Vitaminas Na Nutrição De Monogástricos - Parente

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VITAMINAS NA NUTRIÇÃO DE MONOGÁSTRICOS (SEMINÁRIO) ARAGUAÍNA-TO 2011 UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE ARAGUAÍNA ESCOLA DE MEDICINA VETERINÁRIA E ZOOTECNIA DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA DISCIPLINA: NUTRIÇÃO ANIMAL BÁSICA PROFESSORA: DEBORAH ALVES VITAMINAS NA NUTRIÇÃO DE MONOGÁSTRICOS Seminário apresentado na disciplina de Nutrição Animal Básica do curso de Zootecnia da Universidade Federal do Tocantins. ACADÊMICOS: Bruna Gomes, Ranniere Rodrigues, Rhaiza Alves, Syandra Dias e Thamara Oliveira. ARAGUAÍNA-TO 2011 SUMÁRIO HISTÓRICO DAS VITAMINAS...................................................................... 4 NATUREZA DAS VITAMINAS.......................................................................4 PROPRIEDADES DAS VITAMINAS..............................................................5 DEFICIÊNCIAS DAS VITAMINAS................................................................. 5 PROBLEMAS DE CARÊNCIA OU EXCESSO DE VITAMINAS................... 5 CLASSIFICAÇÃO DAS VITAMINAS..............................................................5 Lipossolúveis............................................................................................ 6 Hidrossolúveis...........................................................................................6 TEORIA DE SUPLEMENTAÇÃO...................................................................6 UTILIZAÇÃO DE SUPLEMENTOS VITAMÍNICOS....................................... 7 VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS...................................................................... 8 Vitamina A................................................................................................ 8 Vitamina D...............................................................................................11 Vitamina E...............................................................................................14 Vitamina K...............................................................................................20 VITAMINAS HIDROSSOLÚVEIS.................................................................21 Tiamina (Vitamina B1).............................................................................24 Riboflavina (Vitamina B2)........................................................................30 Niacina (Vitamina B3)..............................................................................32 Ácido pantotênico (Vitamina B5)..............................................................37 Biotina (Vitamina H).............................................................................. 43 Colina......................................................................................................48 Ácido fólico (Vitamina B9)....................................................................... 53 Piridoxina (Vitamina B6)......................................................................... 57 Cianocobalamina (Vitamina B12).............................................................61 Ácido ascórbico (Vitamina C)..................................................................65 CONSIDERAÇÕES FINAIS.........................................................................69 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................70 VITAMINAS NA NUTRIÇÃO DE MONOGÁSTRICOS HISTÓRICO DAS VITAMINAS Hopkins pela primeira vez sugeriu em 1906 que havia “fatores alimentares acessórios”, eram essenciais e não podiam ser classificados como carboidratos, gorduras ou proteína. Funk, em 1912, empregou o termo vitamina (uma amina essencial para a vida) para descrever um fator alimentar acessórios. Em 1913, McCollum e Davis descreveram um fator A lipossolúvel que era necessário para o crescimento e em 1915 sugeriram ainda a presença de um fator B hidrossolúvel que, era essencial para crescimento. Emmett e Luros, em 1920, sugeriram após tratamento pelo calor do B hidrossolúvel que havia mais de um fator presente no complexo. No mesmo ano, Drummond sugeriu que as vitaminas em sua maioria não eram aminas e que o “a” no final do nome deveria cair. McCollum e outros demonstraram, em 1922, que o A lipossolúvel continha um segundo fator, que foi denominado vitamina D. Nos anos seguintes, o B hidrossolúvel foi diferenciado em numerosos fatores ( o complexo B ), como o A lipossolúvel. A atividade vitamínica é a remissão, reversão ou cura de lesão específica ocasionada pela ausência no metabolismo de uma substância orgânica definida, quando tal substância é adicionada em quantidades mínimas à alimentação do animal. NATUREZA DAS VITAMINAS Por um curto período as vitaminas que ocorrem naturalmente nos cereais, utilizados como ingredientes das rações, podem suplementar em razoável proporção a necessidade diária dos animais, porém esta contribuição é uma consideração insignificante durante a formulação (Adams, 1982). Esta situação se deve a variabilidade dos ingredientes, especialmente em cereais e proteínas vegetais, para ambos e níveis digestíveis das vitaminas. Comumente insetos e fungos infestam lavouras, resultando em menor disponibilidade de vitaminas lipossolúveis no milho e outros cereais, porque estes microrganismos invadem a porção germinativa do grão, onde se localiza a maior concentração de gordura (Chan, 1984). Durante a produção de ração, algumas vitaminas são instáveis durante o processo de aquecimento da mesma (especialmente A, D, E, K, C e tiamina) resultando desta forma, no declínio do nível de biodisponibilidade de todas as vitaminas através do tempo de armazenamento dos grãos e rações (Cooperman, 1984). Os fatores acima mencionados levam a incerteza na suplementação animal, por esta razão, a participação das vitaminas naturais raramente são consideradas na nutrição animal. Desta forma a suplementação vitamínica é realizada através da adição de vitaminas sintéticas, na forma de complexos multivitamínicos usualmente denominamos de “premix” (Chan, 1984). PROPRIEDADES DAS VITAMINAS As vitaminas caracterizam-se de acordo com suas propriedades em compostos orgânicos, de estrutura química variada, relativamente simples. Encontram-se nos alimentos naturais em concentrações muito pequenas, porém são essenciais para manter a saúde e crescimento normal do organismo. Quando não são fornecidas nas dietas ou não absorvidas no intestino, desenvolve-se no indivíduo um estado de carência que se traduz por um quadro de patologia específico (Balla, 1998). As vitaminas podem ser desativadas por trocas físicas e químicas, dentro de “premix”, na mistura da ração ou no organismo animal. Para os nutricionistas há um conceito geral de que as vitaminas são sensíveis a oxidação, redução e a determinados fatores como temperatura, luz ultravioleta e pH. DEFICIÊNCIA DE VITAMINAS Quando a disponibilidade das vitaminas está abaixo dos níveis de requerimentos nutricionais dos animais, por um longo tempo, sinais clássicos de deficiência podem ser observados (McDowell). Em geral o começo dos sinais de deficiência é mais rápido em animais jovens, e o desenvolvimento embrionário é talvez o mais sensível. Deficiência de vitaminas lipossolúveis apresentam sinais clinicamente diagnosticáveis após um período prolongado de carência. Isso ocorre, porque são armazenadas nas gorduras depositadas e especialmente no fígado das aves adultas. PROBLEMAS DE CARÊNCIA OU EXCESSO DE VITAMINAS A carência de vitaminas, denominada avitaminose, provoca desequilíbrios orgânicos e metabólicos podendo, em casos extremos, ser fatal. Existem alguma referências a dois estados distintos que separam situações de avitaminose (estado de doença causado por falta de vitaminas) de hipovitaminose (situação temporária causada por uma absorção insuficiente de vitaminas). O excesso de vitaminas, designado de hipervitaminose, é uma condição mais rara derivada da absorção excessiva de vitaminas. Importa distinguir a noção de absorção de vitaminas do consumo de vitaminas, uma vez que o consumo não implica na absorção. Na verdade muitas vitaminas, mesmo nas formas sintéticas, não são facilmente absorvidas em excesso senão quando consumidas em dosagens muito elevadas. CLASSIFICAÇÃO DAS VITAMINAS A classificação das vitaminas é realizada de acordo com sua solubilidade em dois grandes grupos: hidrossolúveis e lipossolúveis. O que determina em certo grau a sua solubilidade, presença em alimentos, distribuição nos fluidos orgânicos e sua capacidade de armazenamento nos tecidos (Krause & Mahan, 1998). Vitaminas hidrossolúveis A maioria das vitaminas hidrossolúveis são componentes do sistema de enzimas essenciais. São envolvidas em reações de manutenção do metabolismo energético e armazenadas no organismo em grandes quantidades. São excretadas em pequenas quantidades na urina. Um suprimento diário é indispensável com o intuito de se evitar a depleção e interrupção das funções fisiológicas normais, pois não são armazenadas no organismo com facilidade. As vitaminas hidrossolúveis são compostas pelo grupo B que se dividem em: tiamina (B1), riboflavina (B2), piridoxina (B6), cianocobalamina (B12), biotina, ácido fólico, niacina e ácido pantotênico. Além dessas temos a vitamina C e a colina que atuam como coenzimas e são muito importantes para reações metabólicas. Cada coenzima é especializada em uma reação metabólica específica. Uma suplementação insuficiente de vitamina B reduzirá a atividade da enzima correspondente induzindo alterações do metabolismo. Vitaminas lipossolúveis As vitaminas lipossolúveis possuem estruturas química semelhante a alguns lipídeos e são armazenadas no organismo com relativa facilidade. Este processo é, contudo, energeticamente dispendioso uma vez que exige a síntese de gorduras de reserva. A sua eliminação é também mais complexa e envolve um processo de mobilização hepática. As vitaminas lipossolúveis A, D, E, e K são absorvidas com outros lipídios, na presença do suco biliar e suco pancreático. São transportadas para o fígado através da linfa como uma parte de lipoproteína e estocadas em vários tecidos corpóreos. Apresentam funções fisiológicas distintas e são principalmente excretadas na urina. TEORIA DE SUPLEMENTAÇÃO Para garantir uma suplementação eficaz devem ser seguidas algumas normas. A primeira e mais importante é a regularidade. A suplementação (tal como a nutrição) divide-se em duas fases. A primeira é a suplementação base ou das necessidades diárias. Pretende cobrir as necessidades entre o valor nutricional da dieta base e as necessidades diárias do animal. É realizada continuamente, por norma em conjunto com alimentos. A segunda parte é a suplementação adicional. Esta pretende cobrir as necessidades adicionais que são criadas pelo estado produtivo ou fisiológico do animal. A principal diferença é que a suplementação diária é constante e uniforme em todas as fases enquanto que a suplementação adicional pode variar. No caso específico das aves, a suplementação base tem como objetivo manter níveis ótimos de metabolismo, promovendo uma boa atividade saúde geral. A suplementação adicional, por seu lado, responde às necessidades adicionais de fases fisiológicas específicas (postura, reprodução, muda). UTILIZAÇÃO DE SUPLEMENTOS VITAMÍNICOS A utilização de suplementos vitamínicos tem como principal objetivo complementar a dieta dos animais, melhorando o seu metabolismo e, por conseguinte, melhorar o desempenho produtivo. O primeiro passo essencial para analisar o uso de suplementos vitamínicos prende-se com a análise da espécie-alvo, alimentação fornecida e objetivos produtivos. A análise da dieta é destes 3 aspectos o mais relevante, uma vez que é a partir desse dado que é possível determinar as possíveis necessidades de suplementação. Não é viável nem necessário suplementar da mesma forma aves mantidas como animal de estimação e aves mantidas com objetivos de produção. Existem diversos tipos de suplementos vitamínicos no mercado. Os mais usados são os suplementos multi-vitamínicos, que já incluem várias vitaminas. Por vezes incluem também minerais e aminoácidos. Basicamente podem ser encontrados suplementos na forma liquida ou sólida (pó). A utilização de um ou outro tipo depende de vários fatores, com a particularidade que alguns suplementos em pó podem ser solúveis. De uma forma geral os suplementos mais usados a nível comercial/industrial, por questões de composição são suplementos sólidos. Estes permitem o uso de ingredientes não solúveis e são mais estáveis quimicamente, mantendo-se viáveis por mais tempo, mesmo depois de aplicados. A aplicação de aminoácidos na água é muito complexa e algumas vitaminas exigem o uso de suspensões por serem insolúveis Suplementos líquidos são, por isso, aplicados de forma pontual ou sempre que não é possível usar suplementos em pó. Têm a vantagem de ser mais rápida a administração. Resumindo, devem ser usadas preferencialmente fórmulas multi-vitamínicas. À nível químico são mais eficazes as vitaminas micro-encapsuladas. Para uma maior eficácia da suplementação estas devem ser usadas na forma sólida (pó) nos alimentos para cobrir as necessidades de suplementação base. A suplementação adicional ou em fases específicas (como picos de produção) podem ser satisfeitas quer com suplementação na comida, quer com suplementos líquidos. Em qualquer dos casos a regularidade de suplementação é essencial. Existe a ideia generalizada de usar choques vitamínicos periódicos, seguidos de fases sem suplementação, o que é tecnicamente errado. Uma suplementação contínua, mesmo em concentrações mais baixas, fornece melhores resultados. Os choques vitamínicos podem ser usados em situações específicas, como seja para reativar processos metabólicos ou repor situações de carência alimentar graves, e não como forma de suplementação. VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS Vitamina A O termo vitamina A é o termo genérico para um grupo de compostos com atividade biológica similar. Embora se saiba, desde os tempos do antigo Egito que certos alimentos curavam a cegueira noturna, a vitamina A em si mesma só foi identificada em 1913. A sua estrutura química foi definida por Paul Karrer em 1931. O professor Karrer recebeu um Prémio Nobel pelo seu trabalho, dado que esta foi a primeira vez que era determinada a estrutura de uma vitamina. Considerações químicas Vitamina A, é uma vitamina classificada como lipossolúvel que são aquelas solúveis em lipídios e extraíveis por solventes orgânicos, é um composto de cor amarelada. Nos animais está na forma de retinol, nas plantas está na forma de um precursor, os carotenoides. Muitos compostos são classificados como carotenoides, mas apenas os carotenoides que possuem anel beta-ionona intacto possuem atividade biológica. O beta-caroteno possui dois anéis beta-ionona e apresenta maior atividade biológica. A vitamina A é sensível à oxidação pelo ar. A perda de atividade é acelerada pelo calor e pela exposição à luz. A oxidação das gorduras e dos óleos (p.ex. manteiga, margarina, óleos de cozinha) pode destruir as vitaminas lipossolúveis, incluindo a vitamina A. A presença de antioxidantes, tais como a vitamina E contribui para a proteção da vitamina A. Figura 1 – Estruturas moleculares do betacaroteno e retinol. Fontes de vitamina A Os alimentos ricos em betacaroteno incluem as cenouras, os vegetais de folhas verde escuro e amarelas (espinafres e brócolis), abóboras, melões. A vitamina A pré-formada ou retinol, pode ser encontrada no fígado, gema de estabilidade. A vitamina A é encontrada no reino animal e quantidades e proporções variáveis (tabela 1). Os seus precursores estão largamente distribuídos no reino vegetal. Tabela 1 – Conteúdo de retinol (vitamina A) e betacaroteno em alguns alimentos. Alimento Fígado de peixes Fígado de bovinos Ovos Leite* Cenoura Vagens Manteiga* Retinol mg/100 g Beta-Caroteno mg/100 g mais que 300 15 – 150 0,3 – 0,6 mais que 0,1 ----------0,5 – 2,0 ---------------0,03 – 0,2 12 0,5 0,2 – 1,0 Equivalente Retinol de Beta-Caroteno g/100 g ---------------5 – 30 2 000 80 30 – 70 Fonte: Adaptado de Andrigueto (2002). * Estreitamente relacionado com o conteúdo de caroteno e/ou vitamina A da dieta. Funções fisiológicas e metabolismo A vitamina A é importante para o crescimento, desenvolvimento, manutenção de tecidos epiteliais, reprodução, sistema imunológico e, em especial, para o funcionamento do ciclo visual na regeneração de fotorreceptores. Na visão ela atua nos bastonetes, onde as células visuais receptoras de luz na retina do olho permitem-nos distinguir entre a luz e a escuridão. Estas células contêm um pigmento sensível à luz chamado púrpura visual (rodopsina), o qual é um complexo da proteína opsina e da vitamina A. Quando um bastonete é exposto à luz, a púrpura visual desintegra-se, liberando cargas elétricas para o cérebro. Estes estímulos são depois traduzidos numa imagem composta, a qual os seres veem. Ao mesmo tempo, é formada nova rodopsina nas células visuais a partir da opsina e da vitamina A. No crescimento a vitamina A tem um papel importante no desenvolvimento normal do individuo. A vitamina A também Participa da defesa do organismo, pois ajuda a manter úmida e saudável as mucosas. As mucosas são um tipo de pele que recobre alguns órgãos por dentro, como o nariz, a garganta, a boca, os olhos, o estômago, e representam uma ótima proteção contra as infecções, tais como diarréia e infecções respiratórias, possibilitando uma recuperação mais rápida. Em animais a vitamina A é encontrada na forma preformada, o retinol, e é armazenada no fígado e tecido adiposo. Nas plantas ela esta na forma de Carotenóides, que se encontram como provitamina A. O processo de absorção e transporte dos carotenóides é similar aos dos lipídios. Os carotenóides são convertidos na mucosa intestinal em vitamina A pela caroteno-dioxigenase, através da clivagem na ligação dupla 15-15’. Durante a reação, o produto resultante é o retinal, que pode ser convertido de forma reversível a retinol (vitamina A) e irreversível a ácido retinóico que é metabolizado através de diminuição da cadeia lateral por oxidação ou pela introdução de oxigênio no anel. Na clivagem assimétrica são formados β-apocarotenais, que podem ser convertidos a retinal. A vitamina A é adicionada a dietas como ésteres de retinil, que são hidrolisados na luz intestinal em retinol. O retinol, da dieta ou da conversão de carotenóides, é esterificado na célula intestinal, incorporado aos quilomícrons e transportado para a circulação sistêmica através do sistema linfático. Os ésteres de retinol permanecem com o restante de quilomícron e são hidrolisados em retinol no fígado e absorvidos pelos hepatócitos. Nos hepatócitos, o retinol pode ser armazenado como ésteres de retinol em gotículas lipídicas. O Fígado contém 90% da vitamina A do organismo. Aproximadamente 40% do retinol são prontamente utilizados, enquanto o restante permanece armazenado. No fígado, o retinol é liberado a partir do palmitato de retinol, por meio da ação de uma retinil-éster-hidrolase e, posteriormente, ou se liga à proteína de ligação ao retinol (PLR) plasmática para passar ao plasma ou é captado pela PLR citoplasmática e levado aos sítios de estocagem, que são os adipócitos e os hepatócitos. O armazenamento na forma de éster de retinol é feito através da ação da retinolacil-transferase sobre o retinol. Ao chegar ao plasma, o complexo retinol-PLR se liga à pré-albumina que o protegerá da ação da degradação no rim. Após se ligar aos receptores de membrana, o retinol entra nos sítios celulares e a PLR volta à circulação para ser degradada e reciclada. Problemas decorrentes de deficiência A deficiência da vitamina A é chamada de Hipovitaminose e os sintomas iniciais de deficiência em vitamina A é a cegueira noturna, ou uma capacidade diminuída para ver na penumbra. A deficiência grave produz cegueira parcial ou total, uma doença chamada xeroftalmia. O surgimento de lesões na pele (hiperqueratose folicular), perda progressiva do olfato e paladar; secura, infecções recorrentes na pele e mucosas; imunidade fragilizada; também são indicadores iniciais de um estado inadequado de vitamina A. Problemas decorrentes do excesso A chamada hipervitaminose A, é caracterizada pelo consumo em excesso de vitamina A. Esse consumo exagerado causa pele seca, áspera e descamativa. Além de lesões hepáticas e paradas do crescimento, aumento do baço e fígado, alterações de provas de função hepática, redução dos níveis de colesterol e HDL colesterol também podem ocorrer. A vitamina A (enquanto retinol) é armazenada no fígado mas, se este exceder a sua capacidade de armazenamento, causado pelo excesso de vitamina A na dieta, passa para o sangue onde pode ser prejudicial (uma vez que a proteína transportadora - RBP - retinol binding protein - pode saturar e deixa de ser capaz de transportar a vitamina A. Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas Em aves as exigências em Vitamina A variam conforme o tipo e estágio da produção. Uma vez que a Vitamina A é transferida ao ovo em formação, valores recomendados de sua adição na dieta de poedeiras e matrizes deverão considerar esse fato. Aves jovens são mais suscetíveis a deficiências em Vitamina A do que a ave adulta uma vez que suas reservas corporais colaboram em suprir as exigências mesmo quando a dieta estiver deficiente nesta vitamina. Em outras espécies os valores adequados são os seguintes: Tabela 2 – Recomendações de vitamina A para algumas espécies. Recomendações Animais Categorias Suínos Porcas e marrãs: Duas semanas antes da cobertura até confirmação da prenhes 300 mg de β-caroteno/Kg de MS/dia/animal. Cavalos Éguas e Garanhões 400 a 500 mg de β-caroteno /100 Kg de P.V./Dia 10 a 20 mg/Kg de MS Coelhos Fonte: Guia Roche de Suplementação Vitamínica para Animais Domésticos – 2ª Atualização. Vários estudos vem sendo desenvolvidos como a Vitamina A. Yamaguchi M., Uchiyama S. (2003) pesquisaram os efeitos de vários carotenóides sobre conteúdo de cálcio e a atividade de fosfatase alcalina na diáfise e metáfise do fêmur nos tecidos de ratos jovens em vitro. Constataram que o carotenóide β-cryptoxantina tem efeito anabólico na calcificação óssea em vitro. Martins (2007) analisou a interação vitamina e o ambiente em reprodutores suínos, verificando que não houve diferença entre os tratamentos para os parâmetros seminais, não encontrando-se efeito de interação tempo e tratamento. No entanto este estudo evidenciou efeitos positivos da suplementação da vitamina A na espermatogênese, principalmente nas características que mais se relacionam com a formação da célula espermática, as anormalidades morfológicas, percentual de espermatozóides vivos e número total de espermatozóides no ejaculado. Vitamina D O fator antirraquítico lipossolúvel foi denominado vitamina D por McCollum et al. (1925) que haviam demonstrado antes que o “lipossolúvel” em óleo de fígado de bacalhau, continha dois compostos ativos um de vegetais e um de tecido animal que podem ser convertidos em formas metabolicamente ativas de vitamina D. Considerações químicas As plantas produzem ergosterol, enquanto que os animais sintetizam 7dehidrocolesterol. Com exposição à luz ultravioleta, estes compostos são convertidos em vitamina D2 (ergocalciferol) ou vitamina D3 (Colecalciferol), Através de clivagem no anel B do precursor esterol e isomerização do composto. Assim a irradiação de produtos vegetais resultará na formação de ergocalciferol e a exposição de seres humanos e nos animais à luz solar resultará na produção de colecalciferol. ergosterol 7-dehidrocolesterol Vitamina D2 (ergocalciferol) Vitamina D3 (Colecalciferol) Figura 2 – Principais compostos com atividade de vitamina D. A tabela abaixo apresenta as propriedades físico-químicas dos principais compostos com atividade de vitamina D. Tabela 3 – Propriedades físic0-químicas da vitamina D e suas pró-vitaminas. Composto  max (nm) Ponto de fusão (oC) 271 271 264,5 264,5 168 149 – 150 115 – 118 84 – 85 Ergosterol 7-dehidrocolesterol Ergocalciferol Colecalciferol Fonte: Adaptado de ISLABÃO (1982). Fontes de vitamina D A melhor fonte é a luz do sol, mas a vitamina D também pode ser encontrada num pequeno número de alimentos.Tais como: óleo de fígado de peixe, leite, margarina, peixes, fígado, ovo e queijo. Segundo Andriguetto et al. (2002) a vitamina D (D3) está presente apenas nos alimentos de origem animal, normalmente em função do tipo de alimentação e doo meio ambiente no qual vivem. Nos vegetais, apena o feno curado ao sol apresenta a vitamina D (D 2). Funções fisiológicas e metabolismo A principal função biológica da vitamina D ou 1,25-(OH)2-vitamina D (Forma atina) é aumentar os níveis extracelulares de cálcio e fósforo, agindo no aumento da absorção intestinal de cálcio e fósforo, e com a influência do hormônio paratireóideo, aumenta a reabsorção de cálcio e fósforo no osso. A Vitamina D2 ou vitamina D3 dietética é absorvida no trato intestinal com outros componentes lipossolúveis da dieta e transportada para o sangue pelo sistema linfático. A vitamina D3 endógena é transportada da pele para o fígado por uma proteína transportadora especifica. A vitamina D é transformada por uma hidroxilase no fígado para formar 25-OH-vitamina D. Tanto a vitamina D2 quanto a vitamina D3 podem ser hidrolisadas. O metabolismo posterior de 25OH-Vitamina D requer transporte do composto para o rim por uma proteína transportadora específica. No rim, a 25-OH-vitamina D é então hidroxilada à forma do composto ativo, 1,25-(OH)2-vitamina D, ou a forma inativa 24, 25(OH)2-vitamina D. A hidroxilação na posição 1 ou 24 da vitamina D é regulada pelo hormônio paratireóideo (PTH) e concentração plasmática de fósforo adicionais, o principal composto formado é 1,25-(OH)2-vitamina D. Na absorção intestinal a 1,25-(OH)2-vitamina D age da seguinte maneira; a célula intestinal contém proteínas receptoras que facilitam a absorção e o transporte de 1,25(OH)2-vitamina D para o núcleo. A vitamina ativa inicia a síntese de diversas proteínas (proteína ligadora de cálcio e outras) que são necessárias para a absorção de cálcio da ingesta no intestino delgado e transferência para o sangue. A absorção de fósforo também é aumentada pela 1,25-(OH)2-vitamina D. Problemas decorrentes de deficiência A deficiência de vitamina D pode ser decorrência de ingestão inadequada com exposição insuficiente à luz solar, desordens que limitam sua absorção, condições que dificultam a conversão de vitamina D em metabólitos ativos, ou raramente por desordens hereditárias. Deficiência de vitamina D resulta em prejuízo da mineralização óssea e ocasiona doenças nos ossos como a Osteomalácia, uma desordem que enfraquece os ossos e ocorre exclusivamente em animais adultos, caracterizada pela fraqueza muscular proximal e fragilidade óssea. Outra desordem é o raquitismo, onde os ossos se apresentam frágeis, com possibilidades decorrentes de fraturas até expontâneas, além de terem seu crescimento alterado, principalmente observável nos ossos longos como o fêmur, tíbia, úmero e costelas, e mesmo nos ossos do crânio. O raquitismo é recorrente na fase do crescimento, ou seja, na primeira fase da vida animal, e é causada por carência de Cálcio, Fósforo e Vitamina D. Outro distúrbio atribuído à deficiência da vitamina D é a osteoporose uma doença observável na fase idosa do individuo. Os ossos vão gradativamente se tornando porosos (daí o nome da doença), com pouca substância constitutiva, daí são possíveis e frequentes fraturas espontâneas. Problemas decorrentes do excesso Os principais sintomas resultantes do excesso da vitamina D incluem, calcificação em tecidos moles (pulmões, fígado e zonas ósseas mais fragilizadas). O tecido renal é bastante influente no processo de calcificação, afetando a filtração e funcionamento dos glomeros de Malphigi - podem dar origem à formação de pedras nos rins (Ellert, 1998). Os excessos de vitamina D presentes no organismo são sempre causa de uma ingestão excessiva de vitamina D e nunca devido à exposição solar excessiva (Bowen, 2003). Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas Os animais não necessitam de requerimento nutricional de vitamina D quando recebem uma quantidade de luz solar suficiente, já que a vitamina D 3 é produzida na pele através da ação luz ultravioleta sobre o 7-dehidrocolesterol. Além de a luz solar, outros fatores influenciam os requerimentos de vitamina D dietéticos incluindo quantidade e relação de cálcio e fósforo dietético, disponibilidade de cálcio e fósforo, espécie animal e fatores fisiológicos. Os valores apresentados (tabela – 4) estão em quantidades suficientemente altas para um crescimento normal, calcificação, produção e reprodução na ausência de luz solar suprindo aquelas dietas contendo níveis recomendados de cálcio e fósforo disponível. Tabela 4 – Requerimentos para vários animais. Animal Frango de corte Suíno Equino Galinha Frango de corte Peru Pato (Pekin) Codorna japonesa Gato Cão Peixe Rato Camundongo Propósito Requerimento Referência 0-8 semanas Crescimentoterminação 1 – 10 kg Adulto 200 ICU/kg 220 UI/kg NRC (1984b) NRC (1988) 275 UI/kg NRC (1978b) 200 ICU/kg 500 ICU/kg 200 ICU/kg 900 ICU/kg 220 ICU/kg 1200 ICU/kg 500 UI/kg 22 UI/kg de PV 500 –1000 mg/kg 1600 – 2400 UI/kg 1000 UI/kg 1000 UI/kg NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1986) NRC (1985a) NRC (1983) NRC (1981a) NRC (1978c) NRC (1978c) Leghorn, 0-20 sem Leghorn, postura e 0-8 semanas Todas as classes 0-7 semanas Todas as classes Crescimento Crescimento Catfish Truta Crescimento Crescimento Levando em conta o experimento realizado por Helenice Mazzuco no trabalho “Vitaminas: funções metabólicas e exigências nutricionais para poedeiras comerciais” o Colecalciferol (D3) é a forma da Vitamina D que possuí a mais alta atividade para as aves. Devido ao confinamento sob condições comerciais, as aves não recebem luz solar suficiente para promover a conversão do precursor da Vitamina D3 (7-dehidrocolesterol) por essa razão, rotineiramente a Vitamina D3 é adicionada nas rações. Vitamina E Vitamina E e tocoferol são termos empregados para designar um grupo de compostos estruturalmente relacionados. Os primeiros estudos envolvendo tais compostos foram realizados em 1922 por Evans e Bishop, que identificaram problemas reprodutivos em ratas alimentadas com dietas purificadas como uma deficiência vitamínica. O composto ativo foi reconhecido como lipossolúvel e designado vitamina E. Já em 1936, Evans isolou o composto do óleo de germe de trigo e atribuiu a ele o termo tocoferol, do grego toco (“parto”) e ferol (“carregar”). Considerações químicas Existe uma grande família de compostos com atividade biológica da vitamina E. Cada um deles consiste de um complexo aromático 6-hidróxicromano unido a uma cadeia lateral isoprenóide. Entretanto, ocorrem variações no número e posicionamento dos grupos metil em torno do anel aromático, bem como no grau de insaturação da cadeia lateral do isopreno. Além disso, existem também três carbonos assimétricos na molécula que podem estar na configuração d ou l. Vale ressaltar que a forma natural isolada de óleo vegetal, está na configuração d em todos os átomos de carbono assimétricos. Tais variações possibilitam a existência de oito isômeros estruturais, os quais são classificados da seguinte maneira: a variação no número de grupos metil é distinguida por α-, β-, γ- e δ-tocoferol; compostos que possuem a cadeia lateral completamente saturada são designados tocoferóis, já aqueles que possuem cadeia lateral insaturada são denominados tocotrienóis. Na figura abaixo estão ilustradas as estruturas moleculares de compostos representantes de cada um dos dois grupos descritos. Figura 3 – Estruturas moleculares do α-tocoferol e α-tocotrienol. Fontes de vitamina E Naturalmente pode ser encontrada em muitas plantas, gérmens de grãos, principalmente a farinha e o óleo de gérmen de trigo, leite integral (gorduras e seus subprodutos), gema do ovo, alguns tipos de fenos (sendo o de alfafa – farinha de alfafa desidratada – o mais utilizado em rações de aves), além de estar presente em algumas vísceras animais (hipófise, adrenais, baço). Comercialmente encontra-se o alfa-tocoferol, um dos principais representantes da vitamina E, na forma de acetato oleoso, pó (spray seco) ou grânulos estabilizados de cor amarelada. Os grânulos secos podem conter até 25% de acetato de alfatocoferil adsorvido e o spray seco, até 50%. O acetato por sua vez é mais resistente à oxidação que a forma natural. A tabela abaixo mostra o conteúdo de alfatocoferol, o principal representante da vitamina E, em diferentes fontes alimentícias. Tabela 5 – conteúdo de α-tocoferol nos alimentos (PPM) Fonte Média Alfafa, feno 53 Algodão,farelo 9 Arroz, farelo 61 Aveia, caroço 20 Cevada, grão 36 Melaço de cana 5 Milho, grão 20 Soja, farelo 3 Sorgo, grão 12 Variação 23-102 2-16 34-87 18-24 22-43 3-9 11-35 1-5 10-16 Fonte: McDowell (2000) Funções fisiológicas e metabolismo A vitamina E exerce muitas funções no organismo animal, além de contribuir com o metabolismo de outros nutrientes. Entre as funções desempenhadas pela vitamina E, vale destacar que ela possui importante papel na imunidade a doenças infecciosas, no metabolismo do ácido araquidônico e possivelmente na síntese de DNA. Atua também na normalidade da respiração dos tecidos, na síntese de ácido ascórbico, na síntese de ubiquinona e no metabolismo dos aminoácidos sulfurados. Além disso, é necessária para as reações de fosforilação, para a proteção dos sistemas muscular e nervoso e do mesoderma, e é fator antiesterilizante, essencial para a manutenção da função testicular, fazendo a proteção do epitélio germinativo. Mas a função de antioxidante destaca-se por ser a mais amplamente realizada pelo tocoferol, sendo, portanto detalhadamente descrita. O anel aromático reage com as formas mais reativas dos radicais de oxigênio e outros radicais livres e os destrói, protegendo os ácidos graxos insaturados e os lipídeos de membrana contra a oxidação, impedindo assim danos oxidativos causadores de fragilidade celular. Como antioxidante lipossolúvel biológico, o tocoferol protege não só a membrana celular, mas também os compostos oxidáveis do citoplasma dos efeitos nocivos de radicais livres. A ação do tocoferol como antioxidante é suplementada pela enzima glutatião-peroxidase no componente solúvel da célula. A glutatião-peroxidase catalisa a conversão de peróxidos orgânicos e peróxido de hidrogênio em álcoois ou água, evitando assim que os peróxidos lesem componentes celulares. A glutatião-peroxidase contém selênio como elemento de seu local ativo e constitui uma explicação das observações de que o selênio é eficaz na prevenção de algumas das condições de deficiência que também são evitadas pelo tocoferol. A vitamina E é lipossolúvel e sua absorção depende da absorção lipídica normal. Os ésteres de tocoferil são hidrolisados na luz intestinal e os tocoferóis livres são incorporados aos quilomícrons para absorção via sistema linfático. A absorção de tocoferóis requer a presença de sais biliares. O tocoferol encontrase em todos os tecidos, mas não está claro se é absorvido de quilomícrons diretamente por tecidos ou se permanece com o resto de quilomícrons que retorna ao fígado. O tocoferol no sangue pode estar associado a lipoproteínas, mas não foi identificada nenhuma proteína específica de transporte. No fígado, foi descrita uma proteína ligadora específica. Uma importante via de excreção para o tocoferol é através da bile oriunda do fígado. Um pouco de tocoferol é reabsorvido no intestino. A cadeia lateral pode ser diminuída por oxidação e os compostos resultantes excretados na urina. Problemas decorrentes de deficiência Uma deficiência dietética de vitamina E resulta em diferentes consequências que variam entre órgãos e/ou sistemas de um mesmo organismo e com a espécie. No sistema nervoso de aves pode ocorrer encefalomalácia (uma ataxia resultante de hemorragia e edema no cerebelo). No sistema muscular pode ocorrer degeneração da musculatura cardíaca e esquelética com parada cardíaca especialmente em suínos e coelhos, bem como distrofia muscular em pintos e degeneração dos músculos da moela em perus. No sistema reprodutor ocorrem vários sintomas tais como reabsorção do feto por fêmeas roedoras, bem como degeneração testicular em leitões, frangos e cães ou ainda degeneração ovariana e redução da eclodibilidade em galinhas e peruas. No tecido adiposo há um aumento à predisposição da oxidação a gordura corporal principalmente em gatos, suínos, aves e coelhos. Nos ossos a síntese de colágeno no osteóide (matriz óssea) é alterada ou deixa de funcionar. No fígado podem ocorrer lesões de distrofia hepática de origem alimentar. No sistema sanguíneo há um aumento da taxa de hemólise, aumento da atividade das transaminases e aldolases, podendo também surgir diátese exsudativa em aves. Enfim, a deficiência pode causar danos severos em diversos tecidos e sistemas, como já foi descrito. No entanto, alguns sintomas gerais como degeneração testicular, anormalidades da gestação, distrofia muscular, alterações no sistema nervoso central e no sistema vascular são os mais perceptíveis e que mais caracterizam a deficiência da vitamina E. Problemas decorrentes do excesso Quando comparada com as vitaminas A e D, a vitamina E é relativamente não-tóxica, mas não inteiramente destituída de efeitos indesejáveis. Hipervitaminoses estudadas em ratos, pintinhos e humanos indicam máxima tolerância entre os níveis de 1000-2000 UI/Kg de dieta (NRC, 1987) ou 75 UI/kg de peso vivo ao dia. Para propósitos práticos, assume-se que uma UI de vitamina E é igual a 1,0 mg de acetato de tocoferil (ANDRIGUETO, 2002). Em altas doses, entretanto (5000 UI), a vitamina E pode produzir sinais indicativos de antagonismo de funções com outras vitaminas lipossolúveis, mas o mecanismo ainda não é esclarecido. Desse modo, a hipervitaminose tem provocado prejuízo a mineralização óssea, redução do estoque hepático de vitamina A e coagulopatias. Em cada caso, estes sinais podem ser corrigidos com um aumento na suplementação dietética de vitaminas apropriadas (vitaminas D, A e K, respectivamente). Em humanos consumindo até 1000 UI de vitamina E/dia podem aparecer efeitos negativos como enxaqueca, fadiga, náuseas, visão dupla, fraqueza muscular e distúrbios gastrointestinais. Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas As exigências de vitamina E são excessivamente difíceis de serem determinadas devido à inter-relação com outros fatores dietéticos, por isso suas exigências são dependentes de níveis de ácidos graxos poliinsaturados (AGPI), antioxidantes, aminoácidos sulfurosos e selênio. A exigência pode ser aumentada com o aumento dos níveis de AGPI, agentes oxidantes, vitamina A, carotenóides e minerais traços e diminuir com o aumento de antioxidantes lipossolúveis, aminoácidos sulfurosos e selênio. Ao contrário, dietas adequadas contendo cistina e metionina suficiente e contendo um mínimo de AGPI, as exigências de vitamina parecem ser baixas. As exigências de vitamina E e selênio nas dietas são dependentes uma da outra. Em alguns casos são mutuamente substituíveis até certos limites. Pintinhos consumindo 100 ppm de vitamina E exigem 0,01 ppm de selênio, enquanto aqueles recebendo nenhuma adição de vitamina E exigem 0,05 ppm de selênio. A vitamina E é conhecida por reduzir a exigência de selênio por pelo menos dois caminhos: (1) mantêm o selênio corporal em sua forma ativa, ou previne perdas corporais e, (2) previne a destruição dos lipídeos da membrana, inibindo assim a produção de hidroperóxidos, e reduzindo a quantidade de glutationa peroxidase necessária para a destruição dos peróxidos formados na célula. Já o selênio é conhecido como “poupador” de vitamina E através das seguintes ações: (1) preservação da integridade do pâncreas, a qual mantêm normal a digestão das gorduras e conseqüentemente a absorção normal da vitamina E; (2) Reduz a quantidade de vitamina E exigida para manter a integridade dos lipídios da membrana via glutationa peroxidase. Normalmente, as vitaminas lipossolúveis, como a vitamina E, devem ser adicionadas às rações em níveis bem superiores às exigências teóricas, sob pena de não alcançar os resultados desejados. Os problemas de deficiência de vitamina E se verificam com freqüência no período de calor, o que leva a concluir a ocorrência de grandes perdas durante o armazenamento destas rações, já que, presença de íons metálicos, associados à umidade e condições inadequadas de armazenamento levam a destruição desta vitamina. Outro fato que reforça o aparecimento de deficiências é a pobreza em selênio dos solos e conseqüentemente dos ingredientes de rações utilizadas no Brasil, com exceção de algumas áreas com maior aporte de selênio. As tabelas abaixo apresentam exigências de vitamina E para diferentes espécies, bem como alguns níveis de suplementação indicados para categorias produtivas de duas espécies monogástricas (aves e suínos). Tabela 6 – Exigência de vitamina E para várias espécies de animais Animal Classe Produtiva Exigência Aves Cavalo Suíno Coelho Peixe Leghorn, 0-6 semanas Todas as classes Todas as classes Todas as classes Catfish 10 UI/kg 80 UI/kg 11-44 UI/kg 40 UI/kg 25-50 UI/kg Fonte: McDowell (2000) Tabela 7. Níveis de suplementação de vitamina E para rações de aves e suínos(quantidade/Kg de ração) AVES Vitamina E (UI) Frangos de corte e Aves de reposição Inicial Crescimento 35 28 Frangos de corte Retirada 14 Galinhas Postura Reprodutores 8 40 SUÍNOS Vitamina E (UI) Préinicial 44 Inicial 40 Crescimento Terminação Reprodução 32 20 45 Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2005). Vários trabalhos científicos têm sido desenvolvidos envolvendo determinação de exigências, níveis de suplementação e indicativos de respostas produtivas à vitamina E. O National Research Council (1994) recomenda um nível de 12 mg/kg da dieta para frangos de corte. O Nutrient... (1994) sugere a exigência de 10mg de Vit E/kg de dieta para frangos de corte durante todo o período de criação. Rostagno et. al (2005) recomendam 28 U.I./kg. No entanto, a suplementação de níveis de vitamina E na dieta em até 20 a 25 vezes maiores do que a exigência sugerida pelo Nutrient... (1994) tem sido mencionada nos trabalhos para o período inicial ou para toda a fase de criação das aves, ou ainda na fase que antecede ao abate, com objetivo de prevenir a encefalomalácia, maximizar a resposta imune (TENGERDY & NOCKELS, 1973; COLNAGNO et al., 1984), reduzir a mortalidade das aves por ascite (ENKEVETCHAKUL et al., 1993), elevar a concentração de α-tocoferol nos tecidos (MARUSICH et. al., 1975; JACKOBSEN et al., 1995) e manter a qualidade e a estabilidade da carcaça, durante e após o armazenamento (SKLAN et al., 1983; LIN et al., 1989; SHEEHY et al., 1991). Frigg (1990) encontrou maior ganho de peso e de conversão alimentar, quando comparados a frangos que receberam 25mg. Já Sell et al. (1994), suplementando de 0 a 300UI kg-1, e Toledo et al. (2006), utilizando 10, 20 e 30mg de vitamina E kg -1 da dieta, não observaram diferença no desempenho dos frangos. Para frangos de corte sexados, Blum et al. (1992) verificaram melhores taxas de crescimento em machos suplementados com 40 e 80mg de vitamina E kg -1 da dieta, enquanto as fêmeas não apresentaram diferença quanto ao ganho de peso. Barreto et al. (1999) verificaram que o peso corporal, o ganho de peso, conversão alimentar, e deposição de α-tocoferol aos 42 dias de idade foram significativamente influenciados (P<0,05) pela inclusão de Vitamina E na dieta em níveis bem acima dos recomendados (tabela 8). Entretanto, Cardoso et al. (2007), trabalhando com a interação entre o mineral Zinco e a Vitamina E, suplementados acima das exigências dos animais, não verificaram diferenças significativas na conversão alimentar de frango de corte. Tabela 8 – Desempenho de frangos de corte no período de 1 a 42 dias de idade, de acordo com os níveis de Vitamina E suplementados na dieta. Item 25 Nível de vitamina E (mg/kg) 250 500 750 47,69 a 46,86 a 47,70 a 46,36 a 2054,6 b 2137,0 a b 2209,0 a 2208,3 a 2006,9 b 2090,1 a b 2161,4 a 2162,0 a 3876,5 a 3848,2 a 3962,9 a 3899,8 a 1,89 b 1,80 a b 1,79 a b 1,77 a 96,2 a 95,8 a 96,7 a 99,2 a Médias seguidas de letras diferentes na mesma linha diferem entre si (P<0,05) Fonte: Barreto et al. (1999). Peso inicial (g) Peso final (g) Ganho de peso (g) Consumo de ração (g) Conversão alimentar Viabilidade (%) CV % 1,73 3,38 3,39 2,32 3,21 3,86 Vitamina K O termo vitamina K é utilizado para designar três grupos de substâncias com atividade similar. Os primeiros estudos relacionados à vitamina K foram realizados por Dam em 1934, que relatou o desenvolvimento de hemorragias subcutâneas em pintos alimentados com uma dieta extraída a éter, purificada. Posteriormente Dam estabeleceu que a condição estava relacionada à ausência de um fator lipossolúvel e estabeleceu o termo vitamina K (para a palavra dinamarquesa koagulation). Em 1939 a vitamina K foi isolada de alfafa e de farinha de peixe podre. Considerações químicas Existem três grupos de substâncias com atividade vitamínica K. A filoquinona ou vitamina K1 é aquela sintetizada pelos vegetais (é a principal forma que ocorre naturalmente), enquanto que bactérias sintetizam menaquinona ou vitamina K2. Ambos os compostos são derivados da naftoquinona e variam na cadeia lateral de isopreno, com a filoquinona contendo unidades saturadas de isopreno, ao passo que a menaquinona possui uma dupla ligação em cada unidade de isopreno. Ambas as cadeias laterais podem variar na quantidade de unidades de isopreno. De modo geral, a vitamina K se apresenta na forma de cristais, na cor amarelo-dourada, pouco solúvel em álcool, facilmente solúvel em éter e no clorofórmio, sendo atacada lentamente pelo oxigênio do ar. É relativamente estável ao calor, entretanto os álcalis a destroem. Na figura abaixo estão ilustradas as estruturas das duas formas de vitamina K que ocorrem naturalmente. Figura 4 – Estrutura molecular das vitaminas K1 (acima) e K2 (abaixo). Existe ainda uma terceira forma de vitamina K, a menadiona ou vitamina K3 é sintética, sendo produzida na forma de um sal de sódio (bissulfito sódico de menadiona) ou ainda a partir de difosfato ou dimetilpirimidinol bissulfito, sódicos. Muitos antagonistas de vitamina K são conhecidos, tais como a cumarina, o dicumarol, produzido por alguns fungos, e a sulfaquinoxalina. Fontes de vitamina K Naturalmente, a vitamina K está presente em forragens verdes (onde se tem cerca de 20 a 80 mg/kg de vitamina K1 na matéria seca), fenos, farinha de alfafa desidratada e maioria das sementes inteiras. De maneira geral, os alimentos de origem animal são pobres em vitamina K, sendo o fígado de suíno o mais rico (4 a 8 mg/kg de MS), carne, leite e ovos são fontes bem pobres. É sintetizada de forma plena ou pelo menos de forma satisfatória pelas bactérias no trato gastrointestinal (ceco e intestino grosso) sadio de todas as espécies. Entretanto, há controvérsias quanto a isso e alguns autores afirmam que os animais não podem sintetizá-la. No entanto, essa fração de vitamina que é sintetizada tem sua absorção limitada, mas se o animal pratica coprofagia (ex.: coelho) a vitamina sintetizada é facilmente viável. Também existem as fontes industriais de vitamina K, que são o bissulfito sódico de menadiona, bissulfito de dimetilpirimidinol de menadiona ou o difosfato sódico. As menadionas são as únicas produzidas industrialmente de forma significativa. Na forma de bissulfito as menadionas são hidrossolúveis. As formas lipossolúveis são fornecidas como preparações miscíveis em água, ou seja, o preparado contém detergente farmacologicamente inerte. Funções fisiológicas e metabolismo A vitamina K é necessária para a manutenção do mecanismo de coagulação sanguínea, uma vez que tem ação sobre o mesmo. A vitamina K atua na síntese de proteínas ligadoras de cálcio, tais como as que participam do processo de coagulação sanguínea. Incluem a protrombina, e os fatores VII, IX e X. Estes são sintetizados pelo fígado como precursores e não têm atividade biológica. As proteínas são ativadas pela incorporação de CO 2 a resíduos de ácido glutâmico no precursor para formar ácido γ-carboxiglutâmico. A forma quinona da vitamina K é reduzida em hidroquinona e a hidroquinona catalisa a incorporação de CO2 através de um intermediário hidroperóxido. A hidroquinona é convertida em um 2,3-epióxido e o epióxido é convertido em equinona para completar o ciclo. Sabe-se ainda, que a menadiona não catalisa a reação de hidroxilação e que compostos da vitamina K com quatro ou cinco unidades de isopreno na cadeia lateral apresentam a atividade máxima. Vale destacar que a vitamina K atua não somente no mecanismo de coagulação. Vários papéis têm sido sugeridos para a mesma, não necessariamente relacionados com a coagulação; entre eles destacam-se a possível participação na fosforilação oxidativa (transporte de elétrons) e, ainda, nos sistemas endócrino, cardiovascular, esquelético e muscular. Por ser uma vitamina lipossolúvel, sua absorção depende da absorção lipídica normal. As formas quinonas, ou seja, vitaminas K 1 e K2 requerem bile, mas a menadiona ou K3 pode ser absorvida na sua ausência. A absorção ocorre no sistema linfático com os quilomícrons, consequentemente ocorre o transporte para o fígado onde é depositada. Uma certa absorção de vitamina K2 no intestino grosso já foi descrita. Sabe-se também que, em algumas espécies, menadiona e vitamina K1 são convertidas em vitamina K2. Supõe-se ainda, devido à observação de isômeros da vitamina K com cadeias laterais de isopreno de comprimento variável no fígado, que o mesmo possa modificar a cadeia lateral do composto. A vitamina K é metabolizada por oxidação da cadeia lateral e alguns produtos do metabolismo são excretados na urina. Pode haver ainda, excreção para o intestino pela bile, parte das quais é excretada pelas fezes e parte é reabsorvida. Problemas decorrentes de deficiência A deficiência pode resultar de um nível baixo da vitamina ou presença de antivitaminas (antagonistas) na dieta, falta de ingestão, ineficiência na absorção intestinal, bem como de uma incapacidade do fígado em utilizar a vitamina disponível. Alguns casos específicos em que há problemas na absorção, e consequente deficiência, são importantes e merecem ser detalhados. A ausência de bile e qualquer impedimento na formação de micelas reduzem a absorção, uma vez que a vitamina é lipossolúvel. Nas doenças intestinais ou em condições em que ocorra persistente diarreia também pode haver absorção insuficiente. Alimentos contendo óleo mineral e carbono ativado (por adsorver a vitamina) e largas doses de vitamina A e quinino também impedem a absorção. De maneira geral, a deficiência pode causar numerosas hemorragias em diversos tecidos e órgãos (tecido subcutâneo), músculos, cérebro, trato gastrointestinal, cavidade abdominal, vias urinárias, etc. Isso ocorre devido a uma redução na síntese e ação dos fatores de coagulação que dependem da vitamina K. Os suínos, por apresentarem baixa capacidade de armazenamento da vitamina, em situações de diarreia, podem sofrer de deficiência e consequentemente da doença hemorrágica dos suínos. Em aves domésticas, a deficiência leva a um prolongamento do tempo de coagulação, ocasionando hemorragias que podem levar à morte apenas por leves injúrias; aparecem também manchas hemorrágicas na crista, pernas, asas, cavidade abdominal e superfície dos intestinos; há ocorrência de anemia, em parte pela perda de sangue, outra, pelo desenvolvimento de medula óssea hipoplástica; fraqueza geral; plumagem arrepiada e manchas azuladas ou avermelhadas na pele. Problemas decorrentes do excesso As formas usuais de suplementação das dietas animais são as sintéticas, as quais fornecidas em doses excessivas podem produzir sintomas tóxicos como aumento da destruição dos eritrócitos, porfirinuria, albuminuria, vômitos, etc., principalmente em cães e coelhos. Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas Devido à síntese gastrointestinal que ocorre, a determinação precisa das exigências nutricionais da vitamina K é praticamente impossível. Algumas recomendações práticas podem ser encontradas na literatura, algo em torno de 0,05 a 0,25 mg/kg de peso corporal/dia, em situações normais, até 0,25 mg/kg em situações de estresse; há também a indicação de que as necessidades dietéticas para a vitamina K variam de 0,05 a 2,0 mg/kg de alimento. Entretanto, como já foi esclarecido, são apenas recomendações práticas, não consistem em dados consolidados. Vale destacar, em relação às exigências nutricionais da vitamina K, que a administração prolongada de sulfas ou de antibióticos reduz a síntese gastrointestinal, consequentemente, causando um aumento nas exigências dietéticas. A tabelas 9 e 10 mostram, respectivamente, exigências e níveis de suplementação de vitamina K em diferentes espécies, recomendadas por diferentes literatura. Tabela 9 – Exigências de Vitamina K em diferentes espécies. Animal F. de corte Fase todas as classes Requerimento 0,5 mg/Kg Referência NRC (1984) Pato todas as classes 0,4 mg/Kg NRC (1984) Peru Adulto 1 mg/Kg NRC (1984) Suínos todas as classes 0,5 mg/Kg NRC (1988) Coelho Gato Adulto Adulto 2 mg/Kg 0,1 mg/Kg NRC (1977) NRC (1986) Cachorro Peixes Crescimento Truta 1 mg/Kg 0,5 - 1 mg/Kg NRC (1985) NRC (1981) Tabela 10 – Níveis de suplementação de vitamina K para rações de aves e suínos (quantidade/Kg de ração) AVES Vitamina K3 (mg) Frangos de corte e aves de reposição Inicial Crescimento 1,7 1,4 Frangos de corte Abate 0,7 Galinhas Postura Reprodutores 1,0 2,0 SUÍNOS Vitamina K3 (mg) Préinicial 3,3 Inicial 3,0 Crescimento Terminação Reprodução 2,4 1,5 2,0 Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2005). VITAMINAS HIDROSSOLÚVEIS Tiamina (Vitamina B1) Relatos relacionados à tiamina ou aneurina, como também é conhecida, datam de vários séculos atrás, quando ainda nem se tinha conhecimento do que eram as vitaminas, o beribéri foi descrito na literatura chinesa. Sebrell & Harris (1973) e Loosli (1988) consideraram a tiamina a vitamina mais velha. Takaki (1880) estudou marinheiros japoneses num navio e observou que a incidência de beribéri era de 32%. Ele reduziu drasticamente a incidência da doença substituindo parte do arroz polido da dieta por outros alimentos, mas atribuiu erroneamente a causa da diminuição da doença ao incremento de proteína na dieta. Eijkman (1897) descobriu que a causa de polineurite em aves e beribéri no homem era o consumo de arroz polido. O termo B hidrossolúvel foi sugerido por McCollum e Davis em 1915. Emmett e Luros, no entanto, sugeriram que havia dois fatores ligados ao B hidrossolúvel, uma vez que foi observado que o aquecimento da fração destruía a atividade biológica com algumas dietas e com outras não. Jansen e Donath (1926) obtiveram uma substância cristalina com grande atividade antineurítica. Willians et al. (1936) estabeleceram a fórmula estrutural da tiamina e sintetizaram a vitmina. Considerações químicas A vitamina B1 é também chamada de tiamina por conter em sua estrutura básica um anel tiazol (4-metil-5-hidroxi-etil-tiazol) combinado a uma pirimidina (2,5-dimetil-6-amino). No organismo dos animais, a tiamina pode encontrar-se livre ou combinada, principalmente na forma de tiamina pirofosfato (TPP). O pirofosfato de tiamina é a forma biologicamente ativa dessa vitamina, formada pela transferência do grupo pirofosfato do trifosfato de adenosina (ATP) para a tiamina. A figura abaixo ilustra a estrutura da tiamina, bem como a sua forma fosforilada, o pirofosfato de tiamina. Figura 5 – Estruturas moleculares da tiamina em sua forma livre (a esquerda) e fosforilada (a direita). A tiamina é altamente solúvel em água e facilmente destruída pelo calor, principalmente na presença de álcalis. Entretanto, a tiamina tem uma estabilidade considerável quando em estado sólido ou em solução ácida, ainda que esteja submetida ao calor. É oxidada facilmente pelo ferrocianeto de potássio a tiocromo, principalmente na presença de álcalis (ANDRIGUETTO, 2002). A molécula de tiamina tem um espectro de absorção entre 200-300 nm. O máximo de absorção (λ máx.) depende em grande parte do pH da solução. Dissolvida em solução de HCL 0,1 N, a tiamina tem um máximo de absorção (λ máx.) de 245 nm aproximadamente. Fontes de vitamina B1 A tiamina é comum na maioria dos alimentos (com destaque para alguns, tais como carne de suíno, cereais integrais, nozes, lentilha, soja e ovos), e se tratando de nutrição animal, geralmente está presente em quantidades adequadas para satisfazer as necessidades nutricionais dos monogástricos. Uma fonte bem conhecida de tiamina é a aleurona (grânulos de natureza protéica do endosperma) dos grãos de cereais, particularmente o arroz. Por sua localização nos grãos, os subprodutos desses cereais são muito mais ricos na vitamina do que o próprio grão (NUNES, 1998). A tabela abaixo mostra as quantidades estimadas de tiamina em alimentos proteicos e energéticas. Tabela 11 – Composição de diferentes alimentos em tiamina. Fontes energéticas mg/kg Feijão Grão de milho Gérmen de milho Glúten de milho Farelo de arroz Grão de arroz Grão de arroz polido Grão de sorgo 6,0 3,5 10,9 2,1 23,0 5,0 0,3 3,9 Fonte: Adaptado de McDOWELL (1989). Fontes proteicas Alfafa Farinha de sangue Frango Ovo Peixe Fígado Leite de vaca Leite em pó desnatado mg/kg 3,9 0,2 0,4 3,4 2,0 2,6 0,4 3,5 Segundo REECE (2006) a biossíntese de tiamina só ocorre em plantas e microrganismos, sendo assim, não há outra fonte para os animais senão aquela presente na dieta. Portanto, vale ressaltar que embora disponível na maioria dos alimentos, deve-se atentar para que modificações decorrentes do processamento do alimento não indisponibilizem a vitamina. É sabido que o tratamento dos alimentos pelo calor destrói rapidamente a atividade da tiamina, a peletização do alimento, por exemplo, é um tipo de processamento que pode acarretar esse problema. Não há muitas citações na literatura sobre fontes industriais para suplementação, sendo as mais conhecidas o mononitrato de tiamina – que possui ponto de fusão entre 190 - 200oC e baixa solubilidade em água ( 2,7 g/100ml) – e o hidrocloreto de tiamina – que decompõe-se a 248 °C e é solúvel em água (1 g/ml) – sendo o primeiro mais higroscópico e mais estável que o segundo. Funções fisiológicas e metabolismo A tiamina é rapidamente digerida e liberada dos alimentos. A dieta pode conter a forma livre ou fosforilada, mas qualquer tipo de tiamina fosforilada é hidrolisada em tiamina livre antes da absorção. A tiamina livre é rapidamente absorvida por um mecanismo de transporte ativo que difere dos mecanismos de transporte ativo para açúcares ou aminoácidos. No plasma, a tiamina livre é transportada a todas as células do corpo do animal e não foi identificada nenhuma proteína transportdora específica associada ao seu transporte no plasma. Uma proteína ligadora foi identificada em ratos e aves; essa proteína está associada à reprodução e supostamente facilita o transporte de tiamina para o ovo ou o feto. Nos tecidos, a tiamina é fosforilada por adenosina trifosfato (ATP) para formar pirofosfato de tiamina (TPP). O TPP serve como coenzima na formação ou na degradação de α-cetóis pela transcetolase e na descarboxilação oxidativa dos α-cetoácidos (CHAMPE & HARVEY, 1996). A tiamina na forma de TPP, juntamente com magnésio, atua como cofator da transcetolase, uma enzima que atua no “ciclo das pentoses” e catalisa a transferência de um grupo cetol da xilulose-5-fosfato para a ribose-5fosfato, para transformar a sedo-heptulose-7-fosfato e gliceroaldeído-3-fosfato. A transcetolase pode também catalisar a transferência de um grupo cetal de xilulose-5-fosfato para a eritrose-4-fosfato para formar a frutose-6-fosfato e o gliceroaldeído-3-fosfato. O “ciclo das pentoses” é de importância para a formação de NADPH2, que é usado na biossíntese de ácidos graxos. Outra função do TPP é atuar como coenzima da α-cetoácido descarboxilase. Esta enzima atua na descarboxilação dos α-cetoácidos como o ácido pirúvico e o ácido α-cetoglutarato. A descarboxilação do ácido pirúvico conduz à formação do acetil-CoA e a do ácido α-cetoglutarato dá como produto da reação o succinil-CoA. O TPP ao participar das reações de descarboxilação, tem como local de reação o C2 do núcleo tiazólico. O átomo de H deste carbono rapidamente se dissocia como um próton, dando a formação de um “carbânion” que participa da reação de descarboxilação. A participação da tiamina pirofosfato (TPP), na descarboxilação oxidativa do ácido αcetoglutarato, tem uma grande importância no funcionamento do ciclo de Krebs e, da presença de um nível adequado de vitamina B1, depende a eficiência de oxidação do ácido acético no ciclo de Krebs a CO 2 e água com a produção de energia que é vital para os animais. A TTP parece ter importante papel na transmissão do impulso nervoso: a coenzima se localiza nas membranas periféricas dos neurônios, sendo requerida na biossíntese de acetillcolina e nas reações de translocação de íons na estimulação nervosa. A tiamina não é armazenada no organismo animal, sendo que o excesso é rapidamente eliminado na urina. O pirofosfato de tiamina é metabolizado por desfosorilação e clivagem dos sistemas anulares, resultando na excreção urinária de 2-metil-4-amino-5-pirimidina-ácido carboxílico e 4-metiltiazol-5-ácido acético. A vitamina B1 tem como antivitaminas a piritiamina, a oxitiamina e o amprolium (coccidiostático), cujas estruturas estão ilustradas abaixo. Segundo SWENSON & REECE (1996) a piriatimina interfere na fosforilação da timina, ao passo que a oxitina é fosforizada e compete com o pirofosfato de tiamina pelos locais de ligação de enzimas. Figura 6 – Estruturas moleculares dos compostos antagônicos da tiamina. A tiamina é destruída enzimaticamente pela ação de dois tipos de tiaminases. Uma delas destrói a tiamina por ruptura do anel tiazol, ao passo que a outra substiui uma base nitrogenada como ácido nicotínico ou ácido picolínico pelo anel tiazol, resultando na produção de antivitaminas. As enzimas que destroem a tiamina são encontradas em peixes de água doce, em alguns peixes de água salgada, em certas conchas e crustáceos e em três espécies de bactérias intestinais. A atenção para estas tiaminases foi despertada pelo aparecimento da “paralisia de Chastek” em raposas alimentadas com ração contendo 10% ou mais de peixe cru (SWENSON & REECE, 1996). Problemas decorrentes de deficiência A deficiência da tiamina pode ocorrer devido a inadequadas quantidades da tiamina na dieta ou, mais comumente, pela presença de tiaminases no alimento, as quais destroem a tiamina, ou, pior ainda, convertem-na em antivitaminas (REECE, 2006). O conhecimento da ação bioquímica da TTP não explica ainda claramente todos os sintomas decorrentes da deficiência de tiamina: perda do apetite, constipação, enjôo, depressão, neuropatia periférica, irritabilidade e fadiga. Deficiência de moderada a severa causa confusão mental, ataxia (andar cambaleante e disfunção motora) e oftalmoplegia (perda da coordenação ocular). No homem, a deficiência da tiamina produz o beribéri. O beribéri é um estágio avançado de deficiência de tiamina e se caracteriza por alterações no sistema nervoso periférico causado pelo acúmulo de ácido pirúvico. Hoje, conhecem-se duas formas bem definidas de beribéri. O beribéri seco (dry beriberi), que se caracteriza por um maior desgaste muscular, perda de sensibilidade da pele, paralisia que começa nas pernas, estendendo-se posteriormente a outras partes do corpo. O beribéri úmido (wet beri-beri) que se caracteriza pelo aparecimento de edemas nos braços, nas pernas e no tronco, em estágio mais avançado, o coração aumenta de volume e às vezes ocorre a morte do indivíduo por falhas cardíacas. O beribéri ocorre em forma endêmica nas regiões onde o arroz polido constitui a base da alimentação humana. A doença mesmo nos dias de hoje é um importante problema de saúde pública no sul e leste da Ásia, especialmente nas Filipinas, Vietnã e Tailândia. Outra doença chamada de Síndrome de Wernicke-Korsakoff esta relacionada com a deficiência de tiamina e o alcoolismo, sendo devida à insuficiência dietética ou absorção intestinal diminuída da vitamina. Alguns alcoolistas desenvolvem esta síndrome, um estado de deficiência caracterizado por apatia, perda de memória e um movimento rítmico dos globos oculares. Existe necessidade de se desenvolverem programas de enriquecimento das farinhas e outros alimentos humanos com quantidade adequada de tiamina e de outras vitaminas do Complexo B. O tratamento prévio do grão de arroz com vapor, como é feito no processo de “maleikização”, faz com que as vitaminas do complexo B passem dos tegumentos para o interior do grão, causando o seu enriquecimento nestas vitaminas. Em aves, a deficiência de tiamina produz a polineurite. A polineurite é uma doença produzida à semelhança do beribéri, por um acúmulo de produtos intermediários do metabolismo do açúcar no sangue e nos tecidos. Esta doença ataca as aves de um modo geral. Em galinhas e perus observa-se inapetência, emanciação, desequilíbrio digestivo, astenia geral e convulsões freqüentes, com polineurite como sintoma extremo. Estes sintomas começam a aparecer entre o 9° e o 12° dia de vida em pintos, alimentados com ração deficiente em tiamina. A recuperação dos animais é rápida ao administrar-se um suplemento de tiamina. A deficiência de tiamina em suínos caracteriza-se por falta de apetite e queda de peso, vômito, pulsação lenta, temperatura subnormal, sintomas nervosos e alterações cardíacas “post-mortem”. Problemas decorrentes do excesso Como a tiamina apresenta-se atóxica, não há muitos relatos de complicações devido o excesso dessa vitamina no organismo. Sabe-se que seu excesso é rapidamente excretado na urina, o que evita o acúmulo da vitamina no organismo, o que também contribui para impedir qualquer tipo de problema que pudesse advir de uma dieta com excesso de tiamina. Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas SWENSON & REECE (1996) citam que as exigências dietéticas de tiamina para animais e aves variam de 0,8 a 2,0 mg/kg de alimento. Entretanto a tabela abaixo, adaptada de McDOWELL (1898) parece apresentar dados mais consistentes no que se diz respeito às exigências em tiamina (vitamina B1). Rostagno et al. (2005) desenvolveu estudos trabalhando com níveis de suplementação de vitaminas para aves e suínos (tabela 13). Tabela 12 – Recomendação de tiamina para alguns animais. Animal Galinhas Característica Requerimento Referência Leghorn, 0-6 1,8 mg/Kg NRC (1984) 1,3 mg/Kg NRC (1984) semanas Leghorn, 6-20 semanas Frangos 0-8 semanas 1,8 mg/kg NRC (1984) Suínos Crescimento, 1-5 Kg 1,5 mg/Kg NRC (1988) Adulto 1,0 mg/Kg NRC (1988) Peixe Catfish 1,0 mg/Kg NRC (1983) Homen Bebes 0,3-0,5 mg/Kg RDA (1980) Crianças 0,7-1,2 mg/Kg RDA (1980) Adultos 1,0-2,0 mg/Kg RDA (1980) Fonte: Adaptado de McDOWELL (1989). Um importante estudo, publicado no International Journal for Vitamin and Nutrition Research, por GEYER et al. (2000), avaliou a biodisponibilidade do mononitrato de tiamina, cloridrato de tiamina e benfotiamina para frangos de corte. Não foram encontradas diferenças para ganho de peso, consumo voluntário e conversão alimentar entre os tratamentos. Da mesma forma, usando indicadores do status nutricional de tiamina (coeficiente de ativação da transcetolase eritrocitária e as concentrações de tiamina no sangue e fígado), não foram encontradas diferenças entre os sais solúveis em água e tiamina, indicando que eles têm potência idêntica. Em contraste, os índices bioquímicos do estado de tiamina mostrou uma biodisponibilidade significativamente maior para benfotiamina do que para as fontes solúveis em água. Tabela 13 – Níveis de suplementação de vitamina B1 para rações de aves e suínos (quantidade/Kg de ração) AVES Vitamina B1 (mg) Frangos de corte e aves de reposição Inicial Crescimento 1,5 1,2 Frangos de corte Abate 0,6 Galinhas Postura Reprodutores 1,0 1,8 SUÍNOS Vitamina B1 (mg) Préinicial Inicial 1,1 1,0 Crescimento Terminação 0,8 Reprodução 0,5 1,0 Fonte: Adaptado de Rostagno et. al. (2005). Riboflavina (Vitamina B2) A descoberta da riboflavina originou-se de três áreas de pesquisa. A riboflavina era o componente estável ao calor do complexo B hidrossolúvel, e a investigação da natureza deste complexo foi uma área. Uma segunda área foi o estudo de uma enzima respiratória (“Enzima amarela vermelha”), que requeria a riboflavina como um cofator, por warburng e christian. A terceira área foi o estudo de fluorescência de produtos naturais; Wagner-jauregg, em 1933, isolaram riboflavina fluorescente da clara do ovo. Considerações químicas A estrutura química foi identificada e a síntese de riboflavina foi realizada em 1934 e 1935 por dois laboratórios (Kuhn e col. E Karrer e col.). A riboflavina é composta de ribose e de um sistema anular de isoaloxina. É relativamente estável ao calor em soluções neutras, mas é altamente sensível à luz com a formação de luminoflavina, que não possui nenhuma atividade biológica. Figura 7 – Estruturas moleculares das formas oxidada e reduzida da riboflavina. Fontes de riboflavina As leveduras são das substancias naturais mais ricas em riboflavina (mais do que 125/mc/g); outras boas fontes são o fígado, leite e ovos, peixe, coração e verduras. As matérias primas de uso corrente nas rações de aves e suínos, e mesmo aquelas de herbívoros jovens não lactentes, são pobres nesta vitamina, razão pela qual sua suplementação é necessária. Funções fisiológicas e metabolismo As coenzimas da riboflavina atuam na oxidação de substratos para gerar ATP através do sistema de transporte de elétrons. Portanto, as coenzimas da riboflavina são essenciais para a utilização de substratos. Nas reações, os nitrogênios nas posições 1 e 5 do anel isoaloxina são oxidados e reduzidos. Muitas reações terminam com a oxidação de oxigênio para formar água, mas oxidação de aminoácidos e purinas forma peróxido de hidrogênio. O grupo metil na posição 8 do anel isoaloxina foi identificado como o local de ligação da riboflavina a um resíduo de histidina ou de cistina na proteína enzimática. As formas de coenzima da riboflavina são metabolizadas por hidrolise da adeninaribose e fosfato, dando riboflavina livre. A vitamina livre é excretada na urina ou secretada no intestino via bile. Não foi descrita nenhuma distribuição metabólica do composto. A riboflavina é fosforilada na mucosa intestinal durante a absorção, estocada em pequena quantidade no fígado, baço, rim e coraçõ. A riboflavina é absorvida do intestino por um processo de transporte ativo em baixas concentrações e por difusão em altas concentrações. Nos tecidos, a riboflavina é necessária para a síntese de dois cofatores-flavina-monocleotideo (FMN) e flavina-adenina-dinucleoditeo (FAD). A foramção de FMN requer fosforilação da ribobase com ATP como a fonte de fosfato. Uma reação posterior com ATP acrescenta a estrutura ribose-adenina para formar FAD. Na maioria dos tecidos, a principal forma da riboflavina é FAD, com menores quantidades de FMN. Em função destas participações da riboflavina no metabolismo de lipídeos, existe um aumento nas necessidades normais de vitamina B2 quando se administra uma dieta rica em gorduras. Problemas decorrentes de deficiencia A vitamina B2 existe em quantidade relativamente grande no cristalino, retina e córnea do olho, entretanto, em sua deficiência ocorre uma maior vascularização da córnea e turvação dos meios de refração. É necessária para a conversão de triptofano para niacina. O consumo inadequado de riboflavina em não-ruminantes causa dermatite perda de pêlos, perda de apetite e o desenvolvimento de catarata ou opacidade do cristalino. Em frangos, a deficiência marginal produz lesão nos nervos ciáticos e as aves caminham sobre os curvejões com os dedos torcidos para dentro (“paralisia do dedo torto”). Não existe uma explicação direta das condições de deficiência baseada nas funções bioquímicas da riboflavina. Doses acima dos requisitos não são bem absorvidos, daí o motivo dessa vitamina ser excretada rapidamente pela urina. Exigencias nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas As exigências para a riboflavina variam de 1,8 a 4mg/kg de alimento. os grãos de cereais e as proteínas vegetais são pobres em riboflavina e, portanto, a riboflavina é incluída em pré-misturas vitamínicas para não ruminantes. em aves pode-se concluir que a inclusão desta vitamina não melhora o desempenho produtivo de poedeiras. Um experimento realizado por RUTZ (1998), com pintos Leghorn durante um período de depleção, demonstrou que ao adicionar níveis crescentes de riboflavina na dieta, observa-se aumento paralelo nos níveis de riboflavina plasmática até a inclusão de 2mg/kg onde se obtém os níveis máximos durante a repleção. A suplementação com 4,0 e 2,0mg de riboflavina/kg de ração, respectivamente, são necessários para maximizar o desempenho produtivo e os teores de riboflavina plasmática. Tabela 14 - Efeito da suplementação de riboflavina sobre o desempenho de pintos Leghorn durante o período de repleção de riboflavina. Riboflavina mg/kg de ração Idade (dias) 0,0 1,0 2,0 4,0 Consumo alimentar (g/ave) 21 110 150 156 165 28 282 421 376 371 21 28 21 28 33 70 Ganho de peso (g/ave) 61 67 153 171 75 179 0,307 0,252 Eficiência alimentar 0,450 0,429 0,370 0,455 0,456 0,484 Fonte: RUTZ (1998). Tabela 15 – Efeito da suplementação de riboflavina sobre o nível de riboflavina plasmática de pintos Leghorn durante o período de repleção de riboflavina. Riboflavina mg/kg Idade (dias) 0,0 1,0 2,0 4,0 Riboflavina (mcg/dl) 21 1,37 1,73 2,59 2,41 28 1,70 2,15 2,75 2,50 Fonte: RUTZ (1998). Niacina (Vitamina B3) A condição no homem que eventualmente foi identificada como deficiência de niacina foi denominada “pelagra”. Em 1916, goldberger sugeriu que a falta de um componente na dieta causava pelagra e considerou os três “M” como a carne (do inglês meat), o melaço e o milho como importantes constituintes na dieta. Wheeler e col, em 1922, produziram “língua negra” em cães, fornecendo dietas que causavam pelagra no homem. A identificação da niacina como vitamina foi o resultado do trabalho de Elvehjem e col. Que demonstraram em 1937 que a niacina podia curar a língua negra em cães. Mais tarde, a niacina demonstrou ser eficaz na prevenção de pelagra no homem. O ácido nicotínico ou niacina foi preparado quimicamente por oxidação de nicotina com ácido nítrico por Hubner em 1867. Considerações quimicas A niacina pode ser encontrada em praticamente todas as células vivas, apresentando-se sob a forma de ácido nicotínico, principal forma da vitamina presente nas plantas, ou como nicotinamida, principal forma metabólica encontrada no organismo animal. O ácido nicotínico é caracterizado por um anel piridínico com um radical carboxílico ligado ao carbono 3. A nicotinamida forma-se pela substituição da hidroxila do radical carboxílico por um radical amínico (NH2). A figura 1 ilustra a estrutura química do ácido nicotínico e da nicotinamida. Figura 8 – Estrutura molecular do ácido nicotínico e da nicotinamida. O ácido nicotínico é bastante solúvel em soluções alcalinas e em propileno glicol, pouco solúvel em água (cerca de 1g/ 60 mL) e em álcool (cerca de 1g/ 100 mL) e insolúvel em acetona e éter. Já a nicotinamida é totalmente solúvel em água, podendo ser separada do ácido nicotínico através de lavagens. O ponto de fusão do ácido nicotínico está entre 234-2370C, enquanto o da nicotinamida encontra-se entre 128-1310C. Ambas as formas de niacina, seca ou em solução aquosa, são estáveis na presença de oxigênio, luz e calor. Fontes de niacina O ácido nicotínico é encontrado na maioria dos alimentos estando amplamente distribuído nos grãos e seus subprodutos e nos suplementos protéicos; contudo as quantidades presentes não são altas e por vezes não ultilizáveis pelos animais. No organismo animal pode ocorrer biossíntese a partir do triptofano, na qual a vitamina B6 tem papel fundamental. A niacina está amplamente distribuída em alimentos de origem vegetal e animal. Porém, em muitos casos encontra-se sob a forma de complexos indisponíveis para o organismo animal. A tabela 16 exemplifica alguns ingredientes utilizados na alimentação animal e suas quantidades de niacina. Tabela 16 – Teores de niacina em alguns ingredientes usados em formulação de rações. Alimento Quantidade de niacina Feno de alfafa 42 (mg/ Kg MS) Cevada (grão) 94 (mg/ Kg MS) Milho (grão) 28 (mg/ Kg MS) Glúten de milho 55 (mg/ Kg MS) Caroço de algodão 48 (mg/ Kg MS) Linhaça 37 (mg/ Kg MS) Farelo de soja 31 (mg/ Kg MS) Sorgo (grão) 43 (mg/ Kg MS) Aveia (grão) 16 (mg/ Kg MS) Farelo de amendoim 188 (mg/ Kg MS) Farinha de sangue Farinha de peixe 34 (mg/ Kg MS) 89 (mg/ Kg MS) Fonte: Adaptado de McDOWELL (1989). Funções fisiológicas e metabolismo A niacina como NAD ou NADP atua em sistemas de oxidação-redução e tranferase de elétrons no sistema transportador de elétrons com a produção de ATP. O local de oxidação-redução é a posição 4 na nicotinamida em NAD ou NADP. Uma ampla variedade de reações requer NAD ou NADP como cofatores e muitas das reações são reversíveis. As reações podem ser classificadas da seguinte maneira: (1) alcoóis primários em aldeídos, (2) alcoóis secundários em cetonas, (3) conversão de aminas em iminas. A ampla variedade das reações que requerem NAD ou NADP como cofatores ressalta a importância desses compostos na utilização de energia para a manutenção e crescimento do organismo. A tabela 17 exemplifica algumas reações que envolvem a presença de NAD e NADP como coenzimas. Tabela 17 - Reações catalisadas por enzimas dependentes de NAD ou NADP como coenzima Enzima Substrato Produto Coenzima Etanol Acetaldeído NAD glicerofosfato diidroxicetona fosfato NAD Lactato desidrogenase ácido lático ácido pirúvico NAD Enzima málica ácido málico ác. pirúvico + CO2 NAD Gliceraldeído 3-P desidrog. gliceraldeído 3-P + Pi ác. 1,3-difosfoglicérico NAD Glicose 6-P desidrogenase glicose 6-P NADP ácido glutâmico ác. 6-fosfoglucônico ác. -cetoglutâmico + NH3 NAD, NADP glutationa oxidada glutationa reduzida NADPH p-benzoquinona hidroquinona NADH, NADPH Álcool desidrogenase glicerofosfato desidrogenase Glutâmico desidrogenase Glutationa redutase Quinona redutase Fonte: Adaptado de ISLABÃO (1987). O mecanismo de absorção para a niacina foi descrito como um processo de transporte ativo em baixas concentrações e por difusão. Em tecidos, a niacina é usada para sintetizar o dinucleotídeo-nicotina-adenina (NAD) e o fosfato dinuclotídeo-nicotina-adenina (NADP). São especialmente importantes nas reações metabólicas que fornecem energia aos animais, participando diretamente na transferência de H, que se faz por redução reversível de uma das duplas ligações do núcleo piridina nitrogenado, que passa simultaneamente da petavalência à trivalência e viceversa. Problemas decorrentes de deficiência Provoca quadro análogo que é conhecido em cães com o nome de língua negra. Ainda podem ser observados sintomas como estomatites, gengivites, saliva grossa, diarréia profusa e sanguinolenta e desidratação aguda. Nos suínos correm normalmente a perda de peso, diarréias, vômitos, anemia normocítica, dermatite escamosa e inflamação necrótica do intestino grosso e do ceco. Em pintos a deficiência de niacina é observada pelo engrossamento das juntas e curvamento das pernas. Há ainda retardamento no crescimento, inflamação bucal, diarréias e má emplumação. Ocasionalmente aparecem dermatites escamosas. Estes sintomas são facilmente observados a partir da segunda semana e uma suplementação rápida corrige os sintomas. Ocorre também perose, atrofia do fêmuor em frangos e patos. Em ambiente natural, os peixes raramente mostram sinais de deficiências nutricionais, principalmente de vitaminas, uma vez que o alimento a que têm acesso contém teores razoavelmente altos desses nutrientes. Porém, muitos sinais clínicos de deficiência vitamínica podem ser observados em peixes, tanto em laboratório como no campo, conseqüências de uma suplementação inadequada, principalmente nos sistemas intensivos e semiintensivos. A maioria das espécies de peixes mostra os sintomas de deficiência de niacina rapidamente. Dentre esses sinais, as lesões na pele são as mais freqüentes. Algumas espécies como o peixe gato, por exemplo, podem apresentar além das lesões de pele, deformidades de nadadeiras, de mandíbulas, anemia e alta mortalidade nos tanque de criação. As enguias mostram lesões de pele, pigmentação escurecida e ataxia. As carpas e salmonídeos, em geral, apresentam queimaduras de sol, muitas vezes decorrentes das lesões de pele. Os salmonídeos em particular, necessitam de uma suplementação mais controlada desta vitamina para suprir seus requerimentos. Problemas decorrentes do excesso A niacina em doses superiores a 200 vezes a QDR é prescrita para controlar as altas concentrações de gordura (lipídeos) no sangue. Essas doses podem causar ruborintenso, prurido, lesão hepática, distúrbios cutâneos, úlceras e redução da tolerância à glicose. Os efeitos prejudiciais do ácido nicotínico ocorrem somente quando as quantidades fornecidas se distanciam demais da recomendação. A nicotinamida é 2 a 3 vezes mais tóxica que o ácido livre. Porém, pesquisas indicam que o ácido nicotínico e a nicotinamida são tóxicas ao organismo somente quando ingeridos em quantidades superiores a 350 mg/ Kg PV/ dia. Elevados níveis de ácido nicotínico, como por exemplo 3 g/ dia, em humanos, pode causar vasodilatação, ardências, sensações de queimação, náuseas, vômitos, ocasionalmente lesões de pele. Em cães, a administração de superdosagens de niacina (2g/dia) provocou eliminação de fezes com sangue, seguida de convulsões e morte. Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas As necessidades de niacina em animais e aves variam de 11 a 70 mg/kg de alimento. Enquanto os grãos de cereais contem quantidades substanciais de niacina, ensaios biológicos indicam que apenas cerca de um terço da niacina total é viável para não-ruminante. Portanto, a niacina é incluída em prémisturas vitamínicas para não-ruminantes. As necessidades dietéticas de niacina podem ser influenciadas pelo nível de triptofano na dieta. O triptofano pode ser convertido em niacina metabolicamente. Teoricamente, a conversão poderia produzir 1mg de niacina a partir de 1,7 mg de triptofano, mas fisiologicamente, as conversões são muito mais baixas. Nos frangos, 45mg de triptofano produzem 1 mg de niacina. Resultados mostram que a niacina promove redução de eventos clínicos. Algumas espécies como gatos e alguns peixes parecem ter perdido a capacidade de converter triptofano em niacina. As tabelas 17 e 18 mostram, respectivamente, requerimentos e níveis de suplementação de niacina de algumas espécies de interesse zootécnico. Tabela 17 - Requerimentos de niacina para animais de interesse zootécnico Animal Categoria Requerimento Galinhas (Leghorn) 0-6 semanas 27,0 mg/ Kg 6-20 semanas 11,0 mg/ Kg Frangos de corte 0-8 semanas 11-27 mg/ Kg Suínos crescimento 1-5 Kg 20 mg/ Kg crescimento 5-110 Kg 7-15 mg/ Kg Adulto 10,0 mg/ Kg Eqüinos Adultos síntese microbiana Gatos Crescimento 40 mg/ Kg Cães Crescimento 450 ug/ Kg PV Peixes Tilápia 14,0 mg/ Kg carpa comum 10,0 mg/ Kg bagre do canal 28,0 mg/ Kg Fonte: Adaptado de McDOWELL (1989) e MOREIRA et al. (2001). Tabela 18 – Níveis de suplementação de niacina (ácido nicotínico) para rações de aves e suínos (quantidade/Kg de ração). AVES Ác.Nicotínico (mg) Frangos de corte e aves de reposição Inicial Crescimento 35 28 Frangos de corte Abate 14 Galinhas Postura 20 Reprodutores 30 SUÍNOS Ác.Nicotínico (mg) Préinicial Inicial 33 30 Crescimento Terminação 24 15 Reprodução 22 Fonte: Adaptado de Rostagno et. Al (2005). Pesquisadores da Universidade de Washington-EUA desenvolveram um estudo, publicado na 73ª edição (2000) do Congresso Anual da American Heart Association, onde relataram que a combinação de uma estatina para reduzir o colesterol LDL e a niacina para elevar o colesterol HDL funciona atenuando a progressão da doença conhecida como coronariopatia. Os resultados mostraram que a combinação de niacina e sinvastatina promoveu a redução de 70% de eventos clínicos depois de 3 anos de tratamento, comparando-se à taxa basal dos pacientes. A redução de eventos com o uso unicamente de estatinas está na faixa de 25 a 35%. Com a associação sinvastatina + niacina os níveis de HDL aumentaram 30% acima dos níveis basais, sendo que as estatinas isoladamente aumentam os níveis de HDL cerca de 7 a 10%. Ácido pantotênico (Vitamina B5) O isolamento do ácido pantotênico foi obtido graças aos esforços de três grupos de pesquisa. Willians e colaboradores Estavam avaliando nutrientes essenciais para bactérias do ácido lático e wooley e col. Estavam investigando o fator antidermatite para pintos presente no componente estável ao calor do complexo B. os produtos de clivagem do composto purificado foram identificados como beta-alanina e lactona. A estrutura foi confirmada por Willians major em 1940. A vitamina na forma pura é um óleo amarelo pálido, mas os sais de sódio, potássio e cálcio são cristalinos e solúveis e água. Considerações químicas O ácido pantotênico, na nomenclatura oficial IUPAC, recebe o nome de ácido N-(2,4-dihydroxy-3,3-dimethyl-1-oxobutyl)-3-aminopropanóico. O ácido pantotênico contém um átomo de carbono assimétrico na posição do grupo hidroxila no centro da molécula. Apenas a forma D do composto tem atividade biológica. Figura 9 – Estrutura molecular do ácido pantotênico. O antagonista mais comum do ác. pantotênico, usado para induzir deficiência em humanos, é ácido ω-metil pantotênico (McDowell, 1989). Porém há antagonismo entre essa vitamina e o ácido sulfopantotênico, derivados análogos de ácidos sulfonados (pantoiltaurina, pantoiltaurimidina), ácido salicílico, pantotenato de fenila, ácido tiopânico e ácido 7 – metilpteroilglutâmico (Nunes, 1998), felizmente esses compostos não são encontrados em produtos naturais. Em sua forma pura, o ácido pantotênico é um óleo amarelo claro resistente à luz e ao oxigênio do ar. Ácidos e álcalis fortes e aquecimento o destroem rapidamente, porém seus sais de cálcio e de sódio são formas mais estáveis. A fonte industrial mais utilizada, o d ou dl -pantotenato de cálcio, um cristal branco, muito higroscópico, solúvel em água (35 g/100 mL), estável quando seco ou em solução com pH entre 5,5 e 7,0, sendo que 1,087 g de dl pantotenato de cálcio eqüivale a 1 g de ácido d-pantotênico. O d – pantotenato de cálcio é relativamente estável à luz, ao calor e ao oxigênio porém muito instável a umidade – daí a necessidade de um armazenamento em locais frescos e secos. Fontes de ácido pantotênico Apesar de quimicamente, o ácido pantotenico estar presente em quantidades razoáveis na maioria dos alimentos, conhece-se hoje que está em forma química não completamente utilizáveis pelos animais, sendo uma das vitaminas de suplementação obrigatórias principalmente para aves e suínos. O ácido pantotenico (ou sua forma ativa: coenzima A) é encontrado principalmente no fígado, rim, músculo, cérebro, peixes, gema de ovo, leveduras, cereais e em plantas verdes (principalmente nas leguminosas). Essa vitamina está presente nos alimentos em quantidades variadas. As fontes naturais mais utilizadas são levedura de cerveja, soro ou leite em pó, melaço de cana e folhagens verdes. Já o milho sempre apresenta baixos teores dessa vitamina. A tabela 19 apresenta o teor de ácido pantotênico em alguns alimentos. Tabela 19 – Fontes naturais de ácido pantotênico. Alimento Teor Alimento (mg/kg) cevada (grão) 9.1 Ovo milho (grão) 6.6 polpa cítrica sorgo (grão) 12.5 farinha de peixe trigo (grão) 11.4 farelo de soja Batata 22 farelo de algodão Arroz 9.1 feno de alfafa resíduo de cervejaria 118.4 folha de alfafa Teor (mg/kg) 27 14.3 9 – 12 18.2 15.4 28.6 32.4 Fonte: Adaptado de McDowell (1989). Funções fisiológicas e metabolismo O ácido pantotenico é necessário para a sintese de coenzima A (CoA) e da proteína acil carregadora. Na síntese de CoA, o ácido pantotenico é fosforilado, seguido pela adição de cisteína. O resíduo de cisteina é descarboxilado para formar pantoteína-4-fosfato. Adenina e ribose são adicionadas a partir de ATP, e na etapa final um fosfato é acrescentado na ribose para completar a síntese. O local ativo de CoA é o grupo sufidrila fornecido pela cisteina. Substratos ligam-se ao grupo funcional sulfidrila e geralmente o carbono beta encontra-se envolvido na reação. A CoA é necessária para oxidação de ácidos graxos, entrada de acetato e piruvato no ciclo do ácido cítrico síntese esteróide e metabolismo de corpos cetônicos, a síntese de ácidos graxos também requer ácido pantotenico como pantoteína-4fosfato ligado a proteína para formar a proteína acetil carreadora no complexo de ácido graxo-sintase. A CoA tem nitidamente um importante papel na utilização de uma ampla variedade de substratos na produção de energia. Os alimentos são fonte de pantotenato, panteteína e CoA, formas análogas ao ácido pantotênico e cuja absorção dependente da concentração dessas substâncias no lúmen; em baixas concentrações a absorção ocorre ativamente mediada uma enzima específica dependente de sódio, em altas concentrações a absorção ocorre por simples difusão. A forma panteteína é absorvida do intestino mais rapidamente do que o pantotenato e uma fração do absorvido é hidrolisado a pantotenato durante esse processo. Após absorção, o ácido pantotênico é estocado no tecido hepático. Nos tecidos o ácido pantotenico é convertido em coenzima A. Problemas decorrentes de deficiência Apesar de rara, devido à larga distribuição dessa vitamina e suas formas análogas nos alimentos, sob determinados tipos de condições/dieta seres humanos e animais podem apresentar deficiência de ácido pantotênico. Os sintomas gerais da deficiência de ác. pantotênico, segundo McDowell (1989), são: a) crescimento reduzido e queda na conversão alimentar; b) dermatites; c) desordens no sistema nervoso; d) distúrbios gastrointestinais; e) redução na formação de anticorpos e consequente redução na atividade imunológica do organismo; f) mau funcionamento da glândula adrenal. Em animais de produção os sintomas de deficiência de ácido pantotênico variam entre as diferentes espécies, e serão resumidos em seguida. Em suínos o primeiro sintoma de deficiência do ácido pantotênico em suínos é o “passo de ganso”, um andamento característico semelhante à marcha de soldados, em casos severos de deficiência, os animais podem ficar incapacitados de usar os membros posteriores. Este defeito anatômico pode estar relacionado desmielinização dos nervos periféricos, principalmente no ciático e nas raízes dorsais dos gânglios – sintoma irreversível. Suínos em deficiência de B5 também apresentam dermatite, queda de pelos e uma secreção escura ao redor dos olhos e se não revertida, a dermatite se expande às mucosas causando enterites necróticas, ulcerações e hemorragias no intestino grosso. O ác. pantotênico é particularmente importante na fertilidade de matrizes, pois quantidades insuficientes de B5 resultam em falha reprodutiva (esterilidade, infantilismo genital, problemas no desenvolvimento embrionário). Em galinhas as lesões características ocasionadas pela deficiência de B5 afetam o sistema nervoso, a córtex adrenal e a pele/penas (Scott citado por McDowell, 1989). A deficiência de ác. pantotênico em galinhas reduz a postura e eclodibilidade dos ovos, ocasiona hemorragias e edemas no embrião e provoca nascimento de pintainhos fracos. Há um declínio do crescimento, ganho de peso e conversão alimentar dos animais, a plumagem torna-se rala, arrepiada e começa a cair. Paralelamente também se desenvolve um quadro de dermatite, que afeta principalmente a região do bico, cabeça (exudato marrom ao redor dos olhos) e patas; o problema nas patas é agravado por contaminações microbianas oportunistas. Os sintomas de deficiência de ác. pantotênico e biotina são bem semelhantes – ambos causam severa dermatite, perose, baixo crescimento e mortalidade – a dermatite causada pela deficiência de ácido pantotênico tem início em cima das patas enquanto a causada por carência de biotina é, geralmente, mais severa e tem início nos coxins plantares. Os sinais de deficiência de ácido pantotênico para perus são menos severos, os animais apresentam baixo ganho de peso e falhas no empenamento. Já patos exibem como sinais de deficiência de ácido pantotênico queda no ganho de peso e exudato ao redor dos olhos. Em peixes as lesões características ocasionadas pela deficiência de B5 são dermatites (na forma de queda de escamas) e doenças branquiais (um exudato recobre as lamelas branquiais), além de anorexia e redução do crescimento. A deficiência de ácido pantotênico em peixes também provoca um acúmulo degenerativo de gordura no fígado, deposição renal de glicogênio e corpos de hialinos e colabação de mitocôndrias. Problemas decorrentes do excesso O ácido pantotênico ingerido é convertido por enzimas celulares às coenzimas e seu excesso, como em todas as vitaminas hidrossolúveis, é eliminado via rins/urina. Não foram encontrados relatos de casos de toxidade pelo ácido pantotênico em animais de produção. No entanto, o excesso de ingestão (Mais de 10 a 20 mg/dia) pode provocar diarréia. A dose letal (DL50) em ratos varia de 0,83 a 10,0 mg/kg de peso vivo de pantotenato de cálcio e, também em ratos, doses equivalentes a 100 vezes a exigência diária provoca danos hepáticos não fatais (Nunes, 1998). Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas As exigências de ácido pantotênico diferem entre espécies e raças de acordo com a idade, a taxa de crescimento e o estágio reprodutivo dos animais. Para a maioria das espécies de produção em crescimento e reprodução a exigência de ác. pantotênico varia entre 5 e 15 mg/kg (McDowell, 1989), porém as exigências podem variar devido a diversos fatores dietéticos. As necessidades de aves e animais para o ácido pantotênico variam de 8 a 16 mg/kg de alimento. O pantotênato de cálcio geralmente é usado como a forma suplementar em pré-misturas vitamínicas (1,087g de pantotenato de dcálcio equivalente a 1g de cálcio d-pantotenico). O ácido ômegametilpantotenico. Esses compostos, entretanto, não são encontrados em produtos naturais. Nas tabelas 20 e 21 são apresentadas, respectivamente, as exigências e os níveis de suplementação (aves e suínos) relatadas por alguns autores para várias espécies animais. Tabela 20 – Exigência de ácido pantotênico para várias espécies animais. Espécie Categoria Recomendação Referência Leghorn 0-20 sem. 10.0 mg/kg NRC (1984) Leghorn postura 2.2 mg/kg NRC (1984) Leghorn reprodução 10.0 mg/kg NRC (1984) Frangos 0 – 8 sem. 10.0 mg/kg NRC (1984) 4 –8 semanas 11.0 mg/kg NRC (1984) 8 – 24 semanas 9.0 mg/kg NRC (1984) Inicial 1 – 5 kg 12.0 mg/kg NRC (1988) 7.0 – 10.0 mg/kg NRC (1988) Adultos 12.0 mg/kg NRC (1988) Cavalos Adultos síntese microbiana NRC (1978) Gatos Crescimento 5.0 mg/kg NRC (1986) Cães Crescimento 400 g/kg PV NRC (1985) Peixes Catfish 10 20 mg/kg NRC (1983) Truta 10 20 mg/kg NRC (1981) Galinhas Perus Suínos Cresc./ter. 5–100 kg Ratos Todas as classes 8.0 mg/kg NRC (1978) Camundongos Todas as classes 10.0 mg/kg NRC (1978) Fonte: Adaptado de McDowell (1989). Tabela 21 – Níveis de suplementação de ácido pantotênico para rações de aves e suínos (quantidade/Kg de ração) AVES Frangos de corte e aves de reposição Inicial Crescimento Ác.Pantotênico 12 9,6 (mg) Frangos de corte Abate 4,8 Galinhas Postura Reprodutores 7,0 13 SUÍNOS Ác.Pantotênico (mg) Préinicial Inicial 16,5 15 Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2005). Crescimento Terminação 12 7,5 Reprodução 16 Em um estudo realizado por Sewell, citado por McDowell, (1989), suínos recebendo dietas deficientes em ác. pantotênico e alta gordura apresentaram baixo ganho de peso, baixa eficiência alimentar e desenvolvem os sinais de deficiência mais rapidamente do que animais recebendo dietas também deficientes em ác. pantotênico porém com baixa gordura (Sewell, citado por McDowell, 1989). Nelson e Evans, citados por McDowell (1989) compararam ratos recebendo dietas pobres em ác. pantotênico com alto e baixo nível protéico e observaram que os animais que recebiam alta proteína excretavam maiores quantidades de ác. pantotênico, mas apresentavam crescimento mais acelerado e maiores taxas de sobrevivência quando comparados aos animais que recebiam a dieta com baixa proteína e também deficiente em B 5. Os autores atribuíram o melhor desempenho da dieta de alta proteína ao baixo nível de carboidratos da mesma e, consequentemente, à menor necessidade de coenzima A para seu metabolismo. Observando uma dieta balanceada, Scott citado por McDowell (1989), recomenda que a suplementação de ác. pantotênico para aves deva ser de 60 a 80% da exigência animal devido à falta de informação a respeito da biodisponibilidade dessa vitamina nos alimentos. Observou-se que a exigência de ácido pantotênico foi aumentada em frangos que não recebiam B12, e que o fígado desses animais continha cinco vezes mais coenzima A do que em animais que recebiam B 12 normalmente. Suínos recebendo dietas deficientes em ácido pantotênico e alta gordura apresentaram baixo ganho de peso, baixa eficiência alimentar e desenvolvem os sinais de deficiência mais rapidamente do que animais recebendo dietas também deficientes em ácido pantotênico porém com baixa gordura. Animais que receberam dietas contendo baixos níveis de ác. pantotênico desenvolveram fígado gorduroso, aumento das glândulas adrenais, hemorragia intramuscular, dilatação do coração, diminuição dos ovários e desenvolvimento anormal do útero (Ullrey, citado por McDowell, 1989). Biotina (Vitamina H) Biotina é uma vitamina do complexo B. A descoberta do significado fisiológico da biotina seguiu várias linhas de pesquisa diferentes. KOGL e TÖNNIS (1936) deram o nome de biotina a uma substância isolada da gema de ovo que era necessária para o crescimento de leveduras. Ela foi descoberta por ser idêntica ao fator de crescimento chamado “coenzima R” que era requerida por uma bactéria dos nódulos de legumes. SZENT & GYÖRGY (1937), estudaram a química de um fator protetor de certos alimentos, os quais nomearam de “fator H”. O termo vitamina H foi escolhido porque este fator protegia de injúrias a “haut”, palavra alemã que quer dizer pele. SZENT et al. (1940) descobriram que a biotina, vitamina H e coenzima R eram a mesma substância. Também havia outros nomes: fator protetor X, fator de proteção de injúrias do ovo branco, fator S ou fator W (vitamina Bw). Entre 1940 e 1943 investigadores europeus e americanos estabeleceram as propriedades e estrutura química da biotina. HARRIS et. al. (1945) realizou a síntese química da biotina .Considerações químicas A molécula de biotina apresenta 3 carbonos assimétricos, um átomo de enxofre em seu anel (semelhante a tiamina) e uma ponte cruzada no anel. Então ela é um ácido monocarboxílico que possui enxofre em uma ligação tioéster. Por causa da sua estrutura, existe a possibilidade de ocorrerem 8 isômeros mas somente a forma d-biotina ocorre naturalmente nos alimentos e apresenta efeito vitamínico. Figura 10 – Estrutura molecular da biotina. Apresenta-se na forma de pó branco com ponto de fusão entre 228232ºC quando se decompõe. É facilmente solúvel em água, solúvel em álcool a 95% e insolúvel na maioria dos solventes orgânicos. É bastante estável ao oxigênio do ar, à luz visível e ao calor, mas os raios ultravioleta a destroem lentamente. O ácido nitroso, os agentes oxidantes, o formaldeído e as bases ou ácidos fortes destroem a biotina. A água oxigenada converte a biotina em sulfóxido, e a oxidação converte a biotina em sulfonas. Fontes de biotina A biotina é encontrada em pequenas quantidades em todos os tecidos animais e vegetais. Todas as células contém alguma botina, sendo maior a concentração no fígado e nos rins. A clara do ovo contém a avidina, uma proteína que se recombina com a biotina e atua como antagonista da mesma, porém termolábil. A biotina está presente em muitos alimentos e forragens. As fontes mais ricas em biotina são a geleia royal, fígado, rins, coração, pâncreas, leveduras, melaço preto, amendoim, aves, ovos e leite. A maioria dos vegetais frescos e algumas frutas são razoavelmente boas fontes. Milho, trigo e outros cereais, carne e peixe são fontes relativamente pobres em biotina. Funções fisiológicas e metabolismo A biotina é uma coenzima essencial no metabolismo de carboidratos, AG e proteínas. Está envolvida na conversão de carboidratos em proteínas e viceversa, bem como na conversão de carboidratos e proteínas em AG. Possui também um importante papel na manutenção do nível normal de glicose no sangue através do metabolismo de proteínas e AG. O papel da biotina nas carboxilases é atuar como um vetor para a transferência de grupos carboxi entre doador e aceptor de moléculas, durante as reações de carboxilação, e de fixar o dióxido de carbono nos tecidos. As enzimas específicas dependentes da biotina são: - Enzima piruvato carboxilase (PC): localizada na mitocôndria, faz a carboxilação do piruvato transformando em oxaloacetato que é essencial para a síntese de glicose. - Enzima propionil-CoA carboxilase (PCC): enzima mitocondrial que está envolvida no catabolismo da ramificação da cadeia de aminoácidos e aumento no comprimento da cadeia de AG pela catalização da transformação do propionil-CoA para metilmalonil-CoA. - Enzima β-metilcrotonil-CoA carboxilase (MCC): enzima mitocondrial envolvida no metabolismo de leucina, catalizando a carboxilação do 3-metilcrotonil-CoA para 3-metilglutaconil-CoA. - Enzima acetil-CoA carboxilase (ACC): cataliza a carboxilação do acetil-CoA à malonil-CoA, um passo essencial na biosíntese de AG. Em humanos há duas formas de ACC. ACC-1 está localizada no citoplasma e é principalmente expressada em tecidos lipogênicos tais como o fígado e rim, levando à hipótese de que está ligada a síntese de AG. ACC-2 está localizada nas mitocôndrias preferencialmente de músculos esquelético e cardíaco, estando envolvida no catabolismo de AG nos músculos. A ACC-1 é regulada por nutrientes tais como a glicose e insulina, enquanto a ACC-2 é regulada a nível transcricional por fatores específicos do músculo. No metabolismo de proteínas, as enzimas biotinizadas são importantes na síntese protéica, desaminação de aminoácidos, síntese de purinas e metabolismo de ácidos nucléicos. Recentes evidências sugerem que a biotinidase pode biotinizar histonas, que poderiam modificar a expressão dos genes e aumentar a proliferação celular. A biotina é requerida para transcarboxilação na degradação de vários aminoácidos, e para a síntese de AG insaturados de cadeia longa e importante no metabolismo de AG essenciais. Dados tem demonstrado que a biotina atua durante uma cascata sinalizadora, podendo ativar a forma solúvel da guanilato ciclase e a proteína quinase dependente de GMPc. A biotina parece aumentar a atividade enzimática da glicoquinase e transcrição de genes em culturas de célulaspancreáticas e hepatócitos de ratos. Similarmente, o nível de RNAm para 6fosfofrutoquinase foi aumentado após administração da vitamina em ratos com inanição de biotina. Na doença ganglionar basal dependente de biotina sugere-se que a biotina para ser importante para preservação de estruturas cerebrais. Em humanos, ela tem sido utilizada em tratamentos para acne, eczema seborréico e calvície. Nas enzimas as quais a biotina funciona como coenzima, ela se liga através de ligações covalentes ao grupo amino de um resíduo específico de lisina, localizado na sequência Met-Lys-Met. Esta reação envolve a ativação da biotina por ATP, e o posterior acoplamento da biotina ativada com a proteína, numa reação catalisada pela holocarboxilase sintetase (HCS) nos eucariotas, e pela proteína BirA em procariotas. Diferentemente das bactérias, os animais não são capazes de sintetizar biotina e então dependem inteiramente da vitamina presente na alimentação para satisfazer seu requerimento. Então, os animais tem desenvolvido um eficiente e complexo ciclo da biotina, para garantir um suprimento adequado e utilização da vitamina. A maioria da biotina presente na alimentação não está disponível por causa da sua ligação à proteínas, e precisam ser liberadas das carboxilases para poderem ser reutilizadas em novas reações de carboxilação. A reação no intestino é carreada biotinidase pancreática, a qual quebram especificamente as pontes de ligação existente entre a biotina e o grupo amino da lisina, sendo então, absorvida pelos enterócitos. Uma vez dentro da célula, a biotina é covalentemente ligada às carboxilases pela HCS. Durante o reaproveitamento da biotina, peptídeos biotinilados são quebrados pela biotinidase citoplasmática ou plasmática, sendo então reutilizada. Um defeito na atividade da biotinidase bloqueia a liberação de biotina ou reciclagem após proteólise das carboxilases, resultando em uma deficiência secundária de biotina, parando todas as atividades das carboxilases. A importância deste ciclo na manutenção dos níveis de biotina dentro da célula é evidente pelo fato de que mutações, tanto na biotinidase ou na HCS, resultam em desordens metabólicas potencialmente letais. Problemas decorrentes de deficiência A biotina é importante para o funcionamento normal da tireóide e adrenal, do trato reprodutivo e sistema nervoso. Seu efeito no sistema cutâneo é o mais dramático desde que várias dermatites são os primeiros sinais clínicos da deficiência de biotina. Sua deficiência tem sido provada por efeitos teratogênicos em diferentes animais e é a causa de várias doenças neurológicas. A deficiência de biotina em pintos produz uma dermatite semelhante à produzida pela deficiência de ácido pantotênico. As lesões aparecem em torno da 3ª semana e observa-se deformidades nas pernas e pés que se tornam ásperos, com calosidades, aparecendo rachaduras hemorrágicas, que podem ser exacerbadas com a invasão de bactérias. Os dedos adquirem um caráter necrótico com o desprendimento das partes mortas. Na parte superior dos pés e nos tarsos observam-se escamações secas. As lesões bucais aparecem primeiro nas comissuras e depois ao redor do bico. As pálpebras eventualmente se inflamam aderindo entre si. Em aves adultas resulta numa falta de desenvolvimento dos embriões dos ovos incubados, sem que a produção dos ovos seja afetada. Na condrodistrofia ocorre mineralização dos ossos normal, mas o crescimento linear dos ossos é prejudicado. Pode resultar em uma diminuição dos ossos do metatarso e perose. A perose ocorre quando o desenvolvimento irregular dos ossos resulta em um alargamento e deformidade da articulação do joelho. Esta não é recuperada com a administração de biotina. A deficiência de biotina em suínos resulta na redução no crescimento e prejudica a conversão alimentar, bem como alopecia (perda de pêlos), uma dermatite caracterizada por ressecamento, engrossamento e um exsudato acastanhado, ulceração da pele, inflamação da mucosa bucal, espasticidades das pernas traseiras e rachaduras nas patas. Após 5-7 semanas de dieta deficiente em biotina, os suínos começam a apresentar defeitos nas unhas. Em eqüinos, a biotina é sintetizada no trato digestivo, não havendo portanto deficiências relatadas. A biotina é sintetizada por várias espécies de peixes pela microflora intestinal, mas a suplementação de biotina pode ser requerida para um crescimento máximo e para prevenir sinais clínicos da deficiência tais como: anorexia, crescimento lento, aumento da mortalidade, diminuição da conversão alimentar, coloração escura ou pigmentação muito clara e anemia. Nos peixes, a deficiência reduz a atividade da PC e da ACC, onde o efeito na PC é mais acentuado. Em outros animais tais como: porquinho da índia, ratos, hamsters, cachorros, gatos e coelhos, não há sinais de deficiência quando sua dieta natural ou purificada contêm baixos níveis de biotina. Entretanto, quando a dieta a dieta é deficiente em biotina e contêm ovos crus, produzem sinais típicos de deficiência incluindo perda de peso e pêlos. Recentes dados mostram que a deficiência de biotina em ratos reduz a concentração de proteínas e a atividade das carboxilases PCC e PC, e o nível de RNAm para HCS. Sintomas decorrentes do excesso Tanto para animais quanto para humanos, a biotina é aparentemente não tóxica quando dada em largas doses. Entretanto, já foi reportado que uma dose aguda de biotina (5mg/100g de peso corporal) causa irregularidade no ciclo estral com alta infiltração de leucócitos na vagina após 14 dias de tratamento. Mas estudos com ratos, aves, suínos e humanos indicam que a tolerância a altas doses é grande, não produzindo efeitos deletérios. Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas O requerimento de biotina é difícil de ser estabelecido por causa da variabilidade no conteúdo alimentar e biodisponibilidade. Igualmente, é difícil de se obter a quantidade requerida de biotina porque esta vitamina é sintetizada por diferentes microorganismos e certos fungos. estes microorganismos são encontrados na parte inferior do trato intestinal, uma região na qual a absorção de nutrientes é geralmente reduzida. Entretanto, acredita-se que a microflora intestinal possui uma contribuição significativa para o pool corporal de biotina disponível. A proporção e extensão da síntese de biotina pode ser dependente do seu nível em outros componentes da dieta. Em aves e ratos tem sido demonstrado que gorduras polinsaturados, ácido ascórbico e outras vitaminas B podem influenciar a demanda para biotina. De todas as vitaminas consideradas para suplementação, a biotina é normalmente a mais dispendiosa, por causa do alto custo na produção sintética. Mas ela é relativamente estável nos premixes multivitamínicos bem como nas fontes naturais de alimentos. A tabela 21 apresenta níveis de suplementação para aves e suínos de diferentes categorias reprodutivas. Tabela 21 – Níveis de suplementação de biotina para rações de aves e suínos (quantidade/Kg de ração) AVES Biotina (mg) Frangos de corte e aves de reposição Inicial Crescimento 0,070 0,056 Frangos de corte Abate 0,028 Galinhas Postura Reprodutores 0,020 0,100 SUÍNOS Biotina (mg) Préinicial Inicial 0,110 0,100 Crescimento Terminação 0,08 0,050 Reprodução 0,250 Fonte: Adaptado de Rostagno et al.(2005). YOSHIKAWA et al. (2002) estudaram os efeitos da biotina sobre a glicotoxidade ou lipotoxidade em ilhotas pancreáticas de ratos e concluíram que a biotina potencializa a liberação de insulina dependente-glicose em ilhotas isoladas, mas a biotina sozinha não exerce nenhum efeito, o que demonstra que a biotina exerce um efeito benéfico sobre a disfunção das células-β do pâncreas, provavelmente pelo aumento da biosíntese de insulina, e que um defeito no metabolismo da biotina pode contribuir para a diabetes. BRYDEN (1991), trabalhando com galinhas, realizou a modulação de biotina do plasma pelo estrogênio e temperatura ambiente. Os resultados demonstraram que exposição de galinhas de postura a elevadas temperaturas ambientes (30-40ºC) resultam em um aumento significativo na concentração de biotina no plasma e na gema do ovo. A administração de estrógeno exógeno em frangas imaturas aumentam em três vezes a concentração de biotina no plasma. O aumento é seis vezes maior quando as aves são expostas simultaneamente a uma temperatura de 35ºC. Propôs-se então, que a temperatura ambiente afeta o balanço entre hormônios tireoidianos e ovarianos resultando em um aumento do nível de biotina circulante e deposição desta vitamina na gema do ovo. Colina A colina é conhecida há muito tempo, uma vez que foi isolada em 1862 por Strecker, há mais de 100 anos, na bile de suínos. Em função de ter sido isolada da bile, recebeu o nome de colina. Sua estrutura foi determinada por Bayer (1867), pouco tempo depois da descoberta por Strecker, como um componente de amônio quartenário, βhidroxietil-trimetilamônio hidróxido. Ainda, a colina foi descoberta mais tarde como um “fator lipotrópico”, que estimulou o interesse por seu papel nutricional (Comb e Gerald, 1992). Existem controvérsias entre os nutricionistas quanto à classificação da colina como uma vitamina, sendo reconhecida por alguns como uma das mais importantes vitaminas do complexo B. Considerações químicas Colina é um nome comum dado ao composto 2-hidroxi-Ntrimetiletanolamina (também, β-hidroxietil trimetilamônio). Apresenta solubilidade em água e etanol, mas é insolúvel em solventes orgânicos (Leeson e Summers, 2001). É uma base forte e decompõe-se em solução alcalina com a liberação de trimetilamina. O proeminente aspecto de sua estrutura química são seus três grupos metil, na qual possibilita servir como um doador de grupos metílicos. A colina pura é um líquido viscoso e fortemente alcalino. O cloreto de colina é a forma comercial desta quase vitamina normalmente usada como suplemento alimentar, sendo sua concentração nos produtos comerciais de 60 a 70%. O cloreto de colina cristaliza-se na forma de cristais brancos deliqüescentes (propriedade que alguns corpos possuem de se desagregarem, absorvendo a umidade do ar). Figura 11 – Estrutura molecular da colina. Fontes de colina A colina está amplamente distribuída na natureza como colina livre, acetilcolina, ou como compostos complexos de fosfolipídeos e seus intermediários metabólicos. È uma parte estrutural da lecitina na qual a razão de sua presença em todas as plantas e células animais. A colina está presente em alimentos naturais com lecitina, com menos do que 10% presente como base livre ou esfingomielina. Funções fisiológicas e metabolismo Segundo Comb e Gerald (1992), a colina tem 4 funções básicas no metabolismo: a) Como fosfatidilcolina (lecitina), que é um elemento estrutural nas membranas biológicas sendo essencial na mantença e formação da estrutura celular. Na biossíntese de lecitina, a colina deve ser antes convertida em colina ativa. A colina livre é fosforilada pela enzima citosólica colina fosfotransferase (colina quinase) usando o ATP como doador fosfato. Este passo ocorre em muitos tecidos e constitui o primeiro passo na geração citidina difosfatidilcolina (citidina difosfato), na qual combina com diacilglicerol (pela ação da fosforil colina glicerídeo transferase) na síntese da fosfatidilcolina (L-α-lecitina). b) Como fosfatidilcolina (lecitina), participando da absorção e transporte de lipídeos ao fígado e da posterior mobilização e transporte das gorduras hepáticas. A colina é essencial no metabolismo de lipídeos no fígado, prevenindo contra acúmulo anormal de lipídeos c) Como acetilcolina, que é um neurotransmissor. Somente uma pequena fração da colina é acetilada, mas que somando fornece o importante neurotransmissor que é a acetilcolina. A acetilcolina é conhecida como substância mediadora da atividade nervosa, sendo produzida a partir da colina e do ácido acético. A reação é realizada em duas etapas. Na primeira o ácido acético reage com a coenzima A na presença de ATP, para formar o acetilCoA, numa reação catalisada pela acetil tioquinase. Na segunda reação dá-se a acetilação da colina pela acetil-CoA, na presença de colina acetilase. A acetilcolina funciona como mediador químico nos nervos parassimpáticos e nos nervos motores destinados aos músculos esqueléticos. A acetilcolina é facilmente hidrolisada em colina e ácido acético pela acetilcolinaesterase, enzima encontrada nas terminações das células nervosas. d) Conversão da colina a betaína, que é uma fonte lábil de grupos metílicos para reações de transmetilação: a colina em si não pode agir como doadora de grupos metílicos devendo ser primeiro oxidada em betaína que fornece grupos metílicos (Leeson e Summers, 2001) para a síntese de vários compostos orgânicos entre as quais cita-se: a metionina a partir de homocisteína ou creatina a partir do ácido guanidino). A absorção de colina acontece no jejuno e íleo, por um mecanismo carreador dependente de energia e sódio. Somente um terço da colina ingerida será absorvida com a sobra sendo metabolizada pelos microrganismos no intestino a trimetilamina, na qual é depositado na carne ou ovos ou excretado via urina aproximadamente 6 a 12 horas depois de consumido. Com o consumo equivalente de colina como lecitina, menos trimetilamina é excretada e demora mais para aparecer na urina. Problemas decorrentes de deficiência A deficiência em colina pode ocorrer em aves jovens (ex. pintos com menos que 13 semanas de idade) alimentados com rações baixa em colina, e em aves velhas e outros animais alimentados com dieta deficiente em grupos metílicos (rações deficientes em metionina). A deficiência na maioria das espécies animais é caracterizada pelo crescimento deprimido, esteatose hepática e degeneração hemorrágica renal (Combs e Gerald, 1992). Segundo Islabão (1987) a deficiência de colina em aves leva ao aparecimento de dois tipos de problemas que são o fígado gorduroso e o aparecimento de perose. No primeiro, normalmente o fígado apresenta de 4 a 5% de gordura, entretanto, sob certas circunstâncias, pode chegar até 30% ou mais. Este excesso de gordura pode levar a trocas fibróticas do fígado denominadas cirrose. O fígado gorduroso pode ser produzido experimentalmente de vários modos, mas a forma mais fácil de produzi-lo é alimentar os animais com rações que apresentem um nível baixo de proteína. Este problema é causado por uma falta de mobilização das gorduras hepáticas e a lecitina têm um papel importante nesta mobilização. A colina atua como agente lipotrópico por servir de substrato para a síntese de lecitina. A ação lipotrópica da metionina está baseada na sua capacidade de fornecer grupos metílicos para a síntese de colina e por conseguinte de lecitina. Assim, além da metionina, toda e qualquer substância que forneça grupos metílicos funciona como agente lipotrópico. Por outro lado, todo aquele composto, como o ácido guanidino acético, a nicotinamida, etc., que sofrem metilações irreversíveis, funciona como fator antilipotrópico, e por isso causa fígado gorduroso. Já a perose caracteriza-se inicialmente por pontos hemorrágicos e uma leve inchação das juntas das patas. Esta desordem é conhecida por ser uma lesão secundária relacionada à diminuição do transporte de lipídeos (Combs e Gerald, 1992). Após estes sintomas iniciais, segue-se um achatamento da junta tíbio-metatarsal, o que causa uma rotação do metatarso. O metatarso, continuando a balançar, pode tornar-se curvo ou arqueado, saindo do alinhamento normal com a tíbia. Quanto esta condição aparece, as pernas não suportam o peso da ave. As cartilagens das articulações modificam-se e o tendão de Aquiles desloca-se de sua posição normal. Além da colina, outros fatores como a metionina e o manganês, por exemplo, estão envolvidos no aparecimento de perose. A deficiência da colina em aves adultas causa o aumento na taxa de mortalidade das aves e uma redução na produção de ovos. Entretanto, recentemente têm ocorrido evidências de que a colina pode ser sintetizada em quantidade suficiente pelas aves em postura. A falta de colina durante o crescimento de suínos resultará em uma má conformação dos animais (pernas curtas e barriga inchada), falta de coordenação dos movimentos, rigidez das juntas particularmente das paletas e infiltração gordurosa no fígado. Durante a reprodução, a falta de colina resulta em baixa sobrevivência dos leitões, peso anormal na desmama e fígado gorduroso. Problemas decorrentes do excesso A toxicidade da colina parece ser muito baixa. No entanto, efeitos deletérios têm sido relatado por sal de cloreto de colina; estes tem incluído depressão no crescimento, diminuição da utilização da vitamina B6 e aumento da mortalidade (Combs e Gerald, 1992). Não é claro, no entanto, o tempo da toxicidade aparente daquela forma da vitamina pode verdadeiramente ter sido devido a perturbação do balanço ácido-básico causo pelo alto nível de cloreto administrado com grandes doses do sal. Em humanos, altas doses (Ex. 20g) têm produzido tontura, náuseas e diarréia. Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas A colina, diferente da maioria das vitaminas, pode ser sintetizada por muitas espécies, embora em muitos casos não em somas suficientes para satisfazer toda a necessidade do animal. Fatores dietéticos como a metionina, betaína, mio-inositol, folacina e vitamina B12 ou a combinação de diferentes níveis e composição de gordura, carboidrato e proteína na dieta, tão bem quanto a idade, sexo, consumo calórico e taxa de crescimento do animal, tudo tem influência sobre a ação lipotrópica da colina e por meio disso da exigência deste nutriente (Mookerjea, 1971 citado por McDowell, 1989). Estudos tem apresentado que a vitamina B12 e folacina reduzem a exigência de colina em ratos e pintos (Welch e Couch, 1955 citados por McDowell, 1989). Folacina e a vitamina B12 são exigidos para a síntese de grupos metílicos e metabolismo de uma unidade de carbono. A biossíntese de metil instável de um carbono formado exige folacina, enquanto B 12 funciona uma regra em regular a transferência do grupo metil para o ácido tetrahidrofólico. Portanto, aumento na exigência em colina tem sido observado nas condições de deficiência de folacina e/ou vitamina B12. A tabela 23 apresenta as exigências nutricionais para diferentes espécies de interesse zootécnico, segundo dados do NRC. Tabela 23 – Exigências nutricionais de colina para algumas espécies de interesse zootécnico. Animal Aves Perus Codornas japonesas Propósito Leghorn, 0-6 sem. Leghorn, 6-14 semanas Postura e matrizes Frangos 0-3 sem. Frangos 6-8 sem. Crescimento, 0-4 sem. Crescimento 16-20 sem. Inicial e crescimento Cavalo Matrizes Crescimento, 1-5kg Crescimento, 5-110 kg Adulto Adulto Gato Cão Coelho Adulto Crescimento Todas as classes Catfish Truta Todas as classes Todas as classes Suíno Exigência Referência 1300 mg/kg 900mg/kg Desconhecido 1300 mg/kg 500 mg/kg 1900 mg/kg 950 mg/kg 2000mg/kg NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) 1500 mg/kg 0,6 g/kg 0,3-0,5 g/kg 1,00-1,25 g/kg Síntese microbiana 2400 mg/kg 1250 mg/kg 0,12% cloreto de colina 4000 mg/kg 1000 mg/kg NRC (1984b) NRC (1988) NRC (1988) NRC (1988) NRC (1978b) NRC (1986) NRC (1985a) NRC (1977) NRC (1983) NRC (1981a) Rostagno et al. (2005) realizaram estudos afim de obterem os mais precisos níveis de suplementação de vitaminas para rações de aves e suínos em diferentes categorias produtivas. Os resultados para a colina estão na tabela 24. Tabela 24 – Níveis de suplementação de colina para rações de aves e suínos (quantidade/Kg de ração) AVES Colina (mg) Frangos de corte e aves de reposição Inicial Crescimento 300 240 Frangos de corte Abate 120 Galinhas Postura Reprodutores 200 300 SUÍNOS Colina (mg) Préinicial Inicial 220 200 Crescimento Terminação 160 100 Reprodução 500 Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2005). Harms et al. (2002) conduziram um experimento com galinhas Hy-Line W36 para determinar os possíveis benefícios da adição de betaína em rações comerciais de galinhas. Não ocorreu nenhum benefício da substituição de betaína por colina na produção de ovos, peso dos ovos, conteúdo dos ovos ou ganho de peso. Rama, et al. (2001) avaliaram o desempenho de poedeiras, qualidade dos ovos, fertilidade, eclodibilidade e deposição de gordura no fígado e abdômen foram medidos em matrizes de frangos de corte. Apesar de não ter sido observada influência significativa sobre os demais parâmetros, a eficiência de utilização de energia e proteína aumentou e o conteúdo de gordura no fígado foi reduzido significativamente pela suplementação de colina. Swain, et. al (2000) realizaram um estudo com frangos de corte para determinar o efeito da adição de metionina (0,0; 1,5; 3,0 e 4,5 g/kg) e colina (0,0; 1000 e 2000 mg/kg) para uma dieta basal contendo 221g/kg de proteína bruta, EM de 12,25MJ/kg, metionina (MET), 3,6g/kg e colina, 1300 mg/kg. Os níveis suplementares de metionina e colina foram ineficientes em aumentar o crescimento, consumo de alimento e conversão alimentar em frangos. Entretanto, um maior valor de inibição migratória de leucócito foi observada em frangos alimentados com ração contendo 6,5 g/kg de MET e 1300mg/kg de colina, indicando um aumento significativo na resposta imune celular. Os testes HI e ELISA indicaram aumento em títulos de anticorpos em frangos recebendo 3,0 g/kg de MET e 3300 mg/kg de colina, apresentando uma resposta imune humoral significativamente melhor. Ácido fólico A história inicial da folacina é discutida por Blakley e Benkovic (1984), Scott et al. (1982) e Loosli (1988). Willis em 1931 demonstrou um fator do levedo que era ativo no tratamento de anemia macrocítica tropical verificada em mulheres da Índia. Um fator preventivo da anemia para macacos foi encontrado em levedo ou em extratos de fígado e designado vitamina M em 1935 por Day e associados. Em 1939, Hogan e Parrot impediram ou evitaram anemia em pintos com um fator no fígado chamado Bc. No final da década de 30, fatores necessários para crescimento e prevenção de anemia em aves eram referidos como Bc, fator U ou fator R. Em 1940, um fator de crescimento para Lactobacillus casei foi encontrado e no mesmo ano um fator de crescimento para Sreptococcus lacti foi encontrado no espinafre e denominado ácido fólico. Considerações químicas Folacina é o nome do grupo para distinguir os compostos de ocorrência natural desta classe, sendo a substância pura designada de ácido pteroilmonoglutâmico. A sua estrutura contém 3 partes distintas: ácido glutâmico, ácido paminobenzóico (PABA) e núcleo de pteridina, os dois últimos consistindo de ácido pteróico. Figura 12 – Estrutura molecular do ácido fólico. As formas ativas de folacina contém um grupo formil ou um grupo metil presos aos nitrogênios de número 5 ou de número 10 do composto, ou um grupo metileno entre nitrogênio 5 e 10. O ácido tetrahidrofólico é a principal forma de coenzima ao passo que a forma de armazenagem é o ácido 5metiltetrahidrofólico. A folacina é um pó cristalina laranja-amarelado, sem sabor e sem dor e insolúvel em álcool, éter e outros solventes orgânicos. É levemente solúvel em água quente na forma ácida mas bastante solúvel na forma de sal. É razoavelmente estável ao ar e ao calor em solução alcalina e neutra mas instável em solução ácida. De 70 a 100% de atividade de folacina é destruída em autoclavegem em pH 1. Fontes de ácido fólico A folacina é largamente distribuída na natureza, no entanto, apenas quantias limitadas de folacina livre ocorrem nos produtos naturais, com a maior parte das fontes alimentícias contendo predominantemente folacina pologlutamil. Porém, em sementes ou frutas que presumivelmente armazenam a vitamina , uma quantia considerável está presente na forma monoglutâmica. Uma alta proporção de formas monoglutâmicas de folacina são encontradas n leite e na soja. Grande parte da folacina no leite está disponível na forma monoglutamato, que é necessária para a absorção pelo recém nascido. A forma predominante da folacina em hortaliças tais como espinafre, aspargo, brócolis, alface, levedura, arroz e ervilhas está na forma de derivado de N-10 formil. Os folatos em tecidos tais como o fígado rim, e células vermelhas são predominantemente pentaglutamatos. Tabela 25 – Concentração de folacina em alguns alimentos (mg/kg). Teor Teor Alimento Alimento (mg/kg) (mg/kg) Alfafa,farelo 5,50 Fígado bovino 8,40 Algodão farelo 2,80 Laranja, suco 1,40 Amendoim, farelo 0,70 Leite bovino, desnatado 0,70 Arroz, farelo 2,40 Leite bovino, soro 0,90 Arroz, integral 0,40 Leveduras de cerveja 10,13 Arroz, grão polido 0,20 Linhaça, farelo 1,40 Aspargo fresco 1,40 Melaço de cana 0,10 Brócolis 1,69 Milho, farelo de glúten 0,30 Capim Timóteo 2,30 Milho, grãos 0,30 Cenoura 1,20 Peixes, farinha (Anchova) 0,20 Centeio 0,70 Sangue, farinha 0,10 Cervejaria 7,70 Soja, farelo 0,70 Cevada 0,60 Soja, grãos 3,90 Coco, farelo 1,50 Sorgo, grãos 0,20 Couve, fresca 0,30 Trigo, farelo 1,60 Espinafre, fresco 1,93 Trigo, grãos 0,50 Fonte: Adaptado de NRC (1982) e Brody et al. (1984). Exigências Nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas Várias espécies animais diferem acentuadamente em suas exigências por folacina. Por causa da síntese microbiana em seus tratos digestivos, os ruminantes não têm exigência dietética por folacina. Apenas ruminantes jovens que não tem um rúmen totalmente desenvolvido seria esperado exigir uma fonte alimentícia. As exigências por folacina para espécies monogástricas seriam dependentes do grau de síntese de folacina intestinal e utilização pelo animal (Abad e Gregory, 1987). A maioria das espécies aparentemente não exigem folacina dietética por causa de sua habilidade ou capacidade de utilizar a síntese intestinal microbiana. Porém, as aves, porquinhos da Índia e primatas (incluindo humanos) desenvolvem deficiências com folacina dietética baixa. Embora as deficiências possam ser produzidas com dietas especiais, milho, farelo de soja e outros alimentos comuns em uma dieta prática para aves deve proporcionar bastante folacina na maioria das condições (Scott et al, 1982). A auto-síntese de folacina é dependente da composição dietética. Para aves, pesquisas indicaram exigências mais altas de folacina para dietas muito altas em proteína ou quando a 10 sacarose foi a única fonte de carboidratos (Scott et al., 1982). As tabelas 26 e 27 apresentam, respectivamente, os requerimentos para diversas espécies segundo McDOWELL (1989) e os níveis de suplementação recomendados por Rostagno et al. (2005) para aves e suínos. Tabela 26 – Requerimentos de folacina para vários animais. Animal Finalidade Requerimento Referência Aves Leghorn, 0-6 sem Leghorn, 6-14 sem Postura Matrizes Frangos de corte, 0-6 sem Frangos de corte, 6-8 sem Crescimento, 0-8 sem Crescimento, 8-16 sem Crescimento, 16-24 sem Matrizes Todas as classes Todas as categorias Adulto Adulto Crescimento Trutas e salmões Todas as categorias 0,55 mg/kg 0,25 mg/kg 0,25 mg/kg 0,25 mg/kg 0,55 mg/kg 0,25 mg/kg 1,0 mg/kg 0,8 mg/kg 0,7 mg/kg 1,0 mg/kg 1,0 mg/kg 0,3 mg/kg 20 mg/kg 0,8 mg/kg 0,2mg/kg 1,0-5,0 mg/kg 1,0 mg/kg NRC (1984a) NRC (1978a) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1984b) NRC (1988) NRC (1978c) NRC (1986) NRC (1985a) NRC (1981a) NRC (1978a) Perus Codornas Suínos Equinos Gatos Cães Peixes Ratos Fonte: McDOWELL (1989). Tabela 27 – Níveis de suplementação de ácido fólico para rações de aves e suínos (quantidade/Kg de ração) AVES Ác. fólico (mg) Frangos de corte e aves de reposição Inicial Crescimento 0,700 0,560 Frangos de corte Abate 0,280 Galinhas Postura 0,300 Reprodutores 0,900 SUÍNOS Ác. fólico (mg) Préinicial Inicial Crescimento Terminação 0,330 0,300 0,240 0,150 Reprodução 0,100 Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2005). Keagy e Oace (1984) relataram que a fibra dietética teve efeito sobre a utilização de folacina: a xilana, farelo de trigo e feijões estimularam a síntese de folacina no rato, verificado por níveis de folacina fecal e hepática mais altos. Os níveis da antibacterianos adicionados ao alimento afetarão a síntese microbiana de folacina. Drogas de sulfa, que são comumente adicionadas a dietas de animais de fazenda são antagonistas da folacina. Mesmo no frango, as drogas de sulfa foram demonstradas aumentar a exigência (Scott et al., 1982). Alimentos mofados (ex. aflatoxinas) também mostraram conter antagonistas que inibem a síntese intestinal microbiana em suínos (Purser, 1981). As exigências de folacina são dependentes da forma na qual ela é fornecida e concentrações e inter-relações de outros nutrientes. Deficiências de colina, vitamina B12, ferro e vitamina C têm efeito sobre as necessidades de folacina. Embora a maior parte da folacina em alimentos para aves esteja presente na forma conjugada, o pinto jovem é totalmente capaz de utiliza-la. Pelo contrário, Baker et al. (1978) relataram que pacientes humanos com mais de 60 anos de idade utilizaram formas conjugadas de folacina com muito menos eficiência do que as formas monoglutâmicas. As exigências de folacina estão relacionadas com o tipo e nível de produção. Quanto mais rápido o crescimento ou as taxas de produção maior é a necessidade por folacina por causa de seu papel na síntese de DNA. Em aves, a exigência para a eclodibilidade dos ovos é maior que a para a produção (NRC, 1984b). Vitamina B6 Gyorgy definiu a atividade da vitamina B6 como aquela parte do complexo B responsável pela cura de uma dermatite específica observada em ratos. Os primeiros sinais clínicos do que mais tarde foi conhecido como deficiência de vitamina B6, foram descritos em 1926 por Goldberger e Lillie em estudos experimentais para produzir pelagra em animais. Ainda em 1926, Paul György observou que animais sob uma dieta deficiente de complexo B desenvolviam uma dermatite severa chamada de acrodinia (extremidade dolorosa). Postulou que isso se devia à ausência de um novo fator e o chamouo de fator da acrodinia. Em 1934, Szent-György reconheceu pela primeira vez a vitamina B6 como uma vitamina distinta e mostrou que prevenia a acrodinia em ratos que não era prevenida pela tiamina, riboflavina ou niacina (McDowell, 1989). Considerações Químicas A vitamina B6 é um composto relativamente simples com três compostos derivados da piridina que diferem apenas no grupo funcional na 4posição. Piridoxol, um álcool primário; piridoxal, a forma aldeídica; e piridoxamina, a forma amínica. A piridoxina é a forma predominante nas plantas, enquanto a piridoxal e piridoxamina são as formas geralmente encontradas nos produtos animais. As três formas estão representadas nas figuras abaixo. Figura 13 - Estruturas moleculares das três formas ativas da vitamina B6. A vitamina B6 é solúvel em água, pouco solúvel em álcool e acetona e insolúvel em éter e clorofórmio. É estável em condições ácidas, instáveis em condições neutras e alcalinas, particularmente quando expostas ao calor. Existem vários antagonistas a vitamina B6, entre eles cita-se a deoxipiridoxina, comumente utilizada em experimentos para acelerar deficiência vitamínica. Esta antivitamina não ocorre na natureza. Fontes de Vitamina B6 Encontra-se distribuída amplamente nos alimentos, ocorrendo em concentração elevadas na carne, grãos (especialmente o trigo), levedo de cerveja, legumes, vegetais verdes, leite, fígado, batata, banana, gema de ovo, pães integrais, abacate (McDowell, 1989; Combs, 1992). A vitamina B6 (Piridoxina) é encontrada nos vegetais em forma de piridoxina, que é a forma dietética predominante. Nos alimentos de origem animal pode estar como piridoxal e piridoxamina. A forma sintética usada para a suplementação é cloreto de piridoxina, embora a forma piridoxina possa também ser usada. Funções Fisiológicas e Metabolismo Para que ocorra a utilização das formas dietéticas da vitamina B 6 (piridoxina, piridoxal, piridoxamina, piridoxal fosfato e piridoxamina fosfato) pelo animal, é necessário ocorrer digestão e absorção. Sob a forma de piridoxal 5-fosfato, a vitamina participa de reações importantes no metabolismo dos aminoácidos, tais como transaminação, descarboxilação e racemização. Cada reação é catalizada por uma enzima diferente, mas em cada caso o piridoxal-fosfato é a coenzima. O piridoxalfosfato participa ainda de fosforilases de animais e vegetais, onde está ligado a proteínas mediante um resíduo de lisina. A absorção da piridoxina ocorre no intestino delgado (do jejuno ao íleo) num processo passivo, sem que ocorra saturação. A capacidade de absorção é muito grande, os animais absorvem uma quantidade muito maior do que sua necessidade fisiológica. Todos os compostos da vitamina B 6 são absorvidos na forma desfosforilada. O intestino delgado é rico em fosfatases alcalinas para as reações de desfosforilação. Após a absorção, os compostos aparecem rapidamente no fígado (órgão central do metabolismo da vitamina B6) onde serão convertidos em piridoxal fosfato (forma ativa) e piridoxamina fosfato pela ação das enzimas piridoxal quinase e piridoxamina oxidase. Durante a digestão, formas fosforiladas de vitamina B6 são hidrolisadas e a vitamina livre entra na célula intestinal por difusão passiva. Na célula intestinal, a vitamina B 6 pode ser fosforilada, mas esta reação não é necessária para que ocorra absorção. A vitamina B6 está presente no sangue como piridoxol ou piridoxal livre e fosfato de piridoxal ligado à albumina. Não existe uma proteína transportadora específica para a vitamina B6. Nos tecidos, as três formas de vitamina B6 podem ser fosforiladas e convertidas na forma coenzimática da vitamina, o fosfato de piridoxal. O fosfato de piridoxal atua como um cofator para uma grande quantidade de enzimas que estão envolvidas no metabolismo de aminoácidos. O metabolismo do triptofano em niacina requer uma série de enzimas dependentes do fosfato de piridoxal, e, numa deficiência, intermediários nesta via são excretados na urina. O metabolismo da fenilalanina e da tirosina também depende de diversas enzimas da vitamina B6. Os produtos do metabolismo da vitamina B6 são excretados na urina, sendo o ácido 4-piridóxico o principal. Pequenas quantidades de piridoxal, piridoxamina e piridoxina e suas fosfatases, bem como lactona do ácido piridóxico e um complexo ureido-piridoxil são também excretados quando altas doses dessa vitamina são administradas Problemas decorrentes de deficiência De um modo geral as manifestações variam de uma espécie a outra, mas os efeitos mais evidentes são: Deficiência de B6 reduz a absorção de B12 no estômago. perda de apetite, utilização deficiente de alimentos, perda de peso ou ganho de peso reduzido, vômitos e diarréias. Paraplegia posterior, no início, seguida por degeneração progressiva dos nervos periféricos, com ataxia e paralisia, convulsões a intervalos regulares e morte; secreção marrom em torno dos olhos e lacrimejamento, com visão deficiente e até cegueira completa; anemia microcítica e hipocrômica. Um sintoma mais o menos constante da deficiência da vitamina B6 é a apresentação de acessos convulsivos pelo animal. Isto pode está relacionado com uma das reações de formação do ácido gama-aminobutírico (GABA). Na deficiência de piridoxal 5-fosfato não há produção suficiente de GABA, essencial no controle da transmissão neural. A síntese de timina se processa por uma reação dependente de piridoxal 5-fosfato. Na ausência da reação, a formação do DNA está prejudicada, o que reduz a divisão celular; em consequência, o sistema imunitário mediado por células também fica deficitário. Aves: Os pintos alimentados com ração deficiente em vitamina B 6 apresentam perda de apetite, redução na taxa de crescimento e sintomas nervosos característicos. Alguns pintos mostram-se excitados, apresentando depois de algum tempo, movimentos convulsivos bruscos (McDowell,1989). As deficiências de vitamina B6 nas aves adultas caracterizam-se por perda de apetite, o que consequentemente leva à perda de peso do animal e redução na produção de ovos (NRC, 1994). A produção de ovos é reduzida acentuadamente, ocorrendo o mesmo com a eclodibilidade. Todos estes sintomas tornam-se mais graves com o tempo, resultando na morte dos animais. Suínos: Segundo NRC (1988) a deficiência de vitamina B 6 em suínos reduz o apetite e a taxa de crescimento. Quando a deficiência atinge seu estágio avançado (provavelmente devido à degeneração dos nervos) os animais apresentam movimentos desordenados, convulsões, redução no nível de hemoglobina e linfócitos, ataxia, coma e morte. O nível sérico de ferro e gama globulina estão aumentados. Em suínos em crescimento, sinais clínicos de deficiência de vitamina B 6 incluem perda de apetite, crescimento lento, anemia microcítica hipocrômica, convulsões, infiltração de gordura no fígado, diarreia, pelagem áspera, pele escamosa, desmielinização dos nervos e edema subcutâneo. (McDowell, 1989) Problemas decorrentes do excesso A vitamina B6 possui toxidade baixa. Porém altas doses podem causar a perda do controle motor. A piridoxal é duas vezes mais tóxica que a piridoxina e a piridoxamina. A ligação do GABA ao seu receptor pode ser inibida pelo excesso de piridoxina (intoxicação). Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas As necessidades da vitamina B6 variam de 1 a 6 mg/kg de alimento para animais e aves domésticas. De modo geral, estão presentes quantidades adequadas em dietas de não ruminantes, porém há um consenso de que todas as rações de monogástricos devam ser suplementadas, particularmente as de suínos e aves. A vitamina B6 em ingredientes alimentares é biologicamente viável, e por isso as pré-misturas vitamínicas não contém a vitamina. Tabela 28 - Requerimento de Vitamina B6 para Suínos e Aves Animal Aves Suínos Propósito Requerimento Referência Leghorn,0-20 semanas 3,0mg/Kg NRC (1984)b Leghorn, postura 3,0 mg/Kg NRC (1984)b Leghorn, matrizes 4,5 mg/Kg NRC (1984)b Frangos,0-8 semanas 2,5 – 4,5mg/Kg NRC (1984)b Crescimento,1-5Kg 2,0mg/Kg NRC (1988) Crescimento,5-110Kg 1,0-1,5mg/Kg NRC (1988) Tabela 29 – Níveis de suplementação de vitamina B6 para rações de aves e suínos (quantidade/Kg de ração) AVES Vitamina B6 (mg) Frangos de corte e aves de reposição Inicial Crescimento 2,4 1,9 Frangos de corte Abate 0,96 Galinhas Postura Reprodutores 1,0 2,0 SUÍNOS Vitamina B6 (mg) Préinicial Inicial 2,2 2,0 Crescimento Terminação 1,6 1,0 Reprodução 1,2 Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2005) WOODWORTH (2000) conduziu um experimento para determinar os efeitos da adição dietética de piridoxina (vitamina B6) ou tiamina (vitamina B1) sob o crescimento de leitões desmamados. Os resultados levam a concluir que a adição de piridoxina nas dietas para leitões de 0 a 14 dias após o desmame proporciona aumentos na performance de crescimento. Vitamina B12 O estudo da anemia perniciosa no homem, que se caracteriza como uma anemia megaloblástica, foi a principal área de pesquisa que levou à descoberta da vitamina B12. Em 1926, Minot e Murphy verificaram que o consumo de fígado pelo homem era eficaz no tratamento de anemia perniciosa. Castle e col., em 1930, levantaram a hipótese de que a eficácia do fígado no tratamento da anemia perniciosa devia-se a uma combinação de um fator extrínseco dietético. O progresso na concentração e identificação do fator dietético foi lento, pois eram necessários pacientes com anemia perniciosa para testar a atividade de quaisquer frações para atividade. Em 1948, Schorb relatou que a vitamina era necessária para o crescimento de um microrganismo produzindo um ensaio microbiológico. A complicada natureza da vitamina B 12 foi estabelecida em 1956 e a estrutura da forma coenzimática foi relatada em 1961. Foi a última vitamina a ser descoberta e é a mais potente na base de peso molecular. Só é sintetizada naturalmente por microrganismos. Considerações Químicas A vitamina B12 possui uma estrutura complexa. É um cofator tetrapirrólico no qual possui um átomo de cobalto central coordenados por quatro nitrogênios equatoriais e um complexo octaédrico de cobalto consistindo de um anel macro tipo porfirina com um carbono central, chamado de anel corrin, um nucleotídeo e um segundo grupo fortemente ligado no cobalto (CH3, H2O, CN). Figura 14 – Estrutura molecular da cianocobalamina (vitamina B12). Um sistema anular corrínico que é semelhante as sistema anular porfirínico na hemoglobina constitui um componente importante. A vitamina B 12 é uma descrição genérica para todos os corrinóides (compostos contendo núcleo corrim) que exibem a atividade biológica da cianocobalamina. Cianocobalamina é uma designação trivial para o corrinóide ativo da vitamina B12 com um ligante ciano na posição beta do átomo de carbono. O grupo funcional pode ser cianeto (cianocobalamina), hidroxil (hidroxicobalamina), nitrato (nitrocobalamina) ou outros grupos. Possui estabilidade ótima no pH 4,5 a 5 e em solução, B12 são sensíveis a luz, principalmente, ultravioleta. Apresenta solubilidade em água até 1,25%, são relativamente solúveis em álcool e fenol e insolúveis nos outros solventes orgânicos. Os cristais escurecem a 220°C e possuem ponto de fusão acima de 300°C. São muitos higroscópicas em seu estado anidro porém pode-se retirar a umidade com o aquecimento à 105°C. Fontes de vitamina B12 A vitamina B12 parece única entre as vitaminas, é sintetizada apenas por microrganismos. E como não são sintetizadas por vegetais, as dietas que são formuladas apenas a partir de substâncias vegetais requerem suplementação com esta vitamina. Os alimentos e os ingredientes alimentares de origem animal são fontes razoavelmente boas. Os animais a recebem pela ingestão de produtos animais e pela absorção da B12 sintetizada no trato gastrintestinal. As fontes naturais da vitamina B12 são: fígado e farinha de fígado. No entanto, outros produtos de origem animal a contêm em menores quantidades. Em fontes industriais as preparações comerciais são obtidas a partir de fermentação de leveduras não alcoólicas, em meio apropriado contendo cobalto. A B12 é vitamina hidrossolúvel mais armazenável, com 30 a 60% do conteúdo corporal estocados no fígado e o restante distribuídos por vários órgãos e tecidos. Funções fisiológicas e metabolismo A vitamina B12 atua no metabolismo animal como dois tipos diferentes de coenzimas: a metilcobalamina e adenosilcobalamina. A metilcobalamina atua através da enzima metionina sintetase como carreadora de grupos metil entre o doador N5-metiltetrahidrofolato e o aceptor homocisteína para posterior formação de metionina. A adenosilcobalamina atua como carreador de hidrogênio com enzima A adenosilcobalamina atua como carreador de hidrogênio com enzima metilmalonil_CoA mutase na conversão do metilmalonil-CoA, para succinilCoA, que é um passo importante no metabolismo do ácido propiônico. Para que a vitamina B12 seja absorvida, necessita da presença de uma proteína específica (proteína R), produzida na saliva e no estômago, e de uma glicoproteína (fator intrínseco) produzida pelas células parietais da região fúndica do estômago. O fator intrínseco liga-se à vitamina B12 e o complexo é ligado por receptores no íleo. O cálcio também pode ser necessário para a ligação no local receptor. A vitamina B12 é absorvida pela célula intestinal e o fator intrínseco é ou liberado no intestino ou também absorvido pela célula intestinal. A vitamina B12 absorvida entra na corrente sanguínea e é ligada por uma proteína transportadora, a transcobalamina II que leva a vitamina aos tecidos. O fígado sintetiza transcobalamina II e outra proteína, a transcobalamina I. A transcobalamina I liga-se à metilcobalamina e, pelo seu lento movimento, supõe-se que funcione como uma forma de armazenamento da vitamina. Na alimentação animal, concentrados de fermentação são utilizados normalmente contendo 1% de vitamina B12. Nos tecidos, as vitaminas B12 determina duas formas coenzimática. Uma é a 5'- desoxiadenosilcobalamina e é uma coenzima para a enzima metilmalonil-CoA-mutase. A segunda coenzima é a metilcobalamina e funciona na metilação de homocisteína, formando metionina. Problemas decorrentes da deficiência A causa mais comum de deficiência de vitamina B12 é a sua mal absorção pela produção e/ou secreção inadequada do fator intrínseco. Na deficiência de vitamina B12, tetraidrofolato se acumula, não havendo síntese de timidina e, em consequência, vão aparecer defeitos no DNA. No entanto, não se observa deficiência de vitamina B 12 em não-ruminantes, até serem feitas tentativa de usar dietas totalmente vegetais. Suínos e pintos alimentados com dietas totalmente vegetais cresciam lentamente e o grau de crescimento podia ser recuperados pela inclusão de ingredientes alimentares de origem animal. A suplementação de dietas vegetais com vitamina B12 eliminou a necessidade de alimentos de origem animal. Em suínos causa irritabilidade, perda de voz, movimentos desordenados, perda de apetite, diarreia, vômito, dermatite e cobertura de pêlos empobrecida. Problemas decorrentes do excesso Possui baixíssima toxicidade para todas as espécies, principalmente por via oral, onde vários autores relatam que uma dose centenas de vezes maiores que a dose resposta não teve efeitos adversos; embora Kutsky, 1922 tenha relatado policitemia como sinal de toxicidade. Já a administração por via parenteral pode causar mortalidade, como descrito por Traina, 1950 que injetou por via intraperitonial, em camundongos albinos pesando 11g, 7,5mg sem efeitos adversos; 15mg com 20% de mortalidade e 30mg com 100% de mortalidade. Também injetou 30mg pela via subcutânea obtendo 100% de mortalidade. Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas Para os suínos criado em baias, que efetuam a coprofagia, não é necessário a suplementação com B12. Já que microrganismos do ceco produzem a B12 que é excretada nas fezes e reingeridas. A vitamina B12 melhorou a performance de suínos alimentados com dietas em desbalanço de aminoácidos, principalmente dietas deficientes em lisina (Filipovich, E.G 1970,1971, citado no NRC suíno, 1981). A vitamina B12 melhorou a performance de suínos alimentados com dietas em desbalanço de aminoácidos, principalmente dietas deficientes em lisina (Filipovich, E.G. 1970,1971, citado no NRC suíno,1981). Patel e Mcginnis (1997) verificaram que a suplementação com vitamina B12 em dietas com 16 ou 32% de proteína determinou maior eclodibilidade dos ovos. Tabela 30 – Exigências de Vitamina B12 para Suínos e Aves. Animal Suplementação em mg/Kg de ração Frangos e aves de reposição inicial 0,012 Frangos e aves de reposição crescimento 0,010 Frangos de corte 0,05 Galinhas em postura 0,010 Aves reprodutoras 0,013 Suíno Pré-inicial 0,022 Suíno inicial 0,018 Suíno crescimento 0,015 Suíno terminação 0,010 Suíno reprodução 0,020 Fonte: Rostagno (2000). Ácido ascórbico (Vitamina C) A vitamina C ou ácido ascórbico, como também é chamada, é na verdade um grupo de compostos que exibem qualitativamente a atividade biológica do ácido ascórbico. Muitos séculos antes de Cristo o escorbuto, doença causada pela deficiência de vitamina C, já era comum. E foi em busca da cura do escorbuto que, James Lind (1747) tratando de um grupo de pacientes, incluiu na dieta diária destes, duas laranjas e um limão. Após o tratamento os pacientes melhoraram radicalmente dos sintomas. Holst & Frohlich (1907) trabalhando com cobaias demonstraram que os animais mamíferos sintetizam o ácido ascórbico, enquanto os seres humanos não tem esta capacidade. Waugh & King (1932) isolaram o ácido ascórbico puro e demonstraram prevnir o escorbuto. A partir de 1933, com a síntese da vitamina C efetuada por Reichstein, a doença do escorbuto foi praticamente debelada do mundo. Considerações químicas O nome químico ácido ascórbico representa duas propriedades da substância, uma química e a outra biológica (proteção contra o escorbuto), já o termo vitamina C é utilizado como descrição genérica para todos os compostos que exibem atividade biológica qualitativa do ácido ascórbico (Aranha et. al, 2000; Batista & Calvário, 2002; Fiorucci et. al, 2003). O ácido ascórbico (3-cetoL-gulofuranolactona) é um ácido hexurônico e tem a propriedade de ser reversivelmente oxidado em ácido desidroascórbico. O ácido ascórbico é uma substância de cor branca, com massa molar de 176,09 g mol-1, densidade de 1,65 g/cm³, ponto de fusão variando entre 190 – 192 °C, sua solubilidade varia conforme a temperatura – sendo 330 g/l em temperatura ambiente, 400 g/l (45 °C) e 800 g/l (100 °C). A forma reduzida é a mais abundante na natureza, mas as duas formas são biologicamente reversíveis. A figura abaixo mostra as estruturas das formas oxidada e reduzida do ácido ascórbico. Figura 15 – Estruturas moleculares do ácido ascórbico e sua forma oxidada (à direita). Fontes de vitamina C As frutas, verduras (historicamente a batata foi a melhor fonte de vitamina C na América do Norte e na Europa) e carnes de órgãos (ex. fígado e rins) são em geral as melhores fontes, apenas pequenas quantias são encontradas em carnes do músculo. As plantas sintetizam o ácido L-ascórbico a partir de carboidratos. A maioria das sementes não contêm ácido ascórbico, mas começam a sintetizá-lo na brotação. Algumas plantas acumulam altos níveis de vitamina C (ex. folhas de chá frescas, algumas cerejas, manga, etc.). A biossíntese de vitamina C é realizada, por provavelmente todas as plantas verdes, bem como pela maioria das espécies animais, via a rota do acido glucurônico a partir da glicose. Por razões práticas as frutas cítricas são boas fontes diárias de vitamina C, pois são geralmente consumidas cruas e não são portanto submetidas a processos de cozimento que podem destruir a vitamina C. Segundo Nunes (1998), das frutas de uso corrente, o caju situa-se entre as mais ricas. O recorde parece estar com a acerola, uma malpiguiácea, que pode conter de 3 a 5 g por 100 gramas de fruta fresca. Tabela 31 – Teores de vitamina C em alguns alimentos. Vitamina C Alimento Alimento mg/100g Maçã 10-30 Aspargos Banana 10 Feijão Cereja 10 Brócolis Goiaba 300 Couve Melão 13-33 Cenoura Laranja, limão 50 Couve-flor Pêssego 7-14 Aipo Morango 40-90 Milho Tangerina 30 Alho poro Carnes 0-2 Espinafre Fígado, rins 10-40 Cebola Leite de vaca 1-2 Ervilha Leite materno 3-6 Batata Vitamina C mg/100g 15-30 10-30 90-150 30-60 5-10 60-80 10 12 15-30 50-90 10-30 10-30 10-30 Funções fisiológicas e metabolismo A função principal do ácido ascórbico parece ser a síntese do colágeno. (NUNES, 1998). Na síntese do colágeno, a vitamina C age, possivelmente pela hidroxilação da prolina e da lisina. No entanto, diversas outras funções podem ser desempenhadas por ele, tais como a sua participação na formação da matriz protéica dos ossos e dos dentes, na formação das substâncias intercelulares e interfibrilares, na manutenção e integridade das células endoteliais e no metabolismo de alguns aminoácidos como a tirosina (onde evita a oxidação metabólica dos mesmos). O ácido ascórbico promove ainda a destoxicação da histamina; a redução do íon férrico com sua incorporação à ferritina, estocando dessa forma o ferro no baço e fígado. Com relação ao ferro, a vitamina C é ainda importante para sua absorção no aparelho digestivo. A vitamina está envolvida, ainda, na resposta do linfócito T e na quimiotaxia dos macrófagos, no metabolismo do colesterol (onde reduz os níveis sanguíneos de colesterol) e na síntese de hormônios esteróides no córtex adrenal. Vale ressaltar também a atuação do ácido ascórbico como antoxidante, onde, em conjunto com o alfatocoferol, betacaroteno e enzimas, age reduzindo e capturando radicais oxidantes livres, protegendo a célula contra danos que possam ser causados pela oxidação. Embora seja substituível por outros agentes, ou dispensável em parte para a ocrrência da reação, o ascorbato estimula a ação de uma série de enzimas (Dioxigenases contendo Fe2+ prostético e monoxigenases contendo Cu), onde atua fornecendo elétrons para manter os íons prostéticos metálicos na forma reduzida. Tais enzimas estão reunidas na tabela abaixo. Tabela 32 – Processos realizados por enzimas estimuladas pelo ascorbato. Processo Enzima Síntese de colágeno Propil-4-hidroxilase Propil-3-hidroxilase Lisil-hidroxilase Síntese da carnitina e seus metabólitos, em fungos. 6-N-trimetil-L-lisina hidroxigenase Gamabutirobetaína hidroxilase Timidina-7-hidroxilase Pirimidina desoxirribonucleosídeo 2’-hidroxilase Síntese de cefalosporina Deacetoxicefalosporina-C sintetase Catabolismo de tirosina 4-hidroxiferrinilpiruvato hidroxilase Dopamina betamonoxigenase Síntese de Norepinefrina Peptidilglicina monoxigenase alfa-amidante em seus precursores ativos. Fonte: Adaptado de Nunes (1998) A vitamina C é rapidamente absorvida no trato intestinal, por um mecanismo similar ao dos monossacarídeos. Penetra nos tecidos na forma de deidro, sendo logo reduzida nas células. Assim como a maioria das vitaminas hidrossolúveis, é estocada em quantidades limitadas no organismo animal, ocorrendo sua presença em todos os tecidos e fluidos orgânicos, com destaque para a pituitária, adrenais, cérebro e pâncreas, por conterem as maiores concentrações. Na filtração glomerular ocorre uma reabsorção tubular. O ácido ascórbico é excretado pela urina, suor e fezes. A perda fecal é mínima e sempre ocorre após altas ingestões da vitamina; as perdas pelo suor são baixas, ocorrendo as maiores perdas pela urina. A excreção urinária da vitamina irá depender das reservas orgânicas, ingestão e função renal. Existe uma estreita relação entre a vitamina C e a vitamina A. A carência desta última induz a uma avitaminose C secundária, ocorrendo o mesmo com uma hipervitaminose A. Existe também um sinergismo entre a vitmina C e a vitamina E, pois o ácido ascórbico protege os tocoferóis contra oxidação, da mesma maneira que estes auxiliam na manutenção das reservas da vitamina C. No tocante ao complexo B, as carências de riboflavina, ácido pantotênico e biotina induzem a uma queda na taxa de ácido ascórbico nos tecidos. Problemas decorrentes de deficiência De maneira geral sintomas carenciais não são muito comuns devido à capacidade de síntese na maioria dos animais, com algumas excessões para determinados animais selvagens, a cobaia e os seres humanos. Destes, o homem apresenta uma doença chamada escorbuto e a cobaia escorbútica apresenta diminuição da atividade geral, atrofia da musculatura das patas, fragilidade capilar e dificuldade de cicatrização de feridas. Entretanto, segundo Andriguetto (2002), quando o organismo não dispõe de quantidades suficientes de vitamina C, por síntese insuficiente ou por falta de ingestão, vamos verificar o aparecimento de inibição do crescimento, anorexia, apatia, hemorragia difusa da pele e articulações, fraturas ósseas, pele sem brilho, perda de peso anemia e diarréia. Este quadro é mais facilmente observado em macacos. Problemas decorrentes do excesso Há muito poucos relatos da ação tóxica de altas doses de ácido ascórbico nos animais domésticos – em cães pode levar a reações do tipo alérgico e em lontras gestantes, a pronunciada anemia. Por outro lado, em pessoas e animais de laboratório, megadoses da vitamina apresntam efeitos tóxicos, tais como oxalúria, uricosúria, hemólise, absorção de quantidades excessivas de ferro, possível ação mutagênica, provável destruição da vitamina B12 redução da capacidade bactericida dos leucócitos, entre outros (NUNES, 1998). Exigências nutricionais, suplementação e pesquisas relacionadas A literatura é muito controvertida, quanto aos animais de produção, com exceção daqueles de aquacultura, em que vários peixes e crustáceos apresentam requisitos bem definidos (salmão, truta, bagre, carpa, tilápia, camarão marinho, etc.). Já se descreveram respostas positivas à suplementação de porcos, galinhas, cães e cavalos – todos sintetizadores da vitamina. Entretanto, a possibilidade desses animais apresentarem deficiência somente seria possível se houvesse algum transtorno do metabolismo da glicose (deficiência de biotina, tiamina, nicotinamida, por exemplo) ou se aumentassem exageradamente as necessidades dietéticas (condições muito adversas de meio que levassem ao estresse: temperatura ambiente muito elevada, doenças mitigantes etc. Doses de 3,3g/kg de ração são consideradas seguras para galinhas, 10g/kg de ração, para suínos e trutas, e 1g/ kg de alimento, para animais de laboratório (NUNES, 1998). Alguns estudos relativamente recentes foram desenvolvidos com vitamina C. Segue abaixo, um demonstrativo de três destes estudos que são de importância zootécnica. Um estudo realizado por Fujimoto (2001), onde foi avaliada a eficiência de utilização do ascorbil polifosfato como fonte de vitamina C, em dietas para o crescimento de alevinos de Pintado (P. coruscans), não foram observados diferenças entre os tratamentos (P>0,01), quanto as variáveis de ganho de desempenho (ganho de peso, comprimento total, taxa de crescimento específico e conversão alimentar). Mas o grupo que não recebeu vitamina C, obteve os piores resultados (P<0,01) em relação aos demais grupos, nas variáveis de infestação parasitária e ocorrência de deformidades. Os resultados obtidos demonstraram que o nível de 500 mg de AP/kg de peso foi suficiente para prevenir a ocorrência de deformidades e infestações parasitárias, possibilitando melhor desenvolvimento de alevinos de pintado. Freitas (2001) avaliou a evolução do processo de cicatrização em Pacus (Piaractus mesopotamicus) alimentados com dietas contendo diferentes quantidades de ácido ascórbico revestido com palmitato e seus resultados Indicaram que embora as características do processo cicatricial não tenham alterado, a vitamina C favoreceu o processo de reparação. O exame macroscópico permitiu observar uma relação direta entre as dimensões da cicatriz nos diferentes tempos e a concentração crescente de vitamina C. Do mesmo modo o exame histológico demonstrou que, nos peixes com maior suplementação, a cicatrização foi favorecida pelo tratamento com a vitamina. Barros et al. (2002) estudou os efeitos de diferentes níveis de vitamina C, de ferro e a interação deles no desempenho produtivo e parâmetros fisiológicos em Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) e relatou que a ausência de vitamina C e ferro nas dietas, propiciou o aparecimento de anemia microcítica e hipocrônica aos alevinos. Os resultados revelaram ainda que o ganho de peso, a conversão alimentar e a porcentagem de sobrevivência não foram influenciados pelos diferentes níveis de suplementação de vitamina C e de ferro e que não houve interação entre os fatores das variáveis apresentadas. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com base nas informações reunidas, considera-se que as vitaminas são fundamentais na nutrição dos animais. Independentemente das exigências de cada espécie, bem como a função de determinada vitamina no organismo da mesma, as vitaminas possuem função essencial no metabolismo. Devido às suas características exclusivas, que as tornam um fator muito dinâmico no contexto do metabolismo, as vitaminas atuam em diversos mecanismos metabólicos, sendo cofatores enzimáticos das mais diversas reações bioquímicas, interferindo no metabolismo de outros nutrientes como os minerais ou ainda contribuindo para o correto funcionamento dos diversos sistemas. Devido a esta vasta participação em toda a fisiologia animal, deve-se atentar para que os animais disponham de níveis adequados de todas as vitaminas em suas dietas, evitando os extremos (avitaminose ou hipervitaminose), acarretando distúrbios metabólicos ao animal, o que consequentemente pode vir a comprometer o desempenho de produção. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABAD, A.R. and GREGORY, J.F. (1987). Journal of Nutrition, 117, 866-873. ARANHA, F. Q., BARROS, Z. F., MOURA, L. S. A.. The role of vitamin C in organic changes in aged people. Rev. Nutr., n.3, v.2, p. 89-97, 2000. BARRETO, S.L.T.; FERREIRA, W.M.; MORAES, T. Efeito de niveis de vitamina E na dieta sobre o desempenho e concentracao de α-tocoferol na carne de frangos de corte. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, v.51, n.4, p.387-392, 1999. BARROS, M. M.; PEZZATO, L. E.; KLEEMANN, G. K.; HISANO, H.; ROSA, G. J. M. Níveis de vitamina C e Ferro para Tilápia do Nilo (Oreochomis niloticus). In: Revista Bras. 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