UNIVERSIDAD JUAN A MAZA

FACULTAD DE CIENCIAS VETERINARIAS Y AMBIENTALES FISIOLOGÍA VETERINARIA

“APARATO DIGESTIVO DE RUMIANTES”

Vet. Diego Grilli.Doctor en Ciencias Biológicas.

Facultad de Ciencias Veterinarias y

Ambientales.

Universidad Juan A Maza.

Las rumiantes componen su dieta con una alta proporción de especies

vegetales.

Especies vegetales constituyen la única fuente de nutrientes para el rumiante.

Los nutrientes están contenidos en la célula vegetal.

Almidón

Celulosa Lignina

ProteínaEnergía

Metabólica

Hemicelulosa

NUTRIENTES = CÉLULA VEGETAL

VACUOLAS CITOPLASMÁTICAS = CARBOHIDRATOS DE RESERVA = ALMIDÓN

Vacuolas

Gránulos de

Almidón

Celulosa

Lignina

Hemicelulosa

PARED CELULAR VEGETAL = FIBRA VEGETAL = CARBOHIDRATOS

ESTRUCTURALES

CELULOSACarbohidrato Estructural

(Principal componente de la pared celular vegetal)

HEMICELULOSACarbohidrato Estructural

(Otro componente de la pared celular vegetal)

LIGNINANo es un Carbohidrato Estructural

(Fenil propano no digerido por enzimas bacterianas)

Celulosa

Lignina

Hemicelulosa

Celulosa

Lignina

Hemicelulosa

CARBOHIDRATOS ESTRUCTURALES

EDAD FENOLÓGICA DE LA PLANTA

Forraje joven

Celulosa

Lignina

Hemicelulosa

CARBOHIDRATOS ESTRUCTURALES

EDAD FENOLÓGICA DE LA PLANTA

Forraje viejo

RUMIANTE = Gran Capacidad para degradar los carbohidratos estructurales presentes en

la pared celular vegetal.

CARACTERÍSTICAS DEL TRACTO DIGESTIVO DEL RUMIANTE

DIVERTÍCULOS ESTOMACALES = COMPARTIMENTOS (Derivados embriológicamente de la porción aglandular del estómago)

COMPARTIMENTOS DIGESTIVOS

COMPARTIMENTOS DIGESTIVOS

COMPARTIMENTOS

Retículo

RumenOmaso Abomaso

Esófago Intestino

COMPARTIMENTOS = 75 % CAVIDAD ABDOMINAL - 30% Peso Vivo del animal.

• Saco craneoventral del rumen.• Epitelio reticular en forma de celdas con numerosas papilas.• Receptáculo para objetos pesados ingeridos.• Conectado al omaso por el orificio retículo-omasal (partículas

alimenticias hasta tener un diámetro de 1 a 2 mm).• Compartimento de paso de alimento en el rumiante adulto.

RETÍCULO

Retículo

RUMENRUMEN = 15 - 20% del peso vivo

Bovino: 120 – 220 ltsOveja / Cabra: 8 – 12 lts

• El más grande de los preestómagos.• Saculado por pilares musculares.• Numerosas papilas.• Almacén y mezcla de alimento.• Ambiente anaerobio para flora ruminal.• Cuba de fermentación por excelencia.

RUMEN

RUMEN = 60 - 65% de la digestión de los nutrientes.

digestión

PROCESOFERMENTATIVO

Rumen

Actividad fermentativa

Ecosistema microbiano ruminal

Bacterias

Protozoos

Hongos

Actividad fermentativa

ECOSISTEMA MICROBIANO RUMEN

Bacterias: 109-1011 células/ml < 10 µm

Protozoos: 104-106 céls/ml 30 – 250 µm > 100 especies (10-25) 20-40 % masa microbiana

Hongos: 103-105 céls/ml 5 géneros, 15 especies < 8% masa microbiana

Cuántos? Son muchos.....

Bacterias...1.000 a 10.000 millones por mL de líquido ruminal

Protozoarios...20.000 a 200.000 por mL de líquido ruminal

200 a 1100 mg/100 mL de líquido ruminal

300 a 1600 mg/100 mL de líquido ruminal

x100 x350 x3000 x5000

BACTERIAS DEL RUMEN

60% de la masa microbiana.

200 especies bacterianas

Lignolíticos

Célula vegetal

Hongos

INTERACCIÓN ENTRE MICROORGANISMOS

Célula vegetal

Bacterias

INTERACCIÓN ENTRE MICROORGANISMOS

Pared celular

Hemicelulosa Grupo de

BacteriasHemicelulolític

as

Celulosa

Grupo de Bacterias

Celulolíticas

INTERACCIÓN ENTRE MICROORGANISMOS

Grupo de Bacterias

Amilolíticas

Gránulos de almidón

INTERACCIÓN ENTRE MICROORGANISMOS

Hemicelulosa

Celulosa

Almidón

Proteína

SUPERPOSICIÓN DE SUSTRATOS METABOLIZADOS

METABOLISMO MICROBIANO

METABOLISMO MICROBIANO

ALMIDÓN, AZÚCAR, FIBRA PROTEÍNAS Péptidos Aminoácidos

Microorganismos AGV CO2 CH4 + NH3

Rutas de degradación ruminal de carbohidratos y proteínas

Energía (ATP)

ACETATO

BUTIRATO

PROPIONATO

Ácidos Grasos Volátiles (AGV)

FERMENTACION ANAEROBIA DE CARBOHIDRATOS

CELULOSA PECTINA HEMICELULOSAALMIDÓNAZÚCARES SOLUBLES

Pentosas

Hexosas Ciclo de la pentosa

Vía de Embden-Meyerhof

Piruvato

Formato Vía del acrilato

Acetil CoA

CO2 + H2 Vía del succinato

Metano ACETATO BUTIRATO PROPIONATO

Principales vías del metabolismo de los carbohidratos en el rumen

FERMENTACION ANAEROBIA DE CARBOHIDRATOS

CLASIFICACIÓN FUNCIONAL DE LAS BACTERIAS RUMINALES

LIGNINA HEMICELULOSA

AGV principales ACETATO y METANO

CLASIFICACIÓN FUNCIONAL DE LAS BACTERIAS RUMINALES

CELULOSAPROTEÍNAS

C

AGV principal ACETATO y BUTIRATO

CLASIFICACIÓN FUNCIONAL DE LAS BACTERIAS RUMINALES

ALMIDÓNAZUCARES LIPIDOS

C

AGV principal PROPIONATO

CLASIFICACIÓN FUNCIONAL DE LAS BACTERIAS RUMINALES

LACTOSAAZUCARES LIPIDOS

AGV principal LACTATO

CANTIDAD y DIVERSIDAD MICROBIANA DEL RUMEN DEPENDE DE LA COMPOSICION

NUTRICIONAL DE LA DIETA.

El tipo de Ácidos Grasos Volátiles producido depende de la población bacteriana predominante en el rumen.

Cubren 60-80% de los requerimientos energéticos

Ácidos Grasos Volátiles (AGV)

NUTRICIÓN DEL RUMIANTE

ABSORCIÓN RUMINAL de AGV• Orden: butirato, propionato, acetato• Absorción:

– 76% rumen – retículo

RUMENEPITELIO PLANO ESTRATIFICADO

QUERATINIZADO LAMINA PROPIA

LAMINA MUSCULAR

VASOS SANGUÍNEOS

SUBMUCOSA

MUSCULAR

SEROSA

ABSORCIÓN RUMINAL de AGV

1

2

3

LUZ del RUMEN CÉLULACAPILARE

S

1 Absorción de Ácidos Grasos Volátiles No Disociados por difusión simple (liposolubles)

2 Absorción de Ácidos Grasos Volátiles Disociados independiente de HCO3-.

3 Absorción de Ácidos Grasos Volátiles Disociados dependiente de HCO3-.

AGV AGV

pH

AGV_

AGVH

AGVH

H+ H+Na+ Na+

AGV_

HCO3_

METABOLISMO de AGVDIETAFORRAJE

SGRANOS

RUMENHEMICELULOSA

CELULOSA - ALMIDÓN

GLUCOSAGASES(CO2 y METANO)

ENERGÍA(Crecimiento microbiano)

AGVBUTIRATO

ACETATO PROPIONATOCETONA

S

PARED RUMINAL

SANGRE PORTAL

(HÍGADO)

LACTATO

BUTIRATO

HÍGADO

CETONAS

METABOLISMO de LIPIDOS

ACIDOS GRASOS

CETONASSANGRE

(CIRCULACIÓN GENERAL)

ACETATO

ACETATO

PROPIONATO

GLUCOSALACTATO

GLUCOSA

ACETATO

MÚSCULOS(carne)

CETONAS

GLUCOSA

ENERGÍA

PROTEÍNA

GLUCOSAACETATO

CETONAS

TEJIDO ADIPOSO

ACETATO

CETONAS

ENERGÍA GLUCOSAGLICERO

LTGS

GLUCOSAACETATO

CETONAS

GLANDULA MAMARIA

ACETATO

CETONAS

ENERGÍA GLUCOSAGLICERO

LACIDOS GRASOS

CCLACTOSA

INTESTINOS

ALMIDÓN

GLUCOSA

FIBRA NO DIGERIDA

HECES

ALMIDÓN NO DIGERIDO

AMILASA PANCRÉTICA

MOTILIDAD RUMINAL

• Contacto alimento - microbiota.• Absorción de AGV. • Fragmentación del alimento.

1- Mezcla del contenido ruminal

FUNCIONES

AGV

Retículo Rumen

Omaso

2- Propulsión retículo omaso

3- Expulsión de gases eructo

4- Regurgitación Rumia.

MOTILIDAD RUMINAL

• Retículo (Contracción Bifásica Reticular).

• Saco dorsal.• Saco ciego dorsal.• Saco ventral.• Saco ciego ventral.

CONTRACCIONES PRIMARIAS

MOTILIDAD RUMINAL

• SACOS CIEGOS.• ERUCTO.

CONTRACCIONESSECUNDARIAS

MOTILIDAD RUMINAL

CICLO RUMINAL •Se repite 1 a 3 veces por minuto.•Mayor frecuencia durante la alimentación. •Las contracciones están controladas por el sistema nervioso central a través del nervio vago.•Condiciones internas del rumen pueden afectar significativamente la motilidad.

ESTRATIFICACIÓN DEL CONTENIDO RUMINAL

Estrato Sólido

Estrato Fangoso

MÉDULA ESPINAL

GANGLIO SIMPÁTICO

PRE-GANGLIONAR (Ach)

POST-GANGLIONAR (Ach y NA)

MUSC. LONGITUDINAL

MUSC. CIRCULAR

MUSC. de la MUCOSA MUCOSA

MOTILIDAD RUMINAL

INERVACIÓN

Plexo Mientérico Plexo Submucoso

MÉDULA ESPINAL

GANGLIO SIMPÁTICO

PRE-GANGLIONAR (Ach)

POST-GANGLIONAR (Ach y NA)

Plexo Mientérico

MUSC. LONGITUDINAL

MUSC. CIRCULAR

Plexo Submucoso

MUSC. de la MUCOSA MUCOSA

MÉDULA ESPINAL

CORDÓN ESPINAL

N. VAGO

N. VAGOPre-ganglionar

(Ach)

Neuronas Post-ganglionar (Ach y NA)

N. PELVICON. ESPLÁCNICO

(Ach)

MOTILIDAD RUMINAL

INERVACIÓN

1. Hormonas digestivas: Gastrina, Secretina, CCK.2. Péptidos paracrinos: Somatostatina (inhibe tubo digestivo).3. Neuropéptidos: VIP (péptido intestinal vasoactivo).

MOTILIDAD RUMINAL

RECEPTORES

R. ESTIRAMIENTO

Terminaciones nerviosas que informan el tamaño y distención del

rumen.

Distención exagerada del rumen (Timpanismo)

Atonía ruminal.

MOTILIDAD RUMINAL

RECEPTORES

R. TENSION

Terminaciones nerviosas (pilares) que

informan la consistencia del

contenido ruminal.

Consumo de Material fibroso E. Sólido (+) receptores (+) motilidad

Consumo de Granos o Forraje tierno E. Fangoso (-) receptores (+) motilidad

MOTILIDAD RUMINAL

RECEPTORES

R. de pHGRANO

SpH 6,5

Proliferación de bacteriasDegradación

óptima de la fibra

AGV pH 6,0

Proliferación de Streptococus

bovis

Acidosis Subaguda

Ácido Láctic

o

Bacterias Utilizador

as del Lactato

Ácido Láctico

Fermentación de

carbohidratos

Crecimiento

bacteriano

Bacterias Utilizadoras del

LactatoProliferación de

Lactobacillus sp.

pH 5,0Acidosis AgudaAtonía ruminal.

Aumento absorción

Acidosis metabólica

R. de pH captan el descenso del pH

aumentan la motilidad favorecen la

absorción de AGV.

DESCENSO DE PH INHIBE EL

CRECIMIENTO DE BACTERIAS

CELULOLÍTICAS.

REGULACIÓN del pH

1- PRODUCCIÓN de AGV

HCO3-, FOSFATOS y UREA

AGV

AGV

AGV

AGV

AGV

H+

AGV

H+H+H+

H+

pH depende de …

2- ABSORCIÓN de AGV

Al descender el pH (> H+) aumenta la absorción de AGV.

3- SALIVAHCO3

-

HCO3-HCO3

-

HCO3-

HCO3-

HCO3-

pH salival = 8.1 a 8.3Producción de saliva diaria = 100 L.

Reflejo vago – vagal que permite la eliminación de gases (CO2 y CH4).Esto logra disminuir la presión gaseosa intraruminal. Acumulación de gases meteorismo ruminal compresión del diafragma †

ERUCTACIÓN

CO2

CH4

Reflejo vago – vagal que permite la regurgitación del material fibroso sólido (estrato sólido) re-masticación re-ensalivación nueva deglución. Esto logra disminuir el tamaño de partícula del alimento y aumentar la superficie para la fermentación microbiana. La rumia ocurre principalmente cuando el animal descansa y no come.

RUMIA

FLUJO DEL ALIMENTO

Retículo

RumenOmaso

Esófago

OMASO = 25 % Capacidad gástrica total. 20 % Absorción de AGV.

OMASO

• Recibe partículas de alimento masticadas y digeridas por microorganismos.

• Esférico.• Anchos pliegues longitudinales u hojas en su interior, con

pequeñas papilas (Librillo). • Absorbe agua y electrolitos de los alimentos.• Retiene partículas de materia entre sus hojas.

OMASO

Contracciones omasales:• Bovinos se contrae en forma independiente del resto.• Caprinos y Ovinos se contrae 30 segundos después de la

contracción bifásica reticular.

COMPARTIMENTOS

Retículo

RumenOmaso Abomaso

Esófago

ABOMASO = ESTÓMAGO GLANDULAR

ABOMASO - CUAJAR

• Recibe partículas de alimento en forma continua.• Relajación receptiva: sólo ondas peristáltiscas hacia el duodeno.• Pliegues longitudinales. • Funciones digestivas de proteínas y agua.

ABOMASO

CRIPTA GÁSTRICA

Células Mucosas de la Superficie

Células Parietales

Células Mucosas del Cuello

Cél. Enterocromafines(Histamina)

Células D(Somatostatina)

Células Principales

(Pepsinógeno)

Cél. Enterocromafines (ANP)

H+

HCO3-

Célula Principales(PEPSINÓGENO)

El bajo pH de la luz gástrica convierte el pepsinógeno en

pepsina

Célula Parietales

(HCl)

SECRECIONES GÁSTRICAS Actividad de la Pepsina Degradación de proteínas

PÉPTIDOS

METABOLISMO DE PROTEINAS

DIETAFORRAJESGRANOS

RUMENPROTEÍN

A

NITRÓGENO NO PROTEICO

AMINOÁCIDOS

AMONIO

ENERGÍAPROTEÍNA BACTERIA

NA

PROTEÍNA

ABOMASO E INTESTINO

AMINOÁCIDOS

AMINOÁCIDOS

PARED INTESTINAL

HECESNITRÓGENO

ALIMENTICIO O BACTERIANO NO

DIGERIDO.“NITROGENO METABOLICO

FECAL”

PROTEÍNA BY PASS

AMINOÁCIDOS

SANGRE PORTAL

AMONIOHÍGADO

AMINOÁCIDOS

SANGRE (CIRCULACIÓN

GENERAL)

UREA

GLUCOSA

UREA

UR

EA

GLANDULA

SALIVAL

UREA

CICLO HEPATO-RUMINAL DE LA UREA

UREA

RIÑON

UREA

ORINA

AMINOÁCIDOS

MÚSCULOS(carne)

ENERGÍAPROTEÍNAMUSCULA

R

AMINOÁCIDOSUREA

GLANDULA MAMARIA

AMINOÁCIDOS

PROTEÍNA de la LECHE

ENERGÍAUREA de la

LECHE

PARED RUMINAL

METABOLISMO DE LIPIDOS

DIETA

FORRAJES

GRANOS

RUMENTRIGLICÉRID

OSFOSFOLÍPIDO

SGLUCOLÍPIDO

SGLÚCIDO

S

AGV

Ácidos Grasos Libres

Insaturados

Ácidos Grasos Libres

Saturados

Fosfolípidos bacterianos

BIOHIDROGENACIÓN BACTERIANA

INTESTINOFosfolípido

s bacterianos

HECESFosfolípid

os bacterian

osNo

Digeridos

Ácidos Grasos Libres

SaturadosLipoproteínas ricas

en Triglicéridos (LPTG)

PARED INTESTINA

LLPTG

VASOS LINFÁTIC

OS

LPTGSANGRE

(CIRCULACIÓN GENERAL)

LPTG

TEJIDO ADIPOSO

Ácidos Grasos

TRIGLICÉRIDOS

ENERGÍA

GLUCOSA

GLICEROL

GLICEROL

Ácidos Grasos

GLICEROL

MO

VIL

IZA

CIÓ

N

de G

RA

SA

Ácidos Grasos

No Esterificado

sNEFA

GLICEROL NEFA

HÍGADO

GLUCOSAENERGÍA

CETONAS

Triglicéridos de Almacenamiento

Hepático

ENERGÍA

LPTG

LPTG

GLANDULA MAMARIA

Ácidos Grasos

GRASA de la LECHE (AGCL)

ENERGÍAGLUCOSA

GLICEROL

GLICEROL

TERNEROS = RUMEN AFUNCIONAL

DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS

NACIMIENTO 3 semanas• Alimentación leche.• Bajos niveles de AGV.• Glucosa Intestino delgado.• Escaso desarrollo microbiano

ruminal.

PERÍODO MONOGÁSTRICO

GOTERA ESOFÁGICA

DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS

DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS

DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS

DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS

3 semanas 8 semanas.• Ingiere alimento sólido.• Aumentan los niveles de AGV.• Disminuye la Glucosa.• Comienza desarrollo microbiano

PERÍODO DE TRANSICIÓN

DESARROLLO DE LOS COMPARTIMENTOS GÁSTRICOS

8 semanas adulto.• Los AGV estimulan desarrollo

papilas ruminales.• Glucosa obtenida por

metabolismo del propionato (hígado)

• Desarrollo microbiano completo.

PERÍODO “RUMIANTE ADULTO”