Uso de modelagem para a racionalização do manejo nutricional de fêmeas suínas gestantes e lactantes

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1 Acta Scientiae Veterinariae. 38(Supl 1): s211-s220, ISSN (Print) ISSN (Online) Uso de modelagem para a racionalização do manejo nutricional de fêmeas suínas gestantes e lactantes Modeling as a tool to optimize feeding programs of gestating and lactating sows Paulo Alberto Lovatto 1, Cheila Roberta Lehnen 1 & Ines Andretta 1 I. INTRODUÇÃO II. MODELAGEM III. INRAPORC IV. NUTRIÇÃO NA GESTAÇÃO V. NUTRIÇÃO NA LACTAÇÃO VI. CONCLUSÃO VII. REFERÊNCIAS RESUMO O fornecimento inadequado de nutrientes a porcas gestantes e lactantes pode comprometer a eficiência reprodutiva do rebanho. Diante da diversidade de fatores que afetam as exigências nutricionais, a modelagem matemática pode, por integrar aqueles relacionados ao animal e ao ambiente, contribuir para a tomada de decisões adequadas. Uma das alternativas disponíveis é o modelo InraPorc, que permite simular diferentes situações considerando os efeitos simultâneos de vários fatores de produção. O módulo dietas do InraPorc permite ao usuário colocar os ingredientes utilizados nas dietas, os tipos de rações e a estratégia alimentar. No módulo porcas, o usuário pode inserir o programa de dietas, o programa alimentar, o tipo de alojamento, o perfil animal, fazer simulações e estimar as exigências na gestação e lactação. No perfil animal é possível definir a genética, a ordem de parto, a condição corporal das fêmeas e o desempenho das leitegadas. As dietas e o manejo alimentar adotados pela granja podem ser alterados com base nas exigências estimadas pelo perfil animal. Os resultados obtidos por simulações utilizando modelos como o InraPorc permitem identificar problemas como o excesso e a deficiência nutricional em fases distintas da gestação e lactação. Dessa forma, pela abordagem sistêmica utilizada no desenvolvimento de modelos, o profissional que atua com reprodução suína pode usar modelos como o InraPorc para tomada de decisões sobretudo na definição das estratégias nutricional e alimentar. Descritores: Suínos, Modelagem, Manejo Nutricional, Fêmeas Gestantes. 1 Grupo de Modelagem Animal (GModel/CNPq), Departamento de Zootecnia, Universidade Federal de Santa Maria, CEP Santa Maria, RS, Brasil. plovatto@smail.ufsm.br s211

2 ABSTRACT The inadequate supply of nutrients to gestating and lactating sows can decrease reproductive efficiency of herd. Due to the diversity of factors that affect the nutritional requirements, mathematical modeling can, because it can integrate those related to the animal and the environment, to contribute to take decisions. An available alternative is the InraPorc model that allows the simulation of different situations to include the simultaneous effects of several factors of production. The diets module of InraPorc allows to the user to insert ingredients, diet types and feeding strategy. In the sows module, the user can insert diet program, program feeding, housing systems, animal profile, make simulations and to estimate requirements in the gestation and lactation. In the animal profile it is possible to define the genetics, parity order, body condition of the sows and litter performance. The diets and feeding management adopted can be altered based on the requirements estimated by animal profile. The results obtained by simulations using models like InraPorc allow the identification of problems as the excess and/or deficiency of nutriments in different phases of the gestation and lactation. In this manner, for the systemic approach used in the development of models, the specialists in pig reproduction can use InraPorc for taking decisions, especially for the definition of the nutritional and feeding strategies. Key-words: Swine, Modeling, Feed Management, Gestating Sows. I. INTRODUÇÃO O Brasil tem um rebanho superior a 2,4 milhões de fêmeas suínas [1], das quais cerca de 1,5 milhão são mantidas em sistemas intensivos de alta tecnologia. A nutrição dessas porcas é importante nos critérios técnico e econômico, sendo desafiada constantemente por fatores como as variabilidades genética, ambiental, alimentar e de manejo. O aporte inadequado de nutrientes pode afetar a eficiência de reprodutores, sendo estreita a relação entre os programas nutricionais e os índices reprodutivos do rebanho [31]. As falhas reprodutivas associadas à nutrição são particularmente importantes nas fêmeas, devido às demandas elevadas de energia nas diversas etapas do ciclo reprodutivo, em especial na lactação. As porcas apresentam um ciclo reprodutivo característico, com ganho de peso na gestação, seguido de acentuada mobilização de reservas corporais na lactação [34]. O conhecimento dos fatores moduladores e indicadores da condição corporal das porcas são necessários para obtenção de índices de produtividade elevados. O principal objetivo da nutrição de porcas gestantes é manter um ganho de peso limitado com bom desenvolvimento fetal. Na lactação a nutrição das porcas deve maximizar a produção de leite e minimizar a perda de peso. Porém, o final da gestação e a lactação são períodos de elevada demanda energética para as fêmeas [34]. Nessas duas fases, parte das exigências nutricionais é suprida por mobilização de reservas corporais maternas. Em vista dos tipos genéticos atuais, na lactação o padrão de consumo alimentar é frequentemente insuficiente para atender as altas demandas nutricionais. A falta de ajuste entre exigências e ingestão de nutrientes pode se traduzir em situações adversas, como perda excessiva de peso nos períodos de maior demanda, o que afeta negativamente o atual e o próximo ciclo reprodutivo da porca [23]. Esse quadro é observado, pois a associação entre fases (gestação/lactação) e os programas nutricionais afetam os ciclos subsequentes, alterando o intervalo para o próximo estro, a taxa de ovulação, a sobrevivência embrionária e a longevidade da matriz [11]. Por isso, as estratégias alimentares devem considerar as consequências da nutrição em períodos específicos do ciclo reprodutivo (gestação, intervalo desmama-cio, lactação) mantendo esses índices em permanente análise ao longo da vida do animal [10]. Para implantar com sucesso um programa de nutrição para porcas, é necessário conhecer os fatores que afetam as exigências nutricionais e as ferramentas disponíveis para seus ajustes às condições de cada sistema produtivo. Uma das ferramentas mais eficazes e modernas de que se dispõe é a modelagem. O objetivo desse artigo é fazer uma abordagem introdutória da modelagem, considerando os principais inputs e outputs do módulo porcas do InraPorc. s212

3 II. MODELAGEM A modelagem aplicada aos seres vivos é estudada há várias décadas [13]. Dentro da perspectiva de mudança de paradigma Sauvant [26] propôs uma formulação de dietas em função das respostas múltiplas esperadas dos animais. Essas respostas não se limitam somente à eficácia de transformação dos alimentos, mas também à qualidade dos produtos, ao bem-estar animal e as influências da sanidade e do meio ambiente. Mas para isso é necessária a integração quantitativa dos fenômenos relacionados ao animal e ao ambiente passíveis de influenciar as respostas dos animais. Isso pode ser obtido pelas pesquisas sobre a compreensão dos mecanismos biológicos e, sobretudo, do desenvolvimento de modelos matemáticos capazes de traduzir as variações desses fenômenos. Uma definição simples de modelagem é a abstração e simplificação da realidade capaz de integrar as principais interações e comportamentos do sistema estudado, apta a ser manipulada com o objetivo de prever as consequências da modificação de um ou de vários parâmetros sobre o comportamento do sistema [27]. A modelagem é, sobretudo, uma tentativa de integração de diferentes fenômenos, sendo limitada pelos recursos humanos e materiais disponíveis e/ou utilizados no desenvolvimento do modelo [13]. Os estudos em modelagem em porcas são variados e abordam temas como a utilização de nutrientes na gestação [21,32] e lactação [17], processos digestivos e metabólicos [22], comportamento e bem-estar [4], estado sanitário e doenças infecciosas [14] e aspectos reprodutivos do rebanho [15]. A maioria dos modelos desenvolvidos responde, normalmente, questões pontuais da produção suína. Com relação à nutrição, é necessário que os modelos incluam descrições mais detalhadas das dietas e do metabolismo animal. Nesse sentido, modelos como o InraPorc, permitem a predição do uso metabólico dos nutrientes e ajudam nos estudos dos fatores de variação relacionados ao animal e ao ambiente. III. INRAPORC O InraPorc foi desenvolvido pelo Institut National de la Recherche Agricole (INRA, França) e integra os conhecimentos atuais em nutrição e alimentação de porcas e suínos em crescimento. O modelo pode ser utilizado como um recurso técnico para fins produtivos e didáticos, permitindo seguir as dinâmicas digestiva e metabólica dos principais nutrientes. O modelo simula diferentes cenários de nutrição e alimentação, servindo como referencial para tomada de decisões. O InraPorc tem três módulos principais: Dietas, Porcas e Suínos em Crescimento. O módulo dietas utiliza como padrão a base de dados de ingredientes da Associação Francesa de Zootecnia (AFZ/INRA), mas o usuário pode incluir ingredientes específicos. Esse módulo apresenta um programa de rações pré-definido podendo ser personalizado. O modelo permite ajustar o manejo alimentar (à vontade ou restrito), incluindo os custos como forma de simular os efeitos econômicos de alteração no programa alimentar. O módulo porcas é dividido em (1) programa de dietas, (2) programa alimentar, (3) tipo de alojamento, (4) perfil animal, (5) simulação, (6) exigências na gestação e (7) exigências na lactação. Na figura 1 é apresentado o conceito nutricional do modelo. O modelo considera algumas condições ambientais (sistema confinado e ao ar livre, atividade física e temperatura). Além disso, permite que o usuário defina o perfil considerando características genéticas, peso vivo, espessura de toucinho, ordem de parto, número de leitões e desempenho da leitegada para cada ordem de parto. Os dados de produção da granja são inseridos no InraPorc que define as exigências nutricionais baseadas nas características anteriormente citadas. O modelo também realiza a calibração a partir dos dados de campo permitindo comparar diferentes cenários de produção com base em variáveis nutricionais, genéticas e ambientais. O InraPorc realiza testes de sensibilidade para diferentes genéticas (perfis/sistemas de produção) e diferentes programas nutricionais. s213

4 Figura 1 Utilização de nutrientes segundo o módulo porcas no InraPorc. Fonte: [7]. IV. NUTRIÇÃO NA GESTAÇÃO Os principais objetivos da nutrição de porcas gestantes estão relacionados com a manutenção da condição corporal, ganho de peso materno e desenvolvimentos embrionário e fetal. A mantença das porcas gestantes representa 75 a 85% do total de energia, 15% são destinados ao ganho de peso materno e 5% ao crescimento da leitegada [19]. A termorregulação e a atividade física podem aumentar a necessidade energética em até 20% sobre as exigências totais de energia na gestação [18]. No início da gestação é necessário fornecer condições para a sobrevivência embrionária com consequente aumento da leitegada. Entre o 30 e 75 dia, a nutrição está direcionada ao desenvolvimento fetal, ao crescimento corporal das primíparas e aumento de reservas corporais em porcas adultas. No terço final, a nutrição e alimentação das porcas gestantes deve garantir o crescimento fetal (75% do crescimento total) e o desenvolvimento das glândulas mamárias [29]. Os modelos que estimam os fluxos de nutrientes em porcas gestantes consideram a partição de nutrientes, como a lisina e energia, para estimar o acréscimo de proteína durante o crescimento fetal e deposição muscular e de gordura para o ganho de peso da fêmea [21]. As exigências nutricionais das porcas variam com a idade, peso metabólico e fase reprodutiva. Elas são inferiores na gestação em relação à lactação e dependem da ordem de parto, do estado nutricional, do período da gestação, da estação do ano e da linhagem da porca [9]. As fêmeas gestantes oriundas de linhagens modernas apresentam maior desenvolvimento muscular e maior produção de leite. Dessa forma, elas têm exigências superiores exigindo um aporte nutricional diferenciado através de dietas específicas ou por modificações no manejo alimentar. Na determinação das exigências nutricionais, o InraPorc inclui aquelas associadas ao perfil genético, as condições corporais (cobertura e parto) e condições de alojamento (Figura 2). s214

5 Figura 2 Comandos para estimação das exigências de porcas gestantes no InraPorc As exigências proteicas para mantença estão relacionadas à massa proteica corporal (Figura 3). As porcas pluríparas necessitam aproximadamente 11g/dia de lisina digestível enquanto que primíparas ou fêmeas em crescimento exigem de 14 a 15g/dia [5]. No entanto, os ganhos de massa proteica diminuem com a maturidade corporal. As exigências de aminoácidos digestíveis para o desenvolvimento fetal e da glândula mamária são definidos pelo InraPorc no início e fim da gestação. Vários estudos confirmam os dados do InraPorc quanto à determinação de exigências nos primeiros 75 dias e no terço final da gestação [5,6,18]. s215

6 Figura 3 Estimação das exigências em aminoácidos de porcas gestantes no InraPorc As diferenças nas exigências nutricionais de porcas gestantes também podem ser observadas pelas alterações metabólicas ao longo da vida produtiva. O crescimento muscular continua durante os dois primeiros ciclos reprodutivos, sendo que as porcas de OP 1 e 2 devem ganhar mais peso em relação aquelas de OP >3. Além disso, o consumo de energia acima da mantença permite um maior ganho de peso corporal das primíparas [35]. Dessa forma, a nutrição das porcas de OP 1 e 2 deve ser diferenciada do restante do plantel [35]. Além dos fatores genéticos e nutricionais, outros fatores que podem afetar o metabolismo animal e devem ser integrados, desde que sejam quantificáveis, nos modelos. As variáveis ambientais, como a temperatura, podem modificar as exigências de mantença e a ingestão de alimento quando estão acima ou abaixo da zona de conforto térmico. Os efeitos de patologias sobre o metabolismo podem ser integrados nos modelos através da modulação da energia de mantença e/ou ingestão de alimento [14]. Para maximizar o desempenho e longevidade das porcas é fundamental adaptar o consumo alimentar às reservas corporais e evitar situações de pesos acima ou abaixo do ideal [8]. Na maioria dos sistemas de produção, as porcas ganham peso na gestação e perdem na lactação [35]. Assim, animais que chegam ao parto com espessura de toucinho superior a 21mm, apresentam baixo consumo voluntário de alimento, maior deposição de gordura na glândula mamária, perdem mais peso na lactação e diminuem o desempenho reprodutivo subsequente [24,25,28]. As porcas com espessura de toucinho inferior a 12mm apresentam baixo desempenho reprodutivo e altas taxas de mortalidade embrionária. Nesse contexto, o modelo InraPorc pode ajustar as necessidades nutricionais em função da condição corporal, podendo estabelecer um programa nutricional para reduzir a variabilidade produtiva entre as porcas do plantel. Além disso, a adoção de um programa nutricional específico para grupos de porcas gestantes com condições corporais, ordem de parto e de linhagens conhecidas pode ajustar a ingestão de nutrientes na gestação e reduzir o catabolismo de nutrientes durante a lactação. s216

7 V. NUTRIÇÃO NA LACTAÇÃO As primíparas podem, na lactação, mobilizar mais de 12% da massa proteica corporal, o que afeta negativamente a função ovariana e o desempenho reprodutivo subsequente [36]. Os aspectos essenciais para a nutrição adequada das porcas lactantes e previstos nos modelos para estimação de exigências são o fornecimento de nutrientes para as demandas de mantença e para otimizar a lactogênese. Com isso se busca aumentar o crescimento dos leitões e diminuir a mortalidade pré-desmama. Entretanto, um dos maiores desafios neste período é garantir que o consumo de alimento pelas porcas lactantes supra a alta demanda nutricional. A seleção genética reduziu o consumo voluntário de alimento pelas porcas modernas. Além desse efeito genético, a quantidade de ração consumida pode variar com fatores relacionados ao animal (tamanho e composição corporal, ordem de parto, número de leitões, estado da lactação), ao ambiente (temperatura, umidade, status sanitário) e ao manejo alimentar (disponibilidade de água, densidade nutricional, forma e frequência de arraçoamento) [7]. Estes fatores podem ser utilizados como variáveis de entrada na calibração de modelos nutricionais, como apresentado nas telas de comando do InraPorc (Figura 4). Figura 4 Comandos para estimação das exigências de porcas lactantes no InraPorc A problemática envolvendo a baixa capacidade de consumo voluntário é ainda mais grave em porcas jovens, possivelmente por uma combinação entre sua capacidade de ingestão reduzida e fatores estressantes associados ao primeiro parto [33]. As primíparas apresentam produção de leite semelhante a porcas pluríparas, no entanto possuem menor apetite e reservas de tecido magro e gordura inferiores [2]. Como o crescimento corporal também é considerado na determinação das exigências nutricionais, o consumo insuficiente de alimento pode afetar mais a capacidade reprodutiva de primíparas que de pluríparas [30,31]. As demandas nutricionais das porcas lactantes são muito superiores àquelas observadas nas gestantes. As exigências para mantença são consideradas semelhantes entre as duas categorias pelo NRC [19]. Da mesma forma, as equações do InraPorc utilizam como parâmetro para estimar a exigência de mantença apenas o peso corporal [7]. Assim, a grande variação entre as exigências de gestantes e lactantes está nas demandas prioritariamente associadas à lactogênese (Figura 5). s217

8 Figura 5 Partição das exigências de lisina e energia em porcas lactantes segundo o InraPorc A lactogênese varia em função do fornecimento de nutrientes para a porca e do tamanho da leitegada [3,12]. Dessa forma, o número de leitões lactentes deve ser considerado na calibração dos modelos. Existe uma correlação positiva entre o consumo de energia na lactação e a produção de leite. Em média, uma porca produz cerca de 7kg de leite por dia [16]. O consumo restrito de nutrientes durante a lactação faz com que a porca mobilize nutrientes de diferentes tecidos corporais, com consequente perda de peso. A mobilização excessiva das reservas nos períodos de déficit nutricional tem consequências negativas, como aumento do intervalo desmama-cio, anestro, redução na taxa de ovulação, no número e na qualidade dos leitões produzidos. Por isso, as reservas corporais (combinação de peso vivo, espessura de toucinho e tecido magro) ao parto e ao desmame podem ser considerados fatores críticos para o desempenho reprodutivo das porcas [24]. Além disso, a mobilização excessiva de proteína é responsável por prejuízos reprodutivos mais graves que a perda excessiva de gordura corporal [6]. Na lactação é normal uma perda de peso corporal ao redor de 6% [20]. Para evitar perdas excessivas, é preciso conhecer as exigências nutricionais das porcas. Porém, estimar as exigências nutricionais de porcas em lactação é uma tarefa complexa, principalmente em função da variação na contribuição em energia e aminoácidos recuperados de reservas corporais para a lactogênese. Além disso, o potencial genético e o ambiente podem alterar as exigências por nutrientes. Para obter exigências mais próximas à realidade de cada granja, o mais adequado é parametrizar modelos de predição com dados específicos do rebanho ou granja. Se o usuário utilizar modelos mais completos, as exigências e algumas respostas produtivas em condições de campo baseadas em diferentes situações simuladas podem ser estimadas. s218

9 Para a predição das exigências em energia e lisina, os modelos do NRC [19] se baseiam na decomposição das necessidades individuais para mantença, produção de leite, termorregulação (assumindo 20 o C como termoneutralidade) e ajuste para mobilização corporal. A incorporação de novos fatores aos modelos atuais foi proposta por diversos autores. Uma das principais necessidades é a inclusão de parâmetros sanitários [33]. Para isso, várias etapas são necessárias, como a identificação dos mecanismos de interferência metabólica dos agentes estressores sobre o desempenho reprodutivo dos animais. É preciso também considerar a habilidade de determinados indivíduos ou genéticas em responder de forma diferenciada ao mesmo desafio. Esse ajuste é importante em populações heterogêneas, pois quanto maior a variabilidade da população, menor é a precisão dos modelos. A modelagem de populações merece especial atenção nas simulações nutricionais, uma vez que muitos dos modelos desconsideram, ao menos parcialmente, a natureza dinâmica das respostas e a heterogeneidade da população em relação ao indivíduo padrão na simulação. VI. CONCLUSÃO A modelagem é uma ferramenta que permite identificar pontos críticos nas diferentes etapas do ciclo produtivo das porcas através da simulação de diferentes situações. Pela forma sistêmica de desenvolvimento dos modelos, o profissional que atua com reprodução suína pode usar o InraPorc para tomada de decisões sobretudo sobre as estratégias nutricional e alimentar a ser adotada. VII. REFERÊNCIAS [1] Abipecs Estatísticas do Mercado Interno. Produção Brasileira. 3p. Disponível em: < mercado-interno/producao/producao_brasileira_2004_2009.pdf>. Acessado em 02/2010. [2] Aherne F.X. & Williams I.H Nutrition for optimizing breeding herd performance. Veterinary Clinical North American Food Animal Practice. 8: [3] Bortolozzo F.P. & Wentz I Síndrome da disgactia pós-parto na porca: uma visão atual do problema. Acta Scientiae Veterinariae. 35(Suppl1): [4] Bracke M.B.M., Spruijt B.M., Metz J.H.M. & Schouten W.G.P Decision support system for overall welfare assessment in pregnant sows A: Model structure and weighting procedure. Journal of Animal Science. 80: [5] Close W.H. & Cole D.J.A Nutrition of sows and boars. Nottinghan: University Press, 377p. [6] Clowes E.J., Aherne F.X., Foxcroft G.R. & Baracos V.E Selective protein loss in lactating sows is associated with reduced litter growth and ovarian function. Journal of Animal Science. 81(3): [7] Dourmad J., Étienne M., Valancogne A., Dubois S., Milgen J.V. & Noblet J InraPorc: A model and decision support tool for the nutrition of sows. Animal Feed Science and Technology. 143(1): [8] Dourmad J.Y. & Etienne M Mesurer l épaisseur de lard dorsal des truies pour définir leurs programmes alimentaires. INRA Productions Animales. 14: [9] Ferreira A.S., Lopes T.H.C., Donzele J.L., Costa E.P., Kiefer C. & Lima K.R.S Níveis de proteína bruta na ração para porcas pluríparas em gestação. Revista Brasileira de Zootecnia. 35: [10] Guedes R.M.C. & Nogueira R.H.G Relationship among body condition at parturition, decrease of backfat thickness and weight during the lactation and the interval from weaning to oestrus of sows. Brazilian Journal of Veterinary Research and Animal Science. 37: [11] Hazeleger W., Soede N.M. & Kemp B The effect of feeding strategy during the pre-follicular phase on subsequent follicular development in the pig. Domestic Animal Endocrinology. 29(2): [12] Lewis A.J. & Southern L.L Swine Nutrition. 2nd edn. Florida: CRC Press, 1032p. [13] Lovatto P.A. & Sauvant D Modelagem aplicada aos processos digestivos e metabólicos do suíno. Ciência Rural. 31: [14] Mackenzie K. & Bishop S.C Developing stochastic epidemiological models to quantify the dynamics of infectious diseases in domestic livestock. Journal of Animal Science. 79: [15] Martel G., Dedieu B. & Dourmad J.-Y Simulation of sow herd dynamics with emphasis on performance and distribution of periodic task events. Journal of Agricultural Science. 146: [16] Martins T.D.D., Costa A.N., Silva J.H.V.D., Brasil L.H.D.A., Valença R.M.B. & Souza N.M.D Produção e composição do leite de porcas híbridas mantidas em ambiente quente. Ciência Rural. 37: [17] Mcnamara J.P. & Pettigrew J.E Protein and fat utilization in lactating sows: II. Challenging behavior of a model of metabolism. Journal of Animal Science. 80(9): [18] Noblet J., Dourmad J.Y., Etienne M. & Le Dividich J Energy metabolism in pregnant sows and newborn pigs. Journal of Animal Science. 75: s219

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