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Este documento explora el equilibrio ácido-base en animales monogástricos, centrándose en la importancia del balance electrolítico para la productividad. Se analizan los mecanismos de regulación del equilibrio ácido-base, la influencia del metabolismo de los aminoácidos y la ureogénesis, y se presentan estudios sobre el impacto del balance electrolítico en el crecimiento y la salud de los animales. El documento también aborda la importancia de la acidificación del alimento en el estómago y la influencia del poder tampón de los alimentos en la digestión.
Typology: Thesis
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AVANCES EN NUTRICIÓN Y ALIMENTACIÓN ANIMAL
F. Meschy Laboratoire de Nutrition et d’Alimentation INRA-INA PG 16, rue Claude Bernard F-75231 Paris cedex France
El equilibrio ácido-base del organismo animal está localizado en los compartimentos líquidos. El agua representa aproximadamente el 60% del peso vivo de un animal adulto y se distribuye en el líquido intracelular (alrededor del 60% del agua total) y el líquido intersticial, con un 7 a 8% del agua total formando el agua plasmática.
La figura 1 presenta la composición electrolítica. Este esquema muestra la importancia del potasio, sodio, cloro y bicarbonato que van a jugar un papel esencial en el mantenimiento del equilibrio iónico (y por tanto del equilibrio ácido-base ya que la base de su regulación pasa por los sistemas tampón o de intercambio iónico) de los compartimentos líquidos del organismo.
Figura 1.- Composición de los líquidos orgánicos
Intracelular Extracelular (intersticial) Plasma
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
mEq/l
Mg ++
K +
Proteína
HPO 4 =
SO 4 =^ Na
+
HCO 3 -
Cl -^ Na +^ Cl -
HCO 3 -
HCO 3 -
Proteína
AVANCES EN NUTRICIÓN Y ALIMENTACIÓN ANIMAL
La ingestión de agua o de electrolitos desplaza este equilibrio y puede traducirse en cambios temporales del tamaño de los compartimentos líquidos; la recuperación del equilibrio inicial se consigue a través de:
La figura 2 ilustra la relación que existe entre electrolitos y equilibrio ácido-base. De hecho, esta relación se basa en los mecanismos de absorción digestiva y los intercambios iónicos entre los compartimentos digestivos y sanguíneos. La absorción de cationes se hace “en contra” de los iones H +^ y tiene, por tanto, un efecto alcalinizante a nivel sanguíneo, mientras que la absorción de aniones tiene un efecto inverso debido a la salida de iones bicarbonato del compartimento sanguíneo.
Figura 2.- Cationes, aniones y equilibrio ácido-base
T u b o d ig e s t iv o S a n g r e N a +^ +^ N a + K +
H +^ H +
C l -^ S 2 -
H C O 3 -
C l - S 2 -
H C O 3 -
p H
p H
K
El mantenimiento del equilibrio ácido-base dentro de los valores fisiológicos pone en juego un sistema principalmente localizado a nivel sanguíneo (poder tampón de los hematíes y del plasma) y renal.
La hipótesis clásica de compensación de la acidosis metabólica (Pitts, 1948) considera que el pH plasmático y la concentración en bicarbonato sanguíneo se mantienen en los valores normales por dos vías complementarias a nivel renal:
AVANCES EN NUTRICIÓN Y ALIMENTACIÓN ANIMAL
Figura 5.- Balance iónico y metabolismo de los aminoácidos
Aminoácido
metabolización
NH + 4 HCO 3 -^ X
No intercambio iónico con pH 6 - 7,
Efecto alcalinizante 100 g de proteínas = 1 mol de bicarbonato
Figura 6.- Balance iónico de la ureogénesis
2 NH 4 +^ + 2 HCO 3-^ =
CO=(NH 2 ) 2 + 3 H (^) 2O + CO (^2)
Proceso acidógeno
Estas hipótesis son probablemente compatibles y conducen a la acidificación intensa de la orina en situación de acidosis (figura 7).
Figura 7.- pH de la sangre y de la orina en rumiantes (datos de la literatura, Meschy, 1998)
6 7 8 9
7 .4 5
7 .4 0
7 .3 5
7 .3 0
p H d e la s a n g r e
p H d e la o r in a
AVANCES EN NUTRICIÓN Y ALIMENTACIÓN ANIMAL
El pH de la orina es ciertamente un indicador fiable (Patience, 1990) y sobre todo de más fácil determinación que el pH sanguíneo o la concentración de bicarbonatos en plasma.
La idea de manipular las concentraciones iónicas de la ración a fin de evitar las consecuencias patológicas de la acidosis (o de la alcalosis) es bastante antigua y encontró en los años 70 un primer campo de aplicación en avicultura. En rumiantes, la primera aproximación ha sido para la prevención de la fiebre de la leche; más recientemente han aparecido un cierto número de trabajos relacionados con la especie porcina.
El esquema general se presenta en la figura 8. La base es bastante simple: los aniones, a excepción del fosfato y del bicarbonato, son acidógenos y los cationes son alcalógenos.
Figura 8.- Electrolitos y equilibrio ácido-base (según el esquema de Monguin, 1981)
(An-Cat)in = acidez ingeridaa (An-Cat)or = acidez excretada A-Endo = acidez endógena En estado de equilibrio : (An-Cat)in + A-Endo - (An-Cat)or = 0 En sangre : pH = 7,4 ; bicarbonato ± 25 mEq/l ; RA = 0 Ecuación general : (An-Cat)in + A-Endo - (An-Cat)or - RA = 0 (Cat-An)in - A-Endo - (Cat-An)or = RA En la práctica: (Na + K - Cl)in = (Cat-An)or (^) + A-Endo + RA
Sobre esta base, se han propuesto varias ecuaciones. Para monogástricos, se mantiene generalmente el Balance Electrolítico (BE) expresado en mEq/kg de MS (ó por 100 g) de alimento. Con todo rigor, sería preciso probablemente tener en cuenta otros aniones y cationes con la condición de que no sean metabolizados, es decir iones exclusivamente destinados a la homoestasis ácido-base, y debería ser tenida en cuenta su eficacia de absorción digestiva. Así, otras ecuaciones para rumiantes (Horst et al., 1997) y porcino han sido propuestas (Patience y Wolynetz, 1990), sin que por el momento supongan una mejora sensible. BE = (Na/23 + K/39 - Cl/35,5) x 1000
AVANCES EN NUTRICIÓN Y ALIMENTACIÓN ANIMAL
Figura 9.- BE y peso vivo de pollos de 4 semanas (Sauveur y Monguin, 1978)
0 10 20 30 40 50 60 Na + K - Cl (m Eq/100g)
250
300
350
400
450
Peso vivo g
Figura 10.- Bicarbonato plasmático y discondroplasia tibial (Sauveur, 1988)
10 14 18 22 26 30 [HCO3-^ ] mEq/l
0
20
40
60
80 Discondroplasia %
-
3.1.- Lechones recién destetados
El destete se acompaña de un cambio brutal de la naturaleza y del modo de presentación del alimento consumido por los lechones, los cuales necesitan una rápida adaptación de su función digestiva. En particular, la acidificación del alimento en el estómago debe ser suficiente para controlar el desarrollo de la flora bacteriana ( E. Coli ) y permitir una actividad óptima de las enzimas digestivas. En el destete, esta acidificación es difícil debido a la que la actividad secretora es pequeña y a que el poder
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tampón de los alimentos (resistencia a la acidificación) es mucho más importante que el de la leche (Bolduan et al., 1988).
El poder tampón de los alimentos, definido como la cantidad de HCl necesaria para bajar el pH a 3 (Boltshauser et al., 1993) ó 4 (Bolduan et al., 1988) depende principalmente de su contenido en proteínas y minerales. Paralelamente, también depende del balance electrolítico de la dieta. Un poder tampón pequeño del alimento corresponde a un valor bajo de BE (figura 11).
Figura 11.- Evaluación del poder tampón de los alimentos (Meschy, 1998)
PT calculado
PT medido PTc = 0,249 + 0,0005 BE + 0,0575 MM n = 32 r² = 0,
En la práctica, se recomienda utilizar durante este período (0-2 semanas post- destete) alimentos que presenten un bajo poder tampón (Bolduan et al. , 1988). Si bien el efecto sobre el pH estomacal no ha sido claramente demostrado, la utilización de ácidos orgánicos ha resultado ser interesante durante este período, sobre todo cuando la dieta no contiene productos lácteos (Easter, 1988 ; Giesting et al_._ , 1991). Sin embargo, es preciso destacar que estas dietas con bajo poder tampón son igualmente acidógenas a nivel metabólico, lo que podría tener una incidencia negativa sobre los rendimientos.
Algunos trabajos han estudiado las posibles interacciones entre la adición de ácidos orgánicos y de bicarbonato sódico (Krause et al_._ , 1994, Giesting et al_._ , 1991). En dichos trabajos, los rendimientos óptimos generalmente se obtienen cuando la adición de ácidos orgánicos está asociada a la incorporación de bicarbonato de sodio (cuadro 2). En el caso de una incorporación de un 2,5% de ácido fumárico, Krause et al_._ (1994) demostraron que el aporte óptimo de bicarbonato de sodio se sitúa en un 1,6%.
AVANCES EN NUTRICIÓN Y ALIMENTACIÓN ANIMAL
Figura 12.- Balance electrolítico y productividad de los lechones (Patience y Wolynetz, 1990 )
0.
1.
1.
1.
1.
1.
2.
2.
2.
2.
-100 0 100 200 300 400 dUA (Na+K+Ca+Mg-Cl-P-S), mEq/kg
Consumo - IC
300
350
400
450
500
550
600
650
700
GMD, g/d Consumo
I.C.
GMD
Figura 13.- BE y velocidad de crecimiento (Haydon et al., 1990)
21-50 kg
50-105 kg 21-105 kg
0.
0.
0.
0.
1
25 100 175 250 325 400 BE mEq/kg de MS
GMD kg/d
Dieta de base maíz-soja + CaCl 2 (25 y 100) o NaHCO 3 (175 a 400)
Figura 14.- Bicarbonato de sodio en la dieta de cerdos pesados (Bonsembiante et al., 1993)