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Introducción
La ganadería en México es una actividad que se desarrolla en aproximadamente el 60 % del territorio nacional con una amplia diversidad de sistemas de producción1. El sistema vaca-cría es el más importante en México, aunque también es el más vulnerable, ya que generalmente se desarrolla en condiciones de pastoreo, lo que lo vuelve dependiente de factores ambientales2. En estos sistemas de producción la calidad de los forrajes puede ser oscilante y, por consiguiente, los aportes nutricionales son variables3.
Generalmente, el forraje no logra satisfacer los requerimientos nutricionales del ganado. Estos forrajes son insuficientes en minerales, los cuales son nutrientes esenciales para el desarrollo, crecimiento y reproducción4. La deficiencia de minerales en los bovinos ocasiona algunas alteraciones en la actividad reproductiva y metabólica, para evitar estas alteraciones es recomendable realizar una suplementación mineral5,6. Los animales en pastoreo presentan deficiencias de fósforo, cobre y zinc, principalmente, por esta razón se han realizado diversas investigaciones sobre la suplementación en este tipo de sistemas de producción7,8,9.
En la actualidad existen diversos métodos de suplementación mineral directos e indirectos y la elección del método más adecuado dependerá del tipo de sistema de producción, economía y disponibilidad9,10,11. Para poder realizar una suplementación efectiva y precisa es necesario conocer el estado del sistema de producción mediante un diagnóstico mineral completo que incluya suelo, agua, forraje, suero sanguíneo, objetivo de producción, época del año y manejo de los animales. La implementación de diagnósticos bioquímicos y minerales ayudan a efectuar una mejor evaluación del estado nutricional10-13. El objetivo de la presente investigación fue determinar las concentraciones minerales en forraje, agua, suero sanguíneo; y signos clínicos de vacas en pastoreo en Lagos de Moreno, Jalisco, México.
Material y métodos
La presente investigación se realizó en un sistema de producción vaca-cría, ubicado en el municipio de Lagos de Moreno, Jalisco, México 21° 21′ 24″ N 101° 56′ 16″ O. El clima es semiárido templado, la temperatura media anual es de 15.1 °C, y su temperatura mínima y máxima promedio oscila entre los 5.4 °C y 28.5 °C. La precipitación media anual es de 665 mm, mientras que la precipitación promedio acumulada es de 536.31 mm14.
Manejo de los bovinos. Se tomaron muestras sanguíneas de 25 animales de las razas Angus y Hereford en diferentes estados fisiológicos: gestantes, vacías, recién paridas y vaquillas, con diversas condiciones corporales y se manejaron en una manga y prensa para ganado. También se registró la presencia de signos asociados a las deficiencias minerales.
Manejo de muestras sanguíneas. La recolección de muestras sanguíneas se realizó por medio de la técnica de venopunción de la vena yugular, extrayendo 10 ml por vaca siguiendo los procedimientos definidos por Fick et al15. Dichas muestras se colocaron en tubos al vacío sin anticoagulante y se centrifugaron a 2,500 rpm durante 15 min. Después se obtuvo el suero sanguíneo, el cual se refrigeró y almacenó a -4 °C hasta el momento de su análisis.
Manejo de muestras de forraje. Se recolectaron 24 muestras de forraje en un agostadero compuesto de: banderilla (Bouteloua curtipendula), navajita (Bouteloua gracilis), bermuda (Cynodon dactylon) y guinea (Panicum máximum) en una superficie de 50 ha, dichas muestras fueron colectadas por la técnica de hand plucking 16, se mantuvieron en una bolsa de papel. Posteriormente se secaron en una estufa de aire forzado a 60 °C durante 48 h. Consecutivamente, se molieron, y mediante análisis proximal16 se determinó materia seca (MS), proteína cruda (PC), extracto etéreo y cenizas. Además, se determinó fibra detergente neutro (FDN) acorde a la metodología de Van Soest16,17. Para las determinaciones minerales se realizaron acorde a lo descrito por la metodología de Fick et al15.
Manejo de muestras de agua. Se colectaron 3 muestras de agua de cada fuente disponible para los animales (2 bordos y un bebedero que se encontraba dentro del corral de manejo), éstas se almacenaron en botes de plástico de 50 ml previamente desmineralizados. Dichas muestras se filtraron antes de su determinación siguiendo la metodología descrita por Fick et al15. El muestreo se realizó en el mes de mayo (época seca).
Análisis de laboratorio. La determinación de concentraciones en suero, agua y forraje para los minerales Cu, Fe, Zn, Ca, Mg, Na, K y Mn se realizó mediante espectrofotometría de absorción atómica. La concentración de P de las muestras se determinó por medio de espectrofotometría ultravioleta visible, en ambas siguiendo la metodología descrita por Fick et al15.
Análisis estadístico. Los datos se analizaron con el procedimiento GLM en SAS18. Dado que la concentración de cobre en suero sanguíneo fue la más deficiente de los minerales estudiados se generó un índice de clasificación de deficiencia de cobre (IDCU): severo (0.41-0.48 mg L-1), moderado (0.48-0.54 mg L-1) y ligero (0.54 -0.79 mg L-1). El IDCU se consideró como la variable dependiente y las concentraciones del resto de los minerales como variables independientes.
El modelo estadístico incluyó los siguientes parámetros:
Donde Y = variable dependiente, μ = media global, Aj = (Concentraciones minerales) eij = error residual. La comparación de medias se realizó mediante la prueba de Tukey.
Resultados
Concentración mineral en suero sanguíneo
Se encontraron concentraciones deficientes en suero sanguíneo de la mayoría de los minerales analizados. En el Cuadro 1 se observa que los minerales más deficientes en las vacas son cobre (100 %), zinc (88 %) y sodio (52 %). Para los minerales potasio y fósforo existen algunos animales deficientes, sin embargo, la media general se encuentra dentro de los niveles adecuados. Cabe destacar que hierro y manganeso en suero sanguíneo se encontraron en concentraciones por encima de lo apropiado según Puls19.
Cuadro 1 Concentración mineral en suero sanguíneo de vacas productoras de carne
| Mineral | Concentración mineral (mg L-1) |
Rango normal | Vacas deficientes (%) |
|---|---|---|---|
| Cobre | 0.48 ± 0.07 | 0.8 - 1.5 | 100 |
| Hierro | 2.58 ± 0.57 | 1.3 - 2.5 | 0 |
| Zinc | 0.70 ± 0.09 | 0.8 - 1.4 | 88 |
| Calcio | 65.28 ± 10.30 | 37.6 - 48.8* | 0 |
| Magnesio | 34.65 ± 10.53 | 18 - 30 | 0 |
| Sodio | 2879.80 ± 744.30 | 3100 - 3450 | 52 |
| Potasio | 167.54 ± 35.07 | 160 - 215 | 36 |
| Manganeso | 2.40 ± 22.51 | 0.006 - 0.070 | 0 |
| Fósforo | 56.38 ± 0.91 | 40 - 60 | 16 |
Índice de clasificación de deficiencia de cobre (IDCU)
Uno de los minerales más deficientes fue el Cu, para el cual se generó un índice de clasificación de acuerdo con la severidad de la deficiencia, basado en las concentraciones de Cu en suero sanguíneo: severa, moderada y ligera. Dado que se trata de una deficiencia primaria, provoca diversos efectos, como la disminución del consumo de alimento y alteración entre la interacción, lo que a su vez afecta el metabolismo de otros elementos. Sin embargo, tras analizar todos los elementos, no se encontró un efecto significativo, lo que podría atribuirse al número de animales presentes en cada grupo.
La mayoría de los animales muestreados se encontraban en la categoría de deficiencia severa (68 %). El 20 % de los animales se clasificó en la categoría de deficiencia moderada (> 0.48-0.54 mg L-1) y, por último, solo el 12 % de las vacas se detectaron con deficiencia ligera (> 0.54 -0.79 mg L-1) (Cuadro 2). Las concentraciones en suero sanguíneo de zinc, hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, fósforo y manganeso no fueron afectadas por el IDCU (P>0.05).
Cuadro 2 Índice de clasificación de deficiencia de cobre con relación a las diferentes concentraciones minerales en suero sanguíneo de vacas productoras de carne
| IDCU | Rango (mg L-1) |
AD
(%) |
Concentraciones minerales de acuerdo con cada
clasificación (mg L-1) |
|||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zn | Fe | Ca | Mg | Na | K | P | Mn | |||
| Severo | 0.41-0.48 | 68 | 0.68 | 2.8 | 65.5 | 34.6 | 2750 | 166 | 53 | 2.36 |
| Moderado | 0.48-0.54 | 20 | 0.74 | 2.3 | 63.2 | 34.0 | 3154 | 159 | 66 | 2.70 |
| Ligero | 0.54-0.79 | 12 | 0.71 | 1.9 | 67.8 | 36.1 | 3357 | 204 | 67 | 2.00 |
| Probabil. | - | - | 0.47 | 0.30 | 0.85 | 0.97 | 0.37 | 0.28 | 0.42 | 0.63 |
IDCU= índice de deficiencia de cobre; AD= animales deficientes; Zn= zinc; Fe= hierro; Ca= calcio; Mg= magnesio; Na= sodio; K= potasio; P= fósforo; Mn= manganeso; Probabil.= probabilidad.
En el índice de deficiencia de cobre se identificaron los signos más característicos de deficiencias de minerales, donde el pelo opaco, hirsuto y descolorido se observó en el 100 % de los animales en clasificación severa y ligera. Pica está presente en cualquiera de las categorías: 50 a 60 % de los animales lo presentaban. Para el caso del lagrimeo, éste solo se presenta en el índice de deficiencia severa y ligera. Cabe recalcar que una vaca puede mostrar más de dos signos y todos los signos se observan en la clasificación de severo (Cuadro 3).
Cuadro 3 Índice de deficiencia de cobre con relación al porcentaje de animales que presentaban signos característicos de deficiencias de minerales
| IDCU | Rango (mg L-1) |
A | B | C | D | E | F | G | H | I |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Severo | 0.41-0.48 | 33 | 17 | 100 | 39 | 29 | 39 | 33 | 50 | 22 |
| Moderado | 0.48-0.54 | 20 | 20 | 80 | 0 | 20 | 20 | 20 | 60 | 0 |
| Ligero | 0.54 -0.79 | 0 | 0 | 100 | 50 | 19 | 50 | 0 | 50 | 0 |
IDCU= índice de deficiencia de cobre; A = abortos; B = cojeras; C= pelo opaco, hirsuto y descolorido; D= lagrimeo; E= pelo o lana acerada; F=bocio; G= inflamación de la ubre; H= pica; I= salivación excesiva.
Composición del forraje
El forraje analizado fue banderilla (Bouteloua curtipendula), navajita (Bouteloua gracilis), bermuda (Cynodon dactylon) y guinea (Panicum máximum) en una superficie total de 50 ha y se encontró seco y maduro tenía concentraciones deficientes de PC (<6 %), altos niveles de FDN (71.97 %), lo cual puede ser un indicio de que el forraje disponible está altamente lignificado, y concentraciones bajas de extracto etéreo (0.93 %). Se identificaron niveles deficientes de Cu (1.27 mg kg-1) caso diferente para los demás minerales (Cuadro 4).
Cuadro 4 Concentraciones minerales en base seca del forraje (mg/kg para micro minerales y porcentaje para macrominerales)
| Cu | Fe | Zn | Mn | Na | K | Ca | Mg | P | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nivel crítico | 10 | 20 | 30 | 40 | 0.06 | 0.8 | 0.3 | 0.1 | 0.25 |
| Promedio
+ DE |
1.275 ±
0.33 |
23 ±
8.25 |
24.5 ±
2.65 |
176 ±
76.15 |
0.03 ±
0.01 |
0.33 ±
0.16 |
0.40 ±
0.10 |
0.20 ±
0.03 |
0.38 ±
0.05 |
Cu= cobre; Fe= hierro; Zn= zinc; Mn= manganeso; Na= sodio; K= potasio; Ca= calcio; Mg= magnesio; P= fósforo.
Niveles críticos de minerales en forraje basados en necesidades de rumiantes21.
Minerales en agua de bebida
Los minerales, cobre y zinc en el agua fueron indetectables. El resto de ellos se encontraron dentro del rango normal sugerido por Puls19, con excepción del hierro, el cual sobrepasa los niveles máximos tolerables (349 mg L-1) (Cuadro 5).
Cuadro 5 Concentración mineral en las diferentes fuentes de agua
| Minerales | Cu | Fe | Zn | Mn | Na | K | Ca | Mg | P |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Máximo tolerable | >1.0 | <0.3 | <25 | <0.05 | <800 | <20 | <1000 | <1000 | <0.7 |
| Promedio ±
DE |
ND | 0.35
± 0.05 |
ND | 57.76 ±
20.24 |
1.71 ±
0.34 |
37.5 ±
12.1 |
18.84 ±
3.25 |
4.82 ±
0.06 |
711 ±
277 |
Cu= cobre; Fe= hierro; Zn= zinc; Mn= manganeso; Na= sodio; K= potasio; Ca= calcio; Mg= magnesio; P= fósforo.
ND= no detectable; DE= desviación estándar.
Niveles máximos tolerables en agua19.
Discusión
En sistemas donde se analizan adecuadamente los componentes de la dieta para definir la suplementación mineral, se logran respuestas favorables en la producción con incrementos hasta de 16 % en ganancia diaria de peso22. De acuerdo con los resultados de este trabajo, el cobre es un mineral que se encuentra deficiente en todos los animales analizados (0.48 ± 0.07 mg L-1); esta deficiencia es relevante debido a que interviene en diversas funciones enzimáticas como cofactor, una de las más importantes es la ceruloplasmina, enzima dependiente del cobre23.
El cobre también está relacionado con la embriogénesis, ya que promueve el desarrollo temprano del embrión, aumenta el porcentaje de blastocitos, y se menciona que podrían existir transportadores de Cu en el complejo cúmulo-ovocito24. De aquí que, los efectos causados por la hipocuprosis se asocien a disminución de la concepción, ciclos anovulatorios y anestros, lo que provoca un incremento en los días abiertos, integridad del tracto reproductor y muerte embrionaria25. Diversos estudios en humanos han demostrado la función del cobre en el sistema nervioso central y su relación con diversas enfermedades26.
Arthington et al27 definieron como el cobre interfiere en respuestas inmunológicas, pero cuando existe deficiencia se suprime la haptoglobina y fibrinógeno, y se provoca la respuesta inmune28,29,30. Phillippo et al30 describieron como en vaquillas suplementadas con molibdeno se encontró pubertad tardía siendo este antagonista del cobre. Algunos autores mencionaron que el manganeso puede tener efectos sobre enzimas dependientes del Cu como la lisil oxidasa, causando efectos negativos en la reproducción31,32.
La deficiencia de cobre se ha reportado en la mayor parte del mundo y se considera que es la segunda deficiencia más relevante de animales en pastoreo33. En un estudio sobre la prevalencia de la deficiencia de Cu en Canadá encontraron que la deficiencia variaba de un 24 a 43 % de la población estudiada34. En otro trabajo35 diagnosticaron 80 vacas con deficiencia de cobre, las cuales después de haber sido suplementadas se encontraron respuestas reproductivas favorables y disminución en patologías reproductivas como retención placentaria, metritis, piometras y quistes. Ramírez et al36 encontraron más del 50 % de animales con deficiencia de cobre severa.
Zinc
Arthington y Ranches37 mencionaron que el zinc es el tercer elemento con mayor deficiencia en animales de pastoreo, la función más destacable de este mineral se basa en la síntesis de ADN y ARN, procesos como la espermatogénesis y en la función inmunológica. Múltiples estudios señalan que el zinc es fundamental en el desarrollo animal38,39,40. Este nutriente está muy relacionado en la síntesis de proteínas, carbohidratos y otras funciones bioquímicas41. Davy et al42 encontraron deficiencias que iban desde el 23 % hasta el 47 % en la región estudiada.
Sodio
El sodio es un macromineral considerado como un mineral electrolítico debido a que se encarga de mantener el equilibrio de los fluidos corporales, así como músculos y nervios43. También interactúa en procesos de digestión y desnaturalización de los taninos44. La hiponatremia se define como deficiencia de sodio y se considera deficiente cuando existen niveles de concentración en suero de < 3,139.5 mg L-145. Davy et al42 encontraron algunas zonas de California con deficiencias de sodio y Olson et al46 encontraron vacas con niveles por debajo de 3,523 mg L-1. La deficiencia de sodio puede presentar algunos signos clínicos como: pérdida de condición corporal, disminución en la ganancia de peso, y pica, que es un desorden donde el animal lame, mordisquea y consume objetos47.
Índice de deficiencia de cobre
El mineral más deficiente en este diagnóstico fue el cobre. Cuya deficiencia se clasificó en severo (0.41-0.48 mg L-1), moderado (0.48-0.54 mg L-1) y ligero (0.54 -0.79 mg L-1). Se identificaron diversos signos característicos de deficiencia de minerales, los cuales se presentaron cuando la deficiencia era severa: abortos, cojeras, pelo opaco, hirsuto y descolorido, lagrimeo, pelo o lana acerada, bocio, inflamación de la ubre, pica, salivación excesiva. Entre más severa sea la deficiencia, mayor es la cantidad de signos presentes. Cuando es ligera la deficiencia, los signos encontrados son menos.
Pelo opaco, hirsuto y descolorido. En la clasificación de deficiencia severa, el 100 % de los animales presentaron pelo hirsuto, opaco y descolorido. El cobre está involucrado en la transformación de melanina a través de la polifenil oxidasa; la melanina es la encargada de proporcionar las coloraciones a la piel y el pelo48,49,50. Algunos trabajos52,53 describen que tonalidades de pelaje en color negro suelen volverse rojizas, y pelajes que son rojizos adquieren tonalidades amarillentas.
Cojeras y claudicación. Este signo también se considera característico de una deficiencia de Cu, y en el diagnóstico se observó que tanto para deficiencia severa como moderada se presenta, y es debido a la interacción que tiene el cobre con la enzima lisil oxidasa; esta enzima es parte importante de la formación de cadenas polipeptídicas de colágeno49,50. El cobre también se ha asociado a inflamación y endurecimiento de articulaciones, otros describen que el defecto de la queratina ocasiona uñas blandas, situación observada también en deficiencias de zinc51,52.
Abortos y alteraciones reproductivas. El papel del Cu en la reproducción aún no es muy claro, algunos autores describen que una deficiencia de Cu puede ocasionar abortos, reabsorciones embrionarias, anestros, alteración en el ciclo estral, disminución en el número y frecuencia de las pulsaciones de LH52,53,54. El cobre participa en la reducción de estrés oxidativo en el ovario; también se ha mencionado que el cobre participa en la síntesis y secreción de las gonadotropinas y el crecimiento folicular55-58.
Pelo acerado. El aspecto rizado del pelo es debido al disulfuro que está presente en la queratina, pero para convertirlo se necesita la transformación del sulfhidrilo a disulfuro, y esto lo llevan a cabo con las enzimas dependientes de cobre; cuando existe deficiencia de cobre el pelo se observa opaco, áspero y muy frágil59,52. Otros signos de deficiencia de cobre son; diarrea, ataxia neonatal, anemia y disminución de la condición corporal52,60.
Pica. La pica es un desorden que se presenta en animales y humanos, en el cual consumen, lamen y mordisquean objetos61. Su causa puede ser la deficiencia de uno o varios minerales, pero en algunas investigaciones describen que es una deficiencia de sodio, mineral que se mostraba deficiente en los animales muestreados62. La deficiencia de sodio también provoca languidez, pelo reseco, debilidad, disminución en la producción de leche52,62. En un estudio realizado en Saskatchewan, Canadá para ver la prevalencia de deficiencia de minerales entre 2003 y 2012, encontraron los siguientes signos: abortos, muertes, vacas caídas, pérdidas neonatales, diarreas, terneros débiles y la deficiencia más común de minerales fue Cu (47.2 %)63.
Forraje y agua
Los forrajes tenían concentraciones bajas de proteína (< 6 %), y altos para FDN (71.97 %), considerándose concentraciones típicas de los forrajes64. Muñoz-González et al65 encontraron niveles de FDN de 64.6 a 66.4 %. También se identificaron deficiencias de Cu y Zn. En un estudio realizado en el trópico encontraron que casi el 91 % de forrajes tenía deficiencias de cobre y un 16 % de zinc y ninguno de los forrajes analizados alcanzó los niveles requeridos por los bovinos66. En el agua, el hierro (349 mg L-1) se encontró por encima de los niveles máximos tolerables y de acuerdo con algunos estudios, existe una contaminación de este mineral, el cual puede provocar antagonismo con algunos otros67.
Antagonismo del hierro y cobre
El hierro es uno de los minerales esenciales para los animales y más abundante en la tierra; se considera que está presente en todas las fuentes de alimento, así que los animales que se encuentran en pastoreo consumen grandes cantidades de éste68,69. El hierro es antagonista de algunos minerales como lo son Cu, Mn y Zn70. El metabolismo del cobre se ve afectado por concentraciones elevadas de Fe, Zn y S; se ha descrito que ganado que tenía niveles de hierro arriba del rango normal, mostraban una deficiencia de cobre, lo que desencadenó hipocupremia, situación reportada en aguas ricas en Fe70,71.
Resultados previos encontrados de México
En un estudio hicieron evaluación de suero sanguíneo y encontraron que, la concentración de Cu fue deficiente por debajo del nivel crítico, principalmente en las localidades Benito Juárez 0.36 mg dl-1 y Jilotepec 0.46 mg dl-1, del estado de México; en esta última, el Cu también fue bajo en el forraje72. Así también, en la misma localidad se encontró deficiencias de zinc en suero sanguíneo: 0.55 mg dl-1. Como se puede identificar misma situación que pasó con el ganado muestreado72. En Chihuahua, en un estudio desarrollado en varias localidades se encontró deficiencia de fósforo y hierro y en tres localidades, y deficiencia de cobre73. Las deficiencias de Cu son generalizadas en todo el país, tanto en bovinos, ovinos y caprinos. En un estudio realizado en el estado de Yucatán se encontró en zonas que hasta el 99 % de los animales tenían esta deficiencia con un contenido promedio de Cu inferior a 2 ppm74.
Al analizar el forraje en San Luis Potosí encontraron que existió más Fe (P<0.05) en la época seca, lo cual coincide con lo encontrado, y se coincide que las concentraciones de los minerales encontrados en el forraje no satisfacen los requerimientos del ganado en pastoreo72. Muñoz-González et al75, encontraron que el forraje estaba por debajo del nivel mínimo para Cu, el 100 %; Zn, el 28 %; y P, el 72 %75.
Conclusiones e implicaciones
El ganado del rancho estudiado, que se ubica en la zona árida y semiárida del país presenta deficiencia de cobre, la cual está relacionada con la deficiencia existente de este mineral en forraje y agua. Cuando la deficiencia de cobre es severa, aparecen más signos clínicos en el animal como: abortos, cojeras, pelo opaco, hirsuto y descolorido, lagrimeo, pelo o lana acerada, bocio, y pica. Otro problema en el ganado es la deficiencia de zinc que también puede contribuir a la presencia de signos clínicos y desbalances minerales. El exceso de hierro en forraje y agua contribuye a las deficiencias de cobre por el antagonismo que existe entre ellos.
