Procesos Fermentativos en Rumiantes: Anatomía de los Compartimentos Gástricos

Introducción a los Procesos Fermentativos

E F G t H 19 S 10: 3 11 n 2 13 9 5 p A 12 E 17 76 k 6 6 9 Los rumiantes se caracterizan por su capacidad para alimentarse de pasto o forraje, recursos alimenticios ricos en componentes de la pared celular vegetal, tienen entonces la posibilidad de degradar los carbohidratos estructurales del forraje, como celulosa, hemicelulosa y pectinas, que son muy poco digestibles para las especies monogástricas o no-rumiantes. a 8 18 H BIntroducción La anterior propiedad o capacidad de digerir sustratos fibrosos, se las concede los procesos digestivos de tipo fermentativo, realizadas por enzimas presentes y liberadas por los microorganismos que se alojan en los compartimentos del tracto gastrointestinal del rumiante.

COW RUMEN Si bien los procesos fermentativos favorecen el degradar carbohidratos estructurales, también pueden afectar la digestión de todos los demás componentes de la dieta, generalmente, esto no siempre representa siempre una ventaja.

Anatomía de los Compartimentos Gástricos del Rumiante

I Rumen (32%) Omasum O Reticulo Abomasum (60-70%) a Omasum Rumen (60-70%) Abomasum (13-14%) Retículo Saco retículo-ruminal (55-60%) En un rumiante adulto el estómago puede llegar a ocupar hasta el 75 % de la cavidad abdominal y junto con su contenido representa alrededor del 30 % del peso vivo del animal.

Retículo

El retículo está situado cranealmente y en contacto con el diafragma, comunicándose con el rumen a través del pliegue retículo-ruminal que los convierte en una sola unidad funcional (retículo-rumen). En este compartimento se realiza una selección del material, en función de su gravedad específica, y el retículo es importante también porque es aquí donde se originan los movimientos de todos los preestómagos

Rumen

El rumen es el compartimiento más voluminoso y está en contacto con la pared abdominal izquierda. La mucusa ruminal, es aglandular sin embargo permite el paso de electrolitos y agua desde el líquido extracelular a medida que se absorbe a través de esta, siendo la absorción entonces su principal función

Mucosa del Rumen

La mucosa del rumen presenta papilas digitiformes cuyo tamaño y grado de queratinización dependen del estímulo provocado por el tipo de dieta que está consumiendo el rumiante.

Omaso

Cuerpo omasal -198 sipsalis Sistema laminar del cuerpo omasal Reticulo (función de absorción) obins dos Abomasum Iq s2 ,omilir sd subsk) lad Canal omasal (función de tránsito) Figura 2.8 Funciones del omasum El omaso se ubica a la derecha de la red y posee forma esférica. Se comunica con la red por el esfínter retículo-omasal y con el abomaso por el esfínter omaso-abomasal.

Abomaso

Por último, el abomaso se ubica a la derecha y ventralmente en la cavidad abdominal, tiene forma de saco alargado con un extremo ciego denominado fundus y un extremo pilórico que desemboca en el duodeno.... Volviendo al rumen

Rumen como Cámara Fermentativa

El rumen constituye una cámara fermentativa para el rumiante, entre las funciones del rumen se cuentan: El almacenamiento, la digestión, (fermentación), absorción, secreción y transito del alimento hacia los compartimentos posteriores. De igual manera, el rumen constituye un ecosistema complejo, dado principalmente por lo siguiente:

• Microorganismos
• Simbiosis
• Relaciones Hospedero Huésped
• Relaciones entre microorganismos
• Depredación
• sustratos

Capas del Contenido Ruminal

Esófago Capa gaseosa Alimento grueso de hoy Capa sóli da Capa li qui da Orificio Reticulo-omasal Capa gaseosa. Se localiza en la parte superior y en ella se encuentran los gases producidos durante la fermen- tación de los alimentos. Capa sólida. Esta formada principalmente por alimento y microorganismos flotantes. El alimento consumido más recientemente, por ejemplo el dia de hoy, se establece en la parte superior de esta capa, debido a que po- see particulas de gran tamaño (1-2 cm), las cuales atrapan a los gases producidos. El alimento consumido con mas anterioridad, por ejemplo ayer, se localiza al fondo de la capa sólida, debido a que ya fue fermentado su- ficiente y se redujo su tamaño (2-3 mm), en este momento puede ser captado por el reticulo y salir a través del orificio reticulo-omasal. Capa líquida. Se localiza ventralmente y contiene liquido con pequeñas particulas de alimento y microorga- nismos suspendidos.

El Ecosistema Ruminal

Condiciones Ecológicas Básicas

Esófago Surco Omaso Píloro Rumen Retículo Abomaso Condiciones ecológicas del rumen

• Medio anaeróbico
• pH entre 6,0 a 6,5
• Temperatura entre 38 a 40ºC

Principales microorganismos

• Bacterias (Gram+ y Gram-)
• Hongos
• Protozoarios

Productos

• Ácidos grasos volátiles, ácido láctico, Dióxido de Carbono, Metano, Calor, Agua, Proteína

Condiciones Ecológicas y Microorganismos

Aporte de nutrientes pH Temperatura Anaerobiosis Eliminación de productos Presión osmótica La digestión fermentativa depende del normal desarrollo de los microorganismos que la realizan. Por esta razón, el rumiante crea y mantiene a nivel retículo-ruminal las condiciones ideales para su crecimiento y multiplicación, convirtiéndose en un "gigantesco medio de cultivo líquido".

Homeostasis del Rumen

Energía Nitrógeno c 1 AGV Proteina Vitaminas Homeostasis Aporte de nutrientes pH Temperatura Anaerobiosis Eliminación de productos Presión osmótica

Microorganismos: Bacterias Ruminales

Table 1. The characteristics of predominant ruminal bacteria. Abbreviations are as follows: CU, cellulose; HC, hemicellulose; DX, dextrins; SU, sugars; ST, starch; PC, pectin; XY, xylans; L, lactate; S, succinate; GL, glycerol; AA, amino acids; OA, organic acids; H2, hydrogen; F, formate; CO2, carbon dioxide; A, acetate; E, ethanol; B, butyrate; L, lactate; P, propionate; Br, branched-chain volatile fatty acids; and CH4, methane.

Species Ruminal niche Fermentation products Fibrobacter succinogenes CU S, F, A Ruminococcus albus CU, HC A, F, E, H2 Ruminococcus flavefaciens CU, HC S, F, A, H2 Eubacterium ruminantium HC, DX, SU A, F, B, L Ruminobacter amylophilus ST S, F, A, E Streptococcus bovis ST, SU L, A, F, E Succinomonas amylolytica ST S, A, P Prevotella ruminocola, albensis, brevis, and bryantii ST, PC, XY, SU S, A, F, P Butyrivibrio fibrisolvens ST, CU, HC, PC, SU B, F, A, H2 Selenomonas ruminantium ST, DX, SU, L, S L, A, P, B, F, H2 Megasphaera elsdenii L, SU P, A, B, Br, H2 Lachnospira multiparus PC, SU L, A, F, H2 Succinivibrio dextrinosolvens PC, DX, SU S, A, F, L Anaerovibrio lipolytica GL, SU A, S, P Peptostreptococcus anaerobius AA Br, A Clostridium aminophilum AA A, B Clostridium sticklandii AA A, Br, B, P Wolinella succinogenes OA, H2, F S Methanobrevibacter ruminantium H2, CO2, F CH Russell et al SCIENCE VOL 292 11 MAY 2001

Tipos de Bacterias Ruminales

Fibrobacter succinogenes Diversos autores plantean la existencia de unas bacterias primarias y unas secundarias Selenomonas ruminantium 10 pm

Interacción Bacteriana y Absorción

Material vegetal Pool bacteriano y enzimático PRIMARIOS Adhesión Específica No específica SECUNDARIOS Colonización + Metabollitos Absorción papilas

Microorganismos: Protozoos

Bacterias Enzimas Alimento Proteína Reserva Aminoácidos NH3 Almidón Celulosa 1 ATP Glucosa Los protozoos tardan semanas en establecerse, y necesitan del "contagio" desde otro adulto, situación que se genera especialmente por el consumo de agua o alimento contaminado.

Motilidad Retículo Ruminal

Eructación \bab 03 Mezcla Capa gaseosa Tránsito ist sb brob Absorción Ondas del ciclo A Ondas del ciclo B boub eib puber 1009 En los preestómagos se producen movimientos, que son imprescindibles para la mezcla y propulsión del contenido alimenticio, para la rumia y para la expulsión de gases procedentes de la fermentación bacteriana

El Concepto de Fibra Efectiva

• Estímulo para la motilidad ruminal.
• Mezclado de sustratos microorganismos
• Estímulo para rumia
• Regurgitación, Remasticación, Reinsalivación, Redeglución
• Formación de una red ruminal de fibras largas
• Soporte para partículas pequeñas para mejor utilización
• Mantenimiento del porcentaje de grasa láctea

pH Ruminal y Productos de Fermentación

80- 1 T Acetic acid Moles /100 Moles. 60 T 40 - active cellulolytic flora active amylolytic flora Propionic acid 20- Lactic acid 0 7 6 5 Rumen pH Al mantener el pH en valores superiores a 5.8 favorece la formación de propionato, butirato y acetato y reduce la formación de lactato

Importancia de la Rumia

La capacidad de rumiar también aumenta, desde 3 períodos diarios de 15 minutos cada uno a las dos semanas de vida asciende a 12 por día de 23 minutos a las 5 semanas y adquiere la capacidad total recién a los tres meses. La masticación se hace a su vez más efectiva, disminuyendo el tamaño de cada bolo pero aumentando el número de bolos masticados, de menor tamaño y con mayor fuerza de masticación.

El Canal Reticular

Cardiac orifice Oesophagus Lips of reticular groove Omasal orifice Reticulum Rumen La gotera esofágica es una invaginación, a manera de canal, que atraviesa la pared del retículo, extendiéndose desde la desembocadura del esófago hasta el orificio retículo-omasal.

Motilidad Retículo Ruminal: Eructos

• Eliminación de gases
  • Calidad del alimento
  • Dióxido de carbono 65%
  • Metano 25%
  • Nitrógeno 7%
  • Oxigeno 0.5%
  • Hidrógeno 0.2%
  • Sulfuro de hidrogeno 0.01%

30 - 50 L / día Bovino 5 - 8 L / día Caprino - Ovino

Digestión de Carbohidratos en Rumiantes

Fermentación Microbiana

Uso de alimentos fibrosos, pastos / forrajes Degradación de la celulosa. Síntesis de proteínas de gran valor, a partir de proteínas de bajo valor - Síntesis de vitaminas del complejo B

Consideraciones de la Fermentación Microbiana

1 El animal necesita pasar gran parte del día masticando o rumiando Mecanismos complejos para funcionamiento ruminal. Interrelaciones complejas del metabolismo 1 Menor eficiencia energética.