UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFacultad de AgronomaDepartamento de Produccin AnimalMaracay

METABOLITOS SECUNDARIOS

Importancia en la produccin con especies de inters zootcnico

Dr. lvaro Ojeda

Marzo, 2010

Metabolismo Secundario Definiciones Metabolismo Secundario Sustancias Ecolgicamente EficacesAgronoma-U.C.V.Conjunto de procesos mediante los cuales se generan sustancias que no forman parte del metabolismo primario (fotosntesis, respiracin, transporte de solutos, translocacin, asimilacin de nutrientes y diferenciacin celular; entre otros), poseen caractersticas muy variadas, as como una extrema complejidad qumica y en sus rutas biosintticas de origen. 8000 polifenoles 1000 alcaloides 270 aminocidos no-proteicos 32 ciangenos Otros (saponinas, terpenos, etc)

Metabolismo Secundario Definiciones Agronoma-U.C.V.Compuestos secundarios Defensa QumicaMetabolismo intermediarioprecursores de otros metabolitos Transporte y almacenamiento deNitrgeno Razn de ser ?

Metabolismo Secundario Particularidades Agronoma-U.C.V.

Proteccin de los depredadores

Mayor en plantas con elevada concentracin de nitrgeno

Accin sobre:

Digestin y absorcin de protenas, CHOs y minerales Biodisponibilidad de vitaminas

Su efecto depende de: Tipo y concentracin del compuesto Composicin de la dieta Especie y estado fisiolgico del animal Adaptabilidad del animal Procesamiento y manejo de la racin

Efecto positivo o deletreo sobre parmetros productivos

Particularidades

Metabolismo Secundario Particularidades Agronoma-U.C.V.Fuente: Payo et al. (1996)Diversidad de usos

Metabolito SecundarioAplicacinAminasEn variedad de compuestos orgnicos (ej. quinolinas son cancergenas). Muchas veces les confieren actividad fisiolgica a la clula animal (ej. histaminas)AlcaloidesMedicinal. En la fabricacin de medicamentosEsterolesMedicinal. Forman parte de hormonas animales y vitaminasTriterpenosMedicinal e industrial. Son llamados aceites esenciales, tiles en perfumera, farmacia y agroindustria de alimentosGlicsidosMedicinal. Estimulan la funcin cardacaSaponinasMedicinal e industrial. Precursores de hormonas esteroidales y corticosteroides. Por su actividad tensoactiva son tiles como emulgentes y hemolizantesFenoles simplesMedicinal e industrial. Poseen actividad antifngica, desinfectante y aromatizanteFlavonoidesMedicinal e industrial. Reducen fragilidad capilar, protegen en estados txicos y anti-inflamatorios. Son colorantesTaninosMedicinal e industrial. Propiedades astringentes y antispticas. tiles en la fabricacin de tintas y otros colorantes, y en el curtido de pielesCumarinasMedicinal e industrial. Anticoagulante y aromatizante

Metabolismo Secundario Sistemtica Agronoma-U.C.V. Naturaleza qumica Protenas Aminocidos no proteicos Glicsidos Otros metabolitos

Modo de accin y efectos metablicos Dao en la mucosa intestinal Inhibicin de la actividad enzimtica Interferencia en retroalimentacin de sntesis enzimtica Reaccin de alergia e intolerancia Analoga estructural con aminocidos proteicos Reduccin de disponibilidad de nutrientes

Efecto sobre respuesta animalDe acuerdo a

Nociones de Toxicologa Metabolismo Secundario Toxicologa Agronoma-U.C.V.

Metabolismo Secundario Inhibidores de Proteasas Agronoma-U.C.V.Inhibidores de Proteasas ...Sustancias presentes en tejidos de plantas (fund. leguminosas) y animales, que tienen la capacidad de inhibir la actividad de enzimas proteolticas (ej. Tripsina y Quimiotripsina). Efectos ...Hipertrofia y tumores pancreticosReduccin en valor de PER (GDP / protena ingerida)Incremento en excrecin fecal de AAs azufradosEn ...Mayora de las leguminosasCaso clsico: Grano de soya (6% de su protena)

Agronoma-U.C.V.Inhibidor de tripsina y actividad pancretica ...Fuente: Liener (1990)Metabolismo Secundario Inhibidores de Proteasas

Agronoma-U.C.V.Tratamiento trmico de Psophocarpus sp., metabolitos secundarios y valor biolgico en ratasMetabolismo Secundario Inhibidores de Proteasas

Agronoma-U.C.V.Lectinas ...(Del latn legere, que significa preferir, escoger)Compuestos de distribucin paralela a los inhibidores de proteasas, que causan aglutinacin de los eritrocitos de varias especies animales, capaces de unirse a las glicoprotenas de la superficie de membrana celular y generar reacciones de incremento de tasa de recambio celular.Efectos ... Hemoaglutinacin y generacin de anticuerpos Inhibicin de enzimas que hidrolizan carbohidratos (ej. soya y Phaseolus spp) Destruccin del borde de cepillo y secrecin de mucus intestinal Promueve colonizacin de intestino delgado por coliformesEn ...Mayora de las leguminosas, aunque de toxicidad variable. En soya (prcticamente inocua), ricino (muy txica), Canavalia, Phaseolus spp., Dolichos spp. (Jacinto)Ej. Concanavalina A y Aglutinina de germen de trigo.Metabolismo Secundario Lectinas Fuente: Kik et al. (1990)

Agronoma-U.C.V.Su accin ...Metabolismo Secundario Lectinas Hipertrofia e HiperplasiaMenor ConsumoNormalFuerteFuente: Pizzani et al (1999)Vellosidad intestinal

Agronoma-U.C.V.Alrgenos ...Son compuestos usualmente nitrogenados, que generan reacciones clnicamente definidas como alrgicas, las cuales se caracterizan por el desarrollo de mecanismos inmunolgicos, que a travs de IgE inducen la liberacin de mediadores responsables de las reacciones tisulares comunes en este desorden.Metabolismo Secundario Alrgenos

Agronoma-U.C.V.Metabolismo Secundario Fotosensibilizantes Sustancias fotosensibilizantes ...FiloeritrinaAnimal hipersensible a la presencia de la luz solar, particularmente a los rayos U.V., provocando inflamaciones acuosas bajo la piel y eventualmente necrosis drmica. Se reconocen Fototoxia (slo quedan afectadas las zonas expuestas al sol) y la Fotoalergia, donde la sustancia suele ser inmunolgicamente inactiva, pero al ser irradiada produce una molcula con carcter antignico que desencadena una reaccin alrgica que afecta a zonas expuestas y no expuestas al sol. ClorofilaMicroorganismos ruminalesHgadoBilisExcrecinMecanismo de accin ...Los AGIs de membranas se alteran y los lisosomas liberan las enzimas hidrolticas y/o mediadores qumicos de la inflamacinFotosensibilidad en piel no pigmentada

Agronoma-U.C.V.Aminocidos No Proteicos ...Ubicados en una amplia variedad de leguminosas tropicales, y a menudo varios por especie (600 identificados), existen compuestos txicos que mantienen analoga estructural con aminocidos esenciales o sus neurotransmisores derivados del sistema nervioso central del animal. Efectos ... Sntesis de protenas anmalas Neurotxicos y Latirismo (AAs anlogo del glutamato) Inhibicin de enzimas, disfuncin renal y depilacin; entre otros.En ...Mayora de las leguminosas, particularmente sus semillas.Comunes en: Canavalia ensiformis, Leucaena leucocephala, Indigofera spicata, Gliricidia sepium, Mimosa spp., Acacia spp. y algunas especies de Astragalus.Metabolismo Secundario AAs No Proteicos

Metabolismo SecundarioAAs No Proteicos AminocidosEspecieg/kg MS semillaEfectos Txicos

Neurolatirgenos-cianoalanina Vicia spp. 1,5 Convulsiones, espasmos tetnicos y muerte

-(N) oxalyl-Lathyrus spp. 25 Convulsiones, muerteaminoalanina

Anlogos de ArgininaCanavaninaCanavalia spp. 51Reduccin del crecimientoGliricidia spp. 40Disfuncin sistema inmuneIndigofera spp. 9Dao en utilizacin de N

AromticosMimosinaLeucaena spp. 145Cada de la lanaDaos orgnicos y muerteFuente: Mello (1990)Distribucin y toxicidad de aminocidos no proteicos

Agronoma-U.C.V.Susceptibilidad depende de ... Especie animal Dieta y tiempo de exposicin Diferencias geogrficas GDP DHPTiroxina en sueroTratamiento (6-19 sem.)(a 13 sem.) (a 13 sem)

No tratados 0,52 0,28 28

Tratados 1,03 0,00 85Fuente: Mello (1990)Novillos pastoreando Leucaena sp. y bacterias degradadoras de DHPMetabolismo Secundario AAs No Proteicos

Agronoma-U.C.V.Glucsidos ...Oligosacridos...Compuestos como los -galactsidos presentes en leguminosas que inhiben la accin de galactosidasa, generando metano, hidrgeno y CO2 en intestino grueso y con ello provocando diarreas, flatulencia y nauseasPolisacridos no amilceos...Comnmente referidos como Fibra dietaria, son polisacridos vegetales asociados a la lignina (celulosa, hemicelusosa, gomas, muclagos, pectina, etc.), incompletamente digeridos en intestino delgado, pero disponibles en intestino grueso, donde su fraccin soluble es rpidamente transformada en AGVs. En pollos se reporta que modifican la viscosidad de las heces, generando efecto de cama hmeda, y por lo tanto problemas de manejo y disminucin de la produccin.Metabolismo Secundario Glucsidos

Agronoma-U.C.V.Otros Glucsidos ...SaponinasInicialmente asociadas a la Sapindus saponaria, y con gran poder espumante, son compuestos amargos que reducen la palatabilidad de los alimentos. En rumiantes se han empleado como reguladores de la flora microbial del rumen.Efectos ... Reduccin del consumo de alimento Irritante de membrana bucal y garganta Inhiben fermentacin y sntesis bacteriana HemorragiasEn ...Alfalfa, frijol de soya, follaje de yuca, Sapindus sp. etc.Metabolismo Secundario Saponinas

DESFAUNACIN Y POBLACIONES MICROBIALES (log10/ml fluido ruminal)Agronoma-U.C.V.Daz et al. (1993)Metabolismo Secundario Saponinas Sapindus saponaria en dieta (g/animal/da) 0 25 50

SdxAmonio (mg N-NH3/100 ml)

Protozoos 196,0

5,4a 194,9

5,0b 117,3

4,6c 9,8

0,1Hongos 7,6a 8,1b 8,5c 0,1Bacterias Totales

10,3a

11,3b

11,7c

0,2 Celulolticas 7,5a 8,1 8,8c 0,1Deg. MS (%) % (24 h) 12,5a 18,6 25,9c 0,9 T1/2 72,9 69,7 66,6 5,7

Agronoma-U.C.V.Fitoestrgenos ...Metabolismo Secundario Fitoestrgenos Compuestos derivados del fenilpropano presentes en las plantas (estrona, estriol y -sitoesterol), que son estructural o funcionalmente similares al estrgeno (14--Estradiol). Destacan los lignanos, isoflavones, cumestanos, lactonas (estos dos ltimos en animales) y triterpenos. Se conocen actualmente 30 tipos de fitoestrgenos.

Soya, linaza, trbol, avena, Oriza spp., col, alfalfa, lentejas, algunas frutas (ej. manzana) y verduras (ej. remolacha).En ...Continuac Infertilidad temporal o permanente Cambios anormales en los rganos reproductivos Lactacin en hembras vrgenes o no preadas Prolapso vaginal CncerEfectos ...

Agronoma-U.C.V.Ciangenos ...Glicsidos cuya hidrlisis libera cido prsico o cianuro de hidrgeno (HCN). Esta cianognesis ocurre durante la masticacin de la planta o por accin microbiana en el rumen.Efectos ... DL50 (2-4 mg/ kg P.V.) Efectos goitrognicos (induccin de bocio) Su efecto depende de: Tamao y tipo de animal, tasa de trnsito de digesta y capacidad de metabolizar el HCN Tratamiento: Premarchitado o deshidratado de plantas suministro por va endovenosa de 125-250 ml solucin (v/v) con 1,2% Nitrito de sodio + 7,4% tiosulfato de sodio

En ...Niveles no txicos en la mayora de las leguminosas. De importancia en Acacia sp. y yucaMetabolismo Secundario Ciangenos

Agronoma-U.C.V.Otros Metabolitos Secundarios ...FitatosEl cido ftico y sus sales, los fitatos, agrupan 2/3 del fsforo de origen vegetal de los monogstricos. Presentan gran habilidad quelatante, formando complejos insolubles con algunos cationes. Se puede reducir su presencia por germinacin, uso de fitasas fngicas y autolisis.Efectos ...Incrementa requerimientos de mineralesInhiben enzimas digestivas (ej. Pepsina, pancreatina y amilasa)Quelacin de calcio reduce actividad de tripsina y amilasaReducido por fitasas (endgenas y exgenas)En ...Granos de cereales, semillas y aceites de leguminosas.Metabolismo Secundario Fitatos

Agronoma-U.C.V.Taninos ...Son compuestos fenlicos, ms o menos solubles en agua, y con capacidad para precipitar la gelatina y otras protenas. Se agrupan en hidrolizables (de importancia en leguminosas) y condensados.Efectos ... Alta afinidad por las protenas de la digesta Reduccin del consumo voluntario Baja absorcin de hierro y otros minerales Efecto beneficioso en rumiantes (20 mg/kg MS)En ...Mayora de las leguminosas: Acacia, Leucaena, Prosopies, Albizia, etc.Metabolismo Secundario Taninos

BocaRumen( pH 5-7 )Abomaso( pH 2.5 - 3.5 )Duodeno( pH 8-9 )Fuente: Mello (1990)

Agronoma-U.C.V.GRUPOTaninosPEGConsumo N (g/da) 42,4 47,6Nitrgeno en digesta (g/kg MS)Rumen 39,9 33,0Abomaso 48,8 43,3Ileum 33,6 20,7Heces 38,3 22,7

Digestibilidad en (%N) :Rumen 13 26Inst. delgado 53 55Inst. grueso 1 0

Total 67 81Metabolismo de nitrgeno ...Menor consumo ... Menor tasa de fermentacin microbial Menor concentracin de NH3 en rumen Disminucin de tasa de recambio ruminal Menor produccin de AGVsFuente: Waghorn et al. (1994) Metabolismo Secundario Taninos

Agronoma-U.C.V.Micotoxinas ...Son compuestos de naturaleza no proteica, de peso molecular intermedio, que se generan del crecimiento y multiplicacin de los hongos en un sustrato apropiado. El trmino se deriva de las palabras griegas mykes (hongos) y toksikon (veneno).Condiciones ptimas ... Concentracin de oxgeno de 20,9% pH entre 6,0 y 7,0 Temperatura superior a 20 C Humedad de 14 a 20% Otros (integridad de cutcula del grano, etc.)Metabolismo Secundario Micotoxinas

Pases: Taiwn, Malasia, Tailandia, Singapur, Indonesia e IndiaAgronoma-U.C.V.Gonzlez (2005)Micotoxinas en el mundo ...Metabolismo Secundario Micotoxinas Contaminacin por Micotoxinas (%) en alimentos para aves

MicotoxinaMaz (10 muestras)Otros ingredientesAlimento para avesAflatoxina243392Vomitoxina504488Acrotoxina242280Zearolina406660T-2 Toxina 03336Fremonixina507888

LocalidadMicotoxinasOeste de EuropaEste de EuropaNorteamricaSudamricaAfricaAsiaAustraliaocratoxinas, desoxinivalenol, zearalenonazearalenona, desoxinivalenolocratoxinas, desoxinivalenol, zearalenona, aflatoxinasaflatoxinas, fumonisinas, ocratoxinas, desoxinivalenol, toxina T-2 aflatoxinas, fumonisinas, zearalenonaaflatoxinasaflatoxinas, fumonisinas

1= En caso de cerdosFuente: Devegowda et al (1998)De mayor inters ...

ToxinaHongo DL50(mg/kg PV)1Principales efectosCultivos ms sensiblesAflatoxinaAspergillus sp.3Crecimiento reducido, daos de hgado, ictericia, reduccin de inmunidadTodos los cereales, Semilla de algodn, Man, grano de sojaZearalenonaFusarium sp.10 Infertilidad, anestros, mortalidad embrionaria, prolapso rectal, calidad del semen Todos los cereales, alfalfa, yuca, man y sorgoTricotecenos (T2, DAS,DON) Fusarium sp.10Inapetencia, vmito, reduccin de inmunidadTodos los cerealesOcratoxina y CitrininaAspergillus sp. Penicillum sp.10Crecimiento reducido, daos bazo/hgadoCereales, man y sorgoFumoninisina Fusarium sp.19 Reduce ingesta y crecimiento, problemas respiratorios, edema pulmonarTodos los Cereales

Control de Micotoxinas ...Agronoma-U.C.V. Uso de antimicticos (ej. base de cido propinico)

Tratamiento:Fsico: Calor, luz ultravioleta y dilucin del alimento contaminado, Qumico: Amoniaco, bisulfito de sodio, formaldehdo, cido ascrbico y ozono

Uso de secuestrantesMinerales: Arcillas (bentonita), zeolitas, aluminosilicatos de Ca y NaBiolgicos: GlucomananosMetabolismo Secundario Micotoxinas Degradacin biolgica (bacterias, levaduras y hongos)

Manipulacin Gentica (Clsica o por Ingeniera Gentica)

Rotacin de potreros

Formulacin de las dietasSeleccin de ingredientesDilucin de dietasSuplementacin con nutrientes (nitrgeno, vitaminas, sales yodadas, etc.)

Tratamiento de materiales

Primarios:Tratamientos qumicos, enzimticos, fsicos (fraccionamiento, aplicacin de calor)

Secundarios: Extrusado, peletizado, etc. Existe control ? ...Agronoma-U.C.V.Metabolismo Secundario En general

La cancin a los campos retorneen el alba sembremos la voz,explotar a la tierra y no al hombrees consigna de un hombre mejor

Antonio EstevesHimno Facultad de Agronoma, U.C.V.Agronoma-U.C.V.Metabolismo Secundario Importancia en la Produccin Animal