Efecto de la metionina de zinc en el casco del equino: una evaluación por microscopía electrónica de barrido ambiental
Effect of zinc methionine on the equine hoof: an evaluation by environmental scanning electron microscopy
Rosario Neri Basurto* Lilia Solís Arrieta* Hilda Villegas Castrejón* José Antonio Esquivel Martínez** Carlos Alberto Castro Herrera**
* Servicio de Morfología Celular y Molecular, Instituto Nacional de Rehabilitación, Calzada México–Xochimilco 289, Col. Arenal de Guadalupe, Tlalpan, 14389, México, D. F., Tel. 5999–1000, ext. 19107, Fax: 5603–9197.
** Laboratorios Kevo Products, Prolongación Centenario, Privada 10–2, Col. Santa Rosa Xochiaca, 01830, México, D. F., Telefax: 5810–6290, correo electrónico: mneri@inr.gob.mx
]]> Correspondencia:
Rosario Neri Basurto,
Servicio de Morfología Celular y Molecular,
Instituto Nacional de Rehabilitación,
Calzada México–Xochimilco 289, Col. Arenal de Guadalupe, Tlalpan,
14389, México, D. F.,
Tel. 5999–1000, ext. 19107, Fax: 5603–9197.
Recibido el 25 de enero de 2007 ]]> Aceptado el 14 de febrero de 2008.
Abstract
The hoof is a relatively simple structure, mainly constituted by keratin, a highly sulfated protein, that provides hardness to the hoof and certain elasticity to support the weight and distribute the impact's intensity on the hoof. The hoof needs to have an adequate quality to be able to carry out these functions and that requires a good nutrition based on proteins, vitamins and minerals. Minerals constitute 4% of body weight and they are conformed by macrominerals (calcium, phosphorus, sodium, chloride, potassium, magnesium and sulfur) and microminerals (selenium, iodine, copper and zinc). Zinc participates in hoof formation while inducing keratin production. Its diet deficiency causes problems to the corneous tissue such as: thin and friable hooves, and fissures on the wall. Zn++ must be ingested in chelated form, as zinc methionine, to be adequately absorbed. The diet of seven horses was supplemented with 5.4 g/day/horse of zinc methionine for a period of six months. Samples were obtained from the wall level and transverse cuts were done; before and after the treatment, its morphology and contents of minerals (Mg++, Cl, S, Ca++, Na++, K+, P, Si, Fe++, Cu++,Zn++) were analyzed in the environmental scanning electron microscope equipped with an X ray disperser. It was observed that the morphology presented a better constitution and compactness of the tubular and intratubular horns in the medium stratum, as well as a substantial increment of zinc (32.9%) and sulfur (68.4%), which suggests an increase in keratin and better structure of the hoof.
Key words: Hoof, Chemical Analysis, Horse, Zinc Methionine.
Resumen
El casco es una estructura relativamente sencilla, constituida por queratina, proteína bastante sulfatada, que provee al casco de dureza y cierta elasticidad para soportar el peso y distribuir la intensidad del impacto en el casco. Para este fin, se necesita que el casco tenga una calidad adecuada, que requiere de buena nutrición basada en proteínas, vitaminas y minerales. Los minerales constituyen 4% del peso corporal y se conforman en macrominerales (calcio, fósforo, sodio, cloro, potasio, magnesio y azufre) y microminerales (selenio, yodo, cobre y zinc). El zinc participa en la formación del casco al inducir la producción de queratina. Su deficiencia en la dieta causa problemas al tejido córneo, como cascos delgados, friables y fisuras en la pared. Para que el Zn++ sea absorbido adecuadamente, es necesario que sea ingerido en forma quelada como metionina de zinc. La dieta de siete caballos fue complementada con 5.4 g/día/caballo de metionina de zinc por un periodo de seis meses. Se obtuvieron muestras a nivel de la muralla y se realizaron cortes transversales; antes y después del tratamiento, se analizó su morfología y contenido de minerales (Mg++, Cl–, S, Ca++, Na++, K+, P, Si, Fe++, Cu++, Zn++) en el microscopio electrónico de barrido ambiental equipado con dispersor de rayos X. Se observó que la morfología presentaba mejor constitución y compactación de los cuernos tubulares e intratubulares en el estrato medio, así como aumento sustancial de zinc (32.9%) y de azufre (68.4%), lo cual sugiere incremento de queratina y mejor estructuración del casco.
Palabras clave: Casco, Análisis Químico, Caballo, Metionina de zinc.
]]> Introducción
El casco de caballo es protector por la dureza de la queratina; también es biomecánico para dispersar las fuerzas que se ejercen sobre él al impacto con el suelo. Está conformado por queratina, que es más dura que en la piel debido a que contiene mayor cantidad de azufre. Esta proteína permite que el casco tenga dureza y cierta elasticidad de expansión para soportar el peso del equino y repartir la fuerza de golpes en el casco; por tanto, debe tener buena calidad, proporcionada por hormonas, vitaminas y minerales.1,2 Los minerales constituyen 4% del peso corporal y se dividen en macrominerales, requeridos en cierto porcentaje, como calcio (Ca++), fósforo (P), sodio (Na++), cloro (Cl –), potasio, (K+), magnesio (Mg++) y azufre (S). Los microminerales o minerales traza son los que en la dieta se requieren en partes por millón (ppm o mg/kg): selenio (Se), yodo (I), cobre (Cu++), zinc (Zn++). El Zn++ es un mineral clave en el proceso de queratinización, ya que es un componente de más de 200 sistemas enzimáticos y se le han demostrado tres funciones básicas: catalítico, estructural y regulador, para la proliferación y diferenciación de los queratinocitos.3,4
En la crianza de caballos en forma intensiva existe deficiencia de minerales, por lo que a partir de 1960 se estudia la importancia de éstos en la nutrición del caballo. Uno de los elementos traza que ha tomado relevancia en los últimos años es el zinc, debido a que no se consume la cantidad necesaria de este mineral, ello ocasiona alteraciones del tejido córneo, como cascos delgados, friables, fisuras en la pared y tejido córneo que se desmorona alrededor de los clavos de las herraduras, etc.2,5 En el mercado se encuentran varios productos de zinc que mejoran la calidad del casco, solo o en compuestos como los quelatos (sulfato de zinc, óxido de zinc y metionina de zinc).6 Sin embargo, se obtienen mejores resultados si se incluye en la dieta la metionina de zinc, pues se absorbe directamente del intestino delgado al torrente sanguíneo para llegar a las estructuras córneas.7–11
La metionina de zinc está involucrada en la producción de la queratina y su estructuración en los estratos de la pared del casco. También actúa en el estrato germinativo de la epidermis para producir los túbulos que se unen por medio de cuernos no estructurados, producidos por la epidermis interpapilar para formar la muralla y suela del casco.2,12
La mala calidad del casco del equino se debe a deficiencia de zinc en la dieta; al complementarla con metionina de zinc se espera obtener buena calidad en su crecimiento y restablecer, a su vez, la deficiencia de queratina, evitando cascos quebradizos y blandos.
Material y métodos
Se utilizaron siete caballos, machos, adultos, de la raza Percherón, de diferente peso y función zootécnica, que presentaban los siguientes problemas en el tejido córneo del casco: quebraduras de cuartos, cascos quebradizos y desprendimiento de herraduras. La dieta de los caballos fue complementada con metionina de zinc (5.4 g/día/caballo)* durante seis meses. Los caballos fueron tratados de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM–062–ZOO–98, para la producción cuidado y uso de animales de laboratorio.
Se obtuvieron fragmentos de 2 cm de espesor de la parte alta de la muralla de los cascos, antes y después del tratamiento. Se realizaron cortes transversales de las muestras para exponer el estrato medio. No se aplicó ningún tratamiento de preparación (fijación, posfijación) de la muestra, tampoco se recubrió con material conductor (oro, carbón), la muestra se observó y analizó de manera directa con el microscopio electrónico de barrido ambiental ESEM XL–30.**
Para evaluar la morfología de la superficie del estrato medio se observó en alto vacío con electrones retrodispersados (BSE) de 15 a 20 Kv y con un spot de 4.0 a 5.0.
]]> El análisis del contenido de macrominerales (Mg++, Cl –, S, Ca++, Na++, K+, P) y minerales traza (Si, Fe++, Cu++, Zn++) se realizó por dispersión de rayos X (EDX)*** con diez análisis puntuales en un patrón cruzado, mediante toda la superficie del estrato medio. La cuantificación se realizó en modo ambiental debido a que el casco de caballo es muestra biológica, no conductora. Las condiciones de trabajo de los análisis fueron: 30 Kv, 200 segundos vivos, 10 mm de distancia de trabajo, 2 000 cuentas por segundo y 4.0 Torr de presión.Para el análisis estadístico se utilizó la prueba de T para grupos dependientes con P < a 0.05, utilizando el paquete estadístico SPSS para Windows versión 10.0.
Resultados
A nivel macroscópico, antes del tratamiento con metionina de zinc, los cascos presentaban adelgazamiento, fisuras de la pared y del tejido córneo, así como pérdidas frecuentes de las herraduras. A nivel microscópico, el estrato medio era una estructura desorganizada, las escamas de queratina estaban mal definidas en los cuernos intertubulares y tubulares, con algunas fisuras (Figuras 1 A y B).
Seis meses después del tratamiento con metionina de zinc se encontró mejor calidad del casco en todos los casos, con aumento del crecimiento del tejido córneo. Los cascos adquirieron buena forma y apariencia. Al examinar el estrato medio con el microscopio electrónico se observó estructura compacta y cohesiva, en la que los cuernos intratubulares ya no tenían quebraduras ni fisuras. Los cuernos tubulares e intratubulares estaban bien definidos y organizados a través de todo el estrato medio (Figuras 2 A y B).
Al realizar el microanálisis de los elementos químicos con EDX, se determinó que el estrato medio está constituido por macroelementos, como Mg++, Cl –, S, Ca++, Na++, K+, P, y microelementos como Si, Fe++, Cu++ y Zn++. De estos minerales, el Mg++, Fe++, Cu++, Si, P y K+ no fueron cuantificables por sus concentraciones menores a 0.1%. Los elementos que incrementaron con el tratamiento de metionina de zinc fueron S (68.4%) y Zn++ (32.9%) (Figuras 3 y 4).
En cuanto a Cl –, Ca++ y Na++, algunos caballos presentaron variabilidad en los porcentajes, con incremento o disminución antes y después del tratamiento, respectivamente (Cuadro 1).
Discusión
Los materiales biológicos contienen cantidades significativas de agua y tienen baja conductividad eléctrica. Por tanto, las muestras biológicas deben ser fijadas, deshidratadas y cubiertas con material conductor. Sin embargo, el microscopio electrónico de barrido ambiental (ESEM) tiene una apertura que limita la presión y un detector de electrones secundarios gaseosos, que evita el efecto de carga, por lo cual permite trabajar las muestras de manera inmediata y sin tratamiento, para evitar la producción de artefactos. Además, presenta un dispersor de rayos X para realizar microanálisis caracterizado por: a) permitir un análisis in situ de la muestra, b) ser cuantitativo y c) ser específico para cada zona de la biopsia. Como consecuencia de lo anterior, su aplicación ha incrementado en biología, medicina, geología, y ahora en veterinaria, como técnica alternativa para hacer morfología y análisis químico al mismo tiempo.
El casco de los equinos está constituido por queratina, cuya función es proteger; su formación es parte de un proceso de diferenciación celular: la queratinización, que transforma las células epiteliales vivas en células cornificadas, células estructuralmente estables sin actividad metabólica.13,14 La dermis es el estrato que proporciona los nutrimentos (vitaminas, minerales y hormonas) que modulan y controlan la diferenciación celular en la epidermis.
En este trabajo se observa que la metionina de zinc produce clara y considerable mejoría del casco de caballo, con mayor organización de su morfología (cuernos tubulares e intertubulares definidos y compactos). Aunque sólo se analizó el estrato medio por ser el de mayor grosor, es evidente mayor calidad en todo el casco; en consecuencia, esto le permite efectuar todas sus funciones biomecánicas y de protección, conferidas por la dureza e insensibilidad, crecimiento y regeneración de la muralla y adaptación al medio externo.2,15
De los elementos analizados (Fe++, Cl –, Ca++, P, K+, S, Mg++, Zn++, Si, Na++ y Cu++) con EDX, se encontró que sólo incrementaron S y Zn++. Aunque el Cl –, Ca++ y Na++ fueron mayores a 0.1%, no se observó tendencia hacia la disminución o aumento después del tratamiento. No se detectó Fe++, P, K+, Mg++, Si y Cu++ por sus concentraciones menores a 0.1%, por lo que se recomienda realizar su cuantificación por WDX, para concentraciones menores a 0.01% Wt, o por espectroscopía de fuerza atómica (EFA), que cuantifica en el orden de partes por millón en la muestra.16 Sin embargo, las ventajas del microanálisis con EDX, en comparación con EFA, es que se hace de manera rápida, sin tratamiento previo y no requiere el uso de reactivos, con bajo costo económico.17,18
Con respecto al Zn++, se encontró incremento de 32.9% en los cascos de los caballos, después de complementar la dieta con metionina de zinc (5.4 g/día/ caballo por un periodo de seis meses). De acuerdo con la literatura, el zinc es el segundo ión metálico más abundante encontrado en organismos vivos, favorece la integridad del casco, pues acelera la cicatrización de heridas, aumenta la velocidad de reparación del tejido epitelial y mantiene la integridad celular en equinos y bovinos. También se ha empleado en otros modelos animales, como ratas y cerdos, en los que produce mejoría del sistema inmunitario.19,20
Cuando el Zn++ se encuentra de manera inorgánica no se absorbe, esto se atribuye a la presencia de antagonistas (cobre, cadmio, calcio y hierro) en los alimentos, capaces de reducir su biodisponibilidad. Por tanto, las fuentes de Zn++ en forma de complejos evitan que éste interactúe con otros elementos, como sucede con la metionina de zinc.11,20 Sin embargo, hay poca información de los efectos de este quelato en las afecciones podales en equinos.2,9,10 En cambio, en bovinos se ha demostrado que el tratamiento con metionina de zinc incrementa la producción de leche 4.8%, y logra de manera significativa la reducción de los costos de los tratamientos podales.20,21
De acuerdo con lo anterior, la metionina de zinc indujo mayor producción de queratina, que se midió de manera indirecta al determinar un aumento de S (68.4%), que forma parte de la cisteína, aminoácido que proporciona estabilidad a la queratina dura.19,22 Por tanto, se demuestra que la insuficiencia de Zn++ disminuye la formación de los filamentos de queratina, necesarios para el desarrollo de los queratinocitos y su diferenciación.22
En conclusión, con la dosis de metionina de zinc que se añadió en la dieta de los equinos se lograron cascos de mayor calidad, ya que desaparecieron las quebraduras y fisuras.
]]>Agradecimientos
Se agradece al Dr. Saúl Renan León Hernández su apoyo en el análisis estadístico de los datos.
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Notas
* Kevo Products, México. regresar
]]> ** Philips Electronics, Holanda. regresar*** EDAX–New XL–30, Mahwah, Estados Unidos de América. regresar
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