Como nutricionistas de bovinos, ¿a quién alimentamos: al animal o a los microorganismos que habitan su rumen?
A mediados del siglo XX se comenzó a estudiar los AGV producidos en rumen, la función ruminal y la relación simbiótica entre el rumiante y la población de microorganismos ruminales (Hungate, 1966). En los últimos años, se ha avanzado en las técnicas moleculares de identificación de cepas bacterianas que contribuyen al conocimiento de la compleja red de reacciones bioquímicas interrelacionadas en el rumen.
Las condiciones del rumen que permiten esta simbiosis son:
- temperatura de 39°C (38 a 41°C)
- pH alrededor de 7.0 (aunque puede bajar a valores de 4.6 según la dieta)
- potencial redox -350mv (ambiente reductor y ausencia de O2)
- presencia de gases (CO2 y CH4) producidos en la fermentación que dejan el rumen por eructación
- remoción de digesta sólida y líquida con diferentes tasas
- ingreso de alimento
- salida de productos de la fermentación (AGV) a tasa dependiente de pH
- salida de NH3
- reciclado de urea por saliva y/o sangre
El rumen contiene una población microbiana muy diversa probablemente debido a la compleja naturaleza de los alimentos, que para ser utilizados, requieren de organismos altamente especializados y/o organismos adaptables al uso de muchos nutrientes.
El contenido del rumen se clasifica en fases: líquida, sólida y gaseosa. Y los microorganismos que lo habitan están en un equilibrio dinámico libres en la fase líquida, asociados a las partículas de alimento (firmemente o reversiblemente) o en las paredes ruminales.
Entre los microorganismos que habitan el rumen hay bacterias, hongos y protozoos, habiendo interacciones metabólicas entre ellos que regulan en gran parte las concentraciones y actividades de especies individuales así como la naturaleza de los productos de fermentación.
Tanto rumiantes como no-rumiantes utilizan nutrientes a nivel de los tejidos, pero los rumiantes tienen otro sistema metabólico – el metabolismo microbiano en el rumen. Esto genera un desafío nutricional porque los requerimientos de los dos sistemas son diferentes y para maximizar la producción del rumiante se deben cubrir ambos. Las dos mayores fuentes de nutrientes para el rumiante son los AGV (fuente de energía) y la biomasa microbiana (provisión de proteína).
Una característica clave de la fermentación es la oxidación parcial de sustratos en el rumen. El metabolismo energético microbiano se caracteriza a través de 3 procesos: la cantidad de materia orgánica fermentada, la concentración de productos de fermentación producidos y la cantidad y eficiencia de síntesis de proteína microbiana. Los microorganismos en el rumen requieren energía para sobrevivir y crecer y para lograr una fermentación normal, requieren que grandes cantidades de equivalentes reductores (NADH) sean re-oxidados. Esto lo realizan a través de diferentes vías de fermentación cuyos productos son AGV, CO2 y CH4. El principal AGV producido en el rumen es el acetato y su formación promueve la producción de H de cofactores reducidos. Sin embargo, grandes concentraciones de gas H inhiben la fermentación por lo cual deben ser disminuidas principalmente por las arqueas metanogénicas, quienes promueven la producción de H y consecuentemente, la de acetato.
Para optimizar el crecimiento microbiano se requiere de un aporte constante de nutrientes. Para la síntesis de proteína microbiana, el sustrato más importante es el NH3, aunque se reduce su uso ante la presencia de amigo ácidos y péptidos. A su vez, los requerimientos microbianos de nitrógeno dependen del tipo de carbohidratos dietarios: las bacterias que fermentan carbohidratos no estructurales (CNE) prefieren amino ácidos y péptidos, mientras que aquellas que fermentan carbohidratos estructurales (CE), prefieren NH3 como fuente de N.
El pH ruminal tiene gran efecto en el crecimiento microbiano. A su vez, al disminuir el pH se deprime la digestibilidad de fibra y actividad proteolítica. Las tasas de turnover de las fases líquida y sólida varían con el consumo y afectan tanto al rendimiento como a la eficiencia de rendimiento microbiano. Ante aumentos de consumo se aumenta el turnover ruminal y se incrementa el crecimiento bacteriano.
Como la principal fuente de energía de los microorganismos son los carbohidratos, para maximizar el crecimiento microbiano, se debe considerar la sincronización de las tasas de digestión en función de las fuentes de CNE y CE para permitir la provisión continua de carbohidratos disponibles.
Para concluir, todas las estrategias de alimentación que optimicen la función ruminal también maximizarán la producción. Entre ellas se deben considerar el consumo de materia seca, tratando de maximizarlo durante la lactancia temprana; el mantenimiento del pH mediante la relación forraje:concentrado y de otros factores que lo afectan; y la provisión de adecuada proteína bruta y proteína degradante en rumen.
Fuente: Fellner, 2005. Rumen microbes and nutrient management. North Carolina State University. Informe del Departamento de Animal Science.
