La betaína tiene dos funciones principales. La primera es como donante de metilo (por medio de la S-adenosil-metionina (SAM)), con lo que se ahorra metionina, se reducen las concentraciones de homocisteína y se aumentan los sustratos disponibles para la síntesis de proteínas. En segundo lugar, cuando no está catabolizada, la betaína sirve de osmoprotector orgánico, acumulándose en las células sometidas a estrés osmótico.
Después de revisar los efectos positivos de la betaina en gallinas ponedoras y cerdos, esta revisión describe los efectos de la suplementación de betaina en el rendimiento de los rumiantes.
Funciones de la betaína en los rumiantes
Además de ser un donante de metilo, la betaína actúa como un osmolito. La betaína, como zwitterion (ión dipolar), tiene una carga neta neutra, pero tiene una región de cargas positivas y negativas. Esto permite a la betaína mantener las moléculas de agua (intracelulares) contra un gradiente de concentración (Hall y otros, 2016). Los estudios con bacterias durante las altas osmolaridades, muestran que la betaína restaura la desnaturalización de las proteínas, ahorrando enzimas, y estabiliza y ayuda en la termoprotección.
Otras funciones adicionales de la betaína son la de chaperona molecular, la de disminuir la susceptibilidad de las poblaciones microbianas al estrés, la de ser un agente antimicrobiano para algunas bacterias, como la Salmonella typhimurium y la de poder utilizar la betaína como nutriente.
Influencia positiva en la fermentación
En los rumiantes, la betaína también tiene una influencia positiva en la fermentación, aumenta la producción total de ácidos grasos volátiles (AGV) y aumenta la relación entre acetato y propionato (A:P). La betaína sirve como fuente de nitrógeno disponible en los rumiantes, aumentando la tasa de fermentación microbiana y alterando las pautas de fermentación.
Muchos autores describen cómo la betaína se convierte en acetato en el rumen, que puede utilizarse para la síntesis de grasa de la leche. Un ensayo in vitro con fluido ruminal mostró una degradación de la betaína del 6% después de 12h de incubación y del 15% después de 24h de incubación, lo que sugiere que la betaína sobrevive parcialmente al rumen. La betaína es altamente soluble en agua, disolviéndose inmediatamente en el fluido ruminal después de la ingestión y se demostró que más del 80% alcanza el duodeno dentro de las 12h. Esto explica los resultados positivos en el rendimiento de los rumiantes, similares a los que ya se han visto en aves de corral y cerdos (ver artículos de revisión anteriores).
Costo del estrés por calor
Las investigaciones sobre los efectos del cambio climático en la producción de leche han estimado que los efectos negativos del estrés por calor en la producción de leche suponen un coste de hasta 2.000 millones de dólares anuales en los Estados Unidos o más de 400 euros por vaca al año.
El estrés por calor se expresa principalmente con el término Índice de Temperatura y Humedad (THI). El principio del THI es que cuando aumenta, con una mayor temperatura ambiental y/o humedad relativa, el ganado tendrá más dificultades para refrescarse, disminuyendo el confort corporal. En el caso de las vacas lecheras, un THI > 72 se considera un estrés térmico leve. Un THI > 78 se considera un estrés por calor moderado con una producción de leche notablemente reducida y otros efectos fisiológicos.
Las vacas con (muy) altos rendimientos de leche, sufren más de estrés por calor que las vacas lecheras de baja producción, por lo que el umbral del THI para las vacas que producen más de 35 kg de leche/día se revisa de 72 a 68. Esto indica que, dependiendo de la humedad relativa, el inicio del estrés térmico en las vacas lecheras de alta producción se produce a temperaturas entre 21˚C (HR de 75%) y 24˚C (HR de 25%).
El estrés por calor puede medirse por las tasas de respiración, con el aumento del estrés por calor, la tasa de respiración también aumenta de baja (20-60 respiraciones/min) a alta (80-120 respiraciones/min) o incluso severa (>150 respiraciones/min).
Para aliviar la carga del estrés térmico, el hipotálamo reduce la secreción de las hormonas del apetito y del metabolismo de la energía T3 y T4, lo que provoca una disminución de la ingesta de materia seca (DMI). El hipotálamo también disminuye la secreción de progesterona y prolactina, reduciendo la secreción de leche y disminuyendo la producción de leche. Además de la reducción de la producción de leche (debido a la reducción de la ingesta de alimentos y a la homeostasis de glucosa y lípidos post-absorbentes), el estrés por calor también cambia la calidad de la leche, al reducir los niveles de lactosa y proteínas de la leche (Zhang et al., 2014). El estrés térmico tiene un efecto negativo en la formación de radicales libres endógenos, causando una reducción de la capacidad antioxidante de los animales. Durante el estrés térmico, se prolonga el equilibrio energético negativo (ENG), disminuye la actividad del hígado y aumenta la movilización de las grasas periféricas, lo que provoca una disminución de los niveles de colesterol y triglicéridos en el plasma.
Efectos del estrés térmico en la producción
La producción de leche puede disminuir entre el 10-15% y hasta el 50% durante los eventos de calor extremo. Un ensayo con ganado lechero durante 1 semana en zona termoneutral y 2 semanas después en condiciones de estrés térmico mostró una disminución de los rendimientos de leche de 32 a 27 y 23 kg/d durante la semana 1 y 2 de estrés térmico (<0,001;>PFigura 1). La ingesta de materia seca (DMI) se redujo de 25,5 kg/d a 20,2 y 18,8 kg/d durante las semanas 1 y 2 de estrés térmico (P<0,001). milk fat and protein% and -yields were decreased after 2 weeks of heat stress. the heat stress increased both rectal temperature and respiration rate (p><0,001).>
Un examen de las condiciones climáticas y la productividad lechera revela un resumen de los estudios sobre el impacto del estrés térmico en varias regiones, entre ellas los Estados Unidos, la Argentina, Australia, Nueva Zelandia, los Países Bajos, Israel y el Sudán. Las conclusiones de este examen son pérdidas anuales de rendimiento lechero de entre 31,4 y 168 kg. En una serie de ensayos, la Universidad de Arizona investigó la correlación entre las pérdidas de producción de leche y el aumento del THI. Los resultados indicaron que por cada aumento del THI en 5 puntos, la producción de leche se reducía aproximadamente 0,65 kg/día (Figura 2).
Efectos del estrés térmico en la fertilidad
Los impactos directos del estrés por calor en la fertilidad son causados por el deterioro de la función celular de las células reproductoras. Indirectamente, los problemas de fertilidad aumentan por el estrés térmico debido a la reducción de la ingesta de alimentos, el aumento de las concentraciones de triglicéridos séricos, ácidos grasos no esterificados (NEFA) y β-hidroxibutirato (BHBA), lo que indica una mayor movilización de grasa corporal y un mayor y más prolongado NEB durante la lactancia. El estrés térmico perjudica el desarrollo folicular y la función del cuerpo lúteo. Las tasas de concepción disminuyen al 10-15% en los días de con índices de temperatura de83 o más. El GNE prolongado causa un intervalo entre el parto y la concepción, pulsos de LH menos frecuentes, ondas foliculares más largas con el desarrollo de folículos dominantes más pequeños.
Resumiendo, las vacas estresadas por el calor tienen un mayor número de inseminaciones y una menor tasa de concepción. El estrés por calor de la madre durante la última etapa de la gestación puede dar lugar a un deterioro del crecimiento fetal y de la función inmunológica del neonato. Se pueden tomar diferentes medidas para liberar a los animales del estrés por calor, en cuanto a la nutrición, la betaína es una de estas medidas.
La betaína como donante de metilo
El efecto de la betaína como donante de metilo se describe ampliamente en artículos de revisión anteriores. Las investigaciones sobre rumiantes muestran los efectos beneficiosos de la betaína como donante de metilo también. Un ensayo realizado con cabras mostró un mayor nivel de creatina libre de leche, carnitina y metionina en cabras alimentadas con betaína en su dieta. Un ensayo con ganado lechero no mostró diferencias en el plasma NEFA, suero VLDL y triglicéridos entre las dietas con suplementos de metionina, colina y betaína. Otro estudio confirmó estos resultados y mostró una reducción de la NEFA en plasma con un 15% y de la BHBA con un 2,3% después de un suplemento de 150 g de betaina/vaca/día.
La betaína mejora el rendimiento de los rumiantes
Diferentes estudios muestran que la suplementación de betaina a las vacas lecheras lactantes puede aumentar la producción de leche entre el 5 y el 12%. En los diferentes estudios se utilizaron tasas de inclusión de 15-100 g/d y el mayor aumento se observó con 100 g/d de betaína, ver Tabla 1.
También se absorbió la grasa de la leche (3,27 a 3,43%; Wang et al., 2010), la lactosa y la proteína de la leche (5,01 a 5,16 y 2,99 a 3,12% resp.; Zhang et al., 2014; Hall et al., 2016). También en las cabras lecheras se observa un efecto positivo de la betaína en el rendimiento y la composición de la leche. La suplementación con betaina de 4g/kg resultó en un aumento de la producción de leche de 1,47 a 2,0 kg/d en el cuarto mes de lactancia. El porcentaje de grasa de la leche (de 4,4 a 4,69% en el 5º mes de lactancia) y la concentración de AGCS también aumentaron con la inclusión de la betaína.
La betaína mejora la digestibilidad del ADF y el NDF al mejorar la actividad bacteriana que degrada la fibra del rumen y la digestibilidad total de los nutrientes al aumentar la proliferación celular dentro de los tejidos intestinales, aumentando la disponibilidad de superficie para absorber los nutrientes y mejorando la eficiencia de utilización del alimento.
La betaína muestra efectos positivos durante el estrés por calor. Las temperaturas rectales disminuyen con el aumento de las dosis de betaína tanto en las vacas lecheras como en las ovejas. Además, la betaína mejora el estado antioxidante con el aumento de los niveles de cortisol en plasma, glutatión peroxidasa, superóxido dismutasa y malondialdehído cuando la betaína se complementa con las dietas de las vacas lecheras.
La betaína tiene un efecto positivo en la salud del rumen y la fermentación, mejorando la producción y el rendimiento de las vacas lecheras y las cabras. Además de los efectos positivos en el rumen, hay pruebas de que la betaína tiene una influencia positiva post-rumen, mostrando beneficios tanto durante el estrés por calor como en condiciones de neutralidad térmica sobre la fertilidad, la producción y la salud de las vacas lecheras y las cabras.
