AMINOÁCIDOS EN RUMIANTES: NECESIDADES PARA LA PRODUCCIÓN

Las proteínas son un grupo muy complejo de componentes que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y en algunos casos, sulfuro. La hidrólisis de las proteínas produce aminoácidos libres. Un aminoácido es un ácido orgánico que contiene un grupo amino. Aunque más de 200 aminoácidos han sido aislados de materiales biológicos, sólo 20 de estos son hallados comúnmente como componentes de las proteínas (Cecava, 1995; McDonald et al., 2010).

AMINOÁCIDOS ESENCIALES
Los vegetales y muchos microorganismos son capaces de sintetizar proteínas de componentes nitrogenados simples tales como los nitratos. Los animales no pueden sintetizar el grupo amino, y con el objetivo de construir sus proteínas corporales, ellos deben tener una fuente dietética de aminoácidos. Ciertos aminoácidos pueden ser producidos a partir de otros por un proceso conocido como transaminación, pero los esqueletos de carbono de ciertos aminoácidos no pueden ser sintetizados por los animales, por lo tanto estos aminoácidos son llamados esenciales o indispensables (McDonald et al., 2010). Los aminoácidos esenciales para la mayoría de animales son: arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. En el caso de arginina e histidina, el animal puede sintetizarlos, aunque en cantidades insuficientes para satisfacer los requerimientos corporales, particularmente durante las etapas tempranas del crecimiento o para los altos niveles requeridos en la producción (NRC, 2001).

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IMPORTANCIA Y FUNCIONES DE LOS AMINOÁCIDOS
La proteína es el principal constituyente de los órganos y tejidos blandos del organismo, sin embargo, son los aminoácidos y no las proteínas, los nutrientes requeridos por los animales. Los aminoácidos incluyen una enorme cantidad de grupos de sustancias estrechamente relacionadas pero fisiológicamente distintas. Es necesario un abastecimiento continuo a través de toda la vida para el crecimiento, reparación tisular, mantenimiento, producción hormonal y otras funciones de los animales (NRC, 2001; Chiba, 2009).

Hay un grupo creciente de evidencia que sugiere que los rumiantes requieren cantidades específicas de aminoácidos esenciales para el óptimo crecimiento y lactación. Esto es especialmente necesario para los rumiantes jóvenes cuyos requerimientos de proteína son bastante altos. Optimizar el abastecimiento de aminoácidos para los rumiantes en crecimiento y lactación mejorará la eficiencia de la utilización de la proteína y, en muchos casos, mejorará la ingesta de alimento, y con eso, la energía disponible para el animal (Cecava, 1995).

Si bien los aminoácidos son esenciales para la construcción de los materiales necesarios para la síntesis de proteínas de los tejidos y la leche, a una menor extensión los aminoácidos también son requeridos como precursores para la síntesis de otros metabolitos corporales. La mayoría de aminoácidos sirven como precursores para la gluconeogénesis y todos pueden ser convertidos a ácidos grasos o servir como fuentes inmediatas de energía metabólica cuando son oxidados a CO2 (NRC, 2001). A pesar de tener varias rutas de metabolización, todas concluyen formando piruvato, acetil-CoA o intermediarios del ciclo del ácido tricarboxílico (Chiba, 2009).

El aminoácido arginina es componente de la creatina y desempeña funciones en el almacenamiento y transmisión de la energía unida al fosfato, es componente del ciclo de la urea y está involucrado en la conversión de amino a urea. El grupo conformado por ácido aspártico, serina y glutamina, está involucrado en la biosíntesis de purinas y pirimidinas. Serina también participa en la formación de esfingomielina, etanolamina y colina. El triptófano interviene en la formación de serotonina, que es vasoconstrictor y es hallado en cantidades significativas en el cerebro, también contribuye a la formación de melatonina, la cual desempeña una función de regulación de los ritmos estacionales y diurnos; además, participa en la síntesis de niacina y es posible satisfacer los requerimientos de niacina suplementando la alimentación con triptófano. Tirosina está involucrado en la síntesis de catecolaminas (dopamina, norepinefrina, epinefrina), participa en la síntesis de hormonas tiroideas triyodotironina (T3) y tiroxina (T4), e interviene en la síntesis de melanina (pigmento de la piel y el pelo) (Chiba, 2009; McDonald et al., 2010).

Por otro lado, metionina contiene grupos sulfuro y metilo, puede proporcionar hasta 40 diferentes aceptores del grupo metilo, interviene en la síntesis de cisteína, creatina y colina, y participa en la conversión de norepinefrina a epinefrina. El aminoácido glicina está involucrado en la síntesis de glutatión, creatina y purina, también se combina con el ácido cólico para formar ácido glicocólico y con el ácido benzoico para formar ácido hipúrico, además contribuye en la formación de porfirinas como el grupo heme. Cisteína también es un componente del tripéptido glutatión y uno de sus derivados es la taurina. Taurina es un componente de los ácidos biliares y de la vía excretora de sulfuro y también funciona como un neurotransmisor. El ácido glutámico también es un componente del glutatión, se descarboxila hacia ácido gamma-aminobutírico (GABA) que está involucrado en la regulación de la actividad del sistema nervioso central. También contribuye en la transaminación de los aminoácidos (Cecava, 1995; Chiba, 2009).

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FACTORES QUE AFECTAN LA SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS EN EL RUMEN
La proteína microbiana ruminal representa una fuente principal de aminoácidos para los rumiantes. La proteína microbiana contribuye con casi dos tercios de los aminoácidos absorbidos por los rumiantes. Aunque está caracterizada por una relativa alta proporción de nitrógeno no proteico, tiene un papel muy valioso en la nutrición de los rumiantes. No obstante, hay factores que pueden afectar la síntesis de proteína microbiana en el rumen tales como: la inadecuada ingesta de materia seca, un desbalance en la proporción concentrado-forraje de la dieta, el ambiente ruminal inadecuado y la deficiencia de minerales y vitaminas. Una deficiencia en la síntesis de proteína microbiana se presenta en animales que son alimentados con dietas ricas en concentrado debido al reducido pH ruminal o en animales alimentados con forrajes de baja calidad debido a la lenta degradación de los carbohidratos (Pathak, 2008).

AMINOÁCIDOS PARA EL CRECIMIENTO Y ENGORDE
Los rumiantes requieren una fuente de aminoácidos esenciales para el mantenimiento y depósito de tejido. Hay una base de datos creciente que sugiere que puede ser necesario un cierto patrón de aminoácidos esenciales para tener una óptima tasa de crecimiento o eficiencia de utilización de la proteína. Parece que incrementar las proporciones de lisina, aminoácidos con sulfuro, histidina e isoleucina satisfacen más las necesidades del animal, sin embargo, proporcionar un complemento completo de aminoácidos esenciales resultará en una mayor respuesta del animal (Cecava, 1995). En bovinos al pastoreo se indica que los aminoácidos más importantes para los bovinos en desarrollo incluyen metionina, lisina, histidina, leucina y valina (Titgemeyer y Löest, 2001).

Titgemeyer (2003) indica que metionina es el aminoácido más limitante tanto en bovinos como en ovinos y en presencia de metionina, lisina es el aminoácido limitante. Otros estudios indican que treonina es el tercer aminoácido limitante en los rumiantes en crecimiento. Por otra parte, lisina fue identificado como el primer aminoácido limitante en terneros post-destete, bovinos en crecimiento y vacas en lactación cuando son alimentados con maíz. En contraste, la metionina fue el primer aminoácido limitante para los terneros post-destete, bovinos en crecimiento y vacas en lactación cuando fueron alimentados con dietas altas en forraje, productos de la soya, proteínas derivadas de fuente animal, o una combinación de ellas (NRC, 2001).

Las respuestas de los bovinos en crecimiento a la suplementación con lisina y metionina incluyen incrementos en la ganancia de peso corporal y conversión alimenticia, y disminución en la excreción de nitrógeno urinario. También se ha llegado a determinar que los aminoácidos fenilalanina e isoleucina están disminuidos cuando los animales son alimentados con dietas a base de maíz, harina de soya, harina de sangre o harina de pescado (NRC, 2001).

En el estudio realizado por Ferreira (2004) en cabras, se determinó que el principal sitio de depósito proteico en esta especie es el tejido muscular y los aminoácidos encontrados en la carcasa fueron arginina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, valina y treonina. El concluyó que los aminoácidos esenciales requeridos para el desarrollo muscular serán requeridos en mayores concentraciones que los aminoácidos no necesarios para el desarrollo de estos tejidos.

AMINOÁCIDOS PARA LA PRODUCCIÓN LÁCTEA
Numerosos estudios han demostrado que la alimentación con proteína extra puede incrementar la producción de leche. La producción láctea responde a los cambios en la cantidad de proteína dietética y su composición de aminoácidos (Chamberlain y Yeo, 2003).

Hay muchos estudios sobre los efectos en la producción de leche por la suplementación con los aminoácidos metionina y lisina. Estos dos aminoácidos son siempre los más probables de estar entre el grupo de aminoácidos más limitantes, particularmente en dietas basadas en maíz y soya (Chamberlain y Yeo, 2003). En las vacas lecheras que se alimentan de ensilado y suplementos con poca proteína, la histidina es el primer aminoácido limitante para la secreción de proteína láctea. Otros aminoácidos que están relacionados directamente a la síntesis y secreción de proteína láctea son metionina, fenilalanina, triptófano, histidina y tirosina (Chamberlain y Yeo, 2003; McDonald et al., 2010).

Las respuestas de los bovinos en lactación a la suplementación con lisina y metionina incluyen un incremento en el contenido y producción de proteína en la leche, especialmente de caseína, producción láctea e ingesta de alimento (NRC, 2001). En experimentos en los cuales a las vacas se les dieron dietas deficientes en aminoácidos y que indujeron movilización de las reservas corporales, la suplementación con aminoácidos fue utilizada para reponer la proteína corporal, y en el caso de histidina, los almacenes corporales de carnosina y hemoglobina. En la deficiencia de histidina, los niveles de hemoglobina están reducidos después de períodos prolongados de deficiencia y los almacenes de carnosina en el músculo están reducidos casi a cero. Ya que la metionina está estrechamente detrás de la histidina como segundo aminoácido limitante, la proteína corporal también necesitará estar movilizando el abastecimiento de metionina para mantener la producción láctea (Chamberlain y Yeo, 2003).

AMINOÁCIDOS PARA LA PRODUCCIÓN DE LANA
La fibra de lana es principalmente proteína con poco menos del 0.5% siendo lípidos y minerales. La lana contiene altos niveles de cisteína y también contiene tirosina, lisina, isoleucina, histidina y glutamato. La cisteína se encuentra en aproximadamente 10% en la lana en comparación al 1.3% que hay en el cuerpo. La concentración de metionina en la lana es baja, casi la mitad de lo que hay en el cuerpo. Las concentraciones de serina también son altas en la proteína de la lana, aproximadamente el doble de lo que hay en el cuerpo. La posible función de la serina sería formar uniones de hidrógeno que ayudan a consolidar la estructura de la fibra (Liu y Masters, 2003; McDonald et al., 2010).

También hay que tener en cuenta que la lana está casi enteramente compuesta de proteína con muy altos niveles de cisteína y serina en comparación con otros tejidos corporales. El crecimiento de la lana requiere más proteína en relación a la energía y extrae aminoácidos, en particular metionina y cisteína, desproporcionadamente del total corporal. Esto crea un desbalance de aminoácidos disponibles para la síntesis de otros tejidos corporales (NRC, 2001; Liu y Masters, 2003) que deben ser suplementados siempre.

El abastecimiento exógeno de aminoácidos de la dieta y microorganismos en el rumen usualmente no proporcionan suficiente metionina y cisteína para apoyar las máximas tasas de crecimiento de la lana. El máximo crecimiento de lana demanda un alto nivel de proteína en la dieta. La suplementación con metionina aumenta la eficiencia de la proteína para el crecimiento de lana promoviendo el metabolismo de proteína en los folículos, piel y cuerpo. La suplementación con cisteína es menos efectiva pero incrementa la tasa de crecimiento y el contenido de sulfuro en la lana (Liu y Masters, 2003).

En conclusión, el abastecimiento y la demanda de aminoácidos están ligados a la energía dietética de tal manera que, bajo situaciones principalmente al pastoreo, las deficiencias de aminoácidos podrían ser muy variables. Los bovinos en crecimiento, en fase de lactación o con exigencias de producción y alimentados con pastos pueden experimentar limitaciones en el abastecimiento de aminoácidos, y, así, son capaces de responder a una suplementación (Titgemeyer y Löest, 2001).

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