● Necessidades são diferentes entre espécies de microrganismos

● Nem todos sintetizam vitaminas

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Exigências dos microrganismos ruminais

Organismo VITAMINAS

Biotin Acido fólico

PABA B6 B5 B1 B2 B3 B12

F. succinogenes + - + - - - - - -

Rumin. amylophilus + - - - - - - - -

R. flavefaciens + + + + - + + - -

R. albus + - - + - - - - -

Butiriv. fibrisolvens + + - + - - - - -

S. bovis + - + - + + - + -

Sel. ruminantium + - + - - - - - -

Su. dextrinosolvens - - - - - - - - -

M. elsendii + - - + + - - - -

Tabela: Exigências de vitaminas do complexo B pelas bactérias do Rúmen (Wolin, et al., 1997)

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Vitamina A

● Maior importância para bovinos (corte/leite)

● Diversos compostos com ação de vitamina A ou precursores (retinóides)

● Muitas duplas ligações muitos isômeros (cis e trans)

Estrutura química do retinol (forma ativa da vitamina A)

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Vitamina A

● Formas isoméricas

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Vitamina A

● Duas formas:

A1: principal, com 3 formas ativas

A2: secundária (40-50% de atividade)

● Diferença está em uma dupla ligação a mais no anel b-ionona para a A2

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Vitamina A

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Vitamina A

● Vitamina A1: 3 formas ativas

Retinol (álcool): principal forma nos alimentos de origem animal

Retinaldeído (ou retinal): derivado da oxidação do retinol. Relacionado com a pigmentação da retina (visão)

Ácido retinóico (ácido): não tem função relacionada com visão e reprodução

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Vitamina A

● Três formas de vitamina A1

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Vitamina A

● Nos vegetais é ausente

● Precursores carotenóides ("provitamina A")

a-caroteno b-caroteno (+ importante) g-caroteno criptoxantina (milho)

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Vitamina A

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Vitamina A

● Carotenóides: precursorsores de vitamina A:

Organismo converte em vitamina A

"Escape" da conversão: absorvidos inteiros pigmentação carne e leite

Conversão é variável conforme espécie animal e dentro de espécies

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Vitamina A

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Vitamina A

● Conversão é variável conforme espécie animal

Ratos: 1 mg b-caroteno 1.667 UI vitamina A Bovinos: 1 mg b-caroteno 400 UI vitamina A Búfalos: eficiência maior que bovinos Vacas Jersey e Guernsey: menor conversão e maior

pigmentação do leite que Holandês

● UI: expressão da atividade biológica da vitamina A

1 UI = atividade biológica de:

0,300 mg de todo-trans retinol 0,344 mg de todo-trans acetato de retinil 0,550 mg de todo-trans palmitato de retinol 0,6 mg de b-caroteno

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Vitamina A

● Funções da vitamina A no corpo animal

Formação da rodopsina na retina dos olhos (receptores da visão no escuro)

Formação e crescimento normal de tecidos epiteliais

Formação da condroitina e respectiva importância na formação do tecido ósseo

● Estocagem no organismo:

Forma de retinol todo-trans

Fígado = 95% de toda vitamina A do corpo

Dietas deficientes em vitamina A: reservas para até 4 meses

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Vitamina A

●Vitamina A no rúmen

Não é sintetizada pelos microrganismos

Não é absorvida na parede do rúmen (muito grande)

Função da vitamina A no rúmen não é conhecida

Há a destruição da vitamina A dietética da ordem de 60%

Dietas com concentrado maior destruição da vitamina A no rúmen aumento da necessidade suplementar

b-caroteno é menos destruído que retinol (3 a 32%)

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Vitamina A

CATEGORIA ANIMAL DIETA DEGRADAÇÃO

(%) REFERÊNCIAS

Bovino adulto Forragem 57,0 Mitchell et al. (1967)

Novilho Feno 73,9 Mitchell et al. (1968)

Bovino adulto 20% concentrado 52,0 Warner et al. (1970)

40% concentrado 56,0

60% concentrado 70,0

80% concentrado 62,0

Ovelhas Concentrado 64,0 Brongniart (1987)

MÉDIA 62,1

Adaptado de Ballet et al. (2000)

Degradação da vitamina A (retinol) no rúmen

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Vitamina A

● Deficiências

Falha na formação de mucopolissacarídeos do epitélio queratinização de mucosas de orgãos (respiratório, digestivo, reprodutivo, urinário) e pele

Cegueira noturnal, xeroftalmia (secura nos olhos)

Falhas reprodutivas: cios silenciosos, ovulação com atraso, baixa concepção, abortamento, retenção de placenta

Má espermatogênese (redução do número de sptz e da mobilidade)

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Vitamina A

● Suplementação sintética

Via oral: formas "encapsulas" (protegidas)

Separados de minerais ("premix" a parte)

Injeções intramusculares: forma mais efetiva

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Vitamina D

● Duas formas importantes:

D2 (ergocalciferol)

D3 (colecalciferol)

● Ambas consideradas com o mesma atividade biológica (NRC, 2001)

● 1 UI = ação biológica de 0,025 mg de colecalciferol (D3)

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Vitamina D

● Ergocalciferol (D2):

presente nos vegetais, fungos e leveduras formada a partir do ergosterol na presença de

radiação UV forma sintética de inclusão nos alimentos

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Vitamina D

● Colecalciferol (D3)

presente nos tecidos animais

formado a partir de um derivado do colesterol (7-deidrocolesterol)

necessidade da presença de radiação UV

7-deidrocolesterol é secretado pelas glândulas sebáceas

● Regiões tropicais: melhor para síntese de vitamina D

● Animais em pastagens: desnecessário o fornecimento

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Vitamina D

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Vitamina D

● Função primária relaciona-se ao metabolismo do cálcio e fósforo:

aumentar absorção, retenção, mobilização e deposição óssea

altamente relacionado ao metabolismo mineral (Ca-P-Mn)

● Deficiência de vitamina: raquitismo (jovens) e osteomalácia (adultos)

● Vacas lactantes: pode condicionar ocorrência de febre vitular

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Vitamina D

● Ação na absorção do Ca e P

Colecalciferol (vitamina D3) é convertido em uma forma "hormonal" produzida no rim

1,25-dihidroxicolecalciferol: 1,25-di(OH)D3

1,25(OH)2D3

Atuação nos intestinos, ossos e dentes

Dieta com Ca reduz formação 1,25(OH2)D3 (ação da calcitonina)

Dieta com Ca ativa formação 1,25(OH2)D3 (ação do PTH)

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Vitamina D

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Vitamina D

● Ação da 1,25(OH)2D3 nas células da mucosa intestinal:

Ativação dos canais de Ca++ na membrana da borda em escova (luz do ID)

Formação da proteína carreadora de Ca (PCCa++)

Ligação do Ca++ a sistema enzimático da "Bomba de Cálcio" - Difusão (gasto de energia)

● 1,25 (OH)2D3 não tem ação direta sobre o P: a mobilização do Ca acarreta "movimentação" do fósforo

● Baixo teor de P no sangue: produção renal de 1,25(OH)2D3

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Cellular mechanisms of Ca++ absorption in the small intestine: Ca++ crosses the brush border plasma

membrane via Ca++ channels. In the cytosol of the enterocyte, Ca++ is bound to calbindin. Ca++ is

extruded across the basolateral membrane by a Ca++-ATPase and an Na+-Ca++ exchange mechanism.

Some Ca++ is transported through the cytosol in membrane vesicles and released at the basolateral

membrane by exocytosis. (Berne et al., 2004)

1,25 (OH)2D3

duodeno

jejuno

íleo

Ca++ Ca++

Vitamina D

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Vitamina D

● Recentes pesquisas:

Fornecimento de médias/altas dosagens de vitamina D3 para promover maior maciez na carne (metabolismo do cálcio no post-mortem)

Resultados parecem ser melhores para animais naturalmente com carne menos macia

● Extensa degradação da vitamina D no rúmen (até 70%), com formação de compostos "antivitamina D"

● Ação que pode "proteger" o ruminante contra excessos no organismo (toxicidade)

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Vitamina E

● Compostos com ação de vitamina E

tocotrienol

tocoferol (biologicamente + ativa)

8 isômeros do tocoferol, sendo o a-tocoferol o mais ativo

Vitamina E (a-tocoferol)

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Vitamina E

● Tocoferóis puros: altamente oxidáveis (O2 destroi)

● Forma estável

acetato de a-tocoferol: não existe na natureza

derivado é a adotada na suplementação animal: DL-a-tocoferil acetato

1 UI = 1 mg DL-a-tocoferil acetato

0,671 mg de a-tocoferol

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● Funções variadas:

anti-oxidante inter e intracelular

inibe peroxidação dos PUFA das membranas celulares (destrói radicais livres)

integridade dos músculos esqueléticos, lisos, cardíacos e sistemas vasculares

importante para sistema imunológico

importância para reprodução e glândula mamária (prevenção de mastite)

espermatogênese e libido em machos

Vitamina E

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● Interações com Selênio: SINERGISMO MINERAL-VITAMINA

Vitamina E: evita peroxidação dos PUFA

Selênio: modula ação da GLUTATIONA-PEROXIDASE (enzima que destrói radicais livres)

● Aporte de vitamina E: redução da ação do gossipol em touros

● Aplicação de vitamina E + vitamina C antes do abate: melhorou qualidade da carne e durabilidade (tempo de prateleira)

Vitamina E

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CONTROLE SUPLEMENTADO

Numero de animais/tratamento 120 120

Suplementação com DL-a-tocoferol acetato 0 4 g/animal

Coloração da gordura (%)

Creme claro 19 38

Creme escuro 47 27

Amarelo forte 34 34

0,7 ± 0,18 1,93 ± 0,83

Bozzolo et al. (1993)

Vitamina E e efeito na coloração da gordura da carcaça

Vitamina E

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● Pouca destruição ruminal

● Absorção intestinal e capacidade de armazenagem (estocagem) é menor do que a da vitamina A

● Estocagem se dá menos no fígado e mais amplamente distribuída no tecido adiposo

● Pouca passagem trans-placentária e conteúdo no leite é baixo (média de 1% do total ingerido)

Vitamina E

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Vitamina E

● Deficiências

Doença do músculo branco

Degeneração testicular

Retenções de placenta

Crescimento corporal prejudicado

● Condições predisponentes:

Baixas ingestões

Pouca forragem fresca de qualidade

Deficiência de Se

Uso de gorduras não saturadas

Água de bebida com nitrato

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Vitamina E

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Vitamina E

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Vitamina E

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● Forma cristalizada é o cloridrato de tiamina (fonte suplementar)

● No organismo: forma livre ou combinada (TPP - tiamina pirofosfato)

Tiamina (vitamina B1)

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● Abundante nos cereais, especialmente nas camadas externas dos grãos farelos contém mais que os grãos integrais

● Leveduras de cervejaria: altos teores

● Animal saudável, com rúmen funcional: tiamina sintetizada pelos microrganismos ruminais em maior volume maior que o ingerido na dieta

Tiamina (vitamina B1)

Necessidade suplementar praticamente não existe

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● Síntese ruminal pode ser reduzida por:

dietas que promovam queda rápida do pH

dietas com alta concentração de sulfatos

alteração brusca de padrão alimentar: produção de tiaminases poliencefalomalacia (PEM)

Tiamina (vitamina B1)

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● Função da tiamina:

auxilia a formação do HCl do abomaso

ação no tecido nervoso (excitabilidade de membranas)

descarboxilação do PIRUVATO para formar ACETIL-CoA

Tiamina (vitamina B1)

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●Deficiência:

praticamente inexiste

mais comum: PEM

Tiamina (vitamina B1)

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Niacina

●Vitamina B3, vitamina PP (pelagra prevention)

●Niacina: duas formas

Ácido nicotínico: plantas

Nicotinamida: organismo animal

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Niacina

● Sintetizada no organismo a partir do aminoácido TRIPTOFANO

Triptofano Quinurenina Niacina

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Niacina

● Produção microbiana é satisfatória para atender exigências animais sem necessidade de suplementação

● Envolvida no metabolismo de CHO, proteínas e lipídeos DESIDROGENASES

● Componente do NAD: nicotinamida adenosina dinucleotídio

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Niacina

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Niacina

● Pesquisas com suplementação de niacina:

aumento do fornecimento reduz síntese ruminal

qtidade absorvida no ID menor que a dose suplementada (destruição ou absorção no rúmen?)

aumento da síntese de proteína microbiana

aumento do nº protozoários

aumento da ingestão MS e produção leiteira em vacas de alta produção sob stress térmico

redução de ocorrência de cetose

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