INDICADORES DO ESTRESSE TÉRMICO EM BOVINOS 1

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1 INDICADORES DO ESTRESSE TÉRMICO EM BOVINOS 1 Introdução O estresse calórico é definido por Silva (2000) como a força exercida pelos componentes do ambiente térmico sobre um organismo, causando nela uma reação fisiológica proporcional a intensidade da força aplicada e a capacidade do organismo em compensar os desvios causados pela força. O estresse calórico, especialmente nas regiões tropicais, consiste em uma importante fonte de perda econômica na pecuária, tendo efeito adverso sobre a produção de leite, produção de carne, fisiologia da produção, reprodução, mortalidade de bezerros e saúde do úbere. O estresse calórico é um típico problema encontrado no manejo de vacas leiteiras nos trópicos e sub-trópicos, causando reduções na produção e mudanças na composição do leite, redução na ingestão de alimentos e aumento na ingestão de água. A perda de produção de leite devido ao aumento de temperatura depende de fatores como a umidade relativa do ar, velocidade do vento, nutrição e outros fatores relacionados ao manejo. No entanto, são frequentemente observadas perdas produtivas de 10% ou mais (Head, 1995). Para uma máxima lucratividade na produção leiteira é necessária a normalidade no ciclo reprodutivo. Produção e reprodução têm estreita relação. Devido a essa relação, os fatores ambientais podem afetar a produção em diversas circunstâncias atingindo a performance reprodutiva de um animal. O ambiente, principalmente o ambiente físico, tem grande influência sobre a fisiologia animal. O ambiente térmico, uma das divisões deste, é determinado pelo clima de uma região. Neste ambiente encontram-se os fatores climáticos como: temperatura, umidade relativa do ar, radiação solar e velocidade do ar, que são reunidos em uma única variável, a temperatura efetiva (Baêta e Souza, 1997). Sobre a nutrição, o estresse calórico altera os requerimentos absolutos por nutrientes específicos, os processos fisiológicos e metabolismo, e ainda reduz o consumo total (Beede & Collier, 1986). Quando a temperatura altera-se de tal modo a atingir o ponto critico de desconforto, a UR é importante para os mecanismos evaporativos de dissipação de calor, pois em condições de umidade elevada há inibição de evaporação pela pele e pelo trato respiratório, aumentando 1 Seminário apresentado pelo aluno ALEXANDRE S. DE ABREU na disciplina BIOQUIMICA DO TECIDO ANIMAL, no Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, no primeiro semestre de Professor responsável pela disciplina: Félix H. D.González.

2 as condições estressantes ao anima. As melhores condições de temperatura e umidade relativa para criar animais, em termos gerais, estão em torno de 13 a 18 C e 60 a 70%, respectivamente, segundo Pires et al. (2003). Para gado europeu, os mesmos autores citaram que as condições adequadas se encontrariam em regiões com uma média mensal de temperatura abaixo de 20 C associada a uma umidade relativa em torno de 50 a 80%. Define-se por estresse calórico a força exercida pelos componentes do ambiente térmico sobre um organismo, causando nele uma reação fisiológica proporcional à intensidade da força aplicada e à capacidade do organismo em compensar os desvios causados por essa força (Silva, 2000 apud Columbiano, 2007). Compensar esses desvios faz parte dos mecanismos de homeostase do organismo dos animais ditos homeotermos. Quando não existe essa compensação, ou quando as trocas de calor entre ambiente e animal são ineficientes, estabelecem-se os episódios de estresse. Em função da adversidade climática existente entre as regiões, as estratégias de manejo ambientais devem ser adaptadas às condições locais. Um dos grandes problemas da ambiência na produção de leite é que existem vários modelos relacionados aos sistemas de climatização, entretanto, sua maioria, foi desenvolvida em condições ambientais distintas dos países tropicais (Matarazzo, 2003). O conhecimento da interação entre os animais e o ambiente é fundamental para a tomada de decisões quanto a estratégias de manejo a serem utilizadas para maximizar as respostas produtivas. Dessa forma, o entendimento das variações diárias e sazonais das respostas fisiológicas permite a adoção de ajustes que promovam maior conforto aos animais. O baixo desempenho produtivo de bovinos, quando associado ao estresse calórico, deve-se principalmente à baixa ingestão de alimentos, que é seguida pela diminuição da atividade enzimática oxidativa, da taxa metabólica e da alteração da concentração de vários hormônios (Nardone, 1998; Pereira et al., 2008). Em ruminantes, ocorre uma maior produção de calor oriundo da digestão de alimentos contendo forragens quando comparados com animais que recebem alimentos ricos em concentrado (Guimarães et al., 2001), por esse motivo, os ruminantes por estresse de calor tendem a reduzir a ingestão de forragem volumosa em relação à do concentrado. O aumento da temperatura do ar também afeta a ingestão de água dos animais. Devido a isso, animais sob estresse calórico reduzem a ingestão de matéria seca voluntária em aproximadamente 25% na tentativa de minimizar a produção de calor. O aumento da frequência respiratória e da ofegação, são mecanismos fisiológicos importantes para dissipação de calor. No entanto, esses mecanismos demandam gasto de energia, resultando no aumento da mantença diária de bovinos de leite de 7 para 25%, o que resulta também em produção de calor (Kadzere et al., 2002). Os indicadores do estresse calórico serão descritos conforme os dados ambientais, fisiológicos, clínicos, comportamentais e produtivos. 2

3 1. Fatores ambientais Em temperaturas ambientais acima de 25 C, o grande incremento calórico proporcionado por dietas contendo alto nível de volumoso, pode prejudicar a eficiência de utilização deste alimento, quando comparado às dietas com nível maior de concentrado. A magnitude desta diferença é suficiente para justificar a consideração da temperatura ambiente na formulação de rações para ruminantes (Moose et al., 1969). Campos et al. (2002) propuseram um limite máximo de 75, para o índice de temperatura e umidade (ITU), visando ao conforto térmico do rebanho leiteiro da raça holandesa. Observaram que valores de ITU de 70 ou menos, não causaram nenhum desconforto térmico para vacas leiteiras. Entretanto, para valores de 75 ou mais, a produção de leite e ingestão de alimentos foi seriamente prejudicada. A importância da umidade atmosférica é tanto maior quanto mais o organismo depende de processos evaporativos para a termorregulação. Se o ambiente for muito quente, tanto o excesso como a carência é prejudicial. Umidade relativa muito baixa faz com que os mecanismos evaporativos ocorram mais rapidamente, causando irritação cutânea e desidratação. Já em condições elevadas, prejudica a termólise aumentando o estresse pelo calor (Silva, 2000; Pereira, 2005). Embora a temperatura do ar seja frequentemente considerada como uma variável climática isolada de maior importância sobre a produção animal, seus efeitos estão intimamente ligados e dependentes do nível de umidade atmosférica (Silva, 2000). A umidade significa, em termos simplificados, quanto de água na forma de vapor existe na atmosfera no momento com relação ao total máximo que poderia existir, na temperatura observada. 2. Fatores fisiológicos O controle da temperatura corporal de um animal se dá pelo equilíbrio do calor produzido pelo organismo e do ganho do ambiente com o perdido para o mesmo ambiente. Para dissipar ou reter calor o animal utiliza-se de mecanismos fisiológicos e comportamentais. Tais mecanismos contribuem para a manutenção da homeotermia. Dentre esses mecanismos, para dissipar calor, podem-se citar: aumento de taxa respiratória, aumento dos batimentos cardíacos, sudorese, aumento na ingestão de água, diminuição na ingestão de alimentos, a procura por lâminas de água, etc. (Rodrigues, 2006). Os ruminantes são animais homeotermos, isto é, possuem funções fisiológicas capazes de manter a temperatura corporal em constância, independentemente da variação da temperatura ambiente (em limites apreciáveis). Em bovinos, os limites ideais de temperatura corporal para a produtividade e a sobrevivência devem ser mantidos entre 38 C e 39 C (Pires et al, 1999; Feitosa, 2005; Rodrigues, 2006). 3

4 O principal termorregulador do organismo é o hipotálamo, e por uma série de mecanismo, ocorre ativação hormonal e do sistema nervoso autônomo, com o intuito de preservar a integridade do organismo, mantendo a homeostasia. A formação de calor nos diversos tecidos corporais é variável. Nos pré-estômagos os ruminantes a formação de calo aumenta no decorrer dos processos microbianos da digestão da forragem, de maneira que a temperatura do rumem se situar 1 a 2 C acima da temperatura retal. Com aumento da produção de leite aumenta nos bovinos a formação de calor no fígado e nas glândulas mamarias de forma acentuada. No fígado aumenta neoglicogênese e síntese de lipoproteínas. Com aumento de produção de leite, os bovinos ficam mais sensíveis a um aumento da temperatura ambiente acima da zona térmica neutra, reduzindo a secreção de tirocina; assim conseguem reduzir formação de calor, mas também ocorre redução na síntese do leite uma vez que a tiroxina é via comum para ambos os eventos. Quando os animais permanecem por períodos prolongados no frio, aumenta à assimilação de alimentos, a secreção de tiroxina e a extensão dos processos de combustão também aumentam. Os ruminantes possuem uma boa adaptação a baixas temperaturas caso as necessidades energéticas sejam supridas por meio de uma administração suficiente de alimentos. Mesmo com queda de temperatura a zero grau havendo alimentos, não ocorre redução na capacidade de produção de leite. Nos ruminantes são formadas quantidades convidareis de calor no rumem através de transformações dos ácidos graxos voláteis. A extensão do calor obtido depende do volume de alimentos e da digestibilidade da ração. Com aumento temperatura ambiente acima de 30 C, diminui a ingestão de alimentos e a produção de leite cai. Animais mantidos no pasto procuram locais com sombra, reduzindo o pastejo e aumentando também a necessidade de água. Ao falarmos sobre tolerância o calor, lembramos das raças dos países tropicais que se adaptam a determinado aumento de temperatura ambiente sem a perda acentuada de sua capacidade produtiva. Os fatores que dão tais características a essas raças são: - o pequeno grau de transformação energética sob condições de manutenção, causado por uma redução da secreção de tiroxina por Kg de massa corporal; - o elevado número de glândulas sudoríparas na pele, que promovem maior evaporação de água e consequente perda de calor; - uma redução na capacidade aumentar a massa corporal ou leite e com isso reduzir a formação de calor. Os principais mecanismos fisiológicos são o aumento da ingestão de alimentos, diminuição da circulação periférica, ptiloereção, glicogênese por meio de tremor muscular, queima de tecido adiposo e, em último caso, utilização das próprias proteínas num processo catabólico. Por outro lado, em casos de estresse de calor se prostram se abrigam da radiação solar sob 4

5 coberturas que proporcionem sombras, procuram lâminas de água ou terrenos úmidos onde se espojam, diminuem a ingestão de alimentos, aumentam a ingestão de água, bem como; aumentam os batimentos cardíacos, a circulação periférica e a taxa de respiração e de sudorese (Rodrigues et al., 2000 apud Barros et al., 2010). Para limitar os danos provocados pelo estresse, em particular a acidose ruminal, a ração pode ser ajustada. Os seguintes itens podem ser seguidos sem causar grandes alterações na rotina da propriedade: 1. Elevar o nível de energia da dieta a ser consumida pelos animais; 2. Procurar oferecer ingredientes palatáveis e que produzam pouco calor ao serem fermentados; 3. Utilizar forragens de alta qualidade e que sejam altamente palatáveis; 4. Utilizar produtos com ação antioxidantes como o Selênio e a vitamina E, pois animais com estresse por calor tendem a aumentar as taxas de oxidação, com isso mais radicais livres podem ser formados; 5. Mais recentemente, alguns probióticos vêm sendo lançado no mercado, indicando que seu uso em caso de animais sob calor pode vir a amenizar os efeitos do estresse. Enfim, existem sim técnicas que podem amenizar os danos causados pelo estresse produzido pelo calor, mas cabe a nós técnicos e aos produtores que evitem este quadro em suas propriedades. Procurando colocar a disposição do animal o mínimo possível de infra-estrutura (água, sombra etc.) para que o mesmo tenha suas exigências supridas. O aumento da frequência respiratória por períodos longos, segundo Matarazzo (2004), causa prejuízos ao organismo animal, tais como: redução no consumo de forragens, produção de calor endógeno adicional devido ao exercício da ofegação, desvio de energia para outros processos metabólicos e redução de CO 2 (acarretando em alcalose respiratória pelos baixos níveis de ácido carbônico no sangue). A temperatura retal (TR), como bom indicador de temperatura corporal, pode ser considerada como um índice de medição de adaptabilidade a ambientes quentes. O aumento desta indica que os mecanismos termorreguladores não estão sendo eficientes. A temperatura retal normal para bovinos está em torno de 38,3 C, havendo variações de acordo com a idade, sexo, nível nutricional, lactação e estágio reprodutivo (Martello, 2002; Martello et al., 2004). 3. Fatores clínicos Em situações em que o organismo necessita de calor, por exemplo, o hipotálamo estimulará a atividade da hipófise, que por sua vez, secretará o hormônio tireotrófico (TSH), estimulando a tireóide a secretar tiroxina (T4). A tiroxina estimula o metabolismo celular, através da formação de triiodotironina (T3), sua forma ativa, estimulando o metabolismo basal a produzir calor. 5

6 O sistema sanguíneo é particularmente sensível às mudanças de temperatura e se constitui em um importante indicador das respostas fisiológicas. Alterações quantitativas e morfológicas nas células sanguíneas são associadas ao estresse calórico, traduzidas por variações nos valores do hematócrito, número de leucócitos circulantes, conteúdo de eritrócitos e teor de hemoglobina no eritrócito. No estresse calórico ocorre aumento no hematócrito, podendo ser justificado por um acréscimo no número de hemácias Os níveis de Na, K e Cl do plasma são afetados pelo estresse calórico. A concentração de K + e Na + diminui à medida que a temperatura aumenta (Borges, 1997), enquanto que o Cl - aumenta (Belay & Teeter, 1993). Os níveis séricos de K + também são influenciados pelo calor. A excreção de K + é influenciada por fatores hormonais (aldosterona, hormônio antidiurético e deoxicorticosterona), equilíbrio ácido-base e balanço de cátions. A alcalose respiratória está caracterizada por aumento no ph e diminuição da pco2. Pode ser devida a uma hiperventilação pulmonar, que pode ser causada por estresse, além de outras causas. O efeito compensatório é feito pelo rim, onde ocorrerá a diminuição tanto da excreção de H + como da reabsorção de bicarbonato. A diminuição na concentração plasmática do bicarbonato é equilibrada pelo aumento na retenção de Cl -, para manter a eletroneutralidade, levando a uma hipercloremia de compensação. A acidose metabólica é caracterizada por uma elevação no ph e na concentração do bicarbonato, isso pode ser devido ao acúmulo de ácido lático. O excesso de H + extracelular invade o espaço intracelular deslocando o K + para fora da célula, isso previne o aumento excessivo do H + extracelular, essa troca pode causar hipercalemia. Quando não há lesão renal, os túbulos aumentam a reabsorção de bicarbonato e a excreção de H + sob a forma de amônia. Ou seja, o início se dá pela alcalose respiratória e posteriormente se instala uma acidose metabólica, (González e Silva, 2006). A síntese de glicocorticóides é estimulada pelo ACTH hipofisário, o qual, por sua vez, está regulado pelo CRH hipotalâmico, estando os dois relacionados por regulação feedback negativo com os glicocorticóides. 6

7 Figura 1. Regulação da secreção de cortisol pelo eixo hipotalâmico-hipofisário (Donin, 2007). Figura 2. Efeito do cortisol, provocando feedback negativo (Yehuda, et al., 2006). Os hormônios tireoidianos (triiodotironina T3 e tiroxina T4), são produzidos pela tireóide. Do total de hormônios liberados pela glândula, 90% é T4 e 10% T3, mas este último é o hormônio biologicamente ativo. Esses hormônios também aumentam o metabolismo basal, e o consumo de O2, estimulam a síntese protéica e no calor o nível desses hormônios está diminuído. T4 funciona como reserva, enquanto T3 é 3-4 vezes mais potente e controla a secreção de TSH, (González e Silva, 2006). A albumina transporta os hormônios da tireóide, sendo a proteína mais abundante do plasma, 50% do total das proteínas. É sintetizada no fígado. Na desidratação ocorre aumento do nível de albumina no sangue. Quanto os níveis de albumina e ureia estiverem 7

8 baixos, provavelmente será deficiência de proteína na dieta, mas se os níveis de albumina estiverem baixos e uréia normal, pode ser relacionado a dano hepático. A creatinina é derivada da creatina presente no músculo. A creatina é um metabólito para armazenar energia no músculo na forma de fosfocreatina e após degrada-se em creatinina. Essa reação não é enzimática. 4. Fatores comportamentais e produtivos O estudo do comportamento animal é de grande importância. A divisão de um rebanho leiteiro em grupos de animais com produção semelhante é o sistema mais utilizado em confinamento de vacas leiteiras, visando maior eficiência na utilização dos recursos produtivos e econômicos (Camargo, 1988). As principais variáveis comportamentais estudadas, em vacas leiteiras, têm sido aquelas relacionadas às atividades de alimentação, ruminação, ócio (outras atividades) e procura por água e sombra (Ray & Roubicek, 1971; Monty Junior & Garbareno, 1978; Camargo, 1988). As pesquisas indicam que o ócio, atividades que não incluem alimentação e ruminação, consome cerca de 10 horas diárias. Segundo alguns autores, os animais procuram a sombra e reduzem as atividades nas horas mais quentes do dia, permanecendo deitados na área de descanso (Blackshaw & Blackshaw, 1994). Já durante a noite animais dirigem-se para área descoberta, permanecendo afastados uns dos outros, para permitir a dissipação de calor para o meio ambiente (Ray & Roubicek, 1971; Monty Junior & Garbareno,1978). Entretanto, em estudo realizado no Brasil central, os animais em ócio preferiram permanecer em pé nas horas mais quentes do dia, enquanto à noite mantiveram-se deitados (Camargo, 1988). Silanikovi (2009) relatou que temperaturas elevadas reduzem a frequência de alimentação nas horas mais quentes do dia, retardam o início do pico de procura à tarde e aumentam a frequência nas primeiras horas da manhã. O padrão de procura de alimento por bovinos confinados é bem característico, com dois momentos principais: início da manhã e final da tarde. O tempo despendido diariamente nessa atividade, por vacas leiteiras estabuladas, tem sido cerca de 4,5 horas. Temperaturas elevadas reduzem a frequência de alimentação durante as horas mais quentes do dia, aumentando a frequência nas primeiras horas da manhã. A temperatura ambiental afeta diretamente a produção de leite. A diminuição na produção de leite das vacas em estresse térmico por calor deve-se, principalmente pela redução na ingestão de alimentos, à hipofunção da tireóide e pela energia despendida para eliminar o excesso de calor corporal. A redução no consumo de alimentos é maior quanto mais intenso o estresse térmico, e seria devido principalmente à inibição, pelo calor, do centro do apetite localizado no hipotálamo, resultante da hipertermia corporal, podendo resultar em um decréscimo de 17% na 8

9 produção de leite de vacas de 15 kg de leite/dia e de 22% em vacas de 40 kg/dia (Pinarelli, 2003 apud Porcionatto, 2009). Outras respostas comportamentais são observadas quando do estresse por calor, dentre elas a redução no tempo de ruminação e aumento no tempo do ócio, numa tentativa do animal em restabelecer se equilíbrio térmico, através da diminuição de produção de calor metabólico excedente. Os teores de gordura do leite diminuem quando as vacas são expostas a estresse calórico classificado como severo. Os ácidos graxos de cadeia longa aumentam e os de cadeia curta diminuem (Bernabucci; Calamari, 1998). Uma possível explicação para os menores teores de gordura observados no leite de vacas em situações de estresse calórico seria a variação no consumo de forrageiras pelos animais. O menor consumo de volumosos provoca uma alteração na relação acetato/propionato, alterando assim a composição do leite (Coolier, 1985). Na maioria dos casos, a proteína do leite é negativamente afetada pelo estresse calórico, com decréscimo nos teores de caseína. Os íons cálcio, fósforo e magnésio geralmente diminuem, enquanto os níveis de cloro aumentam (Bernabucci; Calamari, 1998). Referências BAÊTA, F. C.; SOUZA, C. F. Ambiência em edificações rurais - conforto animal. Viçosa: Editora da UFV p. BELAY, T., TEETER, R. G. Broiler water balance and thermobalance during thermoneutral and high ambient temperature exposure. Poultry Science, v. 72, p , BERNABUCCI, U.; CALAMARI, L. Effects of heat stress on bovine milk yield and composition. Zootecnica e Nutrizione Animale, Bologna, v. 24, n. 6, p , CAMARGO, A.C. Comportamento de vacas da raça holandesa em um confinamento do tipo freestall no Brasil central. Piracicaba: USP-ESALQ, p. Dissertação de Mestrado. CAMPOS, A. T. et al. Estudo do potencial de redução da temperatura do ar por meio do sistema de resfriamento adiabático evaporativo na região de Maringá-PR. Acta Scientiarum, Maringá, v. 24, n. 5, p , COLUMBIANO, V.S. Identificação de QLT nos cromossomos 10, 11 e 12 associados ao estresse calórico em bovinos p. Dissertação (Mestrado em Genética e melhoramento Animal). Universidade Federal de Viçosa. Minas Gerais, COOLIER, R. J. Nutritional, metabolic and environmental aspects of lactation. In: LARSON, B. L. (Ed.). Lactation. Iowa: State University Press, p

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