Metabolismo de Minerais

Transcrição

1 Universidade Federal de Pelotas Programa de Pós-Graduação em Medicina Veterinária Disciplina de Doenças Metabólicas Metabolismo de Minerais Alexandre Bilhalva Camila Pizoni Eduardo Xavier Rafael Krusser

2 Importância dos Minerais 2-5% peso corporal Função estrutural No metabolismo Pressão osmótica Ação hormonal Co-fatores enzimáticos Equilíbrio ácido - básico

3 Dividem-se em dois grupos Macrominerais maior quantidade Ca P K Cl Mg Na S Inorgânicos Microminerais menor quantidade Fe Cu Zn I Mn Co Se F Mo Orgânicos

4 Cálcio

5 O cálcio no organismo Proliferação, diferenciação, motilidade celular Sinalização celular Contração muscular Neurotransmissão Coagulação sanguínea Integridade dos ossos

6 Coagulação sanguínea Contração Muscular Intracelular Conformação dos ossos

7 Homeostase do cálcio 8 kg Ca PTH Desmineralização Perda Fecal 5-8 g Ca Cálcio Urina 0,2 6g 25-OH vit D 1,25-(OH)2 vit D Reabsorção Excreção Tempo de homeostasia Colostro 2 2,3 g Ca/Kg Leite 1,1 g Ca/kg Goff, 2014

8 O que acontece no periparto? Demanda

9 Estratégias Dieta aniônica Diminuição da concentração de cálcio no pré-parto Suplementação de zeólitos na dieta Administração de vitamina D3 Administração de PTH

10 DIETA ANIÔNICA Induz uma queda no ph sanguíneo...absorção ativa de cálcio e maior reabsorção renal (Block, 1994) Baixa palatabilidade da dieta...próximo ao parto pode IMS e agravar o BEN (Cavalieri & Santos 2001)

11 Cálcio (mm) Número de lactações Reinhardt et al., 2010

12 Fósforo

13 Fósforo ATP, GTP.. Membranas celulares, ossos... Energético Ácidos nucleicos Estrutural Composição molecular

14 Fósforo Presente no organismo PO4 (Fosfato) Pi (inorgânico livre) PO4 orgânico (ligado a um composto carbonado - Po)

15 Fósforo Vertebrados 15% 20% restantes 80% fluidos - 85% e tecidos Esqueleto Fosfato de cálcio (Ca3[PO4]2) Espaço intracelular (maior parte) Extracelular <1% Dihidroxiapatita (Ca10[PO4]6[OH]2) 15% 20% restantes Fluidos e tecidos

16 Fósforo NADP Fósforo INTRACELULAR mmol/L Fosfocreatina Dinamismo intracelular Homeostase intracelular ATP Metab. Carboid.

17 Fósforo Fósforo EXTRACELULAR Acima de 1.8 mmol/l (>5 mg/dl) (bovinos adultos) P ligado a lipoprot. Pi (livre) Aproximadamente 1.5 mmol/l (4,2 mg/dl) (bovinos adultos) 10% - Ligado a proteínas 5% - Complexado a cátions (Ca, Mg)

18 Vias de Atuação

19 Fósforo Homeostase do P Monogástricos Excreção renal (urina) Captação do P Equilíbrio -> Captação e excreção Trato gastrointestinal Trocas -> Osso e m.extracel. Espaço extracelular Trocas -> M.intrac. e extracel. Distribuição no organismo Ruminantes Fezes e Leite (animais lactação)

20 Fósforo Ruminantes Ossos Alimento (40-80 g/d) Saliva (>20 g/d) P intracel. P (7 12g) P extracel. Saliva >70% Leite ( g/d) Feto ( 2-6 g/d) Urina ( <1 g/d) Fezes (20 40g + P indigerido) (Adaptado Grünberg, 2014)

21 Fósforo Excreção P - Saliva Fornecimento a microorganismos ruminais Tamponamento do fluido ruminal Vacas em lactação 230 L/d Excreção > g/d

22 Períodos Críticos do P

23 Fósforo Terço final da gestação De 1.9 g/d para 5.4 g/d Aumento de quase 3x

24 Fósforo Excreção P - Leite Vacas de alta produção! g/l Perdas acima de 40 g/d Desafios inicio de lactação! Manutenção constante de minerais!

25 Regulação Hormonal

26 Fósforo Paratormônio (PTH) Vitamina D3 Fosfatoninas Calcitonina Catecolaminas Insulina Regulação ainda não completamente elucidada

27 Fósforo PTH Mobilização de Pi do osso; excreção de P na urina e saliva Entretanto... Estado de depleção de P Células dos túbulos renais e glândulas salivares irresponsívas ao PTH

28 Fósforo Vitamina D3 Absorção de P Entretanto... Controle da secreção de PTH, feedback negativo Regulação independente da vit. D3 deficiência de P

29 Fósforo Insulina Captação celular do P Balanço intracel extracel.

30 Fósforo Catecolaminas Liberação do PTH Stress, hipoglicemia Mobilização de Pi do osso; excreção de P na urina e saliva

31 Fósforo Calcitonina Controle da secreção de PTH, feedback negativo Mobilização de Pi do osso; Excreção de P na urina e saliva

32 Fósforo Fosfatoninas Proteínas que podem estar envolvidas em distúrbios ligados ao P Hipofosfatemia Inibição da reabsorção de P renal

33 Magnésio

34 Funções Formação de ossos e dentes Ativa o processo de fosforilação oxidativa; Atua nas carboxilases e oxidases do ác. pirúvico Age como ativador ou cofator de vários sistemas enzimáticos; Enzimas importante do ciclo de krebs;

35 Onde é encontrado Nos Alimentos: Trigo,Leveduras, Farelo de algodão e linhaça,trevo... No organismo: 63 70% Sendo essencial para formação de ossos e dentes. Problema da deficiência Por ser uma mobilização lenta. 1,8-3,0mg/dL

36 Disponibilidade nos alimentos Grãos Forrageiras conservadas (silagem e feno) Forrageiras in natura

37 Absorção Rúmen Sendo interferida por altos teores de potássio, nitrogênio Mantém sua concentração Supri a necessidade de Mg Excreta o excesso de magnésio na urina

38 Absorção de acordo com a categoria 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% bezerros de 15 a 30 dias bezerros de 35 a 70 dias Bovinos sob regime de dietas secas bovinos sob regime depastagens normais Bovinos sob regime depastagens anormais

39 Trato digestivo Metabolismo do Mg nas vacas em lactação Consumo g/dia Participação no organismo Teor de fluido extracelular (2 3g) Absorção 2 6 g Rins (1,8 2mg %) Mobilização lenta 6-24 g/dia 0,01-1 g/dia 1g p/ cada 10L de produção

40 Participação no organismo Fonte: Goff, 2007

41 Deficiência 1,2 mg/dl Tetania (Hipomagsemia) Principal manifestação clínica de deficiência de Mg.

42 Equilíbrio Ácido Básico

43 Equilíbrio Ácido- base Essencial para manutenção da vida celular Processos metabólicos

44 Equilíbrio Ácido- base 6,85 Acidose ph 7,35 7,45 Alcalose 7,95 Aumento na concentração de íons H + Diminuição na concentração de íons H + Respiratória Metabólica

45 Equilíbrio Ácido- base Controle de ph pelos pulmões Co 2 + H 2 O H 2 co 3 H + + Hco 3 - Anidrase carbônica Retendo Co 2 nos pulmões (Hipoventilação) produção de H 2 co 3 produção de íons H + ph Liberando + Co 2 nos pulmões (hiperventilação) produção de H 2 co 3 produção de íons H + ph

46 Equilíbrio Ácido- base Controle de ph pelos rins Aumenta eliminação de íons H + Diminua H+ no sangue ph O contrário também é verdadeiro Hco 3 - Bicarbonato Retira H+ do meio Diminua H+ no sangue ph O contrário também é verdadeiro

47 Mas o que isso tem a ver com minerais? Alguns minerais participam diretamente desse processo,como é o caso do K e do Na.

48 Potássio

49 Funções - Manutenção do equilíbrio ácido-base da pressão osmótica das células. - Cofator de enzimas piruvato quinase Transfere fosfato do fosfoenolpiruvato p/o ATP Quando ocorre? Na fosforilação em nível de substrato

50 Absorção e eliminação Ocorre em todos os segmentos do trato digestivo; Através do processo de difusão Regulada através da urina

51 Sódio

52 Funções - Manutenção da pressão osmótica - Transporte de nutrientes - Trasmissor de impulsos nervosos

53 Absorção e excreção Trato gastro-intestinal Por transporte ativo Bomba de Na- K-ATPase Na urina Menor quantidade nas fezes e no suor

54 Deficiência Causa: - Alotrofagia (consumo de material estranho) - Pelo aspero e seco - Baixa produtividade Qual a principal fonte utilizada para suprir a deficiência desse mineral? - Diminuição da produção de leite.

55 Microminerais

56 Principais funções Co Cobalto Mo Molibdênio Componente da estrutura da vit. B12 Níveis acima (0,25-0,35%)-aumenta digestão ruminal forragens de baixa qualidade Níveis Sanguíneos :300 a 400 µg/ml; Deficiência: < 250 µg/ml Dieta: 0,11mg Co/Kg de MS Componente de algumas enzimas do leite Dieta: máximo 10 mg/kg de MS; recomendável abaixo de 5 mg/kg de MS Níveis: 1-4 ppm fígado, 0,1 ppm músculo, 1 µg/dl sangue Mn Manganês Fe Ferro Dieta: 18 mg/kg de MS Concentração na dieta: ppm Deficiências: anormalidade esqueléticas e fetais, distúrbios crescimento e reprodutivos Componente hemoglobina e mioglobina Cofator de enzimas da cadeia de transporte de elétrons Excesso preocupante mais que deficiência; Anemia ferropriva = deficiência Dieta: mg/kg de MS NRC: essenciais na nutrição de ruminantes.;curso Formulação de dietas para bovinos leiteiros - Agripoint

57 NRC: essenciais na nutrição de ruminantes. Curso Formulação de dietas para bovinos leiteiros - Agripoint Principais funções I Iodo Ni Níquel Importante no Metabolismo energético (termoregulação, reprodução, crescimento, circulação sanguínea, função muscular) Síntese de tiroxina (T4) e triiodotironina (T3) pela Glândula Tireóide Hormônios regulam metabolismo energético Concentração na dieta: 0,40-0,60 ppm Influência desse elemento na produção e ação de prolactina,adrenalina e aldosterona e no sistema de óxido-redução

58 Principais funções Cu Cobre Zn Zinco Síntese de hemoglobina junto ao Ferro Atua: maturação da hemácea e funcionamento enzimático; Atua: formação do tecido ósseo, conjuntivo, sistema nervoso central e musculatura cardíaca Metaloproteínas principal forma no organismo agindo como enzima Metabolismo oxidativo citocromo oxidase Concentração na dieta: ppm Cofator ou ativador de enzimas, principalmente DNA e RNApolimerases = participa do processo de multiplicação celular e síntese de proteínas. Cofator de anidrase carbônica, fosfatase alcalina, álcool desidrogenase, catalase, timina quinase e carboxipeptidase pancreática,... Produção/armazenagem e secreção de alguns hormônios: insulina, testosterona e cortisol Proliferação de linfócitos = sistema imunológico NRC: essenciais na nutrição de ruminantes. Curso Formulação de dietas para bovinos leiteiros - Agripoint

59 NRC: essenciais na nutrição de ruminantes. Curso Formulação de dietas para bovinos leiteiros - Agripoint Principais funções Se Selênio Componente da enzima glutationa peroxidase (GSH-Px) = Sistema Antioxidante Se + Cu + Zn = combate ao estresse e resposta imunitária (aumento de imunoglobulinas) Saúde Mamária, Cascos, Retenção de placenta, metrite, entre outros. Concentração dieta: 0,3 ppm Selenito de Sódio (Na2SeO3)e Selenato de Sódio (Na2SeO4)

60 Microminerais Inorgânicos x Orgânicos Final Anos 60 quando um micromineral era ligado a uma molécula de aminoácido, o aproveitamento deste mineral era otimizado, resultados de desempenho dos animais eram melhorados. O mineral presente em uma molécula inorgânica é o mesmo presente em uma molécula orgânica, diferindo as duas moléculas pela parte que está ligada ao mineral. Ex.: Sulfato de Zinco (inorgâncico) ou Complexo Zinco-Aminoácido (orgânico). Nem todos minerais orgânicos são iguais Complexo Orgânicos ou Minerais Orgânicos são íons metálicos ligados a uma molécula orgânica através de ligações covalentes (Garcia, 1998).

61 Microminerais Orgânicos Classificação Associação Americana dos Produtores de Alimentos para Animais (AFFCO, 1999) COMPLEXO METAL-AMINOÁCIDO =quando há a ligação/complexação de um mineral a um único aminoácido, sendo este específico (Complexo Zinco-Metionina) ou inespecífico (Complexo Zinco-Aminoácido) MET Zn CIS Zn LIS Zn Zn MET MET Zn (Ammerman e Henry, 1999)

62 Microminerais Orgânicos Classificação QUELATOS METAL-AMINOÁCIDO =quando um mineral está ligado a duas ou três moléculas de aminoácidos, estando o mineral no meio da cadeia. Essa molécula não pode ter mais de 800 Daltons de peso molecular e 150 Daltons de peso molecular do aminoácido CIS LIS Zn MET Zn LIS CIS

63 Microminerais Orgânicos Classificação PROTEINATO = quelação de um mineral com um aminoácido ou proteína parcialmente hidrolisada. Zn G II ALA LIS MET LEU MET

64 Microminerais Orgânicos Classificação COMPLEXO METAL-POLISSACARÍDEO = quelação de um mineral com uma solução de polissacarídeos, declarada como ingrediente do complexo metálico específico. O mineral fica protegido fisicamente. Carboaminofosfoquelato ou comercialmente Carboquelato (CQLT) Carb Carb Carb Carb Carb Carb Zn Carb Carb

65 Microminerais O objetivo de um mineral orgânico é que ele seja absorvido intacto, em rota metabólica diferenciada, talvez como um aminoácido, dipeptídeo ou carboidrato. Não pode se desligar de seu transportador antes de ser absorvido no intestino dos animais, caso ocorra chama-se inorgânico Minerais Orgânicos + Inorgânicos ou apenas minerais orgânicos! Conjuntura técnica e econômica?

66 Quais minerais podem ser quelados ou complexados? Metais de Transição: formam complexos mais estáveis, pois possuem uma carga positiva elevada e pequeno raio atômico

67 Minerais Orgânicos

68 Minerais Orgânicos

69 Quelação e complexação Quelação: processo que gera um complexo formado entre um ligante e um íon metálico onde o ligante ou agente quelante deve conter, no mínimo, dois grupos funcionais (oxigênio, nitrogênio, fósforo e/ou enxofre),capazes de doar um par de elétrons para combinar através de ligação covalente de coordenação com um metal. Além disso o ligante deve formar uma estrutura de anel heterocíclico com o metal (Spearns, 1996). * Efeito quelato = aumento da entropia causado pela quelação

70 Complexação: Quelação / complexação

71 Obrigado!