Nutrición Animal
Problemas metabólicos - Hipocalcemia
Caso de estudio: hipocalcemia
El calcio es el mineral más abundante en el organismo, con funciones fisiológicas importantes. El 99 % de las sales de calcio se encuentra en los huesos, donde cumplen la función de dar estructura y resistencia. El 1% restante se encuentra como iones de calcio ubicados de forma intracelular y extracelular, los cuales son fundamentales para el control de una gran cantidad de procesos bioquímicos (Mattioli, 2013).
Dentro de la célula los iones de calcio participan en la actividad de muchas enzimas y también están involucrados en la transmisión de información de la superficie al interior de la célula, mientras que los iones que se encuentran en el espacio extracelular son necesarios para la excitabilidad neuro-muscular, coagulación de la sangre y secreción hormonal, entre otras funciones (Griffin y Ojeda, 1996).
En condiciones normales el nivel del calcio en sangre se mantiene en 8,5-10 mg/dl (2.1–2.5 mM/L) y cuando se presenta una demanda de calcio en plasma, se pone en marcha un mecanismo hormonal para mantener la homeostasis (Goff, 2008). Como resultado de este control hormonal y bajo circunstancias normales, la concentración de calcio en plasma sanguíneo permanece constante, independientemente de las variaciones en la concentración de calcio de la dieta, de la demanda de calcio por la glándula mamaria para la producción de leche y de las necesidades de crecimiento fetal (El-Samad et al., 2001). Sin embargo puede suceder que la concentración de calcio se reduzca en mayor o menor medida en vacas de leche después del parto, presentando un desajuste metabólico llamado hipocalcemia (Goff, 2008).
La regulación de la homeostasis del calcio es llevada a cabo por la hormona paratiroidea, la calcitonina y la vitamina D (1,12-dihidroxicolecalciferol) (Latimer et al., 2005).
La hormona paratiroidea (PTH) es producida por la glándula paratiroidea en respuesta a la hipocalcemia y en menor grado a la hipomagnesemia (Goff, 2008). El efecto directo de esta hormona es el aumento de calcio sérico por medio de la liberación de calcio óseo y síntesis de vitamina D, que promueve la absorción de calcio a nivel intestinal y la reabsorción de calcio en riñón (Latimer et al., 2005).
La calcitonina es producida en la glándula tiroidea cuya secreción es estimulada en respuesta a elevas concentraciones de Ca en sangre (DeGaris y Lean, 2007). Esta hormona provoca una disminución del calcio sérico por medio de la inhibición de la reabsorción ósea (Latimer et al., 2005).
La vitamina D, por su parte, favorece la absorción de calcio en la mucosa intestinal y facilita la acción de la PTH en el hueso. La vitamina D requiere dos pasos de activación:
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Primer paso: consiste en una hidroxilación del colecalciferol en posición 25, la cual ocurre de manera regular y sin regulación hormonal.
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Segundo paso: se da a través de una nueva hidroxilación en posición 1, la cual ocurre a nivel renal por activación de la 1-alfa-hidroxilasa dependiente de PTH.
Con estos dos pasos queda formado el 1-25(OH)2D3, calcitriol o vitamina D activa (Latimer et al., 2005).
Como se puede observar en la figura 1, durante la gestación temprana aumenta la absorción intestinal de calcio debido a un aumento de los niveles de vitamina D, de modo que el esqueleto materno almacene calcio antes del aumento en su demanda por el crecimiento exponencial del feto (Kovac et al., 2001). Durante el último tercio de preñez, el calcio se pierde de la sangre al feto a una tasa 80 mg/kg PV del feto (Horst et al., 2003).
En el periodo de lactancia, la absorción intestinal de calcio retorna a la normalidad, en coincidencia con la normalidad de los niveles de vitamina D activa. A su vez, la reabsorción de este mineral a nivel renal está aumentada provocando una disminución de la excreción de calcio (Kovac et al., 2001). Durante la lactancia temprana el calcio se pierde de la sangre a la leche a una tasa de 500 mg/kg de leche (Horst et al., 2003).
Pregunta 2
Suponiendo que el encargado reconozca que los animales entraron al lote con dos horas de retraso, respecto al manejo normal. ¿Puede ser esta la razón principal que haya desencadenado el proceso? Explique en detalle el efecto de este error de manejo.
¿Sabías qué?
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¿Sabías que las vacas agotan el pool de Ca de la sangre 20-30 veces por día para poder secretar suficiente Ca en la leche (Goff, 2008)? Esto es porque las vacas lecheras pierden Ca mucho más rápido que otras especies por la remoción completa de la leche 2-3 veces por día.
Figura 1. Homeostasis del calcio en la gestación y la lactancia de la vaca lechera en comparación con el estado normal. El grosor de las flechas indica un aumento o disminución relativo con respecto a la normalidad y la ausencia de preñez (Adaptado de Kovacs y Kronenberg, 1997).
La fiebre de la leche o hipocalcemia postparto es un importante trastorno metabólico del ganado lechero en el momento del parto. En el periodo de transición de una vaca lechera, se produce a nivel fisiológico un cambio de no lactante a lactante, donde el animal se encuentra en un desafío de mantener la homeostasis del calcio (Goff, 2008).
La síntesis y secreción de calostro implican una gran demanda de calcio en los primeros días postparto a nivel de glándula mamaria, con gran pérdida de este mineral en calostro y leche.
El aumento de las necesidades de nutrientes para la síntesis de calostro y leche, con la disminución del consumo de alimento durante la última etapa de la gestación, presenta como resultado un balance energético negativo de nutrientes que perdura hasta las primeras 4 a 6 semanas de la lactancia. Este balance negativo de nutrientes induce a las vacas a movilizar reservas de los tejidos, caracterizada por aumentos en las concentraciones séricas de ácidos grasos no esterificados (AGNE) y β-hidroxibutirato (BHBA), cuyos niveles en sangre se utilizan para predecir el riesgo de enfermedades (Ospina et al., 2010).
Según los niveles de calcio en sangre la hipocalcemia puede clasificarse en hipocalcemia subclínica (6 a 8 mg/dl) o clínica (niveles menores a 6 mg/dl) (Reinhardt et al., 2011).
Reinhardt et al. (2011) observaron que el calcio en sangre en el postparto baja por debajo de 8 mg/dl en una proporción creciente de vacas acorde al número de lactancia, siendo las vacas de quinta lactancia las que presentan mayor incidencia de hipocalcemia subclínica (figura 2).
Figura 2. Se observa las concentraciones de calcio en suero en 1462 vacas. Todo los sueros de las muestras se recolectaron dentro de las 48 hs posparto por número de lactancia (Reinhardt et al., 2011).
¿Sabías qué?
¿Sabias que se la pérdida de Ca en sangre a la leche puede superar los 50 g por día despues del parto? Antes del parto, el requerimiento de Ca es solo de 30 g, de los cuales 15 g se van en materia fecal y pérdida urinaria, y los 15 g restantes en crecimiento fetal. La demanda de Ca posparto solo puede satisfacerse aumentando la absorción en el rumen o los intestinos, y la movilización ósea de Ca (DeGarias y Lean, 2007).
¿Sabías qué?
En el día del parto, las vacas lecheras producen al rededor de 10 L de calostro que contiene 23 g o más de calcio, aproximadamente superando seis veces la reserva de calcio extracelular (El-Samad et al., 2001).
¿Sabías qué?
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¿Sabías que las vacas agotan el pool de Ca de la sangre 20-30 veces por día para poder secretar suficiente Ca en la leche (Goff, 2008)? Esto es porque las vacas lecheras pierden Ca mucho más rápido que otras especies por la remoción completa de la leche 2-3 veces por día.
Ante un cuadro de hipocalcemia lo primero que se ve afectado es el músculo liso, disminuyendo las contracciones musculares ya que se necesita calcio para ello. Entre los músculos afectados se encuentra el rumen y el abomaso que conducen a desplazamiento abomasal y reducción del consumo (Goff, 2008). La disminución del consumo agudiza el balance energético negativo lo cual puede llevar a trastornos metabólicos como cetosis e hígado graso (Hernandez, 2018).
Sus efectos en la contracción muscular a nivel del esfínter de los pezones provoca cierre deficiente de los mismos, lo que contribuye a la mastitis (Goff, 2008). Por otro lado, el útero es otro de los músculos afectados desencadenando retención de placenta, siendo factor predisponente a las infecciones uterinas y disminución de la performance reproductiva.
Además, la deficiencia de calcio provoca una disminución de la actividad del sistema inmune debido a que las células inmunes utilizan calcio para fagocitar y destruir bacterias (Kimura et al., 2006). La cadena de eventos que suceden ante cuadros de hipocalcemia puede observarse en el figura 3.
Figura 3. (Adaptado DeGaris y Lean, 2008).
A nivel endócrino la PTH es liberada rápidamente y desencadena los dos pasos de activación de la vitamina D, pero este proceso tarda entre 24 y 48 horas en actuar, periodo en el cual la hipocalcemia se mantiene y la vaca puede presentar síntomas definiéndose la hipocalcemia clínica (Mattioli, 2013).
Los signos de hipocalcemia clínica se presentan en tres etapas:
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Primer etapa: incoordinación motora, temblores musculares, aumento de temperatura y se observa al animal nervioso e inestable.
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Segunda etapa: es el periodo en el cual el animal se encuentra en decúbito esternal, deprimido, con parálisis flácida y extremidades frías. En caso de que la hipocalcemia clínica este acompañada de una hipomagnesemia se puede llegar a observar una actitud más nerviosa y contracciones musculares incoordinadas.
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Tercera etapa: en este momento el animal se encuentra en decúbito lateral y actitud deprimida.
Subclínica: no se observan signos clínicos y se debe realizar la medición de calcio en sangre para determinarla (< 7,5 mg/dl) dentro de las 24 h después del parto (Goff, 2008).
Clinica: Observación de signos clínicos mencionados anteriormente y tener en cuenta que aparece junto a numerosas enfermedades infecciosas, como mastitis o metritis, especialmente si se crean endotoxinas (Goff, 2008).
Dietas bajas en calcio
Ofrecer dietas bajas en calcio en el periodo preparto, desencadenando un balance negativo del mismo, estimula la secreción de la PTH y por lo tanto disminuyendo la prevalencia de hipocalcemia (Goff, 2008).
Esta estrategia tiene una eficacia cercana al 100% cuando el calcio diario administrado es menor a 20 g/d (Reinhardt et al., 2002) lo cual es difícil con los alimentos utilizados normalmente.
Uso de sales aniónicas
Unas de las alternativas más confiables para prevenir hipocalcemia es generar una acidosis metabólica compensada, la cual se realiza aportando sales aniónicas durante el periodo preparto. Una sal aniónica es aquella que aporta aniones que se absorben más que sus cationes. Una vez que el exceso de aniones se incorpora al medio interno altera la electro neutralidad del mismo, ocupando el lugar de otros aniones como el bicarbonato y aumenta la retención de otros cationes, como hidrogenión (H+), que reducen el pH de la sangre (Mattioli, 2013).
La administración de las sales aniónicas tiene como objetivo conseguir una ración preparto con una diferencia aniónica-catiónica (DCAD) entre –50 y –150 mEq/kgMS (DeGaris y Lean, 2008). No es recomendable emplear valores inferiores a –50 mEq/kgMS ya que no garantizan una acidificación adecuada, y tampoco valores superiores a –150 mEq/kgMS ya que no mejoran la efectividad de las sales, incrementan el costo y favorecen la aparición de los efectos negativos de las sales aniónicas, principalmente el descenso del consumo de alimento y acidosis metabólica (Matioli, 2013).
Para determinar la cantidad de sales aniónicas se utiliza la siguiente fórmula (usar valores de iones del agua, además de la dieta):
DCAD (mEq) = (Na + K) - (Cl + S), como resultado nos debe dar alrededor de -50 mEq/kg.
Una forma fácil y económica de evaluar el efecto de las sales aniónica es medir el pH en orina, que además refleja el estado ácido-base del organismo y el riesgo a hipocalcemia (Goff y Horst, 1998). Valores de referencia de pH en orina de vacas preparto son:
Tratamiento oral de calcio en el parto
El objetivo del tratamiento es disminuir la hipocalcemia administrando calcio por vía oral a las recién paridas. La capacidad de la vaca para absorber calcio a nivel intestinal por medio de transportes activos es muy deficiente en el momento del parto, por esta razón al dosificar la cantidad de calcio soluble por vía oral aumentamos la absorción pasiva a nivel intestinal y de esta manera los niveles séricos de calcio (Goff, 2008).
Los mejores resultados se obtienen con la administración de 50 y 125 g Ca / dosis.
Tener en cuenta que el cloruro de calcio se ha usado, pero puede ser toxico por esta razón no es recomendable su uso. El propionato de calcio es menos perjudicial para los tejidos y no es acidogénico(Goff, 2008).
Tratamiento parenteral de calcio
Consiste en la aplicación de 2 g de calcio cada 100 Kg de peso vivo por vía endovenosa lenta (1 g/minuto). Otra alternatica es administrar por vía subcutanea la misma dosis, teniendo encuenta no aplicar mas de 1,5 a 2 g de calcio por sitio y su efectividad por esta vía es relativa ya que la circulación periferica puede estar comprometida (Goff, 2008).
¿Sabias que existe PTHrP (proteína relacionada a la parathormona) y la serotonina?
La Dr. Laura Hernández está investigando actualmente sobre este tema y encontró con su equipo que en el metabolismo de la vaca en lactancia se produce un cambio en la regulación de la homeostasis ya que aparecen la hormona PTHrP, la serotonina y el receptor de detección de calcio (CaSR)
La hormona PTHrp es producida por la glándula mamaria durante la lactación. Esta hormona es la encargada de movilizar el calcio de los huesos durante la lactancia, en lugar de la PTH, la cual se encuentra inactivada (Wysolmerski, 1995; VanHouten, 2005; Wysolmerski, 2010; Wysolmerski, 2012).
La serotonina es sintetizada en numerosos tejidos del cuerpo y en el cerebro. Esta hormona es esencial para la liberación de calcio del hueso durante la lactancia para mantener la hemostasia, induciendo la síntesis de PTHrp por parte de la glándula mamaria (Hernandez et al., 2012; Laporta et al., 2014a, 2014b). Además la serotonina es crucial para la expresión de CaSR y su concentración en sangre posparto se correlacionan con las concentraciones de calcio en sangre, el primer día de lactancia en vacas lecheras (Laporta et al., 2013b).
El receptor de detección de calcio (CaSR) se encuentra presente en el epitelio mamario donde interviene en el control de la concentración de calcio durante la lactancia. En esta etapa de la vida de la vaca se encuentra en grandes concentraciones a nivel de glándula mamaria (VanHouten, 2003).
