Nutrição proteica de vacas leiteiras, a nova abordagem

Em 2021, após 20 anos a Academia Nacional de Ciências, Engenharia e Medicina (NASEM), antigamente chamada Conselho Nacional de Pesquisa (NRC) revisou as exigências nutricionais do gado leiteiro, publicando um documento que sistematiza os avanços científicos em nutrição até o momento e que faz recomendações de manejo alimentar para este tipo de gado em consonância com as necessidades do cenário mundial atual. Várias mudanças são propostas no NASEM (2021). Entre elas se destacam as estimativas de consumo animal, as exigências dos animais, bem como os suprimentos alimentares de energia.

Com o intuito de diminuir a excreção de nutrientes das vacas leiteiras, o NASEM (2021) enfatiza na eficiência de uso/conversão deles em produtos animais. Em virtude de sua importância econômica e ambiental, a eficiência de uso dos compostos nitrogenados tem sido abordada desde há tempo (Figura 1). Em condições típicas norte-americanas, de consumo por volta dos 22,1 kg MS/d, 17,8% de proteína bruta e 10 meses de lactação, Hanigan et al. (2013) estimaram que alimentando os animais com precisão para atingir suas necessidades (sem excessos), a eficiência de uso do nitrogênio aumentaria de 25% a 35% podendo diminuir um 39% a excreção do elemento sem mudança na produção de proteína láctea. Os benefícios para a indústria seriam a redução de custos de produção associados com a menor necessidade de ingredientes proteicos, e para a sociedade, a redução do impacto ambiental da produção.

Figura 1. Rações de custo mínimo baseados nas exigências NRC 2001 em função do nível de proteína bruta (St-Pierre 2013, citado por Hanigan, 2021)

O NRC (2001) superestimava a quantidade de leite permitida por PM em altos níveis de produção e a subestimava em níveis mais baixos. O problema em parte foi devido à suposição do modelo de que a conversão de PM em proteína do leite, após a subtração da mantença, era constante em 65%, e este problema foi extensivo aos AAs, que se expressam como porcentagem da PM (Hanigan et al., 2013).

Na verdade, se o tecido mamário tiver um bom suprimento de energia, ele será capaz de produzir leite próximo ao seu potencial máximo aumentando a eficiência de extração dos AAs de fluxo sanguíneo. Por outro lado, se na glândula mamaria se apresenta um fornecimento de energia inadequado, se reduzirá a síntese de proteína láctea reduzindo a extração de AAs, mas seu catabolismo aumentará. Se a energia for mantida constante e a oferta dos AAs reduzida, menos AAs serão catabolizados e a eficiência de extração pela glândula mamaria aumentará. Portanto, devido à capacidade variável de extração de AAs, assumir uma eficiência de uso pós-absortiva constante para a síntese de proteína láctea não é adequado (Hanigan et al., 2013).

Quando comparado com o NRC (2001) as quatro principais mudanças do NASEM (2021) na nutrição proteica foram: i) remoção dos vieses nas previsões no sistema proteína degradável no rúmen (RDP) e proteína não degradável no rúmen (RUP), ii) uma nova predição de proteína microbiana que reflete a natureza integrativa dos suprimentos de proteínas e carboidratos (FDN e amido) no crescimento microbiano, iii) uma nova previsão de produção de proteína do leite baseada inteiramente no fornecimento de 5 aminoácidos essenciais (AAE) e no fornecimento de energia, e iv) a adoção de eficiência variável no uso dos aminoácidos.

Outras mudanças incluíram previsões atualizadas dos usos endógenos e reprodutivos, remoção do suprimento endógeno de proteína metabolizável (PM), correção de erros estequiométricos da conversão de proteínas e de aminoácidos livres e a revisão das estimativas de composição de aminoácidos dos alimentos e das proteínas corporais. Uma limitação do NASEM (2021) é a impossibilidade de predizer a reciclagem e o uso de aminoácidos para outras funções metabólicas em períodos críticos como a transição (Lapierre et al 2021, Hanigan, 2022).

O uso de funções integrativas para proteína microbiana e proteína do leite força uma mudança na abordagem conceitual para definir as necessidades de aminoácidos, proteína e energia para a lactação. No NASEM (2021) não é mais possível definir uma necessidade específica para nenhum desses nutrientes; o modelo representa as respostas a cada um, e a economia predominante determinará a melhor combinação geral de nutrientes a ser usada, dentro dos limites biológicos (Hanigan, 2022).

Em virtude que o NRC (2001) apresentava superestimativa de RUP e subestimativa de RDP, no NASEM (2021) foram diminuídas as taxas de passagem; de 6,69 a 5,28%/h nos concentrados e de 5,07 a 4,87%/h nas forragens, resultando na redução no aporte de RUP de todos os alimentos, principalmente dos concentrados, e dentro de eles, os de maior conteúdo de RUP. Assim, a composição do fluxo total de proteínas foi alterada, refletindo maior contribuição do pool microbiano e menor aporte da RUP (Hanigan, 2022).

A produção de proteína microbiana é função da degradação ruminal da FDN, do amido e do conteúdo de RDP, sendo este último o principal driver da síntese sob condições de dietas típicas. Porém, a substituição dos carboidratos degradáveis no rúmen supracitados por RDP não aumentará a produção de proteína microbiana. A conversão de RDP a proteína bruta microbiana é de 51,6%. A recomendação geral de RDP mínima é de 10% da MS da dieta. A digestibilidade intestinal da proteína microbiana não mudou (80% de proteína verdadeira na proteína microbiana e 80% de digestibilidade da proteína verdadeira), mas a digestibilidade da RUP foi atualizada. O aporte de proteína endógena não é mais contabilizado dentro da PM. Assim, para melhorar a precisão do modelo foi necessário mudar as origens dos pools que dão origem à PM, em alguns casos suas digestibilidades e atualizar a composição de AAs dos ingredientes das dietas (Hanigan, 2022).

O uso da PM para a síntese de proteína láctea é dirigido pela integração de 5 AAs essenciais (AAE; histidina, isoleucina, leucina, lisina e metionina), a energia digestível oriunda de fontes não-proteicas (EDnp), a FDN digestível (dFDN) e o peso corporal (PC). Os outros 15 AAs são considerados como um somatório. A estimativa de PM não é diretamente considerada na predição de produção de proteína láctea no NASEM (2021), por tanto não existe exigência de PM. Adicionalmente, cada termo da equação é aditivo (5AAE, EDnp, dFDN e PC), consequentemente, o alvo de produção de proteína láctea pode ser atingido por um número infinito de combinações entre eles (Hanigan, 2022).

O modelo NASEM (2021) indica as necessidades de energia e proteína em termos de energia líquida e AAs líquidos com eficiências variáveis de conversão da dieta para produto. Sob essa premissa, a quantidade “necessária” na dieta para atingir o nível alvo de produção não é fixa. Varia dependendo de quais outros nutrientes são fornecidos e, até certo ponto, do ambiente e do estado fisiológico em que o animal se encontra. Um exemplo ilustrativo é a quantidade de FDN necessária na dieta; ela pode variar com a quantidade e a degradabilidade ruminal do amido (processamento), a origem da FDN, o tamanho da partícula da forragem, então não existe exigência fixa e sim um intervalo no conteúdo de FDN (Hanigan, 2022).

A verdadeira exigência dos animais é pelos AAs que formam a PM. A diversidade de composição de AAs na PM forçou, até certo nível, a superestimação das exigências de PM no NRC (2001) como medida compensatória de um possível baixo suprimento de alguns AAs. Assim, os animais podem ser alimentados com sucesso com menor fornecimento de PM se a composição de AAs é mais adequada às exigências (Hanigan et al, 2013).

Com o foco da nutrição proteica das vacas leiteiras dirigido nos AAs, o Comité do NASEM (2021) calculou a eficiência de uso dos AAE, definiu o alvo de eficiência de uso dos AAE, fez a predição da eficiência de uso dos AAE identificando os fatores que a afetam e identificou os AAE com o menor suprimento (Lapierre et al 2021).

Para o cálculo de eficiência de uso dos aminoácidos foi considerado o conceito de eficiência combinada, que além da exportação (proteína láctea, proteína fecal metabólica e descamação) e do o acréscimo de tecido corporal (crescimento e reprodução), inclui uma perda urinaria endógena (obrigada) e o catabolismo de aminoácidos. A eficiência combinada considera que o catabolismo dos EAA não acontece no mesmo lugar de síntese ou secreção de proteína. Quando o fluxo líquido de um AAE é baixo, o fluxo pós-absortivo é muito semelhante ao filtrado pela glândula mamária e o secretado no leite, indicando pouco catabolismo. Um fluxo de AAE de adequado a elevado incrementa seu catabolismo (Lapierre et al., 2020; Lapierre et al 2021).

O catabolismo dos aminoácidos é considerado uma ineficiência que sempre acontecerá, mas que pode ser maior enquanto aumenta o suprimento deles. Isso faz que:

· A eficiência de uso de um AAE não seja fixa;

· Os AAE com maior eficiência de uso possuem o menor suprimento;

· A necessidade de definir um valor de eficiência referencial para cada AAE, devido à grande variação entre e dentro dos AAE.

O NASEM (2021) considera como alvo de eficiência de uso dos AAE o valor onde a exportação na proteína se torna maior. A relação obtida entre ambas variáveis foi de comportamento quadrático. No caso da lisina o valor considerado alvo foi 0,72 (Figura 2). Para os AAE o resultado foi ajustado com estudos que deletaram os 5 AAE drivers. Também foi assumido um aporte de energia adequado, no entanto, se precisa de mais pesquisas com ingesta variável de energia (quantidade e tipo) e variações gradativas individuais dos AAE (Lapierre et al 2021).

Figura 2. Eficiência de uso da lisina variando seu suprimento (Lapierre, 2021)

Quando as dietas são de baixa concentração proteica o metabolismo animal detecta o déficit, se reduzem as perdas catabólicas com o intuito de preservar os AAs para tentar manter o nível de produção. Também há maior reciclagem de ureia, dirigindo-a para a síntese de proteína microbiana ruminal que contribuirá à PM. Contudo, estas mudanças não são suficientes e uma perda de produção acontece, mas ela geralmente será menor do que o declínio do catabolismo, tornando o animal mais eficiente na utilização dos aminoácidos disponíveis para produção. Os AAE com a menor produção de proteína láctea foram os de menor suprimento (Lapierre et al., 2020, Hanigan, 2022).

Existe uma relação entre o consumo de energia e proteína/AAs com a energia e proteína secretada no leite produzido, mas também existe uma interação entre a energia e proteína/AAs consumidos. O baixo aporte de proteína/AAs limitará a quantidade de proteína do leite que pode ser produzida, o que limitará a produção de lactose (a proteína do leite é um impulsionador da síntese de lactose) e, portanto, diminuirá a energia contida no leite. A vaca poderá redirecionar essa energia, estocar mais reservas sob a forma de gordura e reduzir o consumo à medida que essa energia adicional é detectada no centro de regulação de ingestão do cérebro. Nesse caso, a eficiência de conversão da energia diminui e da proteína aumenta. Mas a proteína não é um ente único, ela está composta por AAs, então o exemplo prévio se aplica a todos os AAE, bem como à fibra, o amido, alguns ácidos graxos e possivelmente as vitaminas e os minerais se não são suplementados, tornando complexo o estudo (Hanigan, 2022).

Para avaliar os efeitos econômicos e ambientais da atualização das recomendações da PM e AAE, umas dietas para gado leiteiro no Canada foram simuladas baseadas no i) NRC (2001), com base na PM e PM mais lisina e metionina (em base a PM) e ii) em uma abordagem fatorial mais atual (similar ao NASEM, 2021), balanceando para PM ou AAE (considerando histidina, lisina e metionina). Quando comparado ao balanceamento por PM (NRC, 2001) o consideração dos AAE (similar ao NASEM 2021) reduziu 3,8% o balanço estimado de N da fazenda e aumentou tanto a receita líquida em 4,5% (menor inclusão de concentrado proteico nas dietas) quanto a eficiência de uso do N pelo animal em 4,3%, diminuindo em 1,7% a emissão total de gases de efeito estufa pela redução da emissão de N₂O. Embora a magnitude da melhora pode diferir dependendo da situação da fazenda, a nova abordagem constitui uma melhor correspondência entre o suprimento e a exigência de AAs, podendo fornecer uma oportunidade para diminuir a excreção de N da fazenda e ser mais lucrativa (Binggeli et al., 2021).

Para atingir o 100% do potencial das vacas, provavelmente a dieta deve fornecer uma combinação perfeita de nutrientes, mas como as vacas estão operando em níveis de produção inferiores ao máximo possível, há várias combinações de nutrientes que podem ser usadas para atingir a produção alvo. Portanto, não há “exigências” específicas para um nutriente, e sim rangos de adequação aparente que podem variar dependendo do que está sendo fornecido como dieta, do ambiente e do estado fisiológico da vaca (Hanigan, 2022).

O suprimento mínimo de cada um dos AAE seria a quantidade líquida nas secreções, o acréscimo de tecido corporal mais as perdas mínimas que sempre acontecem (ineficiência que aumenta em relação ao suprimento). A eficiência média de uso dos AAE para manutenção e produção está entre 60 e 75%, com valores entre 71 e 75% para His, Ile, Leu, Lys e Met (AAE drivers da síntese de proteína do leite). Essas eficiências podem ser usadas para calcular os suprimentos alvos a serem absorvidos. No entanto, pode-se alimentar mais de um AAE ou de energia digestível de origem não proteico para compensar um déficit aparente de outro, desde que o déficit não seja maior do que a eficiência de uso biologicamente alcançável (a compensação permitida) (Hanigan, 2022).

Parece ser que 90% de eficiência de uso é um limite prático para a formulação da dieta, mas não se pode tentar operar todas as eficiências de uso dos AAE a 90%, pois uma perda de produção acontecerá. Provavelmente pode-se operar 1 ou possivelmente até 2 eficiências de uso a 90%, desde que o fornecimento de energia seja alto e um ou mais dos EAA drivers se encontrem com eficiência inferior à meta (Hanigan, 2022).

A probabilidade de um EAA limitar a produção deve aumentar na medida que sua eficiência de uso aumenta. Portanto, faz sentido suplementar aqueles com maior eficiência, sempre que economicamente viável. Um AAE com menor eficiência, mas muito mais barato do que outro com maior eficiência, pode oferecer a melhor escolha econômica.

Desde há muito tempo a metionina já se ponderava como um dos aminoácidos mais limitantes da produção leiteira (Schwab et al., 1976). Em virtude de seu papel como substrato ou estimulador da síntese de proteína láctea nas vacas leiteiras (Yoder et al., 2020), esse aminoácido agora é considerado um dos cinco que integradamente promovem o supracitado processo anabólico (NASEM, 2021), mudando apenas as considerações nutricionais para sua suplementação.

O Timet®, a metionina protegida da ação ruminal da Vetagro, é um produto de biodisponibilidade testada (Fontoura et al., 2019). A suplementação do Timet nas dietas de vacas leiteiras em lactação permite: I) aumentar a eficiência de uso do nitrogênio ao reduzir a PB da dieta, sempre que o suprimento de PM seja adequado (Fredin et al., 2016) e II) incrementar a produção de leite e seus sólidos nos animais consumindo dietas de baixo aporte de metionina metabolizável (King et al., 2021).

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Artigo original de Luis Depablos (luis.depablos@vetagro.com)

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