EFECTO DE DIFERENTES NIVELES DE
CARNITINA PARENTERAL SOBRE EL
CONSUMO DE MATERIA SECA,
PRODUCCIÓN Y COMPOSICIÓN DE LA
LECHE EN VACAS HOLSTEIN DURANTE
EL PERÍODO DE TRANSICIÓN A LA
LACTANCIA
ALCIDES ZABALA MENDOZA
Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Agrarias
Medellín, Colombia 2019
EFECTO DE DIFERENTES NIVELES DE
CARNITINA PARENTERAL SOBRE EL
CONSUMO DE MATERIA SECA,
PRODUCCIÓN Y COMPOSICIÓN DE LA
LECHE EN VACAS HOLSTEIN DURANTE
EL PERÍODO DE TRANSICIÓN A LA
LACTANCIA
ALCIDES ZABALA MENDOZA
Tesis o trabajo de investigación presentado como requisito parcial para optar al título de: Magister en Ciencias Agrarias
Director
Ángel Giraldo Mejía. Zootecnista. D.Sc.
Profesor asociado Departamento de Producción Animal. Facultad de Ciencias Agrarias Codirector
Héctor Jairo Correa Cardona. Zootecnista. M.Sc. Ph.D.
Profesor asociado Departamento de Producción Animal. Facultad de Ciencias Agrarias
Línea de Investigación: Nutrición Animal Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias Agrarias Medellín, Colombia
(Dedicatoria o lema)
Su uso es opcional y cada autor podrá determinar la distribución del texto en la página, se sugiere esta presentación. En ella el autor del trabajo dedica su trabajo en forma especial a personas y/o entidades.
Por ejemplo:
A mis padres
o
La preocupación por el hombre y su destino siempre debe ser el interés primordial de todo esfuerzo técnico. Nunca olvides esto entre tus diagramas y ecuaciones.
Agradecimientos
Quiero expresar mis agradecimientos en primer lugar al Profesor Rubén Darío
Galvis Goez del Departamento de Producción Animal. Gracias a él quede
involucrado en este trabajo de investigación.
A mi compañera Sandra Marcela Castro Ruiz con quien compartí en su programa
de doctorado.
A mis Profesores, Jefes y Asesores Ángel Giraldo Mejía y Héctor Jairo Correa
Cardona por su acompañamiento en la elaboración del informe final.
Al Profesor José Uriel Sepúlveda Valencia y a los funcionarios de la planta y el
laboratorio de leches de la Universidad por su colaboración en los análisis de grasa
en leche.
Al personal del laboratorio de análisis químico y bromatológico por facilitar las
condiciones para la preparación de las muestras y por la realización de los análisis
bromatológicos.
A mi compañero Luis Fernando Escalante por su colaboración en el componente
de estimación del consumo de la fase experimental.
A los funcionarios del Centro Paysandú.
A mi tío Gabriel Mendoza quien me acompañó en el trabajo con las vacas
canuladas.
Y en general a todos aquellos que de forma directa o indirecta contribuyeron a esta
investigación.
Resumen y Abstract IX
Resumen
El período de transición de la gestación a la lactancia genera cambios hormonales en vacas lecheras los cuales alteran el metabolismo energético, el consumo, la producción y la calidad de la leche. Se ha sugerido que la L-carnitina podría contribuir reducir estas alteraciones al favorecer el metabolismo de lípidos. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la aplicación intramuscular de L-carnitina en dosis de 5, 10 y 15 gramos cada 5 días desde el día 20 preparto hasta el día 15 posparto sobre el consumo de materia seca (CMS), balance de energía (BE), producción (PL) y calidad de la leche. Para ello se seleccionaron 24 vacas Holstein entre segundo y sexto parto, cuya base de alimentación fue pastoreo de Cenchrus clandestinus. Hochst Ex chiov y un complemento alimenticio ofrecido a razón de 2 kg diarios durante el preparto. Después del tercer día postparto diariamente se ofreció un kg de complemento alimenticio por cada cuatro litros de leche producido. 20 días antes de la fecha prevista del parto y hasta 15 días después de éste las vacas recibieron cada cinco días la aplicación intramuscular de L-carnitina en solución de acuerdo con los siguientes tratamientos: T0 (Grupo control, sin aplicación de L-carnitina), T1 (125 ml de solución equivalente a 5 g/d), T2 (250 ml de solución equivalente a 10 g/d) y T3 (375 ml de solución equivalente a 15 g/d). Cada tratamiento estuvo conformado por seis vacas. Mediante la técnica de indicadores se estimó el CMS. Los días 5, 10, 15 y 20 de lactancia se midieron el contenido de grasa (GrL) y proteína en la leche (PrtL). El día 270 de gestación y los días 10 y 20 postparto se calculó el BE de cada vaca. Los resultados de estas mediciones se analizaron en un diseño de parcelas divididas en el tiempo. Los tratamientos no afectaron el CMS, la PL, PrtL, GrL y el BE (p>0.05). Se concluye que la aplicación parenteral de L-carnitina en los niveles utilizados en el experimento a vacas Holstein en período de transición no afectó los parámetros evaluados.
Palabras clave: L-carnitina, vacas Holstein en transición, respuestas productivas, balance
EFECTO DE DIFERENTES NIVELES DE CARNITINA PARENTERAL SOBRE EL CONSUMO DE MATERIA SECA, PRODUCCIÓN Y COMPOSICIÓN DE LA LECHE EN VACAS HOLSTEIN DURANTE EL PERÍODO DE TRANSICIÓN A LA LACTANCIA
X
EFFECT OF DIFFERENT LEVELS OF
PARENTERAL CARNITINE ON DRY MATTER
INTAKE, PRODUCTION AND MILK
COMPOSITION IN HOLSTEIN COWS DURING
THE PERIOD OF TRANSITION TO LACTATION
Abstract
The period of transition from gestation to lactation generates hormonal changes in dairy cows which alter the energy metabolism, consumption, production and quality of milk. It has been suggested that L-carnitine could contribute to reduce these alterations by favoring lipid metabolism. The objective of this study was to evaluate the effect of the intramuscular application of L-carnitine in doses of 5, 10 and 15 grams every 5 days from day 20 prepartum until day 15 postpartum on dry matter intake (CMS), balance of energy (BE), production (PL) and milk quality. To this end, 24 Holstein cows were selected between second and sixth calving, whose feeding base was grazed by Cenchrus clandestinus. Hochst Ex chiov and a dietary supplement offered at a rate of 2 kg per day during prepartum. After the third postpartum day, one kg of food supplement was offered daily for every four liters of milk produced. 10 days before the expected date of delivery and up to 15 days after the cows received the intramuscular application of L-carnitine in solution every five days in accordance with the following treatments: T0 (control group, without application of L-carnitine) , T1 (125 ml of equivalent solution at 5 g / d), T2 (250 ml of equivalent solution at 10 g / d) and T3 (375 ml of equivalent solution at 15 g / d). Each treatment consisted of six cows. Using the indicator technique, the CMS was estimated. On days 5, 10, 15 and 20 of lactation, the fat content (GrL) and protein in the milk (PrtL) were measured. On day 270 of pregnancy and on days 10 and 20 postpartum the BE of each cow was calculated. The results of these measurements were analyzed in a plot design divided in time. The treatments did not affect the CMS, PL, PrtL, GrL and BE (p> 0.05). It is concluded that the parenteral application of L-carnitine in the levels used in the experiment to Holstein cows in the transition period did not affect the parameters evaluated.
Contenido 1
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ... 1
Capítulo 1 Marco Teórico ... 3
1.1 Introducción ... 3
1.2 Descripción fase de transición ... 3
1.3 Balance energético ... 4
1.4 Consumo ... 4
1.5 Mecanismos endocrinos en la fase de transición que afectan el consumo ... 5
1.6 Movilización ácidos grasos ... 6
1.7 Metabolitos reflejan lo que se está movilizando ... 8
1.8 El papel del hígado en la fase de transición ... 9
1.9 Incidencia en la producción y composición de las fracciones de proteína y grasa de la leche. ... 11
1.10 Alternativas para atender la movilizaxión de los lipidos en fase de transición ... 13
1.11 Carnitina en el metabolismo de ácidos grasos ... 14
HIPÓTESIS ... 21 OBJETIVOS ... 21 MATERIALES Y MÉTODOS ... 22 Tratamientos ... 23 Análisis estadísticos ... 25 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 27 CONCLUSIÓN ... 40 BIBLIOGRAFÍA ... 41 ANEXOS…...53
Contenido 2
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Lista de figuras
Figura 1 Biosíntesis de la L-carnitina ... 16 Figura 2 Lanzadera de L-carnitina ... 17 Figura 3 Correlaciones entre la producción de leche con el porcentaje de grasa y de
Contenido 3
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Lista de tablas
Pág.
Tabla 1. Composición química del pasto kikuyo (Cenchrus clandestinus. Hochst) (Valores expresados en porcentaje) ... 22 Tabla 2. Composición química de los suplementos utilizados en la etapa preparto y posparto durante el experimento (Valores expresados en porcentaje) ... 23 Tabla 3. Comparación de medias del consumo de materia seca por período de evaluación. ... 27 Tabla 4. Comparación de medias del consumo de materia seca por Tratamiento. . 28 Tabla 5. Comparación de medias del consumo estimado de materia seca según NRC 2001. ... 28 Tabla 6 Producción y contenido de grasa y proteína en la leche en función de los días en lactancia ... 29 Tabla 7. Producción y contenido de grasa y proteína en la leche por Tratamiento 29 Tabla 8 Comparación de medias del balance de energía por Tratamiento. ... 31 Tabla 9 Comparación de medias del balance de energía por período de evaluación.
... 31
Tabla 10 Peso promedio de las vacas por tratamiento por día de evaluación ... 38 Tabla 11 Grado de condición corporal promedio por período de evaluación ... 38
Contenido 4
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Lista de símbolos y abreviaturas
Abreviaturas
Abreviatura Término
AG
Ácidos grasos
AGNES
Ácidos grasos no esteterificados
BE
Balance de energía
BNE
Balance negativo de energía
BENl
Balance de energía neta de lactancia
Cen
Cenizas
CMS
Consumo de materia seca
CNE
Carbohidratos no estructurales
DP
Días de preñez
ENl
Energía neta de lactancia
FDA
Fibra en detergente ácido
FDN
Fibra en detergente neutro
GB
Grasa bruta
GRL
Grasa en la leche
LCG
Leche corregida por grasa
Lig
Lignina
PC
Proteína cruda
PCIDA
Proteína cruda insoluble en el detergente ácido
PCIDN
Proteína cruda insoluble en el detergente neutro
PL
Producción de leche
PrtL
Proteína en la leche
PV
Peso vivo
SEL
Semanas de lactancia
Tg
Triacilglicéridos
Contenido 1
INTRODUCCIÓN
Las vacas de alta producción de leche se ven enfrentadas a problemas en el denominado período de transición el cual va entre las tres últimas semanas de gestación hasta las tres primeras semanas de lactancia. Los cambios hormonales asociados a un consumo de materia seca menor al que demandaría la vaca desencadenan modificaciones y adaptaciones metabólicas que producen entre otros efectos la movilización de los AG de las reservas corporales los cuales al no ser metabolizados producen esteatosis hepática o hígado graso y una condición negativa en el balance energético.
Durante décadas los profesionales de la medicina veterinaria y de la nutrición animal han trabajado en la evaluación de posibles soluciones a estas condiciones, consiguiendo algunos resultados no definitivos. Estas opciones incluyen la utilización de hormonas como la somatotropina, el uso de nutrientes protegidos de la degradación ruminal en especial vitaminas y aminoácidos, el empleo de aditivos en la dieta o suministrados vía venosa o intramuscular o el manejo de algunas estrategias de alimentación.
Uno de los puntos claves en el metabolismo y la β-oxidación de los AG es el papel que juega la L-carnitina como transportador de estos AG a las membranas mitocondriales. Las recientes investigaciones en las que se han utilizado L-carnitina o sus precursores, lisina y metionina, en la dieta o en infusión abomasal han logrado algunos resultados, pero se requiere ir más allá, como por ejemplo el efecto de su aplicación directa vía muscular o venosa con el fin de buscar su transporte rápido por el torrente sanguíneo y su ingreso a las células sin las pérdidas que se presentan por el proceso digestivo.
3
Capítulo 1 Marco Teórico
1.1 Introducción
Para comprender las condiciones a las que se enfrentan las vacas lecheras en el período de transición y de qué manera la L-carnitina podría ayudar a disminuir algunos de los problemas asociados con esta fase productiva y reproductiva, es necesario hacer una descripción de este período y lo que ocurre en el nivel metabólico en el hígado con las grasas movilizadas desde los tejidos y en las células.
1.2 Descripción de la fase de transición
Debido a varias décadas de selección genética para la producción de leche las vacas tienen que afrontar un enorme esfuerzo para producirla; aunque se espera que las vacas intenten responder a estas exigencias aumentando el consumo de materia seca, esto ocurre de manera lenta por lo que presentan saldos negativos de ingreso de nutrientes (Grummer et al, 2004).
El período de transición en la vaca lechera comprende tres semanas antes y tres después del parto en las que la vaca sufre una serie de cambios fisiológicos y metabólicos, los cuales repercuten en la eficiencia reproductiva y productiva. Se presenta un crecimiento exponencial del feto y la preparación de la glándula mamaria para la secreción de leche, acrecenta la tasa de lipólisis por las necesidades de energía asociadas con el rápido crecimiento fetal, el inicio de la lactancia y la reducción del consumo de materia seca dando lugar a un BEN (Bell y Bauman, 1997; Contreras et al, 2017; Sordillo, 2013).
El rumen también se modifica por el cambio de alimentación que se suministra a la vaca después del parto como son los granos o alimentos balanceados los cuales buscan aportar más energía. Muchas de las alteraciones que se presentan en las primeras semanas
Capítulo 1 4
posparto como la hipocalcemia y la cetosis se derivan del menor CMS, alrededor del 30% (Kertz el al, 1991), siendo más crítico siete días antes del parto. Con el paso de la vaca de un estado de preñez no lactante al de no preñada lactante y el cambio de alimentación debe darse la adaptación de su metabolismo acorde con sus requerimientos generados por las altas demandas d la producción de leche (Drackley, 1999; Grummer et al, 1995). Al inicio de la lactancia la demanda energética para la producción de leche supera al consumo y la vaca debe movilizar sus reservas corporales lo cual se visualiza con una pérdida de la condición corporal (Chilliard, 1999; Meikle et al, 2010). Igualmente otros trastornos que se presentan como la retención de placenta, el desplazamiento del abomaso y la susceptibilidad a infecciones se pueden relacionar con las deficiencias de nutrientes que se presentan en el período de transición (Grummer et al, 2004).
1.3 Balance energético
En la vaca lechera en el posparto el BE es la diferencia entre la energía utilizable consumida y la energía requerida para el mantenimiento y la producción de leche (Beam y Butler, 1999). En el período de transición las vacas disminuyen el consumo voluntario de materia seca en un momento en que la vaca requiere más energía (Overton, 2012).
Durante períodos prolongados de ayuno o la disminución en el consumo las vacas en lugar de tomar la energía de los músculos esqueléticos para obtener energía y glucosa han desarrollado mecanismos de protección utilizando los combustibles almacenados en los depósitos de grasa adiposa (Klein, 2013).
1.4 Consumo
Uno de los mayores problemas en el período de transición a la lactancia en las vacas lecheras es la disminución del consumo de materia seca. Esta reducción del consumo se ha atribuido a una mayor concentración sanguínea de estrógenos y glucocorticoides una semana antes del parto (Grummer et al, 1995), además hay crecimiento exponencial del feto y la movilización de los lípidos que contribuyen con esta disminución (Ingvartsen y Andersen, 2000). El crecimiento del feto induce limitaciones de espacio y restringe el volumen del rumen (Forbes, 1977; Grummer et al, 2004); no obstante para algunos autores la capacidad física del rumen no explica de manera consistente la reducción del consumo (Hayirli et al, 2003). Antes del parto el tracto digestivo, principalmente el rumen, presenta
Capítulo 1 5
modificaciones para adaptarse porque mucha parte de su volumen es ocupado por el útero grávido, reduciendo el tamaño de las papilas del rumen y la población de microorganismos, aunque estas modificaciones no tienen tanta importancia sobre el apetito como los cambios hormonales. Los cambios hormonales y metabólicos de los animales afectan de manera dramática el consumo de materia seca durante el período de transición. Cambios en las concentraciones en sangre de hormonas esteroides preparto son más consistentes con los cambios en el consumo de alimento. (Grummer et al., 2004).
1.5 Mecanismos endocrinos en la fase de
transición que afectan el consumo
El consumo de alimento está influenciado tanto por cambios externos que son la suma de cambios medioambientales, e internos que dependen del estado fisiológico del animal (Aristizabal y Perez, 2005). En el período de transición hay cambios en el estado reproductivo y hormonal a finales de la preñez y en la lactación temprana. Las hormonas del estrés como la adrenalina que se dispara en casos de ayuno prolongado, las reproductivas estrógenos y progesterona, la leptina y las hormonas implicadas en la partición de nutrientes y péptidos intestinales están implicadas en la regulación del consumo (Ingvartsen, 2006)(Ingvartsen y Andersen, 2000). Se ha encontrado por ejemplo que administrar 17-β estradiol en vacas lactantes disminuye el CMS (Grummer et al., 1995).
Durante el período de transición se presentan cambios hormonales asociados con el parto y el inicio de la producción de leche o lactogénesis, que incluyen la reducción en la progesterona, aumento de la prolactina y de la hormona del crecimiento, también se favorece la lipólisis sobre la lipogénesis independientemente de la condición de equilibrio de energía (Vernon et al., 1995)
Los estrógenos tienen un efecto negativo sobre el consumo, se mantienen en concentración baja hasta el día 240 de gestación y luego van incrementándose lentamente hasta una semana antes del parto cuando se incrementan abruptamente (Ninabanda, 2018).
Existe una relación entre la leptina y la insulina porque esta última estimula el gen de leptinas en las células adiposas (Aristizabal y Perez, 2005), y la leptina regula el
Capítulo 1 6
metabolismo de la glucosa y la acción de la insulina, y las concentraciones insulina disminuyen alrededor del parto (Meikle et al. 2010).
La leptina, hormona que regula el apetito, disminuye antes del parto y al inicio de la lactancia y junto a la movilización de grasa informa al sistema nervioso central el estado nutricional del animal regulando el consumo (Morrison et al., 2001).
Sumados a los cambios hormonales y físicos que sufre la vaca se presenta el estrés natural del parto lo cual también disminuye el consumo en un momento en que las demandas nutricionales son altas en la ubre, porque durante la lactancia la función mamaria tiene prioridad sobre otras funciones metabólicas (Henao, 2001).
1.6 Movilización de los ácidos grasos
Cuando la alimentación es abundante los rumiantes almacenan excesos de nutrientes como reservas corporales que se movilizan en tiempos de escases. El rumen de los rumiantes les permite digerir carbohidratos estructurales celulosa y hemicelulosa, utilizan nitrógeno no proteico a través de la fermentación microbiana pero absorben poca cantidad de glucosa y en lugar de esto los carbohidratos son fermentados a ácidos volátiles que son fácilmente absorbibles para la producción de energía (Adewuyi et al., 2005).
El tejido adiposo es la principal reserva de energía en los mamíferos cuando están en un balance energético negativo. El tejido adiposo almacena energía como ácidos grasos incorporados a triacilgliceridos en un proceso conocido como lipogénesis a partir de carbohidtatos de la dieta. En la lipogénesis definida como síntesis de novo de ácidos grasos se derivan de hidratos de carbono y aminoácidos a través de acetil-Coa; además, se esterifican ácidos grasos que circulan de origen de la dieta o de otras rutas metabólicas como la lipolisis hepática. (Ameer et al., 2014; Contreras et al., 2017; McNamara, 1994).
Cuando disminuye el consumo hay baja disponibilidad de glucosa lo que conduce a una rápida movilización de ácidos grasos del tejido adiposo en forma de ácidos grasos no esterificados. (Bradley, 2013). Las concentraciones elevadas de AGNES en el plasma en vacas lecheras son la principal fuente durante todo el período de transición por la lipólisis de depósitos de tejido adiposo. Durante este tiempo, los ácidos grasos en plasma sirven como una fuente de calorías para mitigar el balance energético negativo provocado por la síntesis de leche abundante y el consumo de materia seca limitado.(Contreras et al., 2017).
Capítulo 1 7
La vaca periparturienta (alrededor del parto) tiene varias posibilidades para empezar a movilizar ácidos grasos no esterificados acumulados en los tejidos como la reducción del consumo, reducción de síntesis en novo o captación, se promueve la lipolisis y hay una reducción intracelular de la resterificación de los ácidos grasos liberados por la lipolisis (Bell, 1995). En las vacas en transición hay un estado transitorio de resistencia a la insulina que garantiza el suministro de glucosa para la síntesis de la leche mediante la limitación de uso de la glucosa por los tejidos periféricos y desencadenando la lipolisis del tejido adiposo (De Koster y Opsomer, 2013).
El organismo de las vacas intenta compensar la energía que necesita para la producción de leche movilizando grasa de los depósitos, pero cuando la movilización excede la capacidad del hígado para metabolizarla se produce infiltración (Osorio et al, 2012). La movilización de grasas se inicia unos días antes del parto y se intensifica en la segunda semana de lactancia llegando a una infiltración al hígado del 20% (Skaar et al., 1989) mientras que los niveles normales de infiltración son del 12 a 13%, que paulatinamente comienzan a disminuir a medida que avanza la lactancia (Contreras, 1998).
En el preparto el consumo de materia seca es crítico para la concentración de AGNE en el plasma. La difusión de estos en la sangre es importante porque proporciona energía a todos los tejidos del cuerpo, pero su exceso puede ser tóxico porque el hígado no tiene la capacidad de metabolizarlos a triacilgliceridos. Estos triacilgliceridos son oxidados a proteínas de muy baja densidad y exportados a los diferentes tejidos. Cuando se llega al límite de triacilgliceridos el hígado los empieza a acumular en las células o hepatocitos deteriorando su función normal corriendo un alto riesgo de desarrollar hígado graso (Adewuyi et al., 2005). El hígado graso se define como una acumulación de grasa, principalmente triacilgliceridos en el hígado. En general la elevación de los niveles de transaminasas detectada mediante un examen de sangre alanina transaminasa o aspartato transaminasa indica daños a nivel hepático. La biopsia de hígado es el método más confiable para detectar hígado graso, a través de la estimación de lípidos totales y triacilgliceridos, pero como algunos parámetros metabólicos y endocrinos se correlacionan significativamente con el hígado graso se emplean para su diagnóstico como la glucosa, AGNES, BHBA, enzimas hepáticas, bilirrubina total, proteínas totales, albúmina, urea y hormonas involucradas en el metabolismo de los lípidos como la insulina, IGF-1 y la hormona tiroidea (Kirovski y Sladojevic, 2017)
Capítulo 1 8
1.7 Los metabolitos reflejan lo que se está
movilizando.
La reducción del consumo ocasiona la movilización de moléculas que sirven como indicadores de lo que está ocurriendo en el nivel metabólico. Dependiendo del metabolito, se da una idea del balance energético, de los minerales y del balance proteico y del nitrógeno, como también de lo que está ocurriendo en el hígado. Los niveles de BHB, colesterol y glucosa en sangre son indicadores del metabolismo energético en esta etapa tan crítica como lo es el período de transición. La glucosa que es un indicador importante del metabolismo basal y se ve afectada por la disminución del consumo, utilizada como indicador para evaluar momentos puntuales como el consumo o el ayuno prolongado (Jiménez, 2017). Las vacas que sufren de hígado graso tienen una disminución de la capacidad de la gluconeogénesis hepática y la concentración de glucosa es más baja en la sangre (Rukkwamsuk et al, 1999). En las primeras semanas después del parto disminuye en forma significativa los niveles de insulina plasmática esto debido a una probable disminución de la respuesta del páncreas a estímulos insulinotrópicos. Con esta disminución en los niveles de insulina se desencadena la lipólisis contraria a la lipogénesis que se esperaría desencadenara la insulina. “Las vacas en preparto están en un estado lipolítico de baja concentración de insulina plasmática y disminución de la sensibilidad a la insulina de los tejidos, lo que resulta en un aumento de la concentración de ácidos grasos no esterificados (AGNES) en los días antes del parto. El hígado extrae de AGNES de la sangre, y estos pueden ser esterificados y se almacenados en forma de triacilglicéridos o se oxidan a acetil CoA. El acetil CoA se oxida completamente a CO2 o de forma incompleta
a cetonas, que luego se exportan a la circulación general. El almacenamiento excesivo de AGNES como TG compromete la función del hígado, mientras que la oxidación de los AGNES podría suprimir el consumo de alimento” (Allen y Piantoni, 2013). En experimentos realizados por varios autores con dietas con contenido alto de carbohidratos solubles encontraron incrementos en concentraciones de glucógeno hepático y una tendencia a reducir las concentraciones de triglicéridos en el hígado pero que no eran suficientes (Dann et al., 1999; Minor et al., 1998; Vandehaar et al., 1999). Aumentando el suministro de nutrientes glucogénicos en la lactancia temprana puede mejorar el balance de energía y reducir los problemas metabólicos (Gong et al, 2002).
Capítulo 1 9
La lipasa es estimulada por las hormonas como el glucagón en respuesta a los niveles bajos de glucosa. La lipolisis de la grasa almacenada como triglicéridos en tejido adiposo se produce como respuesta a la demanda de energía que no puede ser suministrada por la glucosa. La movilización de los lípidos es intensa y perdura por un tiempo pudiendo agotar las reservas de glucógeno en el hígado comprometiendo la gluconeogénesis quedando la vaca en alto riesgo de desarrollar cetosis. La regulación y la coordinación del metabolismo de los lípidos entre el tejido adiposo, el hígado, el intestino y la glándula mamaria son componentes claves de las adaptaciones a la lactancia (Drackley, 1999). Por la movilización excesiva de lípidos del tejido adiposo se depositan en hígado, músculo y otros tejidos. El aumento de la captación de ácidos grasos no esterificados y acumulación de triglicéridos, puede ser severa y ocasionar el síndrome de lipidosis hepática o hígado graso (Drackley, 1999).
Con un aumento de la secreción de la hormona de crecimiento y disminución de la secreción de insulina se aumenta la lipolisis resultando en niveles elevados de ácidos grasos no esterificados. Los incrementos de las concentraciones en sangre de los ácidos grasos no esterificados alteran el metabolismo del hígado produciendo lipidosis hepática y pueden desencadenar otros problemas y enfermedades en la vaca como la cetosis que pueden afectar a 40% de las vacas en un rebaño aunque la incidencia puede ser tan alta como 80% (McArt et al., 2013).
La regulación y la coordinación del metabolismo de los lípidos entre el tejido adiposo, el hígado, el intestino y la glándula mamaria son componentes claves de las adaptaciones a la lactancia (Drackley, 1999).
1.8 El papel del hígado en la fase de transición
Aunque los AGNES se metabolizan en muchos tejidos, muchos son extraídos de la sangre por el hígado (Klein, 2013). El hígado juega el papel central en el metabolismo de los ácidos grasos de cadena larga además de usar los AGNES como combustible, el hígado produce AGNES de los cuerpos cetónicos acetoacetato y betahidroxibutirato tomados de sangre arterial y portal en tiempo de hambre y balance energético negativo. El hígado también reesterifica AGNES que pueden acumularse en el hígado o empaquetarse como parte del lipoproteínas de baja densidad (VLDL) para la secreción y su utilización en los tejidos
Capítulo 1 10
periféricos incluida la glándula mamaria, el corazón y el músculo esquelético.(Drackley et al., 2005).
En los mamíferos monogástricos dado el alto contenido de carbohidratos la dieta, los triglicéridos se forman a partir de glucosa tanto en el tejido adiposo y en el hígado. Aunque los rumiantes también comen grandes carbohidratos, esto consiste principalmente de celulosa y hemicelulosa que se degradan en el rumen para producir acetato, propionato y butirato (Elsden y Phillipson, 1948). Muy poca glucosa se absorbe en el intestino con una dieta normal (Katz y Bergman, 1969) Una consecuencia de esta diferencia entre monogástricos y animales rumiantes y es la necesidad de producir glucosa en el último grupo. La glucosa sintetizada en el hígado a partir de propionato, aminoácidos, glicerol y lactato es probablemente utilizada como fuente de energía para el cerebro y algunos otros tejidos, pero ni en el hígado ni en el tejido adiposo se convierten en triacilglicéridos para su almacenamiento. (Ballard et al., 1972).
Los AGNES en los hepatocitos pueden seguir una de tres rutas metabólicas, la oxidación para producir energía, la esterificación para la formación de triacilgliceridos y la ruta de formación de cuerpos cetónicos. (Bradley G. Klein, 2013).
El hígado de las vacas en los últimos días de preñez y en los primeros días de lactancia se debe adaptar de forma rápida para proporcionar la glucosa necesaria que soporte la alta producción de leche, y para procesar el flujo de ácidos grasos no esterificados de la gran movilización de los triglicéridos del tejido adiposo (Drackley et al., 2001).
El hígado de rumiantes posee una capacidad mucho menor para la biosíntesis de ácidos grasos (Brindle et al, 1985) y para la síntesis y secreción de lipoproteínas (VLDL) (Hocquette y Bauchart, 1999) que el hígado de las especies no rumiantes. No existen diferencias en la capacidad de esterificación en el hígado de rumiantes y monogástricos (Kleppe et al., 1988), sin embargo en los rumiantes es limitada la capacidad de incorporación de los triacilglicéridos en moléculas de VLDL (Graulet et al.,1998).
El desarrollo de un hígado graso pone en peligro la actividad gluconeogénica de tejido hepático, porque disminuye la glucosa sanguínea y la secreción de insulina, se produce una mayor movilización de lípidos y aumento de la tasa de absorción de ácidos grasos en el hígado y el aumento de la cetogénesis. (Adewuyi et al., 2005; Grummer, 1993).
Capítulo 1 11
Debido a las deficiencias en el consumo de alimento y por consiguiente de energía se presentan desbalances en las concentraciones de glucosa así como en otras hormonas que intervienen en el metabolismo. La lipasa es estimulada por las hormonas como el glucagón en respuesta a los niveles bajos de glucosa. La lipolisis de la grasa almacenada como triglicéridos en tejido adiposo se produce como respuesta a la demanda de energía que no puede ser suministrada por la glucosa. La movilización de los lípidos es intensa y perdura por un tiempo pudiendo agotar las reservas de glucógeno en el hígado comprometiendo la gluconeogénesis quedando la vaca en alto riesgo de desarrollar cetosis. Por la movilización excesiva de lípidos del tejido adiposo se depositan en hígado, músculo y otros tejidos. El aumento de la captación de ácidos grasos no esterificados y acumulación de triglicéridos, puede ser severa y ocasionar el síndrome de lipidosis hepática o hígado graso (Drackley, 1999).
La aparición de hígado graso es frecuente en las vacas lecheras en los primeros días de lactancia y afectan hasta 50% de las vacas en este período (Ingvartsen, 2006; Reid, 1980; Sejersen et al., 2012). Hay una captación hepática de lípidos superior a la oxidación y la secreción. que generalmente se precede de altas concentraciones de AGNES en plasma movilizados a partir de tejido adiposo (Bobe, et al., 2004). El exceso de los lípidos se almacena como triacilglicerol en el hígado y se asocian con la disminución de las funciones metabólicas del hígado. Con la lipolisis de los tejidos empiezan a circular por la sangre ácidos grasos libres no esterificados (AGNES) que llegan principalmente al hígado donde pueden ser oxidados o eliminados como lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) (Drackley et al., 2001). Cuando la cantidad de AGNES que llega al hígado es muy alta este no es capaz de oxidarlos completamente formando cuerpos cetónicos.
Encontrar una práctica preventiva un tratamiento eficaz del hígado graso podría ahorrar millones de dólares al año en el tratamiento, la sustitución, y las pérdidas de producción de los productores de leche (Bobe et al., 2004).
1.9 Incidencia en la producción y composición de
las fracciones de proteína y grasa de la leche.
La producción depende de la genética, y su alta producción puede afectar las reservas corporales, es influenciada por la forma como se distribuye la energía del alimento para producción de leche o ganancia de peso. (Galvis et al., 2005).
Capítulo 1 12
Aunque la composición de la leche varía dependiendo de factores como la genética, la alimentación, tiempo de lactancia y la misma vaca, su composición general es de 4,6% lactosa, 3,6% proteína y 4,2% grasa, y esta última en promedio está compuesta por 98% de triglicéridos (Granados y Hernández, 2018).
La fracción proteica de la leche está formada por caseínas que se producen en las células alveolares, las proteínas del lactosuero como albúminas y globulinas y por las proteínas de la membrana del glóbulo graso (Fox, 2003; García et al., 2014; Klein, 2014). Las caseínas son las principales proteínas de la leche, constituyendo alrededor del 80%, comprende moléculas alfa-caseína, la beta-caseína, la kappa-caseína y la gamma-caseína. (Agudelo et al., 2004). Para la síntesis de proteínas se requiere que se le suministre aminoácidos esenciales (metionina, histidina, fenilalanina, tirosina, triptófano valina, leucina, isoleucina, arginina, lisina y treonina) y no esenciales a la glándula mamaria, porque la mayoría de proteínas que se encuentran en la leche provienen de la glándula mamaria, aunque algunas inmunoglobulinas y albúminas se transfieren de la sangre. (Linn, 1988).
En los forrajes y en algunos suplementos de la dieta de las vacas, se encuentran lípidos con altos contenidos de ácidos grasos poliinsaturados como son el ácido linoleico y el ácido alfa-linoleico, que dependiendo de su concentración en la dieta modifican el perfil de ácidos grasos de la leche. La composición de los ácidos grasos de la leche se caracteriza por una concentración mayor de ácidos grasos saturados que insaturados debido al proceso de bio hidrogenación que ocurre en el rumen (Castillo et al, 2013).
La grasa de la leche es la fuente más importante de energía, se compone de lípidos, entre los cuales están monoglicéridos, diglicéridos, ácidos grasos libres, fosfolípidos, esteroides, y los triacilgliceridos que constituyen el componente mayoritario de la grasa de la leche. La cantidad de grasa en la leche varía según la especie y en el ganado vacuno oscila del 3,5 al 5,5%, aunque en vacas con gran producción de leche como la Holstein-Friesian puede ser menor del 3,5% (Bradley, 2013). La grasa de la leche consiste en gotitas de grasa compuestas principalmente de triacilgliceroles que están rodeados por membranas celulares. Los glóbulos de grasa de la leche se originan en pequeñas gotas ricas en triacilglicerol que se forman en las membranas del retículo endoplásmico. (Heid y Keenan, 2005). La grasa predominante en la leche es el triacilglicerol, que contiene AG de cadena corta (entre C4 y C10) los cuales se sintetizan dentro de la glándula mamaria a partir del
Capítulo 1 13
acetato y el betahidroxibutirato; los AG de cadena larga que se derivan casi exclusivamente de los AG del plasma sanguíneo de origen dietético y los AG de longitud intermedia (entre C12 y C16) que surgen de ambas fuentes. En términos generales en la leche alrededor del 50% de los AG se sintetizan en la glándula mamaria y el otro 50% se deriva directamente de la sangre (Linn, 1988).
En los rumiantes los ácidos grasos en la leche surgen de dos fuentes que son la absorción de la circulación y la síntesis de novo dentro de las células epiteliales mamarias. Los ácidos grasos libres tomados de la circulación por la glándula mamaria se derivan de las lipoproteínas circulantes y AGNES que se originan a partir de la absorción de lípidos en el tracto digestivo y de la movilización de las reservas de grasa corporal, respectivamente (Adewuyi et al., 2005).
Los AG grasos de la dieta en el rumen tienen dos rutas la lipolisis y la biohidrogenación ruminal. En la biohidrogenación se forma el ácido esteárico, por lo que los AG absorbidos en intestino delgado de origen dietario son en su mayoría saturados (70%), y únicamente del 10 a 15 % de AG insaturados escapa a la biohidrogenación ruminal (Jenkins et al, 2008).
Aproximadamente el 40 % de AG en leche de la vaca se origina de la síntesis de novo y el 60 % restante proviene de la absorción y transferencia de AG preformados procedentes en su mayoría de la dieta (Granados y Hernández, 2018).
La fracción lipídica de la leche es más susceptible de sufrir cambios con manejos diferentes de alimentación, pero variaciones de contenido de grasa de la leche en vacas alimentadas bajo las mismas condiciones sugieren que dichas variaciones dependen de la capacidad metabólica individual de cada vaca (García et al., 2014; Soyeurt et al., 2006).
1.10
Alternativas para atender la movilización
de lípidos en la fase de transición
Para mitigar los efectos de la fase de transición se emplean diferentes tratamientos como aquellos que utilizan precursores de glucosa para suministrar energía con el fin de disminuir la movilización de grasas de los tejidos como son inyecciones intravenosas de dextrosa para un aporte inmediato, propilenglicol vía oral puede ser utilizado como un precursor gluconeogénico exógeno (Fiore et al., 2014; Mann et al., 2015; Morales, Diaz, y
Capítulo 1 14
Góez, 2010), glucocorticoides que producen cambios en la distribución y utilización de la glucosa y también estimulan el apetito (Risco y Retamal, 2011), uso de vitaminas del complejo B, vitamina B12 que participa en la gluconeogénesis, vitamina B3 importante en la prevención de cetosis por su capacidad para detener la movilización de NEFAS, al generar una modificación en la síntesis y excreción de lipoproteínas hepáticas (García, Campos y Giraldo, 2016). También de estas vitaminas del grupo B, la colina que es un componente de la fosfatidilcolina necesaria para la síntesis de VLDL. La disponibilidad de fosfatidilcolina puede ser un factor limitante en el hígado de las vacas en la lactancia temprana debido a la depresión en el consumo de materia seca la que limitaría la ingestión adecuada de nutrientes, entre los que se destacan sus precursores colina y metionina que sirven como nutrientes fundamentales involucrados en el transporte de los lípidos hepáticos al promover la síntesis de fosfatidilcolina en el paquete de VLDL. (Galvis, 2016; Sun et al., 2016). Sin embargo, una investigación reciente mostró que la complementación con metionina y/o colina no tuvo beneficios importantes como para implementar su utilización en vacas lecheras durante el período de transición a la lactancia. (Galvis, 2016)
.
Estudios han mostrado que el uso de propilenglicol disminuye los AGNES y aumenta la glucosa en plasma, sin embargo, no se encuentra ningún efecto significativo sobre el consumo de materia seca, la producción de leche y los componentes de la leche (Pickett et al, 2003).
1.11
La L-Carnitina en el metabolismo de los
ácidos grasos
El sitio principal de oxidación de ácidos grasos en la célula animal es la mitocondria. Una vía alternativa para la oxidación hepática de los ácidos grasos no esterificados se produce en los peroxisomas que son organelos presentes en la mayoría de las células cuya función principal es la oxidación peroxisomal acortando las cadenas de los ácidos grasos no esterificados como aquellas mayores de 22 a 24 átomos de carbono preparándolos para la β-oxidación por el sistema mitocondrial. (Adewuyi et al., 2005).
La formación de cuerpos cetónicos tiene lugar en el interior de la mitocondria hepática y su síntesis es controlada por el transporte regulado de los ácidos grasos a través de la membrana mitocondrial. Los ácidos grasos penetran a la mitocondria junto con una
Capítulo 1 15
molécula denominada carnitina y su transporte depende de la enzima carnitina palmitoiltransferasa I (Bradley, 2013).
Los problemas desencadenados por la movilización de lípidos y la incapacidad del hígado de la vaca para su oxidación podrían ser mejorados con el uso de carnitina ya que es una substancia que media el transporte de ácidos grasos de cadena media y larga a través de la membrana mitocondrial lo que facilita la beta oxidación (Vaz y Wanders, 2002). El equilibrio entre el transporte de AGNES en las mitocondrias y su esterificación y del almacenamiento como TG es afectada por varios factores, incluyendo la disponibilidad de la carnitina (Allen y Piantoni, 2013).
Los funciones biológicas de la L-carnitina en el metabolismo de los lípidos son funciones catalíticas en la combustión mitocondrial y funciones de amortiguador para excesos de grupo acilo (Harmeyer, 2002).
La L-carnitina (β-hidroxi-γ-trimetilamoniobutirato) se sintetiza a partir de los aminoácidos esenciales L-lisina y L-metionina, y se encuentra distribuida en todos los tejidos de los mamíferos particularmente en el tejido muscular (Gil, 2010). La cadena de cuatro carbonos de la carnitina es proporcionada por tres átomos de carbono a través de seis de la molécula de lisina, y el grupo amino de la carnitina surge de entre el grupo épsilon amino de la lisina Los grupos metilo de carnitina se derivan a partir de L-metionina a través de S-adenosil-metionina (Rebouche, 1991).
La biosíntesis de carnitina se inicia por la metilación de la lisina. El sitio mayoritario para la formación de trimetil-lisina es el músculo esquelético (Gil, 2010) La trimetil-lisina posteriormente se convierte en todos los tejidos en butirobetaína, esta es finalmente hidroxilada a la carnitina en el hígado y, en algunos animales, en los riñones. Se libera de estos y luego la toman los otros tejidos (Bremer, 1983). En la Figura 1 se presenta la propuesta de esquema de biosíntesis la L-carnitina.
Capítulo 1 16
Figura 1 Biosíntesis de la L-carnitina.
(Bremer, 1983; Harmeyer, 2002)
Los AG llegan al citosol procedentes de los depósitos de grasa del exterior de la célula; estos ácidos grasos deben ser transportados al interior de la matriz mitocondrial para su oxidación (Mathews y Van Holde, 2002). La mayoría de los ácidos grasos de la dieta o liberados del tejido adiposo no pueden pasar directamente a través de las membranas mitocondriales, sino que deben pasar antes por reacciones enzimáticas de la lanzadera de carnitina (figura 2).
Capítulo 1 17
Figura 2 Lanzadera de carnitina
.
(Nelson y Cox, 2005)
La carnitina (β-hidroxi-γ-trimetilamonio butirato), (CH3)3N+-CH2-CH (OH)-CH2-COO- , se
encuentra distribuida y es abundante en el músculo, transporta acilcoa a las mitocondrias para la oxidación en la membrana interna. Los acil_CoA de cadena larga o ácidos grasos libres o no esterificados no pueden penetrar la membrana interna de las mitocondrias pero pueden superar esta barrera por la participación de la carnitina, la cual funciona como un transportador del grupo acilo. La carnitina aciltransferasa-I CPT-I (carnitina palmitoiltransferasa- I) situada en la superficie externa de la membrana mitocondrial externa, convierte acil Coa de cadena larga en acilcarnitina que tiene la capacidad de penetrar la membrana interna y tener acceso al sistema de enzimas de la β-oxidación. La acilcarnitina translocasa actúa como un transportador de intercambio en la membrana interna. La enzima carnitina aciltransferasa II CPT-II (carnitina palmitoiltransferasa- II) ubicada en el interior de la membrana interna completa el proceso de transferencia intercambiando acilcarnitina por carnitina libre y produciendo acilcoa dentro de la matriz, mitocondrial y se libera carnitina. La deficiencia de CPT-I afecta el hígado y ocasiona una reducción en la oxidación de ácidos y cetogénesis acompañada de hipoglucemia (Bohinski, 1998; Mathews y Van Holde, 2002; Murray et al., 2010; Nelson y Cox, 2005).
En los rumiantes en períodos de balance energético negativo el uso de carnitina estimula la oxidación hepática de los ácidos grasos encontrándose que aumentos en la
Capítulo 1 18
concentración hepática de carnitina disminuyen la acumulación de triglicéridos en el período de transición (Carlson 2006, Carlson 2007, Drackley 1991).
Durante el período de transición a la lactancia se presenta una modificación en la oxidación de los ácidos grasos, un aumento en dicha oxidación requiere la coordinación de mecanismos entre los que se destaca el de la carnitina palmitoil transferasa–I (CPT-1) como consecuencia del aumento de la oxidación se requieren la movilización de reservas proteicas que suministren los precursores necesarios para sintetizar la carnitina (Bell et al., 2000; Dann et al., 1999). La actividad y la expresión de la carnitina palmitoiltransferasa I (CPT-I) sirve como un cofactor, aumenta alrededor del parto para facilitar la oxidación de AGNES movilizados. La actividad de la CPT I se correlaciona positivamente con los lípidos y triglicéridos totales del hígado en relación al glucógeno hepático y los ácidos grasos no esterificados séricos (Dann y Drackley, 2005).
Los aumentos en la capacidad hepática para la oxidación peroxisomal de ácidos grasos pueden ayudar al hígado a hacer frente a la gran afluencia de AGNES movilizados y ayudar a prevenir la acumulación excesiva de grasa en el hígado (Drackley et al., 2005).
Los cambios metabólicos y hormonales que se producen en las vacas para asegurar el aporte de glucosa incluye la resistencia a la insulina. Al final de la gestación los tejidos periféricos dejan de utilizar glucosa para que sea utilizada para el mantenimiento de la gestación.
En la célula hepática la insulina estimula la esterificación de los ácidos grasos cuyo principal en el metabolismo radica en su efecto sobre la actividad de la CPT-1, la cual disminuye con el aumento en el nivel de la hormona (Chow y Jesse, 1992; Zammit, 1996). Durante situaciones de insulina circulante baja o resistencia a la insulina, CPT-1 es menos sensible a la inhibición por malonylCoA. La concentración de malonylCoA está regulado por la actividad de acetil-CoA carboxilasa que está activo durante condiciones de buena alimentación caracterizada por altas proporciones de insulina con respecto a glucagón e inactiva durante los estados de ineficiencia de insulina. En estados cetogénicos hay una disminución de la concentración de la sensibilidad de la CPT1. La alta proporción de la hormona del crecimiento en relación a la insulina en la sangre de las vacas postparto permite la movilización de los ácidos grasos de cadena larga de triglicéridos del tejido adiposo (TG) para tratar de compensar el déficit entre la ingesta y las necesidades de energía. Los ácidos grasos liberados por el tejido adiposo circulan como ácidos grasos no
Capítulo 1 19
esterificados (AGNES), que son una fuente importante de energía para la vaca durante este período (Drackley et al., 2005).
Comercialmente existen suplementos de carnitina para suministrar a las vacas en estado de transición. La empresa española Fatro Ibérica| (Fatro Ibérica, n.d.), por ejemplo, comercializa carnitina soluble para ser suministrada disuelta en agua o en el alimento a los rumiantes con el fin de disminuir los problemas de cetosis y el riesgo de hígado graso o esteatosis. La empresa Lohmann Animal Health de Alemania, fabrica y comercializa varios suplementos de carnitina con el nombre CarnEon para diferentes animales, en el caso de los rumiantes CarnEon 20 RUMIN-PRO que contiene 20% de L-carnitina en perlas recubiertas protegidas del rumen, y afirman que con su uso la vaca supera el balance energético negativo, reduce el riesgo de cetosis y mejora parámetros reproductivos (Lohmann Animal Health GmbH, 2014)
Carlson et al., 2006; Carlson et al., 2007; Carlson, Woodworth, et al., 2007) en experimentos suministrando L-carnitina en el alimento concentrado y en infusión abomasal, afirman que el uso de L-carnitina como suplemento alimenticio disminuiría la acumulación de lípidos en el hígado como consecuencia de una mayor capacidad de oxidación de los AG hepáticos, se estimula la producción hepática de glucosa y se disminuye el riesgo de desarrollar trastornos metabólicos en vacas alrededor del parto y durante la lactancia temprana.
Carlson et al (2006) suministraron 20 g/día de carnitina
a través de infusión abomasal a vacas peri parturientas con restricción alimenticia,
encontrando que la infusión de carnitina incremento la concentración total de
carnitina en hígado y previno la acumulación de triglicéridos hepáticos. Las dietas
bajas en carnitina (6 g de carnitina que escapa a la degradación ruminal por día)
no son efectivas para elevar la concentración de carnitina en el hígado y disminuir
los sustancialmente los triglicéridos hepáticos (Carlson, Woodworth, et al., 2007;
LaCount et al., 1995); la suplementación con carnitina fue efectiva en la disminución
de triacilgliceridos hepáticos cuando la cantidad aproximada de carnitina que
escapo a la degradación ruminal oscilo entre 10 y 20 gramos por día (Carlson,
Woodworth, et al., 2007).
Existen diferentes estudios en humanos, sobre todo en niños recién nacidos, en los
que se suministra L-carnitina parenteral con el fin de mejorar los problemas
Capítulo 1 20
metabólicos de oxidación de ácidos grasos. En humanos prematuros que reciben
suplementación lipídica vía parenteral también se les suministra carnitina ya que
sus niveles son bajos con el fin de mejorar el metabolismo de los lípidos (Clark et
al., 2017; Clark, Chase et al., 2017; Sánchez et al., 2016). En rumiantes y especial
para vacas en estados de balance energético negativo los trabajos publicados a la
fecha de elaboración de este informe son escasos. En un trabajo realizado en
cabras gestantes Se concluyó que la administración parenteral de L-carnitina
podría ser una medida de protección contra la toxemia del embarazo (cetosis) a
través de la creciente concentración de la glucosa en suero en cabras con
embarazo gemelar (Kaçar et al., 2010).
21
HIPÓTESIS
El suministro de la L-carnitina vía muscular a vacas lecheras en el período de transición podría modificar el consumo de materia seca, habitualmente disminuido durante este período, y mejorar el metabolismo de los AG lo que se debe reflejar en la producción y composición de la leche en cuanto al contenido de grasa y proteína.
OBJETIVOS
General
Evaluar el efecto de la aplicación parenteral de la L-carnitina en vacas Holstein en el período de transición a la lactancia.
Específico
Evaluar el efecto de la aplicación parenteral de diferentes niveles de la L- carnitina sobre:
• El consumo de la materia seca de la dieta 10 días antes del parto y 10 y 20 días después del parto.
• La producción y la composición de la leche en grasa y la proteína a los 5, 10, 15 y 20 días de lactancia.
• Las variables asociadas con el balance energético en vacas en la fase de transición.
22
MATERIALES Y MÉTODOS
La fase experimental de este estudio se realizó de manera simultánea con otro estudio para la tesis doctoral de Castro (2016) en el centro Paysandú de la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, ubicado en el corregimiento Santa Elena, a 2400 m.s.n.m. con temperatura promedio de 14°C y humedad relativa promedio del 80%, características que corresponden a la formación Bosque muy húmedo montano bajo bmh-MB, según la clasificación de Holdridge (Espinal y Montenegro, 1977), con una precipitación promedio de 2500 mm/año.
Antes de iniciar el trabajo este fue avalado por el comité de ética de investigación de la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín mediante comunicación CEMED 200.
Se emplearon 24 vacas de la raza Holstein seleccionadas según los registros productivos y reproductivos del centro, entre dos y seis partos, que se encontraban entre el día 20 antes del parto (260 días de gestación) y el día 20 posparto. Las vacas pastorearon
Cenchrus clandestinus. Hochst Ex chiov, sometido a manejo y fertilización tradicional y
recibieron la suplementación de dos kilogramos diarios durante el preparto; después del parto recibieron 1 kilogramo de alimento por cada 4 litros de leche producidos, de acuerdo a su peso y nivel de producción de leche. En las Tablas 1 y 2 se registra la información de la composición química del pasto y de los suplementos utilizados.
Tabla 1. Composición química del pasto kikuyo (Cenchrus clandestinus.
Hochst) (Valores expresados en porcentaje)
PC PCIDN PCIDA FDN FDA GB Cen Lig CNE Promedio 22,36 7,14 1,18 57,84 29,00 2,62 10,39 4,14 13,93 Máximo 25,30 9,10 1,50 63,90 30,50 3,83 11,57 5,30 22,601
23
Mínimo 20,40 6,00 1,00 51,90 25,80 1,87 9,23 3,30 4,51
N 5 5 5 5 5 5 5 5 5
PC= proteína cruda; PCIDN= proteína insoluble en detergente neutro; PCIDA= proteína insoluble en detergente ácido; FDN= fibra en detergente neutro; FDA= fibra en detergente ácido; GB= Grasa Bruta; Cen= cenizas; Lig= lignina; CNE= carbohidratos no estructurales (CNE= 100-(PC+EE+FDN+Cen)+ PCIDN)
1 La aplicación para estimar el contenido de CNE arrojó valores entre 4,50 y 22,60. El más
bajo se obtuvo cuando se utilizaron los valores más altos de los componentes químicos. El más alto corresponde al empleo de los valores más bajos de los componentes químicos.
Tabla 2. Composición química de los suplementos utilizados en la etapa
preparto y posparto durante el experimento (Valores expresados en
porcentaje)
PC PCIND PCIDA FDN GB Cen Lig CNE Preparto 16,1 2,0 1,7 25 5,42 5,35 3,5 50,13 Posparto 12,4 5,1 2,6 44,3* 5,6 12,2 7,0 30,6 PC= proteína cruda; PCIDN= proteína insoluble en detergente neutro; PCIDA= proteína insoluble en detergente ácido; GB= Grasa Bruta; FDN= fibra en detergente neutro; FDA= fibra en detergente acido; Cen= cenizas; Lig= lignina; CNE= carbohidratos no estructurales (CNE=
100-(PC+EE+FDN+Cen)+ PCIDN) *
Resultados reportado del alimento Renta Leche por el laboratorio.
TRATAMIENTOS
Los animales recibieron la aplicación intramuscular de una solución de L-carnitina cada cinco días desde el día 260 de gestación y hasta el día 15 postparto según el tratamiento, en varios puntos de musculatura del anca, la porción superior del muslo (músculo semitendinoso y semimembranoso) teniendo en cuenta no aplicar más de 50 ml por lugar de aplicación; en el caso de las dosis más altas se inyectó lentamente en varios puntos verificando que no se presentaran edemas u otro tipo de alteración. Se distribuyeron las 24 vacas de manera que quedaron asignadas 6 vacas por cada uno de los cuatro tratamientos aleatoriamente en la medida en que se iban presentando los partos. Los grupos se conformaron así:
− Control (T0): conformado por seis vacas que no recibieron aplicación intramuscular de L-Carnitina.
− Experimental T1: Este grupo de seis vacas recibió una dosis baja de 125 ml de solución de L-carnitina a razón 5 gramos por aplicación vía parenteral cada 5 días, desde el día 10 antes del parto (día 260 de gestación) hasta los 15 días posparto.
24
− Experimental T2: Este grupo de seis vacas recibió una dosis media de 250 ml de solución de L-carnitina a razón de 10 gramos vía parenteral cada 5 días, desde el día 10 antes del parto (día 260 de gestación) hasta los 15 días posparto.
− Experimental T3: Este grupo de seis vacas recibió dosis alta de 375 ml de solución de L-carnitina a razón de 15 gramos vía parenteral cada 5 días, desde el día 10 antes del parto (día 260 de gestación) hasta los 15 días posparto.
La estimación del consumo del pasto se realizó utilizando la técnica del doble marcador, con óxido de cromo (Correa et al, 2009) para estimar la producción de heces (Lippke, 2002) y materia seca indigerible como marcador interno para la estimación de la digestibilidad de la materia seca, teniendo en cuenta los gramos de marcador en el alimento y su recuperación en las heces. El consumo del suplemento alimenticio fue calculado por la diferencia entre lo ofrecido y lo rechazado. El óxido de cromo se ofreció en 20 gramos de una mezcla de concentrado y melaza en pelet o extruido. A las muestras de heces se les determinó la degradabilidad utilizando cuatro vacas canuladas pastoreando pasto kikuyo en el Centro Paysandú de la Universidad Nacional. Todos los análisis químicos se realizaron en el Laboratorio de Análisis químico y bromatológico de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín.
En el ordeño de la mañana y de la tarde se tomaron muestras de leche, las cuales fueron inmediatamente refrigeradas y llevadas a los Laboratorios de Análisis Químico y Bromatológico donde se determinó el contenido de proteína por el método Kjeldahl NTC 4657 (ICONTEC, 1999) y al de Leches donde se determinó el contenido de grasa por el método Babcock (Babcock, 1890) (AOAC International y Latimer, 2016). Se obtuvieron datos de contenido de proteína y grasa de la leche a los 5, 10 y 15 días después del parto de cada vaca en cada uno de los cuatro tratamientos.
El BEN se estimó teniendo en cuenta las variables peso corporal, producción y composición de la leche de cada una de las vacas empleadas para el estudio como la diferencia entre el requerimiento de ENl según los requerimientos del NRC (2001) y el consumo total de energía en los días 270 de gestación, 10 y 20 postparto. El consumo total de las fracciones para calcular ENl se estimó por la sumatoria entre el consumo estimado del forraje más el consumo del suplemento alimenticio utilizando las ecuaciones propuestas por el NRC (2001). Para los cálculos se empleó Microsoft Excel (2013) del paquete Microsoft Office 365 ProPlus.
25
ANÁLISIS ESTADÍSTICOS
Para el análisis de los datos se empleó el PROC MIXED del paquete estadístico SAS (SAS Institute Inc., Cary, NC, 1988). El criterio de información de Akaike (Akaike, 1974) se utilizó para modelar la estructura de covarianzas teniendo en cuenta el número del parto, la producción de leche corregida a 305 días en la lactancia anterior, la condición corporal y el peso al inicio de la lactancia.La comparación de medias entre los tratamientos se realizó mediante la prueba de mínimos cuadrados LSM aceptando diferencias estadísticas cuando p<0,05.
El modelo estadístico sugerido incluyó los efectos fijos de tratamiento, período de medición y la interacción entre el tratamiento y el período de medición.
YHIJK = U + β+ TH + I (T) I + PJ + TPHJ+ E(HIJK)
Donde:
YIJK = Variable de respuesta del K-ésimo animal en el H-ésimo tratamiento dentro
del J-ésimo período de medición.
U = Media general
β = Efecto de la covariable
TH = Efecto del H-ésimo tratamiento (1-4)
27
RESULTADOS
En las tablas 3 y 4 se registran los valores de las medias para el CMS del forraje, del suplemento y el total de acuerdo con los días de evaluación y con el efecto de los tratamientos. El análisis estadístico indicó que no hubo efecto de la interacción entre el tratamiento y el día de evaluación en el CMS del pasto, del suplemento y el total (P>0,251; P>0,259 P>0,426, respectivamente), como tampoco hubo efecto de los tratamientos sobre el CMS del forraje (P>0,984), del suplemento alimenticio (P>0,232) y el total (P>0,874).
Tabla 3. Valores de las medias del consumo de la materia seca de acuerdo
con los días de evaluación.
Consumo de la materia seca (kg/día)
Día en relación al parto EE P -10 10 20
Del forraje 8,74a 12,60b 12,80b 0,367 <0,001
Del suplemento 1,78a 6,82b 7,72c 0,151 <0,001
Total 10,5a 19,4b 20,5b 0,404 <0,001
a,b,c Valores promedio diferentes en la misma línea o columna son diferentes.
Como era de esperarse se presentó diferencia en el CMS en función de los días al parto (P<0,0001). Los resultados indican que el CMS del forraje y del suplemento fue menor 10 días antes de la fecha prevista del parto lo que se explica por los cambios fisiológicos, metabólicos, de comportamiento y de oferta de alimento que experimenta la vaca al final de la gestación. Después del parto no hubo diferencia en el valor promedio del CMS del forraje y del total, pero si existe para la materia seca consumida procedente del suplemento alimenticio lo cual se explica porque la oferta de este depende del nivel de producción de leche.
28
Tabla 4. Valores de las medias del consumo de la materia seca para cada
tratamiento.
Consumo de la materia seca (kg/día) TRATAMIENTO EEM P T0 T1 T2 T3 Del forraje 11,19 11,40 11,50 11,42 0,578 0,984 Del suplemento 5,63 5,25 5,76 5,13 0,235 0,232 Del total 16,82 16,65 17,25 16,56 0,621 0,874Los valores estimados del consumo total de la materia seca, que incluye el del forraje más el del suplemento ofrecido, obtenidos en el estudio estuvieron por encima de los obtenidos aplicando el método sugerido por el NRC 2001 (Tabla 5). Por este método tampoco se observan diferencias entre los tratamientos (P>0.001). Al aplicar la prueba t de dos colas se encuentra diferencia (t(69)=1,98; p(0,00001)) entre los dos consumos (Anexo 1).
Tabla 5. Valores de las medias del consumo de la materia seca estimado de
acuerdo con el NRC (2001).
Consumo de la materia seca (kg/día) TRATAMIENTO EEM P T0 T1 T2 T3 1 Fase Preparto 15,14 15,20 15,40 13,76 0,734 0,385 2 Fase Posparto 11,83 11,12 11,66 11,47 0,578 0,829 3 Total 14,04 13,84 14,15 12,98 0,649 0,578 1 CMS = (0,372*LCG + 0,0968*PV0,75)*(1-e(0,192*(SEL+3,67))) 2CMS = ((1,97-(0,75*e(0,16*(DP-280))))/100)*PV)3CMS = Fase Preparto y Postparto
Los valores promedio para la producción y la composición de la leche de acuerdo con los días en lactancia y el efecto de los tratamientos se registran en las tablas 6 y 7.
29
Tabla 6. Valores promedio de la producción y el contenido de proteína y grasa
en la leche en función de los días en lactancia.
Variable Día en relación al parto EE P
5 10 15 20 Producción de Leche (L) 25,00 a 30,70b 31,30b 34,70c 0,919 <0,001 Proteína en la leche (%) 3,46 a 3,17b 2,91c 2,83c 0,066 <0,001 Grasa en la leche (%) 3,64 a 3,33ab 2,92b 2,88b 0,137 <0,001
a,b,c Valores promedio diferentes en la misma línea o columna son diferentes
Los resultados de la tabla anterior muestran que la producción de leche aumentó entre los 5 y los 10 días de lactancia, no presentó diferencia entre los 10 y los 15 días y aumentó de manera significativa entre el día 15 y 20 de lactancia. Con relación al contenido de proteína se observa su disminución significativa hasta el día 15, no siendo diferente entre éste y el 20 de lactancia. El contenido de grasa de la leche también disminuyó con los días en lactancia, siendo mayor a los 5 días que a los 15 y 20 días, pero no diferente entre los 5 y los 10 días y entre los 15 y 20 días.
Tabla 7. Valores promedio de la producción y el contenido de proteína y grasa
en la leche en función de los tratamientos.
Variable
TRATAMIENTO
T0
T1
T2
T3
P
Producción de
Leche (L)
31,33
28,92
32,70
28,71
0,269
Proteína en la
leche (%)
3,141
3,129
3,045
3,067
0,867
Grasa en la
leche (%)
2,989
3,481
3,266
3,033
0,222
La producción de leche no presentó diferencia en función de los tratamientos (P=0,269), ni por la interacción entre el tratamiento y el día de evaluación (P=0,466). Los tratamientos no influyeron en el contenido de proteína y grasa (P>0.001), ni hubo efecto de la interacción entre estos y el día de lactancia (P=0,382 y P=0,163).
Con la información disponible se realizó un análisis de correlación entre la producción de leche y su composición. En la figura 3 se registran los resultados de este análisis.
