Resumo:
RESUMO
ROTTA, Polyana Pizzi, D.Sc., Universidade Federal de Viçosa, fevereiro de 2015. Comparação
entre bases purinas e 15N para quantificar a produção de proteína microbiana em bovinos
de corte e os efeitos do dia de gestação e do sistema de alimentação em vacas Holandês ×
Gir. Orientador: Sebastião de Campos Valadares Filho. Coorientadores: Marcos Inácio
Marcondes e Fernanda Samarini Machado.
A produção de proteína microbiana (PM) é de grande importância para o metabolismo proteico
em animais ruminantes. Assim, um experimento foi conduzido para avaliar o uso de marcadores
microbianos (MM), locais de coleta (LC) e sistemas de marcadores (SM) para estimar a PM em
bovinos não castrados e desenvolver equações para corrigir as estimativas de PM. Os MM
utilizados foram 1) bases purinas (BP) e 2) 15N. Os LC avaliados foram: 1) retículo, 2) omaso e
3) abomaso e os SM estudados foram: 1) simples, 2) duplo e 3) triplo. Oito bovinos cruzados
(Holandês × Zebu) não castrados (353 ± 36.9 kg de PC; 24 ± 1 meses) com fístulas ruminal e
abomasal foram uilizados. Quando as BP foram utilizadas, os maiores (P < 0,01) valores de PM
foram observados para a digesta coletada no retículo e no abomaso. Por outro lado, utiliando o
15N, os maiores (P < 0,01) valores foram observados para a digesta coletada no omaso e
abomaso. A PM foi apenas diferente (P < 0,05) quando utilizou-se a digesta coletada no retículo
e o 15N em relação à digesta coletada no abomaso e o 15N. Assim, a equação desenvolvida para
corrigir a PM foi: PM (g/d) = 27,93 ± 2,46 + 0,99 ± 0,09 × retículo 15N. O SM triplo apresentou
maior (P < 0,01) valor para a PM comparado aos SM simples e duplo. Não houve interação (P >
0,05) entre os SM e MM ou LC; assim, a equação recomendada para corrigir os valores de PM
utiliza apenas a variável SM. Em suma, nós concluimos que não há diferença ao utilizar 15N para
estimar a PM desde que o local de coleta seja o omaso ou o abomaso. Dessa forma, o omaso
pode ser utilizado como um acurado LC para estimar a PM. O SM triplo apresentou os maiores
valores em relação aos sistemas simples e duplo. Assim, caso os sistemas simples ou duplo
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sejam utilizados, o valor da PM deverá ser corrigida pela equação obtida utilizando os valores do
SM triplo. Um outro estudo foi conduzido objetivando investigar como o sistema de alimentação
(SA) e os dias de gestação (DG) alteram a digestibilidade aparente, o desempenho, o balanço de
nitrogênio, a excreção de derivados de purina, a deposição de gordura, a massa de órgaos
maternos e fetais e a expressão de genes responsáveis pelo desenvolvimento, transferência de
nutrientes e fatores angiogênicos na placenta em vacas leiteiras Holandes × Gir. Quarenta e
quarto vacas múltiparas Holandês × Gir com um PC inicial de 480 ± 10.1 kg e com idade inicial
de 5 ± 0.5 anos foram distribuídas em 1 dos 2 SA: ad libitum (AL; n = 20) e nível de mantenca
(NM; n = 24). O nível de mantença foi considerado sendo 1,15% do PC (% MS) e supriu 100%
da exigência de energia, enquanto que a dieta AL forneceu 190% da exigência de energia. As
vacas foram individualmente alimentas com uma dieta a base de silagem de milho e concentrado
na relação 93:7 (% MS). As vacas gestantes foram abatidas em 4 diferentes DG: 139 (n = 11),
199 (n = 11), 241 (n = 11) e 268 d (n = 11). De maneira geral, o consumo de MS diminuiu
conforme os DG aumentaram. A diminuição que foi observada para o consumo de MS pode estar
associada com a diminuição do volume ruminal causado pelo rápido aumento no tamanho do
feto durante o final da gestação. Nós observamos uma interação entre a digestibilidade da MS e
da matéria orgânica entre SA e DG; aos 150, 178 e 206 DG, as vacas alimentadas a nível de
mantença apresentaram um maior valor para a digestibilidade aparente da MS e da matéria
orgânica em relação às vacas que foram alimentadas AL. A espessura de gordura de cobertura, o
mesenterio e a gordura interna foram maiores para as vacas alimentadas AL em relação às vacas
alimentadas a NM, sendo a única exceção, a espessura de gordura de coberta aos 139 dias, que
foi similar para os dois SA. As vacas alimentadas AL apresentaram maior excreção de N nas
fezes em relação às vacas alimentadas a NM. A glândula mamária foi mais pesada em vacas
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alimentadas AL em relação às vacas alimentadas a NM, e o maior valor foi observado aos 268
dias de gestação. O SA não influenciou o peso fetal. A maior parte dos órgãos fetais tiveram
pesos similares para as vacas alimentadas AL e a NM. Estes dados indicam que a restrição
alimentar não afeta o desenvolvimento da maior parte dos órgãos fetais e o próprio
desenvolimento fetal. Entretanto, o peso de alguns órgãos maternos foram afetados de acordo
com o SA oferecido. Além disso, o efeito negativo sobre a glândula mamária causado pelo SA a
NM provavelmente não afetará as subsequentes lactações, porque a concentração de proteína
bruta na glândula mamária aumentou com o fornecimento da dieta a NM. Nós sugerimos que a
dieta AL para vacas leiteiras deve ser fornecida com cuidado devido ao aumento de gordura
observado nessa vacas a 268 dias de gestação. A placenta foi mais pesada em vacas alimentadas
a NM em relação às vacas alimentadas AL aos 268 dias de gestação. Ainda, a placenta foi mais
leve aos 139 dias e mais pesada aos 268 dias de gestação em vacas alimentadas a NM.
Entretanto, para as vacas alimentadas AL, a placenta foi mais pesada a partir de 199 dias de
gestação. Os placentomas foram mais pesados em vacas alimentadas a NM durante a gestação e
o número de placentomas foi maior em vacas alimentadas a NM aos 268 dias de gestação. Nós
observamos que os genes IGFR1 e IGFR2 foram responsáveis por adaptações placentárias
quando a dieta a NM foi fornecida, pois as suas expressões em células de placentomas foram
maiores em vacas alimentadas a NM aos 268 dias de gestação. Os genes reponsáveis pela
angiogênese também tiveram maior expressão em vacas alimentadas a NM. A expressão dos
genes VEGFA, GUCYB3, HIFA, FGF2 e NOS3 foi alterada pela interação entre SA e DG sendo
maior em vacas alimentadas a NM aos 268 dias de gestação. Ainda, VEGFB e ANGPT2 não
apresentaram interação entre SA e DG, mas tiveram maior expressão em vacas alimentadas a
NM. Assim, nós recomendamos o NM (1,15 % do PC - dieta composta por 93% de volumoso)
xii
como o SA para vacas gestantes secas. No entanto, durante o último mês de gestação, o SA AL
parece ser o mais apropriado para evitar a perda de peso. No entanto, caso a dieta AL seja
fornecida a vacas secas gestantes, isso deverá ser feito com cautela porque há um aumento na
gordura da glândula mamária aos 268 dias de gestação. Ainda, nós sugerimos que a placenta de
vacas alimentadas a NM desenvolve adaptações ao reduzido suprimento de nutrientes alterando
sua estrutura e a expressão genética; desenvolvendo assim, mecanismos para um potencial
aumento na transferência de nutrientes ao feto.
Abstract:
ABSTRACT
ROTTA, Polyana Pizzi, D.Sc., Universidade Federal de Viçosa, February of 2015. Comparison
of purine bases and 15N to quantify microbial nitrogen yield in beef cattle and the effects of
day of gestation and feeding regimen in Holstein × Gyr cows. Adviser: Sebastião de Campos
Valadares Filho. Co-Advisers: Marcos Inácio Marcondes and Fernanda Samarini Machado.
Microbial nitrogen yield (MN) is of great importance to protein metabolism in ruminants. The
quantification of its flow to the small intestine is therefore important in calculating the amount of
digestible MN available to the animal. Thus, an experiment was designed to evaluate the use of
microbial markers (MM), sampling sites (SS), and marker systems (MS) to estimate MN in bulls
and to develop equations to correct MN estimates. The MM systems that were evaluated were 1)
purine bases (PB) and 2) 15N labeling. The SS that were evaluated were 1) reticulum, 2)
omasum, and 3) abomasum, and the studied MS were 1) single, 2) double, and 3) triple. Eight
crossbred (Holstein × Zebu) bulls (353 ± 36.9 kg of BW; 24 ± 1 mo) with ruminal and abomasal
cannulas were utilized in this experiment. For PB, the greatest (P < 0.01) values of MN were
observed for the digesta that were sampled from the reticulum and abomasum. In contrast, for
15N, the greatest (P < 0.01) values were observed for digesta that were sampled in the omasum
and abomasum. Microbial nitrogen yield was only different (P < 0.05) from those estimated
using abomasum and 15N when using reticulum and 15N. Thus, the equation that was developed
to correct the MN value was as follows: MN (g/d) = 27.93 ± 2.46 + 0.99 ± 0.09 × reticulum 15N.
The triple MS exhibited the greatest (P < 0.01) value of MN when compared to the single and
double MS. No interactions (P > 0.05) were observed between MS and MM or SS; thus, the
equation that was established to correct the MN value used only the MS. In conclusion, we have
demonstrated that there is no difference when using 15N to estimate MN yield if the omasum or
abomasum are used. Therefore, the omasum can be used as an accurate SS to predict MN. The
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triple MS presented with greater values than the single and double MS. Thus, if single or double
MS is used, the value must be corrected by the equation that was obtained by using the triple
MS. Another study was conducted with the aim of investigating how the feeding regimen (FR)
alters apparent total tract digestibility, performance, N balance, excretion of purine derivatives,
fat deposition, maternal and fetal visceral organ mass, and the expression of genes that are
responsible for placental development, nutrient transfer, and angiogenic factors in Holstein × Gyr
cows at different days of gestation (DG). Forty-four pregnant multiparous Holstein × Gyr cows
with an average initial body weight of 480 ± 10.1 kg and an initial age of 5 ± 0.5 years were
allocated to 1 of 2 FR: ad libitum (AL; n = 20) and maintenance level (ML; n = 24).
Maintenance level was considered to be 1.15% of body weight on a dry matter (DM) basis and
met 100% of the energy requirements, while AL provided 190% of the total net energy
requirements. Cows were individually fed a corn silage-concentrate based diet composed of 93%
roughage and 7% concentrate (DM basis) as a total mixed ration. Pregnant cows were
slaughtered at 4 DG: 139 (n = 11), 199 (n = 11), 241 (n = 11), and 268 d (n = 11). Overall, DM
intake decreased as DG increased. The decrease that was observed in DM intake may be
associated with the reduction in ruminal volume caused by the rapid increase in fetal size during
late gestation. We observed an interaction for DM and organic matter apparent total tract
digestibility between FR and DG; at 150, 178, and 206 d of gestation, ML-fed cows had greater
DM and organic matter apparent total tract digestibility values than AL-fed cows. Rib fat
thickness, mesentery, and kidney, pelvic, and heart fat were greater in AL- than in ML-fed cows
at all DG, with the exception of rib fat thickness on d-139. Ad libitum-fed cows excreted more N
in their feces and urine compared to ML-fed cows. Pregnant cows that were fed at maintenance
had greater digestibility during some DG, excreted less N in feces and less N and urea in urine,
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and deposited less fat in the body. Mass of the heart, liver, and gastrointestinal tract were heavier
in AL- than in ML-fed cows. Feeding regimen did not influence fetal body weight in this study.
The majority of the visceral organ masses were similar in fetuses from cows that were fed AL
and ML. This data indicates that maternal feed-restriction does not affect the development of
most fetal organs and fetal development; however, some maternal organs are affected according
to the FR that is provided. Mammary gland mass was heavier in AL- than in ML-fed cows, and
the heaviest mass was observed at 268 d of gestation. The negative impact on mammary gland
mass caused by the ML probably will not affect the subsequent lactation because the crude
protein concentration in the mammary gland increased with this FR. However, we suggest that
the AL diet should be provided in pregnant dry cows with caution since the amount of fat in the
mammary gland increased at 268 d of gestation. Placenta was heavier in ML- than in AL-fed
cows at 268 d of gestation; the lightest mass was observed at 139 d of gestation, and the heaviest
mass was observed at 268 d in ML-fed cows. However, in AL-fed cows, the heaviest placenta
was observed from 199 d of gestation. Placentomes were heavier in ML-fed cows during
gestation, and the number of placentomes was greater in ML-fed cows at 268 d of gestation. We
observed that IGFR1 and IGFR2 genes were involved in placental adaptations when ML was
provided, as their expression in placentome cells were greater in ML-fed cows at 268 d of
gestation. The genes that are responsible for angiogenesis were also greater in ML-fed cows.
VEGFA, GUCYB3, HIFA, FGF2, and NOS3 were altered by FR and DG interaction and they
were greater in ML-fed cows at 268 d of gestation. Also, VEGFB and ANGPT2 did not present
an interaction between FR and DG, but they were greater in ML-fed cows. We recommend ML
(1.15% of body weight with 93% of roughage) as a FR for pregnant dry cows; however, during
the last month of gestation, AL seems to be the most appropriate FR to avoid loss of body
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weight; however if AL diets in pregnant dry cows were to be provided, it had to be with caution
since the amount of fat in the mammary gland increased at 268 d of gestation. Moreover, we
suggest that the placenta from ML-fed cows develop adaptations to the reduced nutrient supply
by altering its structure and gene expression, thereby developing mechanisms for a potential
increase in the nutrient transfer efficiency to the fetus.