Atualização das exigências de aminoácidos na nutrição de matrizes

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1 Atualização das exigências de aminoácidos na nutrição de matrizes Gustavo Gattás 1, Cesar Augusto Pospissil Garbossa, Maíra Resende, Vinícius de Souza Cantarelli 2 1 AnimalNutri Ciência e Tecnologia 2 Departamento de Zootecnia, Universidade Federal de Lavras - UFLA 1. Introdução O conceito de que os animais necessitam de proteína, substâncias orgânicas indispensáveis para o desenvolvimento adequado e mantença, foi reconhecido há aproximadamente 200 anos atrás (Carpenter, 2003a; Munro, 1964). Desde então, o nosso entendimento das exigências de proteína/aminoácidos e a dinâmica do metabolismo proteico, incluindo a biossíntese e degradação, cresceu consideravelmente (Carpenter, 2003b; Munro, 1964). O melhoramento genético na suinocultura buscou animais de alta produção. Considerando as matrizes suínas, a maior produtividade foi direcionada para o maior número de leitões. No entanto, este incremento é associado a um menor peso ao nascimento e maior variabilidade entre estes. Somado a isto a produção de leite também foi melhorada, no entanto, as fêmeas não têm capacidade de consumo suficiente para suprir suas exigências, levando a maior mobilização dos tecidos corporais (Jones & Stahly, 1999). A mobilização excessiva durante a lactação leva ao aumento do intervalo desmame estro (geralmente não inferior a 10 dias), reduz a taxa de concepção e aumenta a taxa de mortalidade embrionária (Close & Mullan, 1996). Por isso, o programa nutricional de matrizes em gestação deve prezar pelo fornecimento de nutrientes de forma a atender à exigência adequada para formação e desenvolvimento dos conceptos, placenta, anexos embrionários e glândula mamária. Já na fase de lactação, o programa nutricional deve priorizar tanto a exigência para produção de leite bem como adequar-se de modo que a mobilização corporal não seja demasiada e assim, possibilite condição adequada para os partos subsequentes (Hauang et al., 2013). Dessa forma, a potencialização de utilização da porção proteica se faz importante para o sucesso do sistema produtivo, visto que esta tem alto impacto sobre o custo das dietas. Os aminoácidos, além da contribuição para deposição de tecido muscular, exercem funções metabólicas importantes, cabendo ao nutricionista adequar as dietas das matrizes de acordo com o mercado em que está inserido. Assim, o objetivo desta palestra é atualizar as exigências nutricionais de aminoácidos na nutrição de matrizes suínas.

2 2. Gestação 2.1 Dinâmica dos aminoácidos durante a gestação As exigências nutricionais de uma matriz suína em gestação podem ser divididas em diferentes componentes de acordo com a sua necessidade fisiológica: mantença, crescimento maternal (mais expressivo em marrãs) e reprodução (estruturas relacionadas [útero, placenta, glândula mamária], e crescimento fetal). A exigência de cada elemento depende das diferentes fases e dos fenômenos metabólicos que incidem sobre o período gestacional, bem como sobre a ordem de parto que a fêmea se encontra. Neste sentido, alimentar as fêmeas em gestação com um nível de aminoácidos fixos durante a gestação é incorreto, pois se assumiria que a exigência de nutrientes possui uma distribuição igual durante todo o período gestacional. Dessa forma, o foco metabólico de recuperação da condição da fêmea gestante pós desmame até a taxa de síntese fetal no final da gestação é alterado. O peso fetal, o conteúdo proteico fetal e mamário aumentam em 5, 18 e 27 vezes, respectivamente, nos últimos 45 dias de gestação (McPherson et al., 2004; Ji et al., 2006), assim, esse grande incremento no peso fetal e ganho proteico indicam que a exigência aminoacídica deve ser maior na fase final de gestação comparada a fase inicial. Apesar dos níveis de aminoácidos utilizados por pesquisadores e as formas de avaliação divergirem (modelagem ou experimentação animal), todos concordam que exigência aminoacídica possui incremento ao final da gestação (Moehn e Ball, 2013). Desta forma, propõe-se o fornecimento de nutrientes em uma forma em U, também conhecida como high-low-high durante a gestação. Este manejo pode ser realizado pelo aumento da quantidade de ração fornecida ou de uma forma mais adequada, pelo fornecimento de rações com diferentes concentrações nutricionais. Para ilustrar a importância deste fornecimento diferenciado durante a fase de gestação, na Figura 1 segue o exemplo de deposição proteica nos diferentes componentes das fêmeas durante a gestação através das equações propostas pelo NRC 2012.

3 Exigência de lisina digestível (g/dia) Deposição proteica (g/dia) 29ª Reunião do CBNA Congresso sobre Nutrição de Aves e Suínos Dias de gestação Deposição proteica total Deposição proteica mamária Deposição proteica fetal Deposição proteica placenta e fluídos Deposição proteica uterina Figura 1- Estimativas do conteúdo de proteína dos diversos componentes de ganho durante a gestação, estimadas através das equações propostas pelo NRC (2012). Na Figura 2 é demonstrado o efeito do tamanho da leitegada sobre a exigência de lisina digestível. Neste sentido, faz-se necessário reconhecer o histórico da granja para adaptar a dieta de acordo com a capacidade produtiva das matrizes suínas. 11,00 9,00 7,00 5,00 3,00 1, Dias de gestação Total de 16 leitões Total de 14 leitões Figura 2 - Estimativa da exigência de lisina digestível durante a gestação para fêmeas com leitegadas de 14 ou 12 leitões, estimadas através das equações propostas pelo NRC (2012).

4 Exigência de lisina digestível (g/dia) 29ª Reunião do CBNA Congresso sobre Nutrição de Aves e Suínos 2015 A Figura 3 ilustra o efeito da ordem de parto sobre a exigência de lisina digestível, estimado de acordo com as equações propostas pelo NRC (2012). 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0, Dias de gestação Ordem de parto 1 Ordem de parto 4 Figura 3 - Estimativa da exigência de lisina digestível durante a gestação para fêmeas de ordem de parto um e quatro, estimadas através das equações propostas pelo NRC (2012). 2.2 Relação aminoacídica As exigências nutricionais dos outros aminoácidos são balizadas em relação aos níveis de lisina, para atender as premissas do conceito de proteína ideal. Dessa forma, Rostagno et al. (2011) sugerem relações constantes para os aminoácidos relacionados a lisina independentemente da fase gestacional ou ordem de parto. Porém como já discutido anteriormente, a característica de deposição proteica é alterada de acordo com a fase gestacional, ocorrendo aumento de deposição bem como alteração no tipo de tecido depositado (Kim e Easter, 2003; Kim et al., 2009). Dessa forma, o NRC (2012) sugere que as relações de aminoácidos com a lisina devem ser alteradas de acordo com o componente depositado durante a gestação (Tabela 1).

5 Tabela 1 Conteúdo de lisina e perfil aminoacídico da proteína dos diversos componentes durante a gestação da porca de acordo com o NRC (2012). Carcaça maternal Fetos Útero Placenta + fluidos - Lisina, g/100 de proteína - Glândula mamária Aminoácido 6,74 4,99 6,92 6,39 6,55 - g de aminoácido/100 g de lisina - Lisina Metionina Metionina + cistina Treonina Triptofano Arginina Valina Isoleucina Leucina Histidina Fenilalanina Fenilalanina + tirosina Aminoácidos funcionais Como descrito anteriormente, as exigências de proteína e aminoácidos aumentam progressivamente ao passar da gestação, pela maior retenção de nitrogênio nos fetos e estruturas relacionadas ao desenvolvimento da glândula mamária. Desta forma, a suplementação da ração gestação com aminoácidos funcionais pode levar a uma melhora de desempenho reprodutivo das fêmeas suínas, elevando a qualidade das leitegadas (número, peso e uniformidade). A arginina (Arg) é um aminoácido condicionalmente essencial produzido no organismo, porém em quantidade insuficiente para todas as necessidades (Flora Filho & Zilberstein, 2000). A Arg desempenha múltiplos papéis no metabolismo animal servindo de substrato para a síntese de proteína, como intermediária no ciclo da ureia e como precursora na síntese de vários compostos metabólicos importantes incluindo a prolina, ornitina, poliaminas e óxido nítrico, substratos essenciais para um bom desenvolvimento da placenta e de fetos suínos (Kim et al., 2007; Wu e Morris, 1998). O fluxo sanguíneo e a angiogênese são regulados pelo óxido nítrico derivado da Arg (Lacasse e Prosser, 2003; Meininger e Wu, 2002). O óxido nítrico (ON) é uma molécula gasosa simples, altamente

6 lipofílica e é o maior vasodilatador das células endoteliais (Wu e Meininger, 2000), desempenhando um papel importante na regulação do fluxo sanguíneo placentário e, portanto, na transferência de nutrientes e oxigênio da mãe para o feto (Bird et al., 2003). Além disso, o ON é um importante mensageiro intercelular nos mamíferos superiores. O mecanismo de sinalização intercelular é, em geral, realizado através de receptores de membrana celular na célula alvo e, habitualmente, são transmembranosos em contato com citoplasma e desencadeando uma cascata de sinais intracelulares que interfere no metabolismo celular. A ativação da produção de poliaminas pela Arg, tem papel importante, já que esta molécula regula o DNA e a síntese proteica, estando diretamente relacionadas à proliferação e diferenciação celular e ainda contribui através da via sinalizadora do mtor (Wu et al., 2011). São vários os benefícios relacionados a utilização de Arg para fêmeas em gestação, entre eles podese citar: 1) Aumento em 9,2% do número total de leitões nascidos (Wu et al., 2010; Gao et al., 2012); 2) Aumento do número de leitões nascidos vivos em 12,0% (Wu et al., 2010; Gao et al., 2012); 3) Diminuição de leitões natimortos em 59,8% (Mateo et al., 2007; Wu et al., 2010; Liu et al., 2012); 4) Aumento do peso ao nascer dos leitões desmamados em 3,9% (Liu et al., 2012; Garbossa et al., 2015); 5) Aumento do número de fetos viáveis em 30,4% (Bérard e Bee, 2010; Li et al., 2014). Já a glutamina (Glu) apresenta concentrações elevadas no tecido proteico dos fetos, sendo que a sua deficiência é o principal fator que contribui para o aparecimento de crescimento intrauterino retardado (CIUR) (Wu et al., 2011). Da mesma forma que a Arg, a Glu ativa a síntese proteica através da produção de poliaminas e ativação do mtor. Neste sentido, o fornecimento deste aminoácido na dieta de matrizes em gestação traz vantagens como aumento do peso do leitão ao nascimento e redução de CIUR. Wu et al. (2010) avaliando a associação de Arg e Glu para fêmeas suínas verificou o aumento do peso ao nascimento da leitegada em 9,6%, e diminuição da quantidade de leitões natimortos em 49,6% quando comparados ao grupo controle. Da mesma forma, Wu et al. (2011) fornecendo Glu para as fêmeas em gestação verificaram aumento do peso ao nascimento dos leitões em 6,0%. 3. Lactação 3.1 Dinâmica dos aminoácidos durante a lactação Para o período de lactação, a taxa de crescimento da leitegada é um fator determinante na escolha de programas nutricionais. O objetivo de minimizar possíveis impactos negativos nos ciclos reprodutivos seguintes também deve ser considerado. As fêmeas suínas contemporâneas foram selecionadas para uma

7 alta prolificidade e produção de leite, gerando assim uma alta exigência nutricional. Em contrapartida, possuem alta capacidade de deposição de tecido magro, baixas reservas lipídicas e baixo consumo voluntário (Fontes et al., 2014). As exigências nutricionais, e principalmente de aminoácidos, podem variar bastante entre as fêmeas e serem dependentes de fatores como peso corporal, composição corporal, genética, idade, capacidade de produção de leite, entre outros. Condições de ambiente e de alimentação também podem ser consideradas fontes de variação, sendo que estas, diferentemente dos fatores individuais, podem ser controladas (Strathe et al., 2015). Conhecer tais fatores é essencial para otimizar a produtividade e proporcionar longevidade a fêmea. Além disso, torna-se uma ferramenta valiosa para o desenvolvimento de estratégias nutricionais. A fêmea lactante moderna é incapaz de ingerir o suficiente para satisfazer sua alta necessidade nutricional (Bergsma et al., 2009; Quiniou, 2015) e este é o principal desafio do nutricionista em relação ao plantel reprodutivo. Menos de 18% das fêmeas apresentam o padrão ideal de consumo alimentar na lactação (Koketsu et al., 1996), afetando diretamente o crescimento da glândula mamária e a produção de leite (Kim et al, 1999; De Bettio et al., 2015). Além disso, uma mobilização proteica excessiva geralmente resulta em falhas reprodutivas subsequentes (Vinsky et al., 2006; De Bettio et al., 2015). Para pluríparas, esta perda pode ser de no máximo 9 a 12% da massa proteica, não comprometendo assim seu desempenho reprodutivo posterior (Clowes et al. 2003). Já em primíparas, a taxa de mobilização não deve chegar a 8% do seu peso corporal (Schenkel et al., 2010). A exigência de lisina em porcas lactantes pode ser estimada pelo modelo fatorial a partir da diferença entre as exigências para mantença e para produção de leite e a quantidade fornecida por meio da mobilização da proteína corporal. Para se determinar as exigências nutricionais de fêmeas suínas lactantes, Rostagno et al. (2011) utilizam como parâmetros o peso corporal, o ganho de peso da leitegada e a perda de peso da fêmea durante a lactação. Já o NRC (2012) utiliza o tamanho da leitegada, o ganho de peso dos leitões e a produção de leite. Para Dourmad et al. (2008), avaliar a eficiência de utilização de aminoácidos dietéticos para a produção de leite é difícil, já que a contribuição das reservas proteicas maternas não é conhecida com precisão. A quantidade e a composição das reservas corporais mobilizadas durante a lactação irão depender do déficit nutricional da fêmea. Os critérios utilizados para definir as exigências de aminoácidos são determinantes, já que as necessidades são diferentes para o crescimento da leitegada e para a mínima mobilização de tecido corporal materno. Alguns autores confirmam que a exigência diária de lisina, para fêmeas primíparas, objetivando minimizar a perda de peso corporal e não gerar falhas reprodutivas no ciclo seguinte é mais alta do que a exigência para produção de leite (Tokach et al, 1999; Kim et al., 2001; Paiva et al., 2005). As porcas multíparas não possuem necessidades nutricionais significativas de crescimento e têm uma capacidade

8 relativamente maior de consumo de ração, além das reservas proteica e lipídica mais elevadas, o que resulta em um estado catabólico menos dramático. Por isso, a porcentagem de lisina, em cada quilo de ração fornecida para marrãs, deve ser maior do que a de fêmeas multíparas (Yan et al., 2009). As diferenças nas recomendações para ingestão de lisina são comuns, seja entre tabelas nacionais e estrangeiras, como entre as próprias empresas de genética. A exigência de lisina para Rostagno et al. (2011) e NRC (2012) chega a diferenciar-se em 25% para classes de mesmo peso. Para as fêmeas mais pesadas essa disparidade diminui (Tabela 2). Tabela 2 Exigência de lisina, em gramas por dia, em função do peso de fêmeas lactantes*. Peso (kg) Rostagno et al. (2011) (g/dia) 57,23 57,49 NRC (201) (g/dia) 45,70 48,90 Variação (%) 25,23 17,56 *2,5 kg/dia de ganho de peso da leitegada e 0,5 kg de perda de peso da fêmea. Segundo Strathe et al. (2015), as exigências diárias de proteína e aminoácidos mudam ao longo da lactação, sendo mais baixas na primeira semana de lactação, intermediárias na segunda e mais altas na última semana. Mesmo com menor exigência aminoacídica na primeira semana, o ideal é trabalhar uma dieta com maior relação lisina/energia, já que o consumo neste período é reduzido. 3.2 Relação aminoacídica O conceito de proteína ideal significa a redução dos níveis de proteína bruta com o objetivo de atender à exigência de aminoácidos essenciais com exatidão, respeitando a relação destes com a lisina, reduzindo os custos e a excreção de proteína. A Tabela 3 demonstra as diferenças entre as recomendações, sendo que a arginina é o aminoácido que apresenta maior variação entre as fontes. Segundo Kim et al (2001), a relação ideal entre os aminoácidos pode variar caso a diferença entre os aminoácidos utilizados na produção de leite e os mobilizados pela fêmea se altere. O conceito de proteína ideal dinâmico permite uma estimativa mais precisa das necessidades de porcas lactantes. A lisina é o primeiro aminoácido limitante para fêmeas de variados consumos voluntários e taxas de mobilização. Já para porcas de baixo consumo voluntário e, consequentemente, alta mobilização, a ingestão de treonina torna-se cada vez mais importante.

9 Tabela 3 Padrões de proteína ideal para fêmeas suínas em lactação. Aminoácido Rostagno et al. (2011) NRC (2012) Dourmad et al. (2008) Lisina Metionina 27 26,6 30 Metionina + cistina 54 53,3 60 Treonina 64 64,4 66 Triptofano 19 19,5 19 Arginina 69 54,5 67 Valina 78 85,3 85 Isoleucina 59 55,7 60 Leucina ,7 115 Histidina 38 39,7 42 Fenilalanina 57 54,6 60 Fenilalanina + tirosina ,1 115 Tabela 4 - Padrões de proteína ideal para porcas lactantes segundo o nível de mobilização do tecido muscular. Perda de peso estimada (kg) 75 a a a 15 6 a 8 0 Nível de mobilização de tecido (%) * Padrão ideal de AA na proteína (% da lisina) Lisina Treonina Valina Leucina Isoleucina Arginina Ordem de limitação de aminoácidos Primeiro Tre Lis Lis Lis Lis Segundo Lis Tre Tre Val Val Terceiro Val Val Val Tre Tre *% de AA do leite que deriva do catabolismo proteico corporal. Fonte: Adaptado de Kim et al. (2009).

10 3.3 Aminoácidos funcionais O uso de aminoácidos funcionais já é uma realidade na produção suinícola e diversos trabalhos demonstram os benefícios gerados pela inclusão desses aminoácidos na dieta de lactação. O leite materno é deficiente em arginina (Wu et al., 2004), o que pode comprometer o desenvolvimento dos leitões lactentes. Estudos recentes demonstram que a suplementação com L-arginina na ração de lactação melhora o ganho de peso dos leitões, já que existem um enriquecimento na qualidade nutricional do leite (Mateo et al, 2008; Moreira, 2014). A arginina também parece aumentar a eficiência da utilização da proteína dietética para a síntese do leite, através da melhora no fluxo sanguíneo e no fornecimento de nutrientes para a glândula mamária (Mateo et al., 2008). Já a glutamina é o aminoácido livre mais abundante no leite materno. Mas, uma vez que este aminoácido é metabolizado pelas células epiteliais do intestino delgado, há pouca absorção líquida em níveis normais de consumo alimentar. Por isso, a suplementação de fêmeas com este aminoácido funcional se torna bastante interessante. Marrãs lactantes suplementadas com L-glutamina apresentam menor perda de massa corporal magra e maior concentração de glutamina no leite (Manso et al., 2012). Este aumento pode ser acompanhado pelo aumento no teor de gordura do leite, desde o colostro até o final da lactação (Santos de Aquino, 2014). Tal abordagem oferece um mecanismo muito atraente para aumentar a disponibilidade de glutamina para o leitão lactente, já que está relacionada não só com situações de extremo catabolismo, mas com a manutenção da saúde e maiores taxas de crescimento (Watford, 2015). 4. Conclusão A quantidade exata de nutrientes exigidos, fornecida de forma correta ao animal, é o principal objetivo da nutrição de precisão. Para o plantel reprodutivo, os ajustes individuais e dinâmicos são ainda mais importantes. Além disto, as matrizes suínas modernas são desafiadas a atingirem índices produtivos cada vez mais altos, gerando um grande desgaste metabólico e uma alta demanda nutricional. Desta maneira, modelos matemáticos estão sendo desenvolvidos com o objetivo de entender e atender os requisitos de uma população de fêmeas que se diferem em peso, composição corporal, tamanho de leitegada e produção de leite. Os programas de alimentação para matrizes gestantes devem ser revistos no intuito de ofertar uma maior quantidade de aminoácidos na segunda metade da gestação, apoiando assim, o aumento da utilização de proteínas para o crescimento da glândula mamária e dos fetos. Se a estratégia é adotada e um padrão adequado de aminoácidos é fornecido, minimiza-se o ganho de gordura desnecessário durante este período gestacional. Por isso, duas dietas na gestação são cada vez mais usadas. Fêmeas lactantes requerem um ajuste preciso na dieta de acordo com o desempenho, mas também às condições de alojamento, o que pode afetar a utilização de nutrientes e a ingestão voluntária dos animais.

11 Condições ambientais também interferem diretamente na ingestão de ração e no direcionamento dos nutrientes. Sendo assim, ferramentas de individualização do arraçoamento serão cada vez mais úteis quando pensamos em uma nutrição precisa e com excelência. 5. Referências bibliográficas BÉRARD, J. E.; BEE, G. Effects of dietary l-arginine supplementation to gilts during early gestation on foetal survival, growth and myofiber formation. Animal, v. 4, p , BERGSMA, R. et al. Lactation efficiency as a result of body composition dynamics and feed intake in sows. Livestock Science, v. 125, p , BIRD, I. M.; ZHANG, L. B.; MAGNESS, R. R. Possible mechanisms underlying pregnancyinduced changes in uterine artery endothelial function. American Journal of Physiology, Baltimore, v. 284, p. R245-R258, CARPENTER, K. J. A short history of nutritional science: Part 1 ( ). Journal of Nutrition, v.133, p , 2003a. CARPENTER, K. J. A short history of nutritional science: Part 2 ( ). Journal of Nutrition, v.133, p , 2003b. CLOSE, W. H.; MULLAN, B. P. Nutrition and feeding of breeding stock. In: TAVORNER, M.R., DUNKIN, A.C., Pig Production, Elsevier, New York, CLOWES, E. J. et al. Parturition body size and body protein loss during lactation influence performance during lactation and ovarian function at weaning in first-parity sow. Journal of Animal Science, v. 81, p , DE BETTIO, S. et al. Impact of feed restriction on the performance of highly prolific lactating sows and its effect on the subsequent lactation. Animal, p. 1-7, DOURMAD, J. et al. InraPorc: A model and decision support tool for the nutrition of sows. Animal Feed Science and Tecnology, v. 143, p , FLORA FILHO, R.; ZILBERSTEIN, B. Óxido nítrico: o simples mensageiro percorrendo a complexidade. Metabolismo, síntese e funções. Revista da Associação Medica Brasileira, São Paulo, v. 46, n. 3, p , FONTES, D. O.; ABREU, M. L. T; NETA, C. S. S. Exigências nutricionais da fêmea suína lactante. In: Associação Brasileira de Criadores de Suínos. Produção de suínos: teoria e prática. Brasília: Associação Brasileira de Criadores de Suínos, 2014, p GAO, K. et al. Dietary L -arginine supplementation enhances placental growth and reproductive performance in sows. Amino Acids, v. 42, p , GARBOSSA. C. A. P. et al. Effects of ractopamine and arginine dietary supplementation for sows on growth performance and carcass quality of their progenies. Journal of Animal Science, v. 6, p , 2015.

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