Fisiologia_Digestiva_UPG

Nutrición de Rumiantes UPG-FMV-UNMSM Lección N.1 Fernando Carcelén C.

Fisiología Digestiva de los Rumiantes


Aparato digestivo de los herbívoros



La principal características del aparato digestivo de los herbívoros es un compartimiento dilatado que proporciona un ambiente capaz de soportar una población densa de microorganismos los cuales fermentan carbohidratos y otros materiales de las plantas para producir principalmente, ácidos grasos volátiles (AGV), metano, dióxido de carbono y energía (ATP) para el crecimiento microbial.



• En muchos herbívoros, en particular rumiantes, existen dos sacos de fermentación, uno antes y otro después del estómago verdadero. La cantidad de material fermentado varía en proporción al tamaño relativo de los órganos y al tiempo que permanece el bolo en cada saco.

• La digestión fermentativa que precede la digestión gástrica e intestinal se amortigua más fácilmente por las secreciones salivales que la fermentación postgástrica e intestinal, que conlleva a un crecimiento microbial más eficiente.



• La fermentación cecal se amortigua por secreciones intestinales y de amoniaco proveniente de urea en el plasma. Los microorganismos ruminales reciben sustratos (forraje) directamente y son capaces de fermentar una gran variedad de materiales.

• El bolo que llega al ciego es menos variado y la proporción de carbohidratos fermentables y de nitrógeno es mucho menor. Los microorganismos en el ciego dependen principalmente de nitrógenoendógeno particularmente de urea en la sangre.


DIGESTIÓN FERMENTATIVA

COMPARATIVA EN VARIAS ESPECIES


CLASIFICACIÓN DE LOS MAMIFEROS DE CLASIFICACIÓN DE LOS MAMIFEROS DE ACUERDO AL LUGAR DONDE SE REALIZA ACUERDO AL LUGAR DONDE SE REALIZA

LA FERMENTACIÓNLA FERMENTACIÓN

• Existen dos tipos de mamíferos según donde se localice la región principal de fermentación en el tracto digestivo:

1. Fermentadores pregástricos

2. Fermentadores posgástricos


Fermentadores Pregástricos

PerezosoPerezoso Colobo

UalabisUalabis Hipopotamo

Camello

Antilope

Alce

Oveja


Fermentadores Pregástricos

1. La fermentación del alimento precede a la digestión ácida y enzimática del estómago e intestino delgado del hospedador

2. En este grupo se encuentran a los rumiantes que son los que poseen el estómago más complejo

3. Hipopótamos, canguros, ualabis, colobínidos y perezosos también son fermentadores pregástricos, aunque no son rumiantes


Fermentadores Posgástricos

Capybara

Conejo

Caballo

Cerdo

Gato

Perro


Fermentadores Posgástricos

• La fermentación del alimento se produce después que éste ha sufrido la digestión química y mecánica por parte del hospedador

• Existen dos grupos de fermentadores posgástricos: fermentación tiene lugar en el colón y/o en el ciego

• En el primer grupo encontramos a los equinos, rinocerontes, elefantes. En el segundo grupo están los conejos, los koalas y algunos roedores


Fermentadores pregástricos

Fermentadores Fermentadores posgástricosposgástricos

RumiantesRumiantes ((vaca, alpaca,ovejavaca, alpaca,oveja))

No RumiantesNo Rumiantes ((Hámster, perezoso Hámster, perezoso canguro, hipopótamo, mono colobinecanguro, hipopótamo, mono colobine))

Digestores cecolicos Digestores cecolicos ((ronsoco, ronsoco, conejo, rata)conejo, rata)

Digestores Digestores colónicoscolónicos

Colon saculado Colon saculado ((caballo, caballo, rinoceronte, elefante, rinoceronte, elefante, cerdo, hombre, mono cerdo, hombre, mono del nuevo mundo)del nuevo mundo)

Colon no saculadoColon no saculado

((perro, gatoperro, gato))

Resumen de digestión fermentativa en diversas especies


Clasificación de algunas animales basados en la anatomía gastrointestinal

No saculados

PasturaFrutaOmnívoro

CaballoMono de nuevo mundoCerdo, Hombre

Saculados

CarnívoroPerro y gato

Digestores colónicos

PasturaHerbívoro selectivoOmnívoro

RonsocoConejoRata

Cecales

Herbívoro selectivoH. Selectivo y pastura

Mono colobine, Hámster Canguro, Hipopótamo

No Rumiantes

Herbívoros pasturaHerbívoros selectivo

Vaca, CiervoAntílope, Camello

Rumiantes

Fermentadores posgástricos

Fermentadores pregástricos

Dieta habitualEspecieClase


Fermentador Pregástrico: NoFermentador Pregástrico: No--RumianteRumiante

HipopótamoHipopótamo


Fermentador Pregástrico: NoFermentador Pregástrico: No--RumianteRumiante

CanguroCanguro


Fermentador Pregástrico: No-Rumiante

PerezosoPerezoso


Fermentador Pregástrico: Rumiante


Fermentador Posgástricos: Cecales

Cobayo


Fermentador Posgástricos: Cecales

Conejo


Fermentador Posgástrico: Cecales

RonsocoRonsoco


Fermentador Posgástrico: Colón Saculado

CerdoCerdo



Equino



Hombre


Fermentador Posgástrico: Colon Saculado

RinoceronteRinoceronte


Fermentador Posgástrico: Colon Saculado

ElefanteElefante


Fermentador Posgástrico: Colón No Saculado

GatoGato


Fermentador Posgástrico: Colón No Saculado

PerroPerro


VENTAJAS y DESVENTAJAS DE LA FERMENTACIÓN PREGÁSTRICA


Ventajas y desventajas de Fermentación Pregástrica

1. Los alimentos permanecen en su interior un tiempo relativamente prolongado, de forma que pueden ser utilizados aquellos cuya fermentación es lenta

2. Las células microbianas que se han multiplicado durante el proceso de fermentación en el interior del rumen, son la fuente más importante de proteínas para los rumiantes


Desventajas de Fermentación Pregástrica

1. Los alimentos que no necesitan ser fermentados (por ejemplo: cereales) son fermentados, perdiéndose innecesariamente cierta cantidad de energía.

2. Los microorganismos no sólo fermentan la celulosa y el almidón, sino que también fermentan las proteínas.


Ventajas de la Fermentación Posgástrica


Ventajas de la Fermentación Posgástrica

Aquellos componentes de los alimentos que Aquellos componentes de los alimentos que experimentan pérdidas innecesarias de su valor experimentan pérdidas innecesarias de su valor nutritivo al ser fermentados, son digeridos nutritivo al ser fermentados, son digeridos normalmentenormalmente


Desventajas de la Fermentación Posgástrica

1.1. Las células bacterianas que se han Las células bacterianas que se han desarrollado son excretadas con las heces y desarrollado son excretadas con las heces y no son digeridas no son digeridas

2.2. El intestino no tiene la longitud suficienteEl intestino no tiene la longitud suficiente


Capacidad fermentativa expresada como porcentaje del total del tracto digestivo

75836969806651171614

5-8454549208171613

581515714643--1

6471--------

VacaOvejaCaballoCerdoRonsocoCuyConejoHombreGatoPerro

Total Fermentación

Colon y Recto

CiegoRetículo-rumen

Especie


Promedio de retensión de la digesta en el T. digestivo de los rumiantes y no rumiantes de varios tamaños corporales

45 a 5560 a 8090 a 100

37 a 4730 a 4020 a 28

RumianteOvejaVacaBúfalo

No rumianteCerdoCaballoElefante

Promedio de tiempo de retensión (horas)

Animal


Comparación de la digestión y pasaje entre Panda gigante, Caballos y Elefantes

27141.524

41504244

5001.530

50554853

1194.38

2090827

Peso vivo (kg)Consumo (% PV)Promedio retensión (h)

Digestibilidad (%)Materia secaProteínaCelulosaHemicelulosa

ElefanteCaballoPanda


Tracto digestivo del rumiante


1. Boca

Los rumiantes, no tienen dientes incisivos superiores ni caninos y dependen de la placa dental superior y de los incisivos inferiores, para que, junto con los labios y la lengua, realiza la aprehensión de los alimentos


FORMAS DE APREHENSIÓN DE LOS ALIMENTOS DE DIFERENTES ESPECIES

1. Vacuno: La lengua recoge el forraje a una distancia mínima del suelo de 15 cm

2. Ovino: Recoge el forraje con el labio superior, lengua e incisivos a ras del suelo (difícil rebrote)

3. Porcino: Utiliza la lengua, hoza el terreno y desentierra raíces y tubérculos

4. Caballo: Labios móviles (superior), corta el forraje con los incisivos y el movimiento de la cabeza, a una distancia mínima del suelo de 8 a 10 cm


2. Compartimientos, tamaño y microorganismos del estómago

El estómago de los rumiantes se caracteriza por tener cuatro compartimientos pregástricos (retículo-rumen y omaso) y el estómago verdadero o abomaso. Las porciones del total ocupado por el retículo rumen van desde un 30% al nacimiento hasta un 90% en animales adultos alimentados con forraje.



Gotera esofágica

• En terneros mamando, la leche no ingresa al rumen y pasa directo al abomaso a través de la gotera esofágica, la cual por reflejo forma un tubo desde el esófago al abomaso.

• La ingestión de alimentos sólidos ayuda al desarrollo del rumen y el establecimiento de los microorganismos, así la fermentación efectiva de la fibra puede ser establecida desde las 6 semanas de vida.


• El alimento pasa a la primera parte del estómago, el retículo-rumen. Ahí el alimento se humedece y se impregna de microorganismos quetrabajan en la demolición química. Algunas porciones del alimento regresan a la boca y son remasticadas (rumia).


• Cuando un rumiante consume un alimento, éste entra al retículo-rumen, donde se mezcla con saliva y se forma el bolo, a través de las contracciones del rumen (2⁄minuto).

• El rumen y retículo están conectados por un orificio grande y el movimiento de digesta entre estos dos divertículos en general no es restringido


El material del rumen pasa al omaso (órgano muscular que reduce más el tamaño de las partículas y elimina el exceso del agua), después el bolo alimenticio entra al abomaso (estómago verdadero) donde se expone a la hidrólisis ácida y entonces pasa al intestino delgado para la digestión enzimática y absorción de nutrientes.


Distribución del alimento en el Rumen

GAS

Heno del día actual

Heno del día anterior


Movimientos del rumen

• Mezclar el alimento• Eliminación de gases formados por la

fermentación• Regurgitación del alimento y rumia


Movimiento del retículo rumen

• Ondas de contracción primaria. Se inician en el pliegue retículo ruminal

• La regurgitación se produce ante una contracción extra, previa a la contracción bifásica (contracción primaria)

• Ondas de contracción secundaria. Se inician en el saco ciego caudo-ventral


Orificio Retículo-Omasal

• El orificio retículo-omasal es una válvula que retiene partículas alimenticias en el rumen hasta que se reduzcan a un diámetro de 1 a 2 mm

• La trituración de las partículas depende de la masticación, ciclo ruminal, tasa de fermentación y degradación física por el mezclado

• Las partículas que abandonan el rumen por lo tanto son generalmente menores de 1 mm de diámetro y la mayoría del carbohidrato fermentable ha sido solubilizado


Omaso

El omaso es esférico y está cubierto de papilas cortas dispuestas de tal forma que el bolo alimenticio se desplaza (a través de las láminas) hacia el abomaso. Una buena parte de la absorción de agua y electrolitos ocurre en este órgano


Abomaso, Duodeno, Yeyuno e Ileón

El abomaso, duodeno, yeyuno e ileón parecen tener funciones similares a las que tienen en los animales monogástricos. En estos órganos los microorganismo del rumen y los residuos sin fermentar pero digestibles de los alimentos están sujetos a la digestión enzimática y sus productos absorbidos


Intestino Grueso

• El intestino grueso (que consiste de ciego y colon) es posterior al ileón y se une a éste en el orificio ileo-cecal. El ciego tiene un saco que se proyecta en la parte posterior lateral.

• Las áreas del ciego y colon son zonas de colonización microbial y allí hay procesos de fermentación. La fermentación a nivel de intestino grueso contribuye muy poco a la digestión (5-10%) de la mayoría de las dietas, en rumiantes


3. Rumiación

• Al rumiar, el animal regurgita y vuelve a masticar una masa blanda de alimento grueso , que se denomina bolo. Cada bolo se masca alrededor de un minuto y se vuelve ha deglutir.

• Los rumiantes rumian 8 horas diarias o más, pero este tiempo depende del tipo de dieta. Las dietas gruesas y fibrosas requieren una rumiación más prolongada

• La remasticación no mejora la digestibilidad de los alimentos, pero influye mucho sobré la cantidad de alimento que el animal puede comer y utilizar


4. Eructación

• La fermentación microbiana en el rumen desprende grandes cantidades de gases (en particular CO2 y metano), que deben eliminarse ; de lo contrario, el animal sufre meteorismo.

• En condiciones normales estos gases se eliminan con toda facilidad mediante eructación y, en menor medida, por absorción hacia la sangre que irriga el rumen, de la cual pasan al aire que se espira de los pulmones.


5. Estómago del recién nacido

• El ternero nace con un rumen pequeño y el cuarto estómago es el más grande de sus compartimientos gástricos.

• Por lo tanto, la digestión del ternero de corta edad se parece mucho más a la del animal de estómago simple que a la del rumiante

• La leche que consume el ternero no ingresa a los dos primeros compartimientos pasando por el surco esofágico al cuarto estómago, donde se producen renina y otros compuestos para digerir la leche.


Las características propias de la fisiología digestiva de los rumiantes adultos hacen que, prácticamente la totalidad de los alimentos ingeridos o de las sustancias administradas vía oral, se vean sometidos a la acción digestiva ruminal (hidrólisis, bio-hidrogenación y fermentación microbiana, principalmente) antes de ser digeridos en el abomaso y absorbidos en el intestino.

Características digestivas generales de los Rumiantes


Estas características aportan grandes beneficios al animal en condiciones de explotación extensivas o próximas a las naturalespero, por el contrario, impiden la utilización directa de los nutrientes, entrando en competición las necesidades del animal con las de la población microbiana.



El tiempo que se ven sometidos los productos ingeridos a la acción ruminal es variable y puede verse modificado por numerosos factores. Entre ellos destacan los que se refieren a las características del producto (forma de presentación y estado físico, tamaño de partícula, solubilidad, etc...), sus condiciones de distribución (nivel de alimentación, número de comidas al día, incorporación al concentrado, raciones completas mezcladas, granulación, etc...) y del propio animal (edad, estado fisiológico, estado sanitario, etc...).



1. Habilidad para digerir fuentes de carbohidratos no digestibles por monogástricos.

2. Capacidad de utilizar nitrógeno no proteico (NNP) y suplir sus necesidades de proteína a través del crecimiento microbial en el rumen.

3. Uso eficiente de la proteína alimenticia, siempre y cuando esté protegida de la fermentación ruminal.

4. Utilización eficiente de los lípidos en la dieta para propósitos productivos.

Justificación del uso continuado de los rumiantes para la producción de carne, leche, cuero, lana


Eficiencia del ganado en la conversión de los nutrientes de los alimentos en productos comestibles

Eficiencia de conversión (%)a b

173-14119

2544142322

Ganado vacuno lecheroGanado vacuno de carneCorderosGanado porcinoPollos de carnePavos

EnergíaProteína

Animal

a. Basado en la producción durante toda la vida y en la composición de los alimentos.

b. Adaptada de Hashbarger (1975).

La vaca lechera es mucho más eficiente en la conversión de los nutrientes del alimento destinados a la alimentación del hombre que los demás rumiantes o cualquier otro tipo de animal destinado a la producción de carne


Claves para la alimentación de rumiantes


Claves para la alimentación de rumiantes

1. Compresión de los mecanismos involucrados en la fermentación del alimento y la disponibilidad de productos finales.

2. Equilibrio de los productos finales de la digestión en relación a los requerimientos, de acuerdo al estado fisiológico del animal.

3. Compresión del ecosistema ruminal y sus ineficiencias para desarrollar métodos de manipulación de los productos finales de la digestión de tal forma que correspondan a las necesidades del animal


Recursos alimenticios utilizados como base de las dietas para rumiantes en los países en vía

de desarrollo

1. Subproductos ricos en carbohidratos fermentables provenientes de la agro-industria, como la melaza de caña y el salvado provenientes de cereales

2. Residuos fibrosos de la producción de cereales, particularmente de arroz, trigo, maíz y sorgo

3. Pasturas y forrajes de corte


Tasas de fermentación

Las tasas de fermentación de los azúcares y fibras en el rumen son diferentes. Sin embargo, los productos finales de está son los mismos pero varían en sus proporciones. Es importante conocer la naturaleza de los productos finales de la fermentación de diferentes alimentos para poder implementar sistemas de suplementación adecuados

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