DMV. VICTOR M. BASURTO KUBA / Desarrollo de Agronegocios, Mérida Yucatán
Alguna vez alguien me pregunto acerca de ¿cómo se come la energía el rumiante? Esto resultó en mí en responder con un sin número de eventos, pero la pregunta va más allá hoy en día, porque al final de este articulo sabrás hasta donde ha llegado la ciencia de nutrición de precisión, para lograr saber en el futuro qué bacterias son benéficas para optimizar mejor el alimento y aún más saber cuáles son y no son las que impactan el nivel de efecto invernadero en el planeta y están dentro de la panza del rumiante. Describiré paso a paso lo que sucede dentro del hígado y en particular en sus mitocondrias, las cuales son parte de la célula y lugar esencial para elaborar la conversión de alimento en energía que la utilizará el animal para vivir.
El hígado es un órgano esencial y su función metabólica es controlada por la insulina y otras hormonas metabólicas. Lo que a continuación se explica sucede cuando la glucosa se convierte en piruvato a través de la glucólisis en el citoplasma de la célula el cual se oxidará en las mitocondrias para generar ATP (AdenosinTrifosfato, energía pura) a través del ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) transformándose normalmente en lo conocido como la fosforilación oxidativa (ver diagrama1). Cuando el rumiante come, los productos glucolíticos se utilizan para sintetizar ácidos grasos a través de la lipogénesis de novo. Los ácidos grasos de cadena larga se incorporan en triglicerol, fosfolípidos y/o ésteres de colesterol en los hepatocitos, esto es un recurso muy importante y tiene que suceder para seguir el camino de la energía intracelular.
Estos lípidos complejos se almacenan en gotas de lípidos y estructuras de membrana, o secretados en la circulación como partículas de lipoproteínas de muy baja densidad. En el estado de ayuno del animal, el hígado secreta glucosa a través de la glucogenolisis y la gluconeogénesis. Durante un ayuno prolongado, la gluconeogénesis hepática es la principal fuente para la producción endógena de glucosa, como la fuente de energía para la sobrevivencia del animal. Imagínese cuando el animal está en un corral de engorda y el alimento no ha sido servido a tiempo o en una sala de ordeña la alimentación de las vacas se ve atrasada más de lo debido, aquí es cuando lo antes explicado sucede intracelularmente para continuar la vida del animal.
El ayuno también promueve la lipólisis en el tejido adiposo, lo que resulta en la liberación de ácidos grasos no esterificados que se convierten en cuerpos cetónicos en las mitocondrias hepáticas a través de la oxidación y de la citogénesis. Los cuerpos cetónicos proporcionan un combustible metabólico para los tejidos extra-hepáticos. El metabolismo de la energía hepática está estrechamente regulado por señales neuronales y hormonales. El sistema simpático estimula, mientras que el sistema parasimpático suprime la gluconeogénesis hepática. La insulina estimula la glucólisis, y la lipogénesis, pero suprime la gluconeogénesis y el glucagón, contrarresta la acción de la insulina, esto debe ser para liberar y apagar su secreción, asi debe funcionar el sistema metabólico si no de otra manera sería un caos que ninguno de los mamíferos viviría. Numerosos factores de transcripción y co-activadores, controlan la expresión de las enzimas que catalizan pasos claves de vías metabólicas, controlando así el metabolismo de la energía hepática.
Los rumiantes tienen la notable capacidad de convertir la biomasa vegetal indigerible por el ser humano en productos alimenticios digeribles por el ser humano, debido a un complejo llamado “microbioma” (Algunos usan microbioma para referirse a todos los microbios en una comunidad. Otros lo refieren a la colección completa de genes de todos los microbios en una comunidad, Wikypedia,2020) que reside en el compartimiento del rumen de su tracto digestivo superior. El descubrimiento de los componentes del microbioma del rumen están estrechamente vinculados a la capacidad de las vacas para extraer energía de su alimentación, a la que se denomina eficiencia de alimentación.
La eficiencia alimenticia, se midió en 146 vacas ordeñadas y se realizaron análisis de: La composición taxonómica, el contenido genético, la actividad microbiana y la composición metabolómica en los microbiomas del rumen de estas vacas. Los resultados fueron que una menor riqueza del contenido de genes del microbioma y taxones estaban estrechamente relacionados con una mayor eficiencia de alimentación. Los genes y las especies del microbioma predijo con precisión el fenotipo de eficiencia alimentaria de los animales.
El enriquecimiento específico de microbios y vías metabólicas en cada uno de estos grupos de microbiomas dando a lugar a una mejor canalización de energía y carbono hacia el animal, al tiempo que reducía las emisiones de metano a la atmósfera. Esta comprensión ecológica del microbioma del rumen podría conducir a un aumento de los recursos alimentarios disponibles y a una agricultura ganadera respetuosa con el medio ambiente. Los rumiantes mantienen una relación obligatoria duradera con su microbioma del rumen que se remonta a más de 50 millones de años de existencia en la tierra, esta relación animal-microbioma es única, ya que aquí se demuestra la capacidad del huésped para digerir el alimento el cual depende completamente de su microbioma en coevolución. Esta extraordinaria alianza plantea interrogantes sobre la relación dependiente entre la genética y la fisiología de los rumiantes y su estructura, que tipo de composición y cual es metabolismo del microbioma del rumen.
Para dilucidar esta relación, examinamos la asociación de la genética huésped con la composición filogenética y funcional del microbioma del rumen. Los patrones de abundancia de estos microbios pueden explicar altas proporciones de varianza en el metabolismo del rumen y muchos de los atributos fisiológicos del huésped, como su eficiencia de recolección de energía.
Los hallazgos presentados aquí sugieren que la genética rumiante y la fisiología están correlacionadas con la estructura del microbioma y que la genética del huésped puede dar forma al paisaje del microbioma al enriquecer para taxones filogenéticamente relacionados que pueden ocupar un nicho único.
Las vacas lecheras son una fuente nutricional esencial para la población mundial como tal, se crían extensamente en todo nuestro planeta y posteriormente impactan en nuestro medio ambiente. Las comunidades microbianas que residen en el tracto digestivo superior de estos animales en un compartimento llamado el rumen, degradan y fermentan su biomasa vegetal que el animal ingiere, de tal suerte que la composición y funcionalidad de esta comunidad microbiana, están estrechamente vinculadas a la capacidad de la vaca para cosechar energía de su alimentación, así como a otros rasgos fisiológicos. Por lo tanto, es un paso hacia la manipulación del microbioma para aumentar la disponibilidad de alimentos y reducir los impactos ambientales como la emisión de metano hacia el medio ambiente.
