Herramientas genéticas y control de la oferta de forraje para mejorar la eficiencia de uso de

la energía por la cría vacuna en pastoreo

Mariana Carriquiry y Ana Espasandin

Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR

Avances recientes para mejorar los resultados productivos y económicos de la cría vacuna del Uruguay

INIA Las Brujas, Junio 2014

GRUPO DE INVESTIGACION:CRIA VACUNA SOBRE CAMPO NATURAL:A.L AstessianoM. CarriquiryA. CasalM. Claramunt M. Do Carmo A.C. Espasandin S. ScarlatoP. SocaA.I TrujilloC. Viñoles

Funcionarios de la Estaciones Experimentales de Facultad de Agronomía - EEBR y EEFAS, particularmente D. Bentancor, O. Cáceres, J. Cáceres, M. Cáceres, V. Cal (EEBR) Estudiantes de grados y posgrados y otros colegas de las Facultades de Agronomía y Veterinaria

GRUPOSHI-CR HI-PU LO-CR LO-PU

Ternero destetado por vaca expuesta (kg) 120 106 108 98

Tasa destete 0.83 0.77 0.77 0.73EM (Mcal/ciclo prod. de la vaca) 8535 8651 8562 8067Eficiencia biológica (g ternero/Mcal) 22.7 19.8 20.3 19.6

EFICIENCIA BIOLOGICA DE PRODUCCION:OFERTA DE FORRAJE Y GRUPO GENETICO

La cría vacuna es un proceso largo e ineficiente en el uso de la energía ( Dickerson, 1978)

Ciclo de cría vacuna, más del 70% de los costos energéticos sondebidos al mantenimiento de los vientres (Jenkins y Ferrell, 1985)

Costos de mantenimiento significa más del 50% del total deenergía ingerida por el animal desde concepción a faena(Montano-Bermudez et al. 1990)

En feedlot, 1% de mejora en la eficiencia ~ 3% tasa de ganancia

ESTRATEGIA DE INVESTIGACION

PARTICION DE NUTRIENTES Y METABOLISMO INTERMEDIARIO

COMPOSICION CORPORAL EN EL CICLO PRODUCTIVO DE LA VACA

TAMAÑO Y “ACTIVIDAD” DE LAS VISCERAS TGI E HIGADO

ESTIMACION COSTOS PRODUCCION Y MANTENIMENTO. USO DE LA TASA CARDIACA

OF P < 0.05

OF P < 0.05

OF P < 0.05

Hígador = 0.39

r = 0.73

Laporta et al.,201 4

r = 0.56

CCr > 0.47

PARTICION DE NUTRIENTES Y METABOLISMO INTERMEDIARIO

HIGADO: ROL CENTRAL EN EL METABOLISMO INTERMEDIARIO

HIGADO: ADAPTACION METABOLICA

4663 genes diferencialmente

expresados (FDR =0.10)

272 cambios > 2.5

HIGADO: ADAPTACION METABOLICA

Acción coordinada a tres niveles (mitocondria, peroxisomal y microsomal) en la oxidación de ácidos graos y cetogénesis para que los hepatocitos

puedan lidiar con el flujo de AGNE durante la gestación-invernal

Acción coordinada en el metabolismo para aumentar

la formación de glucosa, favoreciendo la conservación

de esqueletos carbonados (lactato, piruvato, alanina)

para esta función

HIGADO: ADAPTACION METABOLICA

HIGADO: ADAPTACION METABOLICA: EFECTO OFERTA DE FORRAJE

vías metabólicas enriquecidas:-Gluconeogénesis-Metabolismo del piruvato

275 genes diferencialmente

expresados (FDR =0.10)

47 cambios > 2.0

MENSAJE 1

LA MEJORA EN LA OFERTA DE FORRAJE MEJORO EL ESTATUS METABOLICO (PERFIL HORMONAL, METABOLISMO HEPATICO) DE LAS VACAS

Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR

VACAS CRUZAS VS. PURAS: NO PRESENTARON GRANDES DIFERENCIAS A NIVEL DEL METABOLISMO HEPATICO

EL INVIERNO SIGNIFICA UN DESAFIO EN TERMINOS METABOLICO PARA LA VACA DE CRIA – BEN

ESTRATEGIA DE INVESTIGACION

PARTICION DE NUTRIENTES Y METABOLISMO INTERMEDIARIO

COMPOSICION CORPORAL EN EL CICLO PRODUCTIVO DE LA VACA

TAMAÑO Y “ACTIVIDAD” DE LAS VISCERAS TGI E HIGADO

ESTIMACION COSTOS PRODUCCION Y MANTENIMENTO. USO DE LA TASA CARDIACA

COMPOSICIÓN CORPORAL

Mediciones de eficiencia de síntesis de proteína y grasa: del 10 al 40% vs.del 60 al 80%, respectivamente (Ferrell y Jenkins, 1985)

La tasa de renovación de las proteínas corporales es sensiblemente mayora la de lípidos

Recambio total de las proteínas del TGI se lleva a cabo aprox. cada 3 días Síntesis proteica in vitro (% total síntesis proteina corporal)

músculo 12 al 16%piel 14 al 20%vísceras TGI 38 al 46%

Lobley et al. 1980

NRC, CSIRO, AFRCCosto energético de mantenimiento constante en relación al PV adulto (peso metabólico; PV0.75)

Depende más de la masa proteicacorporal que del PV. (Agnew y Yan, 2000)

La energía necesaria para el mantenimiento esta correlacionada con lacantidad de proteínas y grasa presentes en el animal (Ferrell y Jenkins, 1985).

18 ± 5 kg PV materno0.5 ± 0.1 unid. CC

COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL

Casal et al., 2014

HI LO SE P-valueAgua

kg 236 226 10.0 n.s.g/kg EBW 632 657 3.4 <0.01

Lipidoskg 35 33 1.4 0.10g/kg EBW 95 91 1.4 0.10

Proteinaskg 68 64 3.1 n.s.g/kg EBW 191 192 0.9 n.s.

Energía brutaMJ 2995 2797 135.5 n.s.

MJ/kg EBW 8.7 8.6 0.04 <0.01

COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL:OFERTA DE FORRAJE

OF x DG P > 0.10

CR PUP-value

CG DG CGxDGAgua

kg 240 223 10.0 0.05 <0.01 0.03g/kg EBW 640 649 3.4 0.02 <0.01 ns

Lipidoskg 35 32 1.4 0.03 n.s. 0.07

g/kg EBW 93 93 1.4 n.s. 0.01 0.09Proteinas

kg 69 63 3.1 0.02 0.07 nsg/kg EBW 192 190 0.9 0.10 n.s. 0.07

Energía brutaMJ 3033 2759 135.5 0.03 <0.01 0.03MJ/kg EBW 8.6 8.6 0.04 n.s. 0.05 0.08

COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL:GRUPO GENETICO

*

CG x DG P = 0.07

CG x DG P = 0.03

COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL: GRUPO GENETICO

CG x DG P ≤ 0.10

CG x DG P ≤ 0.10

COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL: GRUPO GENETICO

*

MENSAJE 2 LA MEJORA EN LA OFERTA DE FORRAJE MEJORO EL ESTATUS

ENERGETICO MAS CC Y MASA LIPIDICA CORPORAL

Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR

VACAS CRUZAS VS. PURAS: MAS MASA PROTEICA DIFERENTE MOVILIZACION INVERNAL: VENTAJAS

COMPARATIVAS?

ESTRATEGIA DE INVESTIGACION

PARTICION DE NUTRIENTES Y METABOLISMO INTERMEDIARIO

COMPOSICION CORPORAL EN EL CICLO PRODUCTIVO DE LA VACA

TAMAÑO Y “ACTIVIDAD” DE LAS VISCERAS TGI E HIGADO

ESTIMACION COSTOS PRODUCCION Y MANTENIMENTO. USO DE LA TASA CARDIACA

LAS VISCERAS DEL TGI E HIGADO REPRESENTAN SOLO EL 10 AL 13% DE LA MASA CORPORAL PERO CONSTITUYEN DEL 45 AL 50% DEL CALOR TOTAL PRODUCIDO

Tasa metabólica muy alta (intercambio de iones y recambioproteico)Alta irrigación sanguínea, 40% del consumo de 02 del cuerpoTasa muy alta de recambio celular

Seals and Reynolds 1993; Baldwin et al., 2004

Han mostrado una relación positiva con consumo de alimento(Ortigues and Doreau, 1995)

Son fuente de variación del requerimiento de mantenimientodentro de un rodeo de cría (DiCostanzo et al., 1991) así como entrerazas y cruzamientos (Jenkins et al., 1991)

VISCERAS DEL TGI E HIGADO

OF G OFxGRR 0,02 0,02 …

O… … …

AB … … …

Peso (g/kg PCV) AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxG

Retículo-rumen 27.6 26.8 28.5 27.3 0.7 … … …Omaso 22.1x 22.4x 19.5y 19.1y 1.7 … 0.09 …Abomaso 11.3 13.4 11.5 10.5 1.0 … … …

0

2

4

6

8

10

HI-PU LO-PU HI-CR LO-CR

Reticulum-rumen Omasum Abomasum

AOF-PU BOF-PUAOF-CRBOF-PU

Pes

o (k

g)abx

by

a abx

BOF-CR

VISCERAS DEL TGI E HIGADO

Casal et al., 2014

0

1

2

3

4

5

HI-PU LO-PU HI-CR LO-CR

Small intestine Large intestine Liver

AOF-PU BOF-PUAOF-CRBOF-PU

Intestino Delgado Intestino Grueso Hígado

Peso (g/kg PCV) AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxG

Int. delgado 8.7 8.1 9.4 7.7 0.7 … … …Int. grueso 13.6 13.4 13.8 12.8 0.6 … … …Hígado 12.5y 12.3y 12.9x 13.4x 0.4 … 0.07 …

OF G OFxGID 0,10 … …IG 0,06 … …H 0,09 <0.01 …

Pes

o (k

g)VISCERAS DEL TGI E HIGADO

TratamientoSE

P-valueAOF-PU AOF-CR BOF-PU BOF-CR HA CG HAxCG

Proteina:ADNReticulum - rumen 284.6 337.6 329.3 312.5 42.4 … … …Omaso 322.9 267.3 297.0 303.5 49.4 … … …Abomaso 155.1 136.9 133.5 224.1 39.3 … … …

Int. delgado 243.2 209.3 209.2 238.7 38.5 … … …Int. grueso 204.7abx 237.6a 206.7abx 133.6by 21.4 0.03 … 0.02

ARN:proteínaInt. delgado 0.007b 0.008b 0.008b 0.016a 0.001 <0.01 <0.01 <0.01

CELULARIDAD ORGANOS TRACTO-GASTROINTESTINAL

CELULARIDAD ORGANOS TRACTO-GASTROINTESTINAL

GrupoSE

P-value

AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxG

Proteina:ADN

Hígado 138.3ab 154.0ab 104.2b 185.9a 37.0 0.01 … 0.04

ARN:Proteína

Hígado 0.003y 0.004xy 0.005x 0.004xy 0.0005 … … 0.10

Peso (g/kg PCV) AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxGGrasa

oment/mesent 8.1 7.8 7.1 7.9 0.6 … … …

OF G OFxG… … 0.05

Peso

(kg

)Grasa visceral (omental + mesentérica)

xxyxy y T

TT

T

VISCERAS DEL TGI E HIGADO

GrupoSE

Valor P

AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxGLípidos, g/kg

Retículo – rumen 9.3y 18.5x 10.0y 12.0xy 0.3 0.09 … …

Omaso 6.6 12.1 10.6 11.8 0.2 … … …

Abomaso 40.7y 63.8x 56.1xy 59.4x 0.7 0.08 … …

Int. delgado 14.1 19.6 18.8 13.8 0.5 … … …

Int. grueso 20.5 15.1 13.9 15.6 0.4 … … …

Hígado 66.2 59.1 69.7 58.1 0.8 … … …

No hubo mayores diferencias de composición en las vísceras en términos de agua (MS), proteína y cenizas (minerales).

VISCERAS DEL TGI E HIGADO

Mayor depósito de grasa visceral

Mayor resistencia a la insulina (Sinclair, 2010)

MENSAJE 3 LA MEJORA EN LA OFERTA DE FORRAJE

SIN CAMBIOS EN PESO RELATIVO DE LA VISCERAS TGI E HIGADO COSTO MANTENIMIENTO SIMILAR?

DISMINUCION ACUMULACION GRASA VISCERAL RESISTENCIA INSULINA?

VACAS CRUZAS VS. PURAS: MAS PESO RELATIVO HIGADO, MENOR OMASO: SIN

DIFERENCIAS EN PESO RELATIVO TOTAL DEL TGI + HIGADO

VACAS CRUZAS EN BOF: POSIBLE AHORRO ENERGETICO ASOCIADO A MITOSIS EN EL

AUMENTO DEL TAMANO DEL HIGADO POSIBLE COMPENSANCION EN SINTESIS PROTEICA FRENTE

A REDUCCION DE TAMANO DEL I. DELGADO

complejos I y III de la cadena respiratoria ROS menos daño oxidativo, y mejor blance metabólico y eficiencia en el uso de nutrientes (Elsasser et al. 2008).

La mitocondria juega un rol central en la producción celular de energía del

organismo (90% de la síntesis de ATP, 90% del consumo de oxígeno)

“ACTIVIDAD” ORGANOS TRACTO-GASTROINTESTINAL

Incremento en la expresión de varias proteínas (o genes que la codifican) en los complejos respiratorios en varios tejidos en líneas de alta vs. baja eficiencia en pollos (Bottje et al, 2002; Ojano-

Dirain et al., 2007) o novillos (Connor et al., 2009).

EXPRESION GENICA (ARNm) PROTEINAS MITOCONDRIALES

Casal et al., 2014

MENSAJE 4

Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR

MENOR PRODUCCION DE ROS? AUMENTO EN LA EFICIENCIA EN PRODUCCION ATP?

MEJORA OFERTA DE FORRAJE Y USO VACAS CRUZAS: MAYOR EXPRESION COMPLEJO I O III EN I. DELGADO

VACAS CRUZAS EN BOF: MAYOR EXPRESION COMPLEJO I EN HIGADO

La mayor eficiencia de vacas en AOF que BOF se podría asociar a:• Perfil mas anabólico (mas insulina, mas IGF-I, menor resistencia a la insulina• Metabolismo intermediario hepático mas favorable a gluconeogenesis• Mayor reservas corporales lipidicas (mayor CC)• Sin aumentos costo mantenimiento? (igual masa proteica, igual peso relativo visceras TGI e hígado

• Mayor eficiencia captacion ATP en TGI?

La vacas cruzas (F1) parecerían tener una mayor plasticidad frente a cambios ambientales:

•Cambios composición corporal frente a cambios en medio ambiente•Mayor peso relativo hígado pero menor de omaso, igual peso relativo •Mayor eficiencia captación ATP en TGI?•En BOF: ahorro de costo mitosis en crecimiento hígado, compensación en síntesis proteica del menor tamaño del i. delgado, mayor eficiencia captación AT en hígado

MENSAJE FINAL

Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR