Estresse térmico: Metabolismo, saúde, nutrição e produção - Parte I

Texto: L. H. Baumgard¹

O estresse térmico impacta negativamente uma variedade de parâmetros da atividade leiteira, incluindo produção, qualidade e composição do leite; saúde do rúmen; crescimento e reprodução, representando, dessa forma, um significativo impacto financeiro. A implementação de estratégias de redução do estresse térmico é crucial para minimizar as perdas financeiras. Além de melhorias na ambiência, estratégias nutricionais podem ser implementadas para ajudar a atenuar as perdas induzidas pelo calor.

Introdução

O termo “estresse” é definido de diferentes maneiras, mas, em geral, é usado para descrever influências externas a um sistema corpóreo, que podem modificar os mecanismos internos com relação ao seu normal ou ao seu estado de descanso. Assim, o termo estresse calórico é usado para descrever os efeitos de uma maior temperatura ambiental em diferentes sistemas fisiológicos, o que interessa enormemente à indústria de lácteos, em função das mudanças prejudiciais (na produção, metabólicas, reprodutivas) induzidas por esse tipo de estresse.

O estresse térmico impacta negativamente uma variedade de parâmetros da atividade leiteira, incluindo produção, qualidade e composição do leite; saúde do rúmen; crescimento e reprodução, representando, dessa forma, um significativo impacto financeiro (~US$ 900 milhões/ano para fazendas leiteiras nos Estados Unidos). Mudanças de manejo, como sistemas de resfriamento, e estratégias nutricionais têm conseguido reduzir alguns dos impactos negativos do estresse térmico em bovinos, mas a produtividade continua declinando durante o verão. Na região superior do Meio-Oeste dos Estados Unidos, a reprodução ineficiente induzida pelo calor pode ser o problema mais oneroso. Por exemplo, as taxas de gestação no Estado de Iowa caíram 19% durante o verão de 2010 e não retornaram aos níveis observados na primavera até o meio de dezembro.

Consequências biológicas do estresse térmico

O mecanismo biológico pelo qual o estresse térmico impacta na produção e na reprodução é parcialmente explicado pela menor ingestão de alimentos, mas também inclui status endócrino alterado, redução na ruminação e absorção de nutrientes, e maiores requisitos nutricionais de mantença, resultando em um decréscimo líquido em nutrientes e energia disponíveis para produção. Esse decréscimo na energia resulta na redução no balanço de energia (EBAL) e, parcialmente, explica (reduzido enchimento intestinal também contribui) porque a vaca leiteira apresenta perdas significativas de peso corporal quando submetida a forte estresse térmico.

A redução na ingestão de energia durante o estresse térmico resulta em balanço energético negativo (BEN), independentemente do estágio da lactação. Basicamente, vacas com estresse térmico entram em um estado bioenergético similar (mas não na mesma extensão) do BEN observado no início da lactação. O BEN associado com o período inicial do pós-parto se soma ao maior risco de desordens metabólicas e problemas de saúde, redução na produção de leite e reduzido desempenho reprodutivo. É provável que muitos dos efeitos negativos do estresse térmico na produção, saúde animal e índices reprodutivos sejam mediados pela redução no EBAL (similar ao período de transição). Entretanto, não está claro o quanto da redução no desempenho (produção de leite e reprodução) pode ser atribuído ou responsabilizado por parâmetros biológicos afetados pelo estresse térmico (isto é, redução na ingestão de alimentos vs. maiores custos de manutenção).

Saúde do rúmen:

Vacas em estresse térmico tendem a ter acidose ruminal, e muitos dos efeitos duradouros do clima quente (laminite, queda na gordura do leite, etc.) podem ser associados com um baixo pH ruminal durante os meses de verão. Isso pode ser explicado por uma maior taxa respiratória, que resulta em uma maior eliminação de dióxido de carbono (CO2). Para um efetivo de tamponamento do pH do sangue, o corpo precisa manter a proporção 20:1, de bicarbonato (HCO₃^-) para CO₂. Devido à redução no CO₂ do sangue, induzida pela hiperventilação, os rins secretam HCO₃^- para manter essa proporção, o que reduz a quantidade de HCO₃^- que pode ser usado (via saliva) para tamponar e manter o pH normal do rúmen. Além disso, vacas em estresse térmico ruminam menos (por causa da menor ingestão de alimentos e maior tempo de respiração), e a ruminação é um estimulante importante para a produção de saliva. Para complicar ainda mais o quadro, vacas em estresse térmico babam mais e isso, somado com a redução na produção de saliva, reduz a quantidade de agentes de tamponamento entrando no rúmen. Em função disso, é importante ter muito cuidado ao fornecer rações “quentes” (baixo nível de fibra) durante os meses de verão, atentando-se ainda para a qualidade da fibra que torna-se mais importante durante os períodos de estresse calórico, em função de sua capacidade de tamponamento e de estimular a produção de saliva.

Adaptações metabólicas à menor ingestão de alimentos

Um pré-requisito para entender as adaptações metabólicas que ocorrem com o estresse térmico é a compreensão dos ajustes fisiológicos e metabólicos do BEN termoneutro (isto é, em quadros de subnutrição ou durante o período de transição).

Vacas leiteiras em início de lactação entram em um estado fisiológico único no qual não são capazes de consumir nutrientes suficientes para suprir os requisitos nutricionais de manutenção e produção de leite, o que caracteriza os quadros de BEN. O BEN está associado com uma variedade de mudanças metabólicas que ocorrem para dar suporte à condição fisiológica dominante da lactação. Alterações acentuadas no metabolismo de carboidratos e lipídios garantem a divisão dos nutrientes derivados da dieta e dos tecidos para a glândula mamária e, não surpreendentemente, muitas dessas mudanças são mediadas pela somatotropina endógena, que naturalmente aumenta durante períodos de BEN. Uma resposta clássica é a redução na insulina circulante somada a uma redução na sensibilidade sistêmica à mesma. A redução na ação da insulina ativa a lipólise do tecido adiposo, levando à mobilização de ácidos graxos não esterificados (AGNE). Maiores quantidades de AGNE circulantes são típicas de vacas em período de transição e representam (junto com as cetonas derivadas do AGNE) uma fonte significativa de energia e de precursores para a síntese de gordura do leite para vacas em BEN. O metabolismo pós-absorção de carboidratos também é alterado pela menor ação da insulina durante o BEN, o que resulta em menor absorção de glicose pelos tecidos sistêmicos (isto é, músculos e gordura). Essa menor absorção de glicose pelos tecidos, somada com a mobilização de nutrientes (isto é, aminoácidos e AGNE) são importantes mecanismos das vacas em BEN para manter a lactação.

Estresse térmico e variáveis de produção

A ingestão de alimentos é reduzida em vacas leiteiras em estresse térmico, sendo tida como a principal causa de redução na produção de leite. Entretanto, a contribuição exata do menor consumo de alimentos para a redução total na produção de leite ou no ganho médio diário permanece desconhecida. Para avaliar essa questão, conduzimos experimentos envolvendo um grupo de animais sem estresse térmico e com consumo similar de alimentos para eliminar os efeitos da ingestão desigual de nutrientes. A utilização desse modelo nos permitiu determinar que a redução no consumo de nutrientes induzida pelo calor é responsável por aproximadamente 50% da redução na produção de leite (Figura 1 e 2), e que os outros 50% são explicados pelos efeitos diretos do calor. Assim, identificar as outras mudanças diretas induzidas pela hipertermia, além da redução na ingestão de alimentos, é um pré-requisito para desenvolver estratégias para maximizar a produção de leite durante os meses quentes do ano.

Razões teóricas para o metabolismo alterado

Ruminantes bem alimentados utilizam primeiramente o acetato (um ácido graxo volátil – AGV – produzido no rúmen) como uma fonte principal de energia. Por outro lado, durante o BEN, as vacas aumentam sua dependência dos AGNE como fonte de energia. Entretanto, apesar das vacas com estresse térmico terem reduções notáveis na ingestão de alimentos e estarem perdendo considerável peso corporal, elas não mobilizam o tecido adiposo para produzir energia.  Ou seja, as vacas em estresse térmico e BEN apresentam um metabolismo diferente de animais termoneutros em BEN, embora ambos estejam em estado energético negativo similar. A falta de mobilização de tecido adiposo, com produção de AGNE, em vacas com estresse térmico é explicada, pelo menos em parte, pelos maiores níveis de insulina circulantes, já que a insulina é um potente hormônio antilipolítico (impede a mobilização do tecido adiposo para produção de energia). O aumento na ação da insulina pode também explicar porque os animais com estresse térmico têm maiores taxas de eliminação de glicose. Sendo assim, prevenir ou bloquear a mobilização/quebra de gordura e aumentar a “queima” de glicose é presumidamente uma estratégia para minimizar a produção de calor metabólico em animais com estresse térmico. 

O aumento na utilização de glicose extramamária durante o estresse térmico cria um problema de tráfico de nutrientes em relação à produção de leite. A glândula mamária requer glicose para sintetizar a lactose do leite e a lactose é um osmorregulador primário, determinando, dessa forma, o volume total de leite. Entretanto, em uma tentativa de gerar menos calor metabólico, o corpo (presumidamente a musculatura esquelética) parece utilizar a glicose em uma taxa maior. Dessa forma, a glândula mamária pode não receber quantidades adequadas de glicose, resultando em uma produção mamária de lactose e, subsequentemente de leite, menor. Esse pode ser o mecanismo primário responsável pelas reduções adicionais na produção de leite não explicada pela redução no consumo de alimentos (Figuras 1 e 2).