UNIVERSIDAD JUAN A MAZA
FACULTAD DE CIENCIAS VETERINARIAS Y AMBIENTALES FISIOLOGÍA VETERINARIA
“APARATO DIGESTIVO DE RUMIANTES”
Vet. Diego Grilli.Doctor en Ciencias Biológicas.
Facultad de Ciencias Veterinarias y
Ambientales.
Universidad Juan A Maza.
Las rumiantes componen su dieta con una alta proporción de especies
vegetales.
Especies vegetales constituyen la única fuente de nutrientes para el rumiante.
Los nutrientes están contenidos en la célula vegetal.
Almidón
Celulosa Lignina
ProteínaEnergía
Metabólica
Hemicelulosa
NUTRIENTES = CÉLULA VEGETAL
VACUOLAS CITOPLASMÁTICAS = CARBOHIDRATOS DE RESERVA = ALMIDÓN
Vacuolas
Gránulos de
Almidón
Celulosa
Lignina
Hemicelulosa
PARED CELULAR VEGETAL = FIBRA VEGETAL = CARBOHIDRATOS
ESTRUCTURALES
CELULOSACarbohidrato Estructural
(Principal componente de la pared celular vegetal)
HEMICELULOSACarbohidrato Estructural
(Otro componente de la pared celular vegetal)
LIGNINANo es un Carbohidrato Estructural
(Fenil propano no digerido por enzimas bacterianas)
Celulosa
Lignina
Hemicelulosa
Celulosa
Lignina
Hemicelulosa
CARBOHIDRATOS ESTRUCTURALES
EDAD FENOLÓGICA DE LA PLANTA
Forraje joven
Celulosa
Lignina
Hemicelulosa
CARBOHIDRATOS ESTRUCTURALES
EDAD FENOLÓGICA DE LA PLANTA
Forraje viejo
RUMIANTE = Gran Capacidad para degradar los carbohidratos estructurales presentes en
la pared celular vegetal.
CARACTERÍSTICAS DEL TRACTO DIGESTIVO DEL RUMIANTE
DIVERTÍCULOS ESTOMACALES = COMPARTIMENTOS (Derivados embriológicamente de la porción aglandular del estómago)
COMPARTIMENTOS DIGESTIVOS
COMPARTIMENTOS DIGESTIVOS
COMPARTIMENTOS
Retículo
RumenOmaso Abomaso
Esófago Intestino
COMPARTIMENTOS = 75 % CAVIDAD ABDOMINAL - 30% Peso Vivo del animal.
• Saco craneoventral del rumen.• Epitelio reticular en forma de celdas con numerosas papilas.• Receptáculo para objetos pesados ingeridos.• Conectado al omaso por el orificio retículo-omasal (partículas
alimenticias hasta tener un diámetro de 1 a 2 mm).• Compartimento de paso de alimento en el rumiante adulto.
RETÍCULO
Retículo
RUMENRUMEN = 15 - 20% del peso vivo
Bovino: 120 – 220 ltsOveja / Cabra: 8 – 12 lts
• El más grande de los preestómagos.• Saculado por pilares musculares.• Numerosas papilas.• Almacén y mezcla de alimento.• Ambiente anaerobio para flora ruminal.• Cuba de fermentación por excelencia.
RUMEN
RUMEN = 60 - 65% de la digestión de los nutrientes.
digestión
PROCESOFERMENTATIVO
Rumen
Actividad fermentativa
Ecosistema microbiano ruminal
Bacterias
Protozoos
Hongos
Actividad fermentativa
ECOSISTEMA MICROBIANO RUMEN
Bacterias: 109-1011 células/ml < 10 µm
Protozoos: 104-106 céls/ml 30 – 250 µm > 100 especies (10-25) 20-40 % masa microbiana
Hongos: 103-105 céls/ml 5 géneros, 15 especies < 8% masa microbiana
Cuántos? Son muchos.....
Bacterias...1.000 a 10.000 millones por mL de líquido ruminal
Protozoarios...20.000 a 200.000 por mL de líquido ruminal
200 a 1100 mg/100 mL de líquido ruminal
300 a 1600 mg/100 mL de líquido ruminal
x100 x350 x3000 x5000
BACTERIAS DEL RUMEN
60% de la masa microbiana.
200 especies bacterianas
Lignolíticos
Célula vegetal
Hongos
INTERACCIÓN ENTRE MICROORGANISMOS
Célula vegetal
Bacterias
INTERACCIÓN ENTRE MICROORGANISMOS
Pared celular
Hemicelulosa Grupo de
BacteriasHemicelulolític
as
Celulosa
Grupo de Bacterias
Celulolíticas
INTERACCIÓN ENTRE MICROORGANISMOS
Grupo de Bacterias
Amilolíticas
Gránulos de almidón
INTERACCIÓN ENTRE MICROORGANISMOS
Hemicelulosa
Celulosa
Almidón
Proteína
SUPERPOSICIÓN DE SUSTRATOS METABOLIZADOS
METABOLISMO MICROBIANO
METABOLISMO MICROBIANO
ALMIDÓN, AZÚCAR, FIBRA PROTEÍNAS Péptidos Aminoácidos
Microorganismos AGV CO2 CH4 + NH3
Rutas de degradación ruminal de carbohidratos y proteínas
Energía (ATP)
ACETATO
BUTIRATO
PROPIONATO
Ácidos Grasos Volátiles (AGV)
FERMENTACION ANAEROBIA DE CARBOHIDRATOS
CELULOSA PECTINA HEMICELULOSAALMIDÓNAZÚCARES SOLUBLES
Pentosas
Hexosas Ciclo de la pentosa
Vía de Embden-Meyerhof
Piruvato
Formato Vía del acrilato
Acetil CoA
CO2 + H2 Vía del succinato
Metano ACETATO BUTIRATO PROPIONATO
Principales vías del metabolismo de los carbohidratos en el rumen
FERMENTACION ANAEROBIA DE CARBOHIDRATOS
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL DE LAS BACTERIAS RUMINALES
LIGNINA HEMICELULOSA
AGV principales ACETATO y METANO
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL DE LAS BACTERIAS RUMINALES
CELULOSAPROTEÍNAS
C
AGV principal ACETATO y BUTIRATO
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL DE LAS BACTERIAS RUMINALES
ALMIDÓNAZUCARES LIPIDOS
C
AGV principal PROPIONATO
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL DE LAS BACTERIAS RUMINALES
LACTOSAAZUCARES LIPIDOS
AGV principal LACTATO
CANTIDAD y DIVERSIDAD MICROBIANA DEL RUMEN DEPENDE DE LA COMPOSICION
NUTRICIONAL DE LA DIETA.
El tipo de Ácidos Grasos Volátiles producido depende de la población bacteriana predominante en el rumen.
Cubren 60-80% de los requerimientos energéticos
Ácidos Grasos Volátiles (AGV)
NUTRICIÓN DEL RUMIANTE
ABSORCIÓN RUMINAL de AGV• Orden: butirato, propionato, acetato• Absorción:
– 76% rumen – retículo
RUMENEPITELIO PLANO ESTRATIFICADO
QUERATINIZADO LAMINA PROPIA
LAMINA MUSCULAR
VASOS SANGUÍNEOS
SUBMUCOSA
MUSCULAR
SEROSA
ABSORCIÓN RUMINAL de AGV
1
2
3
LUZ del RUMEN CÉLULACAPILARE
S
1 Absorción de Ácidos Grasos Volátiles No Disociados por difusión simple (liposolubles)
2 Absorción de Ácidos Grasos Volátiles Disociados independiente de HCO3-.
3 Absorción de Ácidos Grasos Volátiles Disociados dependiente de HCO3-.
AGV AGV
pH
AGV_
AGVH
AGVH
H+ H+Na+ Na+
AGV_
HCO3_
METABOLISMO de AGVDIETAFORRAJE
SGRANOS
RUMENHEMICELULOSA
CELULOSA - ALMIDÓN
GLUCOSAGASES(CO2 y METANO)
ENERGÍA(Crecimiento microbiano)
AGVBUTIRATO
ACETATO PROPIONATOCETONA
S
PARED RUMINAL
SANGRE PORTAL
(HÍGADO)
LACTATO
BUTIRATO
HÍGADO
CETONAS
METABOLISMO de LIPIDOS
ACIDOS GRASOS
CETONASSANGRE
(CIRCULACIÓN GENERAL)
ACETATO
ACETATO
PROPIONATO
GLUCOSALACTATO
GLUCOSA
ACETATO
MÚSCULOS(carne)
CETONAS
GLUCOSA
ENERGÍA
PROTEÍNA
GLUCOSAACETATO
CETONAS
TEJIDO ADIPOSO
ACETATO
CETONAS
ENERGÍA GLUCOSAGLICERO
LTGS
GLUCOSAACETATO
CETONAS
GLANDULA MAMARIA
ACETATO
CETONAS
ENERGÍA GLUCOSAGLICERO
LACIDOS GRASOS
CCLACTOSA
INTESTINOS
ALMIDÓN
GLUCOSA
FIBRA NO DIGERIDA
HECES
ALMIDÓN NO DIGERIDO
AMILASA PANCRÉTICA
MOTILIDAD RUMINAL
• Contacto alimento - microbiota.• Absorción de AGV. • Fragmentación del alimento.
1- Mezcla del contenido ruminal
FUNCIONES
AGV
Retículo Rumen
Omaso
2- Propulsión retículo omaso
3- Expulsión de gases eructo
4- Regurgitación Rumia.
MOTILIDAD RUMINAL
• Retículo (Contracción Bifásica Reticular).
• Saco dorsal.• Saco ciego dorsal.• Saco ventral.• Saco ciego ventral.
CONTRACCIONES PRIMARIAS
MOTILIDAD RUMINAL
• SACOS CIEGOS.• ERUCTO.
CONTRACCIONESSECUNDARIAS
MOTILIDAD RUMINAL
CICLO RUMINAL •Se repite 1 a 3 veces por minuto.•Mayor frecuencia durante la alimentación. •Las contracciones están controladas por el sistema nervioso central a través del nervio vago.•Condiciones internas del rumen pueden afectar significativamente la motilidad.
ESTRATIFICACIÓN DEL CONTENIDO RUMINAL
Estrato Sólido
Estrato Fangoso
MÉDULA ESPINAL
GANGLIO SIMPÁTICO
PRE-GANGLIONAR (Ach)
POST-GANGLIONAR (Ach y NA)
MUSC. LONGITUDINAL
MUSC. CIRCULAR
MUSC. de la MUCOSA MUCOSA
MOTILIDAD RUMINAL
INERVACIÓN
Plexo Mientérico Plexo Submucoso
MÉDULA ESPINAL
GANGLIO SIMPÁTICO
PRE-GANGLIONAR (Ach)
POST-GANGLIONAR (Ach y NA)
Plexo Mientérico
MUSC. LONGITUDINAL
MUSC. CIRCULAR
Plexo Submucoso
MUSC. de la MUCOSA MUCOSA
MÉDULA ESPINAL
CORDÓN ESPINAL
N. VAGO
N. VAGOPre-ganglionar
(Ach)
Neuronas Post-ganglionar (Ach y NA)
N. PELVICON. ESPLÁCNICO
(Ach)
MOTILIDAD RUMINAL
INERVACIÓN
1. Hormonas digestivas: Gastrina, Secretina, CCK.2. Péptidos paracrinos: Somatostatina (inhibe tubo digestivo).3. Neuropéptidos: VIP (péptido intestinal vasoactivo).
MOTILIDAD RUMINAL
RECEPTORES
R. ESTIRAMIENTO
Terminaciones nerviosas que informan el tamaño y distención del
rumen.
Distención exagerada del rumen (Timpanismo)
Atonía ruminal.
MOTILIDAD RUMINAL
RECEPTORES
R. TENSION
Terminaciones nerviosas (pilares) que
informan la consistencia del
contenido ruminal.
Consumo de Material fibroso E. Sólido (+) receptores (+) motilidad
Consumo de Granos o Forraje tierno E. Fangoso (-) receptores (+) motilidad
MOTILIDAD RUMINAL
RECEPTORES
R. de pHGRANO
SpH 6,5
Proliferación de bacteriasDegradación
óptima de la fibra
AGV pH 6,0
Proliferación de Streptococus
bovis
Acidosis Subaguda
Ácido Láctic
o
Bacterias Utilizador
as del Lactato
Ácido Láctico
Fermentación de
carbohidratos
Crecimiento
bacteriano
Bacterias Utilizadoras del
LactatoProliferación de
Lactobacillus sp.
pH 5,0Acidosis AgudaAtonía ruminal.
Aumento absorción
Acidosis metabólica
R. de pH captan el descenso del pH
aumentan la motilidad favorecen la
absorción de AGV.
DESCENSO DE PH INHIBE EL
CRECIMIENTO DE BACTERIAS
CELULOLÍTICAS.
REGULACIÓN del pH
1- PRODUCCIÓN de AGV
HCO3-, FOSFATOS y UREA
AGV
AGV
AGV
AGV
AGV
H+
AGV
H+H+H+
H+
pH depende de …
2- ABSORCIÓN de AGV
Al descender el pH (> H+) aumenta la absorción de AGV.
3- SALIVAHCO3
-
HCO3-HCO3
-
HCO3-
HCO3-
HCO3-
pH salival = 8.1 a 8.3Producción de saliva diaria = 100 L.
Reflejo vago – vagal que permite la eliminación de gases (CO2 y CH4).Esto logra disminuir la presión gaseosa intraruminal. Acumulación de gases meteorismo ruminal compresión del diafragma †
ERUCTACIÓN
CO2
CH4
Reflejo vago – vagal que permite la regurgitación del material fibroso sólido (estrato sólido) re-masticación re-ensalivación nueva deglución. Esto logra disminuir el tamaño de partícula del alimento y aumentar la superficie para la fermentación microbiana. La rumia ocurre principalmente cuando el animal descansa y no come.
RUMIA
FLUJO DEL ALIMENTO
Retículo
RumenOmaso
Esófago
OMASO = 25 % Capacidad gástrica total. 20 % Absorción de AGV.
OMASO
• Recibe partículas de alimento masticadas y digeridas por microorganismos.
• Esférico.• Anchos pliegues longitudinales u hojas en su interior, con
pequeñas papilas (Librillo). • Absorbe agua y electrolitos de los alimentos.• Retiene partículas de materia entre sus hojas.
OMASO
Contracciones omasales:• Bovinos se contrae en forma independiente del resto.• Caprinos y Ovinos se contrae 30 segundos después de la
contracción bifásica reticular.
COMPARTIMENTOS
Retículo
RumenOmaso Abomaso
Esófago
ABOMASO = ESTÓMAGO GLANDULAR
ABOMASO - CUAJAR
• Recibe partículas de alimento en forma continua.• Relajación receptiva: sólo ondas peristáltiscas hacia el duodeno.• Pliegues longitudinales. • Funciones digestivas de proteínas y agua.
ABOMASO
CRIPTA GÁSTRICA
Células Mucosas de la Superficie
Células Parietales
Células Mucosas del Cuello
Cél. Enterocromafines(Histamina)
Células D(Somatostatina)
Células Principales
(Pepsinógeno)
Cél. Enterocromafines (ANP)
H+
HCO3-
Célula Principales(PEPSINÓGENO)
El bajo pH de la luz gástrica convierte el pepsinógeno en
pepsina
Célula Parietales
(HCl)
SECRECIONES GÁSTRICAS Actividad de la Pepsina Degradación de proteínas
PÉPTIDOS
METABOLISMO DE PROTEINAS
DIETAFORRAJESGRANOS
RUMENPROTEÍN
A
NITRÓGENO NO PROTEICO
AMINOÁCIDOS
AMONIO
ENERGÍAPROTEÍNA BACTERIA
NA
PROTEÍNA
ABOMASO E INTESTINO
AMINOÁCIDOS
AMINOÁCIDOS
PARED INTESTINAL
HECESNITRÓGENO
ALIMENTICIO O BACTERIANO NO
DIGERIDO.“NITROGENO METABOLICO
FECAL”
PROTEÍNA BY PASS
AMINOÁCIDOS
SANGRE PORTAL
AMONIOHÍGADO
AMINOÁCIDOS
SANGRE (CIRCULACIÓN
GENERAL)
UREA
GLUCOSA
UREA
UR
EA
GLANDULA
SALIVAL
UREA
CICLO HEPATO-RUMINAL DE LA UREA
UREA
RIÑON
UREA
ORINA
AMINOÁCIDOS
MÚSCULOS(carne)
ENERGÍAPROTEÍNAMUSCULA
R
AMINOÁCIDOSUREA
GLANDULA MAMARIA
AMINOÁCIDOS
PROTEÍNA de la LECHE
ENERGÍAUREA de la
LECHE
PARED RUMINAL
METABOLISMO DE LIPIDOS
DIETA
FORRAJES
GRANOS
RUMENTRIGLICÉRID
OSFOSFOLÍPIDO
SGLUCOLÍPIDO
SGLÚCIDO
S
AGV
Ácidos Grasos Libres
Insaturados
Ácidos Grasos Libres
Saturados
Fosfolípidos bacterianos
BIOHIDROGENACIÓN BACTERIANA
INTESTINOFosfolípido
s bacterianos
HECESFosfolípid
os bacterian
osNo
Digeridos
Ácidos Grasos Libres
SaturadosLipoproteínas ricas
en Triglicéridos (LPTG)
PARED INTESTINA
LLPTG
VASOS LINFÁTIC
OS
LPTGSANGRE
(CIRCULACIÓN GENERAL)
LPTG
TEJIDO ADIPOSO
Ácidos Grasos
TRIGLICÉRIDOS
ENERGÍA
GLUCOSA
GLICEROL
GLICEROL
Ácidos Grasos
GLICEROL
MO
VIL
IZA
CIÓ
N
de G
RA
SA
Ácidos Grasos
No Esterificado
sNEFA
GLICEROL NEFA
HÍGADO
GLUCOSAENERGÍA
CETONAS
Triglicéridos de Almacenamiento
Hepático
ENERGÍA
LPTG
LPTG
GLANDULA MAMARIA
Ácidos Grasos
GRASA de la LECHE (AGCL)
ENERGÍAGLUCOSA
GLICEROL
GLICEROL
DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS
NACIMIENTO 3 semanas• Alimentación leche.• Bajos niveles de AGV.• Glucosa Intestino delgado.• Escaso desarrollo microbiano
ruminal.
PERÍODO MONOGÁSTRICO
GOTERA ESOFÁGICA
DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS
DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS
DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS
DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS
3 semanas 8 semanas.• Ingiere alimento sólido.• Aumentan los niveles de AGV.• Disminuye la Glucosa.• Comienza desarrollo microbiano
PERÍODO DE TRANSICIÓN
DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS
8 semanas adulto.• Los AGV estimulan desarrollo
papilas ruminales.• Glucosa obtenida por
metabolismo del propionato (hígado)
• Desarrollo microbiano completo.
PERÍODO “RUMIANTE ADULTO”