Arch Med Vet 43, 241-250 (2011)

ARTÍCULO ORIGINAL

P Sepúlveda ^a, F Wittwer ^b, H Böhmwald ^b, RG Pulido ^c, M Noro ^b

^a Escuela de Graduados, Facultad de Ciencias Veterinarias, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.
^b Instituto de Ciencias Clínicas Veterinarias, Facultad de Ciencias Veterinarias, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.
^c Instituto de Ciencia Animal, Facultad de Ciencias Veterinarias, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.
* Casilla 567, Valdivia, Chile; mirelanoro@gmail.com.

SUMMARY

The aim of this study was to evaluate the influence of magnesium oxide (MgO) supplementation at different times and doses on ruminal pH and magnesium (Mg) metabolic balance in lactating dairy cows grazing on a permanent pasture. Four ruminal-fistulated Friesians cows were used. Animals were arranged in a 4x3 design, with 3-experimental periods in each experiment. After twenty days of pre-experimental period, measurement periods lasted 1 day and with an inter-experimental time of 3 days. MgO was given as oral drench after milking. Experiment-1: C = control, MS = 60 g/cow as morning-supplementation and ES = 60 g/cow as evening-supplementation. Experiment-2: C = control, MgO-60 = 2 doses 30 g/cow and MgO-90 = 2 doses 45 g/cow. Ruminal fluid and blood samples were obtained at 8:30, 10:30, 13:00, 17:30, 19:30, 22:00 and 02:30 hours to determine rumen pH, Mg, potassium (K) and ammonia-N (N-NH₃) concentrations and plasma Mg concentrations. In Experiment-1, pH decreased in C during the day, showing the lowest values in the afternoon, whereas in MS pH remained without variation during the day and in ES pH increased after the administration. In Experiment-2, MgO-60 kept pH without changes during the day. Ruminal-Mg concentrations increased in cows receiving ES (Experiment-1) and in cows receiving MgO-90 (Experiment-2). Magnesemia was greater in MS than C or ES (Experiment-1) and in cows supplemented (Experiment-2). K and N-NH₃ concentrations were similar among treatments in both experiments. It is concluded that 60g MgO, supplied as a single dose in the morning or as two doses of 30 g each in the morning and evening, respectively, increases ruminal pH of cows reducing the natural decline observed during the day and increasing magnesemia.

Key words: ruminal pH, magnesium oxide, grazing, dairy cow.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

El magnesio (Mg) es fundamental para numerosos procesos fisiológicos y bioquímicos en el organismo (Rosol y Capen 1997) y por esta razón no es sorprendente que su deficiencia se manifieste en una variedad de desórdenes en el bovino, como disminuciones en el consumo de alimento, fermentación ruminal (Ammerman y col 1971) y producción de leche (Wilson 1980), e incluso provocar la muerte producto del cuadro clínico de tetania hipomagnesémica (Underwood y Suttle 1999). No se ha descrito un mecanismo hormonal que regule las concentraciones plasmáticas de Mg, por esto, si la cantidad de Mg excretada por la leche, orina y heces excede a la cantidad de Mg absorbido se produce el cuadro de hipomagnesemia (Martens y Schweigel 2000). Este cuadro es una de las alteraciones metabólicas que ocurre frecuentemente en sistemas de pastoreo de la zona sur de Chile, particularmente durante el periodo de primavera y otoño (Scandolo y col 2004).

La suplementación con Mg a vacas durante el periodo de la lactancia se ha convertido en una práctica rutinaria en la mayoría de los predios lecheros, siendo necesaria para prevenir problemas de salud y reducciones en la producción de leche de los animales del rebaño (Underwood y Suttle 1999). Una de las fuentes más usadas en la suplementación de vacas lecheras es el óxido de Mg (MgO) y se ha reportado que su utilización en dosis de 50 g/vaca/ día es capaz de mantener la magnesemia dentro de límites fisiológicos (Wittwer y col 1997). El MgO además de ser una buena fuente de Mg es un alcalinizante ruminal y ha sido utilizado, en dosis mayores, para moderar el rápido aumento en la acidez del rumen cuando las vacas son alimentadas con elevadas cantidades de carbohidratos de rápida fermentación y aliviar la consecuente reducción en el apetito y la producción de leche (Thomas y Emery 1969, Jesse y col 1981, Thomas y col 1984, Erdman 1988). A diferencia de los antecedentes respecto a su utilización como fuente de Mg, la información disponible sobre su efecto y dosis a utilizar como fuente alcalinizante del pH ruminal en vacas en condiciones de pastoreo es escasa (Valentine y col 1993, Scandolo 2005).

El pH ruminal presenta variaciones durante el día (Bretschneider y col 2001, Kolver y de Veth 2002, Pulido 2010); es así como en un estudio realizado en el sur de Chile con vacas fistuladas mantenidas en pastoreo permanente se observó un valor máximo de 6,7 en horas de la mañana y un mínimo de 5,9 al final de la tarde (Scandolo y col 2007). Diversos estudios señalan que la solubilidad del Mg en el líquido ruminal es dependiente del pH en el rumen (Johnson y col 1988, Emanuele y Staples 1994, Dalley y col 1996), ya que su solubilidad disminuye cuando el pH aumenta sobre 6,5 y aumenta cuando el pH disminuye (Jittakhot y col 2004^b). Basado en estos antecedentes es posible inferir que para elaborar una estrategia de suplementación con Mg se debe considerar como un factor importante el horario de administración del mineral. En este sentido, y según los antecedentes de Scandolo y col (2007), el horario más adecuado sería entre las 11:00 y 17:00 horas. Considerando condiciones de suplementación prácticas para el personal a cargo del rebaño, se debería suplementar a los animales en el momento de la ordeña de la tarde, sin embargo, no existen antecedentes al respecto.

Por otra parte, es fundamental que el pH del líquido ruminal de las vacas esté dentro de valores que permitan una adecuada digestión de forrajes, siendo óptimo un pH de 6,35 (Kolver y de Veth 2002, Wales y col 2004). Como se mencionó anteriormente, el pH puede variar considerablemente durante el día y presentar valores sobre o bajo el óptimo estipulado. Se ha descrito que la digestibilidad ruminal in vitro del forraje disminuye a un pH < 5,8 (Kolver y de Veth 2002, Wales y col 2004) a causa de un efecto negativo sobre la digestión de la celulosa y en el desarrollo de bacterias celulíticas (Russell y Dombrowski 1980). A su vez, cuadros de acidosis ruminal subaguda (SARA) han sido diagnosticados en rebaños lecheros del sur de Chile, la mayoría de los casos asociados a problemas en el manejo nutricional de los animales (Noro y col 2010). Por lo tanto, el reducir las variaciones de pH ruminal en vacas a pastoreo podría dar oportunidad de mejorar la digestión de la materia orgánica por los microorganismos ruminales, y consecuentemente la ingesta de materia seca y la producción de leche (Wales y col 2004). En este sentido, el efecto alcalinizante del MgO podría ser una alternativa eficiente y de bajo costo.

No se ha determinado si la utilización del MgO en vacas mantenidas en pastoreo podría, por una parte, mejorar el balance metabólico de Mg y, por otro lado, mantener el pH ruminal dentro de límites fisiológicos y con menores fluctuaciones durante el día. La presente investigación tuvo como objetivo determinar y comparar el efecto de una suplementación con MgO matutina o vespertina y en diferentes dosis sobre el pH ruminal y el balance metabólico de Mg de vacas lecheras en pastoreo de primavera.

MATERIAL Y MÉTODOS

ANIMALES Y ALIMENTACIÓN

Los ensayos fueron realizados en el predio experimental Vista Alegre de la Universidad Austral de Chile, ubicado a 9 km al norte de la ciudad de Valdivia, Región de Los Ríos, Chile, 39º48' LS y 73º13' LO, desde fines de octubre a inicios de diciembre del año 2008.

Se utilizaron cuatro vacas Frisón Negro fistuladas con cánulas ruminales permanentes, clínicamente sanas, con un peso promedio de 500 ± 50 kg, de 3 a 5 años de edad, entre su 3º a 5º mes de lactancia, con una producción de leche entre 25 a 30 L/día y con una condición corporal de 2,5 a 3,5 puntos (escala 1 a 5) (Ferguson y col 1994). Las vacas fueron mantenidas en pastoreo rotativo de praderas permanentes con predominio de Lolium perenne y Bromus valdivianus, y libre acceso a agua en potreros de 1 a 4 ha de superficie y con sistema de rotación en franjas asignadas dos veces al día. Además, cada animal recibió durante la ordeña de la mañana (8:00 h) y tarde (17:00 h) 2,5 kg de concentrado comercial para vaca en lactancia¹, sin un aporte adicional de sales minerales.

DISEÑO EXPERIMENTAL Y TRATAMIENTOS

El diseño experimental fue dividido en dos etapas. En la primera etapa (ensayo 1) se determinó el efecto de una suplementación matutina o vespertina con 60 g/día de MgO, y en la segunda (ensayo 2), el efecto de una suplementación con 60 g/día o 90 g/día de MgO. En ambos ensayos la suplementación se realizó con un suplemento mineral comercial de MgO granulado², el que fue suministrado a cada vaca con agua por vía oral.

Antes de iniciar los ensayos los animales pasaron por un período de adaptación, durante el cual permanecieron 20 días con una dieta control, constituida de forraje y concentrado. Luego se inició el ensayo 1 y posteriormente el ensayo 2, ambos de nueve días de duración. Entre ambos ensayos los animales permanecieron tres días sin suplementación de Mg. De esta manera, el experimento en total tuvo una duración de 41 días, incluido el periodo de adaptación.

Ensayo 1. Se utilizó un diseño de 4 x 3 (4 animales y 3 tratamientos), con 3 periodos experimentales de 1 día de duración cada uno y 3 días de descanso entre periodos. En cada periodo experimental las vacas recibieron tratamientos distintos (4 repeticiones por tratamiento), según lo descrito a continuación: Tratamiento 1, control: sin suplementación con MgO; Tratamiento 2, suplementación matutina: 60 g/vaca/día de MgO, suministrado posterior a la ordeña de la mañana (8:40 h); Tratamiento 3, suplementación vespertina: 60 g/vaca/día con MgO, suministrado posterior a la ordeña de la tarde (17:40 h).

Ensayo 2. Al igual que el ensayo 1, se utilizó un diseño de 4 x 3 (4 animales y 3 tratamientos), con 3 periodos experimentales de 1 día de duración cada uno y 3 días de descanso entre periodos. En cada periodo experimental las vacas recibieron tratamientos distintos (4 repeticiones por tratamiento), según lo descrito a continuación: Tratamiento 1, control: sin suplementación de MgO; Tratamiento 2, MgO 60: 60 g/vaca/día de MgO, suministrado mitad en la mañana (8:40 h) y mitad en la tarde (17:40 h); Tratamiento 3, suplementación MgO 90: 90 g/vaca/día de MgO, suministrado mitad en la mañana (8:40 h) y mitad en la tarde (17:40 h).

MUESTRAS Y ANÁLISIS

Líquido ruminal. Se obtuvieron 50 mL de líquido ruminal del saco caudoventral del rumen de forma manual a través de la cánula ruminal en siete oportunidades: a las 8:30 horas (previo a la administración de MgO), posteriormente a las 10:30, 13:00 y 17:30 horas (previo a la administración de MgO en la tarde) y a las 19:30, 22:00 y 2:30 horas del día siguiente. Inmediatamente se determinó el pH mediante un peachímetro portátil³. Para la determinación de Mg y potasio (K) se obtuvo una alícuota de líquido ruminal para ser centrifugada a 3.000 g durante 15 minutos y el sobrenadante obtenido se congeló a –20 °C en microtubos de 1,5 mL hasta su posterior análisis. Para la determinación de nitrógeno amoniacal (N-NH₃) se traspasaron 10 mL de muestra, previamente filtrada, a tubos con 0,1 mL de H₂SO₄ al 50% y se mantuvieron refrigerados. Luego, las muestras fueron transportadas al laboratorio dentro de tres horas desde su obtención y centrifugadas a 2.000 g durante 15 minutos a 4 °C, traspasando 1,5 mL del sobrenadante a microtubos y congeladas a –20 °C hasta su posterior análisis. Las concentraciones ruminales de Mg se determinaron mediante el empleo de un EAA⁴ y las concentraciones ruminales de K mediante fotometría de llama⁴ utilizando una dilución de 1:2.500 y 1:200 con cloruro de lantano (LaCl₃) al 0,1%, respectivamente. La concentración de N-NH₃ se determinó en duplicado mediante colorimetría⁵, utilizando la reacción de indofenol (Bal y col 2000). Los resultados fueron expresados en mmol/L.

Orina. Se obtuvieron muestras de 50 mL de orina por micción natural inducida mediante estimulación de la región subvulvar a las 8:30, 13:00, 17:30 y 22:00 horas. Inmediatamente se traspasó un volumen de 5 mL en tubos con 0,3 mL de HCl 6N y luego fueron centrifugadas a 270 g durante 10 minutos, traspasando 1,5 mL del sobrenadante a microtubos y congelados a –20 °C hasta su posterior análisis. Para determinar las concentraciones de Mg y creatinina, las muestras se diluyeron 1:1.300 con LaCl₃ al 0,1% y 1:50 con agua, respectivamente. La concentración de Mg se determinó con un EAA⁴ y la de creatinina mediante colorimetría (Jaffé, Human^®), utilizando un autoanalizador de bioquímica clínica⁶. Los resultados se expresaron en mmol/L. Además se determinó el clearance de Mg urinario o Mg-u corregido por creatinina (CUM) por la fórmula: CUM (mmol/L) = Mg-u (mmol/L) / creatinina-u (mmol/L) (Sutherland y col 1986).

Plasma. Muestras de sangre fueron obtenidas mediante venopunción yugular utilizando tubos heparinizados de 5 mL a las mismas horas de obtención de las muestras de líquido ruminal. Fueron centrifugadas a 270 g durante 10 minutos para la obtención de plasma, el que fue traspasado a microtubos y congelados a –20 °C hasta su posterior análisis. Se determinó la concentración de Mg por EAA⁴ utilizando una dilución de 1:100 con LaCl₃ al 0,1%. El resultado se expresó en mmol/L.

Alimento. Se obtuvieron dos muestras de pradera que correspondieron al día de inicio de cada ensayo y una muestra compuesta del concentrado. Cada muestra de pradera para digestibilidad correspondió a un corte sobre los 7 centímetros (altura de residuo postpastoreo), recolectando el mismo tipo de material que consumían las vacas. Se determinó materia seca (MS) (horno de ventilación y estufa), proteína bruta (PB) (Micro Kjeldahl), energía metabolizable (EM), fibra detergente neutro (FDN) y fibra detergente ácido (FDA), cenizas totales (combustión a 550 °C) y Mg y K (EAA)⁷. Sus valores se presentan en el cuadro 1.

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Los datos obtenidos se analizaron mediante estadística descriptiva (X ± EE). La normalidad se evaluó utilizando la prueba de Shapiro-Wilk y la homoscedasticidad por la prueba de Bartlett. Se utilizó un diseño lineal general de AOV/AOCV considerando el efecto de la hora del día de suplementación (ensayo 1) o dosis de MgO (ensayo 2); el efecto fijo del período de muestreo; el efecto de la interacción entre el suplemento y el período de muestreo; el efecto de la interacción entre el suplemento y el hora del día; considerando el efecto del animal como covariable. Las medias se contrastaron mediante la prueba de comparaciones múltiples de Tukey. Se utilizó un valor de P < 0,05 como criterio de aceptación de efectos estadísticamente significativos (Petrie y Watson 2006). El programa computacional utilizado fue el Statistix 8.0 para Windows (Analytical Software, Roseville, MN, USA) (Statistix 2003).

RESULTADOS

ENSAYO 1

pH ruminal. Las vacas que recibieron suplementación con MgO, matutina y vespertina, presentaron valores de pH ruminal superiores (P < 0,05) a las vacas controles (cuadro 2). Los animales que recibieron suplementación matutina mantuvieron los valores de pH ruminal sin variaciones durante el día (P > 0,05) y los con suplementación vespertina aumentaron su pH posterior a la suplementación (P < 0,05), manteniendo estos valores sin cambios hasta las 2:30 horas. Por el contrario, en las vacas controles se observó una disminución (P < 0,05) del pH ruminal en horas de la tarde, presentando los valores promedio más bajos (5,9) a partir de las 17:30 horas (figura 1).

K y N-NH₃ ruminal. Las vacas que recibieron suplementación no presentaron diferencias (P > 0,05) en las concentraciones de K en relación a las vacas controles (cuadro 2). Sin embargo, se observaron diferencias (P < 0,05) entre los horarios de muestreo, presentando las menores concentraciones en horas de la mañana (21,1 ± 1,62 mmol/L) y los mayores en horas de la tarde (30,6 ± 2,23 mmol/L). Con respecto al N-NH₃, las vacas que recibieron suplementación no presentaron diferencias (P > 0,05) en las concentraciones en relación a las vacas controles (cuadro 2). Sin embargo, al igual que con el K, se observaron diferencias (P < 0,05) entre los horarios de muestreo, presentándose los menores valores a las 8:30 horas (12,2 ± 4,45 mmol/L) y los mayores (24,3 ± 4,02 mmol/L) entre las 17:30 y 19:30 horas.

Mg plasmático y CUM. La magnesemia fue superior en las vacas que recibieron suplementación matutina, si bien todos los valores se encontraron dentro de los límites fisiológicos (cuadro 2 y figura 2). No se observaron cambios (P > 0,05) en el CUM entre tratamientos (cuadro 2), sin embargo, se observó una tendencia a aumentar las concentraciones en las horas posteriores a la suplementación.

ENSAYO 2

pH ruminal. Las vacas que recibieron suplementación con MgO, 60 y 90 g, presentaron valores de pH ruminal superiores (P < 0,05) a las vacas controles (cuadro 3) y mantuvieron los valores de pH ruminal sin variaciones durante el día (P > 0,05, figura 2). Al igual que en el Ensayo 1, en las vacas controles se observó una disminución (P < 0,05) del pH ruminal en horas de la tarde, presentando los valores más bajos a partir de las 19:30 horas (figura 2).

⁶ MetroLab 2300^®, Wiener Lab.

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