metabolismo de minerais camila pizoni - ufpel.edu.br · pressão osmótica ação hormonal ......

Universidade Federal de Pelotas Programa de Pós-Graduação em Medicina Veterinária

Disciplina de Doenças Metabólicas

Alexandre Bilhalva Camila Pizoni

Eduardo Xavier Rafael Krusser

Metabolismo de Minerais

Importância dos Minerais

2-5% peso corporal

Função estrutural

No metabolismo

Co-fatores enzimáticos

Pressão osmótica Ação hormonal

Equilíbrio ácido - básico

Dividem-se em dois grupos

Macrominerais – maior quantidade

Microminerais – menor quantidade

Ca

Mg

P

Na Cl

K

S

Cu

Co

Zn

Se Mn

I

Mo

F

Fe

Inorgânicos

Orgânicos

Cálcio

O cálcio no organismo

Proliferação, diferenciação, motilidade celular

Contração muscular

Coagulação sanguínea

Integridade dos ossos

Sinalização celular

Neurotransmissão

Coagulação sanguínea Contração Muscular

Conformação dos ossos

Intracelular

Homeostase do cálcio

25-OH vit D 1,25-(OH)2 vit D

8 kg Ca

Perda Fecal 5-8 g Ca

Cálcio Urina 0,2 – 6g

PTH

Colostro 2 – 2,3 g Ca/Kg Leite 1,1 g Ca/kg Goff, 2014

Tempo de homeostasia

Reabsorção Excreção

Desmineralização

Demanda

O que acontece no periparto?

Estratégias

Dieta aniônica

Diminuição da concentração de cálcio no pré-parto

Suplementação de zeólitos na dieta

Administração de vitamina D3

Administração de PTH

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)

DIETA ANIÔNICA

Número de lactações

Cál

cio

(m

M)

Reinhardt et al., 2010

Fósforo

Estrutural

Energético

Composição molecular

Membranas celulares, ossos...

ATP, GTP..

Ácidos nucleicos

Fósforo

Presente no organismo

PO4

(Fosfato)

Pi (inorgânico –

livre)

PO4 orgânico (ligado a um

composto carbonado - Po)

Fósforo

Vertebrados

80% - 85% Esqueleto

Fosfato de cálcio

(Ca3[PO4]2)

Dihidroxiapatita (Ca10[PO4]6[OH]2)

15% – 20% restantes

fluidos e tecidos

Espaço intracelular (maior parte)

Extracelular <1%

15% – 20% restantes Fluidos e tecidos

Fósforo

Fosfocreatina

Metab. Carboid.

• Fósforo INTRACELULAR

+- 100mmol/L

NADP

ATP

Dinamismo intracelular Homeostase intracelular

Fósforo

P ligado a lipoprot. Pi (livre)

Fósforo EXTRACELULAR

Acima de 1.8 mmol/L (>5 mg/dL)

(bovinos adultos) Aproximadamente 1.5 mmol/L (4,2 mg/dL)

(bovinos adultos)

10% - Ligado a proteínas 5% - Complexado a cátions (Ca, Mg)

Fósforo

Vias de Atuação

Equilíbrio -> Captação e excreção

Trocas -> Osso e m.extracel.

Trocas -> M.intrac. e extracel.

Homeostase do P

Captação do P

Trato gastrointestinal

Espaço extracelular

Distribuição no organismo

Monogástricos

Excreção renal (urina)

Ruminantes

Fezes e Leite (animais lactação)

Fósforo

P extracel. P intracel.

Alimento (40-80 g/d)

P (7 – 12g)

Ossos Saliva (>20 g/d)

Saliva >70%

Fezes (20 – 40g + P indigerido)

Urina ( <1 g/d)

Feto ( 2-6 g/d) Leite

( 20 - 55 g/d)

(Adaptado Grünberg, 2014)

Ruminantes

Fósforo

Excreção P - Saliva

Fornecimento a microorganismos ruminais

Tamponamento do fluido ruminal

Vacas em lactação 230 L/d

Excreção –> 25 – 100 g/d

Fósforo

Períodos Críticos do P

Terço final da gestação

De 1.9 g/d para 5.4 g/d

Aumento de quase 3x

Fósforo

Excreção P - Leite

Vacas de alta produção!

0.7 – 1.3 g/L Perdas acima de

40 g/d

Desafios inicio de lactação! Manutenção

constante de minerais!

Fósforo

Regulação Hormonal

Paratormônio (PTH)

Vitamina D3 Calcitonina

Insulina Catecolaminas

Regulação ainda não completamente elucidada

Fosfatoninas

Fósforo

PTH Mobilização de Pi do osso; excreção de P na urina e saliva

Entretanto...

Células dos túbulos renais e glândulas salivares irresponsívas

ao PTH

Estado de depleção de P

Fósforo

Vitamina D3 Absorção de P

Controle da secreção de PTH, feedback negativo

Entretanto...

Regulação independente da vit. D3 – deficiência de P

Fósforo

Insulina Captação celular do P

Balanço intracel – extracel.

Fósforo

Mobilização de Pi do osso; excreção de P na urina e saliva

Catecolaminas Liberação do

PTH

Stress, hipoglicemia

Fósforo

Calcitonina Controle da secreção de PTH, feedback negativo

Mobilização de Pi do osso; Excreção de P na urina e saliva

Fósforo

Fosfatoninas

Proteínas que podem estar envolvidas em distúrbios ligados ao P

Hipofosfatemia

Inibição da reabsorção de P

renal

Fósforo

Magnésio

Funções

Age como ativador ou cofator de vários sistemas

enzimáticos;

Ativa o processo de fosforilação oxidativa;

Atua nas carboxilases e oxidases

do ác. pirúvico

Enzimas importante do ciclo de krebs;

Formação de ossos e dentes

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

Disponibilidade nos alimentos

Grãos

Forrageiras conservadas (silagem e feno)

Forrageiras in natura

Absorção

Rúmen Sendo interferida por

altos teores de potássio, nitrogênio

Supri a necessidade de Mg

Excreta o excesso de magnésio na urina

Mantém sua concentração

Absorção de acordo com a categoria

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

bezerros de 15 a 30 dias bezerros de 35 a 70 dias Bovinos sob regime dedietas secas

bovinos sob regimedepastagens normais

Bovinos sob regimedepastagens anormais

Participação no organismo

Metabolismo do Mg nas vacas em lactação Consumo

10-30 g/dia

Trat

o d

iges

tivo

Teor de fluido extracelular (2 – 3g)

Rins (1,8 – 2mg %)

Mobilização lenta

6- 24 g/dia 0,01- 1 g/dia

1g p/ cada 10L de produção

Absorção 2 – 6 g

Fonte: Goff, 2007

Participação no organismo

Deficiência

1,2 mg/dL

Tetania (Hipomagsemia)

Principal manifestação clínica de deficiência de Mg.

Equilíbrio Ácido Básico

Equilíbrio Ácido- base

Essencial para manutenção da vida celular

Processos metabólicos

Equilíbrio Ácido- base

Alcalose Acidose pH

7,35 – 7,45

Diminuição na concentração de íons

H +

Aumento na concentração de íons

H +

7,95 6,85

Respiratória Metabólica

Equilíbrio Ácido- base

Controle de pH pelos pulmões

Co2 + H2O H2co3 H+ + Hco3

-

Anidrase carbônica

Retendo Co2 nos pulmões (Hipoventilação)

Liberando + Co2 nos pulmões (hiperventilação)

produção de H2co3

produção de íons H+

pH

produção de H2co3

produção de íons H+

pH

Equilíbrio Ácido- base

Controle de pH pelos rins

Aumenta eliminação de íons H +

Diminua H+ no sangue pH

O contrário também é verdadeiro

Bicarbonato

Hco3-

Retira H+ do meio Diminua H+ no sangue pH

O contrário também é verdadeiro

Mas o que isso tem a ver com minerais?

Alguns minerais participam diretamente desse processo,como é o caso do K e do Na.

Potássio

Funções

- Manutenção do equilíbrio ácido-base da pressão osmótica das células. - Cofator de enzimas piruvato quinase

Transfere fosfato do

fosfoenolpiruvato p/o ATP

Na fosforilação em nível de substrato

Quando ocorre?

Absorção e eliminação

Ocorre em todos os segmentos do trato digestivo;

Através do processo de difusão

Regulada através da urina

Sódio

Funções

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

Absorção e excreção

Trato gastro-intestinal

Por transporte ativo

Bomba de Na- K-ATPase

Na urina

Menor quantidade nas fezes e no suor

Deficiência

Causa: - Alotrofagia (consumo de material estranho) - Pelo aspero e seco - Baixa produtividade - Diminuição da produção de leite.

Qual a principal fonte utilizada para suprir a

deficiência desse mineral?

Microminerais

Principais funções

Cobalto Co Molibdênio Mo

Componente da estrutura da vit. B12 Componente de algumas enzimas do leite

Níveis acima (0,25-0,35%)-aumenta digestão ruminal – forragens de baixa qualidade

Dieta: máximo 10 mg/Kg de MS; recomendável abaixo de 5 mg/Kg de MS

Níveis Sanguíneos :300 a 400 µg/ml; Deficiência: < 250 µg/ml

Níveis: 1-4 ppm fígado, 0,1 ppm músculo, 1 µg/dL sangue

Dieta: 0,11mg Co/Kg de MS

NRC: essenciais na nutrição de ruminantes.;Curso Formulação de dietas para bovinos leiteiros - Agripoint

Manganês Mn Ferro Fe

Dieta: 18 mg/Kg de MS Componente hemoglobina e mioglobina

Concentração na dieta: 30-40 ppm Cofator de enzimas da cadeia de transporte de elétrons

Deficiências: anormalidade esqueléticas e fetais, distúrbios crescimento e reprodutivos

Excesso preocupante mais que deficiência; Anemia ferropriva = deficiência

Dieta: 12-18 mg/Kg de MS

Principais funções

Iodo I Níquel Ni

Importante no Metabolismo energético (termoregulação, reprodução, crescimento, circulação sanguínea, função muscular)

Influência desse elemento na produção e ação de prolactina,adrenalina e aldosterona e no sistema de óxido-redução

Síntese de tiroxina (T4) e triiodotironina (T3) pela Glândula Tireóide

Hormônios regulam metabolismo energético

Concentração na dieta: 0,40-0,60 ppm

NRC: essenciais na nutrição de ruminantes. Curso Formulação de dietas para bovinos leiteiros - Agripoint

Principais funções

NRC: essenciais na nutrição de ruminantes. Curso Formulação de dietas para bovinos leiteiros - Agripoint

Cobre Cu Zinco Zn

Síntese de hemoglobina junto ao Ferro

Cofator ou ativador de enzimas, principalmente DNA e RNApolimerases = participa do processo de multiplicação celular e síntese de proteínas.

Atua: maturação da hemácea e funcionamento enzimático;

Cofator de anidrase carbônica, fosfatase alcalina, álcool desidrogenase, catalase, timina quinase e carboxipeptidase pancreática, ....

Atua: formação do tecido ósseo, conjuntivo, sistema nervoso central e musculatura cardíaca

Produção/armazenagem e secreção de alguns hormônios: insulina, testosterona e cortisol

Metaloproteínas – principal forma no organismo agindo como enzima

Proliferação de linfócitos = sistema imunológico

Metabolismo oxidativo – citocromo oxidase

Concentração na dieta: 15-20 ppm

Principais funções

Selênio Se

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)

NRC: essenciais na nutrição de ruminantes. Curso Formulação de dietas para bovinos leiteiros - Agripoint

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).

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

MET Zn

CIS

Zn

MET

Zn

LIS

Zn

(Ammerman e Henry, 1999)

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

Zn

MET

Zn

LIS

LIS CIS

Microminerais Orgânicos Classificação

PROTEINATO = quelação de um mineral com um aminoácido ou proteína parcialmente

hidrolisada.

G II Zn LIS

ALA MET LEU

MET

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)

Zn

Carb

Carb

Carb

Carb

Carb Carb

Carb

Carb

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 ?

Quais minerais podem ser quelados ou complexados?

Metais de Transição: formam complexos mais estáveis, pois possuem uma carga positiva elevada e pequeno raio atômico

Minerais Orgânicos

Minerais Orgânicos

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

Quelação / complexação

Complexação:

Obrigado! alexandre.1290@hotmail.com camila.pizonivet@gmail.com eduardoxavier@granjas4irmaos.com.br rafaelkrusser@zootecnista.com.br