III Congreso Nacional: Nutrición Animal y Producción Importancia de Formulación con aminoácidos en dietas para ganado lechero C. H. Ponce 19-Sep-2012

Agenda

• Importancia de Aminoácidos • Beneficios de Formulación de aminoácidos • Metionina • Beneficios de la utilización de metionina

Importancia de los Aminoácidos

• Moléculas Orgánicas

Importancia de los Aminoácidos

• Proteínas

La síntesis de Proteínas es el resultado final de un proceso altamente regulado

Importancia de los Aminoácidos

• Proteínas 100,000 proteínas en humanos Varias Funciones Fisiológicas El complemento de proteínas en el organismo, y su interacción es definido como “Proteome”

Proteomics: Analisis, conducido por altas técnicas sensitivas y precisas.

Importancia de los Aminoácidos

• Clasificación Esenciales (No se Sintetizan en el animal) No esenciales (Sintetizan en el animal) Limitantes

Importancia de los Aminoácidos • Aminoácidos Esenciales • • • • • • • • • •

Arginina Histidina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Fenilalanina Treonina Triptófano Valina

• Aminoácidos No Esenciales • • • • • • • • •

Alanina Asparagina Cisteina/Cistina Ác. Glutámico Glicina Hidroxiprolina Prolina Serina Tirosina

Importancia de los aminoacidos

V INTESTINO DELGADO

GLANDULA MAMARIA

T

I

A

L

M

H H H

A A A A A

L L L

L L L L L

P P P P P

V V V V V

T T T T T

T T T T T

I I I I I

P

V

T

T

I

M

H

A

L

L

P

V

T

T

I

M

H

A

L

L

H M

Importancia de los Aminoácidos

Importancia de los Aminoácidos Proteína:

Proteína: Dieta Microbiana Endógena

Mantenimiento Producción Lactancia

Energía: Aminoácidos

Glucosa NH4

Importancia de los Aminoácidos

Requerimiento de Aminoácidos

Estrategias Incrementar síntesis de proteína microbiana Carbohidratos Nitrógeno Predicción flujo de proteína microbiana hacia el intestino

Requerimiento de Aminoácidos

Requerimiento de Aminoácidos

Estrategias Suplir con suficiente Nitrógeno no degradable en el rumen:

Requerimiento de Aminoácidos

Requerimiento de Aminoácidos

Requerimiento de Aminoácidos

Requerimiento de Aminoácidos

Requerimiento de Aminoácidos

Estrategias Suplementación de Aminoácidos Protegidos Inclusión baja (0.1%) Efecto limitado en otro nutriente Espacio de inclusion de > energia Optimizar niveles de PC (porción no degradable) Consistente de Tasa de escape, y absorción

Beneficios de Formulación

AA (No sintetizados) son absorbidos en una matriz aproximada a lo requerido por el animal, los requerimientos para AA en total son reducidos, y por ende la eficiencia del uso de la síntesis de proteína es maximizada.

3 decadas: Lys y Met han demostrado ser los AA. Limitantes para vacas lactantes, bajo dietas standares

Beneficios de Formulación

Beneficios de Formulación

Beneficios de Formulación

Beneficios de Formulación Producción de Leche

Producción de Proteína láctea

Beneficios de formulación con Aminoácidos

Amino ácidos

35 kg Leche 5.7% Lysina 1.9% Metionina 2800 g PM

35 kg Leche 6.6% Lysina 2.2% Metionina 2400 g PM

Beneficios de formulación con Aminoácidos

Amino ácidos

25 kg 10.5% RDP 7.5% RUP

400 g PM (Ahorro) - 2% RUP

Beneficios de formulación con Aminoácidos

• • • •

Incrementos en produccion lactea, y componentes Reduce la cantidad de proteina bypass Potencial para incluir mas energia Incrementa Rentabilidad

Funciones de Metionine Glutathione

Cysteine

Methionine

Apolipoprotein Synthesis Gene Expression

DNA Methylation

SAM (methyl donation)

Creatine Synthesis

Phospholipid Synthesis

Protein Synthesis

Fat Packaging

Choline Synthesis

Carnitine Synthesis

Milk Fat Yield

Metionina • Rumiantes menores:

Emmanuel and Kennelly, 1984

– 6% of colina es derivada de metionina – 28% of metionina es usada para sintesis de colina.

• Vacas Lactantes: Fat Yield, g/d

Varvikko et al., 1999 Protein Yield, g/d

Milk Fat, %

110%

110%

105%

105%

100%

100%

95%

95%

0

10

20

30

0

10

20

30

Met Infused, g/d

Met Infused, g/d

Fat Yield, g/d: Milk Fat, %:

40

Milk protein, %

P < 0.001 P < 0.05

Protein Yield, g/d: Milk Protein, %:

P > 0.10 P > 0.10

40

Fuentes de Metionina

D,L Methionine

HMTBa

HMBi

Fuentes de Metionina

HMTBa

•En forma líquida, se encuentra en forma libre (88%)

•En forma sólida granular, ligada al calcio (84%)

Fuentes de Metionina

HMTBa

Acido Hydroxy Methyl thio butirico Diferentes características

Acido Orgánico Absorción Metabolismo

Beneficios de HMTBA

HMTBA Proteina Microbiana 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2 1.9

Lactacion

RUMEN 8 Response over Control, %

Microbial Protein Yield, g/d

40 % Bypass Met

10- 20 %

control

Alimet

7 6 5 4 3 2 1 0

Grasa

Leche

Proteina

Milk yield

Milk protein yield

Milk fat yield

Produccion de Leche y componentes

Beneficios de HMTBA (Ruminal)

HMTBa

% Initial Radioactivity

DL-Methionine

CH3 | S | CH2 | CH2 | H-C-OH | 14C=O | OH

HMTBa y = 99.637e-0.008x

95

85

y = 98.803e-0.026x

75

65

0

2

4

6

8

Incubation Time, h

Patterson and Kung, 1988

10

12

METHIONINE CH3 | S | CH2 | CH2 | H-C-NH2 | 14C=O | OH

Beneficios de HMTBA

None

90 g MHA

None 90 g MHA 90 g MHA 80 g M

250 200 150 100

50 0

1

0

Dimethyl sulfide in rumen fluid

Dimethyl sulfide in rumen fluid

None 300

80 g M

300

250 200 150 100

50 0

2

1 0

3

2 1

3 2

4

4 3

5

5 4

6

Time afterTime administration, h after administration, h

Time after administration, h

Dimethyl sulfide in rumen fluid

0

HMTBa

80 g M

CH3 | S | CH2 | CH2 | H-C-OH | C=O | None OH

METHIONINE CH3 | S | CH2 | CH2 | H-C-NH2 | C=O | OH90 g

MHA

300

250 200 150 100

50 0

6 5

Average 0 6 1 Average 2

Average

3

4

Time after administration, h

Clark and Salsbury , 1981 Clark and Salsbury, 1980 Clark and Salsbury, 1980

Clark and Salsbury, 1980

5

Beneficios de HMTBA

Methionine Propionate

Butyrate

Total

Acetate

70

70

60

60

Percent of radioactivity

Percent of radioactivity

Acetate

HMTBa

50 40 30 20 10 0

Propionate

Butyrate

Total

50 40 30 20 10 0

0

6

12 Hours after dose

18

24

0

6

12 Hours after dose

Belasco, 1980

18

24

Beneficios de HMTBA

160

Bacteria N, g/d

140

120

0.60

14

0.50

12 10

0.40

8 0.30 6 0.20

4

2

4

6

8

MHA, mg/ml of medium

Gil et al., 1973

1.40

0

1.20

0 1.00

0.00 0.80

80

0.60

2

0.40

0.10

0.20

100

0.00

Bacteria N, mg/L

180

Bacterial N, g/g DM digested

Alimet, % DM

Vazquez-Anon et al., 2001

Bacteria N, g/kg DM digested

Bacterial N, g/d 200

Beneficios de HMTBA Sintesis Proteina Microbiana

22%

Eficiencia

13%

*

5 to15 %

*

* P < 0.05

Suplementacion de HMTBa mejora el flujo de proteina microbiana entre 120-240 g prot. microbiana/dia Vazquez-Anon, 2005

Beneficios de HMTBA

Fuente

Variable

Sin HMTBa

Patton et al., 1970

Concentracion de Protozoa

6.2 x 105

6.0 x 106

+10x

Rosser et al., 1971

Acetato, %VFA

52.5

58.5

+11%

Propionato, %VFA

30

25

-20%

Butyrato, %VFA

5.2

6.2

+19.2

Bull and Vandersall, 1973

In vivo digestibilidad total de ADF

65.5

76.7

+17%

Gil et al., 1973

24h digestibilidad de cellulose

30.3

39.3

+30%

Lundquist et al., 1983

Acetato, %VFA

54

57

+5.5%

Propionato, %VFA

30

26

-15%

Butyrato, %VFA

14

15

+7%

37.2

40.7

+9%

Noftsger et al., 2005

In vivo rumen digestibilidad de NDF

COn HMTBa

Efecto

Rumen

800 700 600 500 400 300 200 100 0

Duodenum

Sangre 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 25

Plasma Met, g/ml

HMTBa , g/ml

Beneficios de HMTBA:

0

5

10

15

Tiempo, horas

20

Koenig et al., 1999

% HMTBa Escape Ruminal

Beneficios de HMTBA 100

25 g

50 g

90 g

80 60 40 20

0 5

7

9

11

13

15

17

19

R2 = 0.6

Tasa de pasaje (liquido),(kp), %/h % Escape Ruminal =[ Kp/(Kp + Kd)]

Koenig et al., 1999 and 2002

HMTBa or methionine, mg/L

Beneficios de HMTBA 16 14 12 10 8 6 4 2 0 16 0 14 12 10 8 6 4 2 0 0

Omasal Canal HMTBa Methionine

6

12

18

Rumen

24

30

36

42

48

6

12

18

24

30

36

42

48

Time After dose, h

Beneficios de HMTBA

Beneficios de HMTBA

• HMTBa es degradado a una tasa inferior a la de Metionina • HMTBa es incorporada en proteina microbiana a una extension menor que la Metionina, Pero en una proporcion superior a su degradacion. • HMTBa estimula la produccion de proteina microbiana y su eficiencia (10-20%) • HMTBa pasa con la fase liquida y aproximadamente 40% escape del rumen para absorcion.

META-ANÁLISIS Comparación de Fuentes de Met

Beneficios de HMTBA (Produccion) • Objectivo: • Investigar el efecto de las fuentes Metionina (protegida) en la producción y componentes de leche.

• Experimentos Incluyeron – RPM: 34 estudios 73 comparaciones – HMTBa: 18 estudios 52 comparaciones

Beneficios de HMTBA (Produccion)

Response to Supplement, g

HMTBA

RPM

1050

*

900 750 600 450 300 150 0 -150 -300 DMI

Milk

* Significativo a P < 0.05 comparado a dieta control (0)  Respuestas no fueron diferentes debido a la fuente

4% FCM

Beneficios de HMTBA (Produccion)

Response to Supplement, g/g

HMTBA 0.06

RPM

*

0.05 0.04 0.03 0.02

0.01 0 -0.01 FE, 4%FCM/DMI

* Significativo a P < 0.05 comparado a dieta control (0)  Respuestas no fueron diferentes debido a la fuente

Beneficios de HMTBA (Produccion)

Response to Supplement, %

HMTBA

RPM

0.20

*

*

*

0.15

0.10 0.05 0.00 Fat, %

* Significant at P < 0.05 from control diet (0)  Responses did not differ due to different sources

Protein, %

Beneficios de HMTBA (Produccion) HMTBA

Response to Supplement, g

*

RPM

†

50 40

*

*

30 20 10 0 Fat, g

* Significant at P < 0.05 from control Diet (0)

Protein, g † Tendency at P < 0.10 from control diet

 Responses did not differ due to different sources

Beneficios de HMTBA (Produccion) Resumen:

• Ambas fuentes de metionina significativamente incrementaron produccion total de proteina y grasa en una extension similar (superioridades numericas). • HMTBA significativamente incremento concentracion de grasa • RPM significativamente incremento concentracion de proteina

Adjusted Milk Protein, g

Beneficios de HMTBA (Produccion)

RPM

1200

HMTBA

1100

1000 900 800 0

20

40 60 MP Met, g/d

80

100

 Lineas de regresion y las estimaciones no fueron diferentes entre fuentes

Adjusted Milk Fat, g

Beneficios de HMTBA (Produccion)

RPM

1400

HMTBA

1250

1100 950 800 0

20

40 60 MP Met, g/d

80

100

 Lineas de regresion y las estimaciones fueron diferentes entre fuentes

Beneficios de HMTBA (Produccion) Resumen:

• Produccion de proteina: – Una mayor respuesta a suplementacionde Met. Cuando las dietas basales tuvieron niveles bajos de MP met. – Respuestas no difieren entre fuentes

• Produccion de grasa: – La respuesta fue independiente de el nivel de MP met. Al cual suplementaria met, fue adicionado.

– Las respuestas fueron diferentes entre fuentes, observandose una respuesta superior para vacas suplementadas con HMTBA

Conclusiones

• HMTBA: – Efecto ruminal Incrementa flujo de proteina microbiana – Sobrepasa el Rumen (40%) y es convertida a metionina – Mejora la producion de leche y sus componentes • 300 g de leche • 40 - 60 g de grasa • 22 - 35 g de proteina – Otros efectos: Disminuye depresion de consumo MS en transicion, Incrementos en ganancia de peso en vaquillas

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