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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
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Importância dos Minerais
2-5% peso corporal
Função estrutural
No metabolismo
Co-fatores enzimáticos
Pressão osmótica Ação hormonal
Equilíbrio ácido - básico
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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
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Cálcio
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O cálcio no organismo
Proliferação, diferenciação, motilidade celular
Contração muscular
Coagulação sanguínea
Integridade dos ossos
Sinalização celular
Neurotransmissão
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Coagulação sanguínea Contração Muscular
Conformação dos ossos
Intracelular
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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
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Demanda
O que acontece no periparto?
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Estratégias
Dieta aniônica
Diminuição da concentração de cálcio no pré-parto
Suplementação de zeólitos na dieta
Administração de vitamina D3
Administração de PTH
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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
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Número de lactações
Cál
cio
(m
M)
Reinhardt et al., 2010
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Fósforo
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Estrutural
Energético
Composição molecular
Membranas celulares, ossos...
ATP, GTP..
Ácidos nucleicos
Fósforo
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Presente no organismo
PO4
(Fosfato)
Pi (inorgânico –
livre)
PO4 orgânico (ligado a um
composto carbonado - Po)
Fósforo
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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
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Fosfocreatina
Metab. Carboid.
• Fósforo INTRACELULAR
+- 100mmol/L
NADP
ATP
Dinamismo intracelular Homeostase intracelular
Fósforo
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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
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Vias de Atuação
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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
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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
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Excreção P - Saliva
Fornecimento a microorganismos ruminais
Tamponamento do fluido ruminal
Vacas em lactação 230 L/d
Excreção –> 25 – 100 g/d
Fósforo
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Períodos Críticos do P
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Terço final da gestação
De 1.9 g/d para 5.4 g/d
Aumento de quase 3x
Fósforo
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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
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Regulação Hormonal
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Paratormônio (PTH)
Vitamina D3 Calcitonina
Insulina Catecolaminas
Regulação ainda não completamente elucidada
Fosfatoninas
Fósforo
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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
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Vitamina D3 Absorção de P
Controle da secreção de PTH, feedback negativo
Entretanto...
Regulação independente da vit. D3 – deficiência de P
Fósforo
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Insulina Captação celular do P
Balanço intracel – extracel.
Fósforo
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Mobilização de Pi do osso; excreção de P na urina e saliva
Catecolaminas Liberação do
PTH
Stress, hipoglicemia
Fósforo
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Calcitonina Controle da secreção de PTH, feedback negativo
Mobilização de Pi do osso; Excreção de P na urina e saliva
Fósforo
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Fosfatoninas
Proteínas que podem estar envolvidas em distúrbios ligados ao P
Hipofosfatemia
Inibição da reabsorção de P
renal
Fósforo
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Magnésio
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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
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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
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Disponibilidade nos alimentos
Grãos
Forrageiras conservadas (silagem e feno)
Forrageiras in natura
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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
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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
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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
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Fonte: Goff, 2007
Participação no organismo
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Deficiência
1,2 mg/dL
Tetania (Hipomagsemia)
Principal manifestação clínica de deficiência de Mg.
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Equilíbrio Ácido Básico
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Equilíbrio Ácido- base
Essencial para manutenção da vida celular
Processos metabólicos
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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
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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
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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
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Mas o que isso tem a ver com minerais?
Alguns minerais participam diretamente desse processo,como é o caso do K e do Na.
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Potássio
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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?
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Absorção e eliminação
Ocorre em todos os segmentos do trato digestivo;
Através do processo de difusão
Regulada através da urina
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Sódio
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Funções
- Manutenção da pressão osmótica - Transporte de nutrientes - Trasmissor de impulsos nervosos
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Absorção e excreção
Trato gastro-intestinal
Por transporte ativo
Bomba de Na- K-ATPase
Na urina
Menor quantidade nas fezes e no suor
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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?
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Microminerais
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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
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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
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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
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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
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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).
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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)
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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
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Microminerais Orgânicos Classificação
PROTEINATO = quelação de um mineral com um aminoácido ou proteína parcialmente
hidrolisada.
G II Zn LIS
ALA MET LEU
MET
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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
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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 ?
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Quais minerais podem ser quelados ou complexados?
Metais de Transição: formam complexos mais estáveis, pois possuem uma carga positiva elevada e pequeno raio atômico
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Minerais Orgânicos
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Minerais Orgânicos
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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
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Quelação / complexação
Complexação: