Diapositiva 1

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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA Facultad de
Agronomía Departamento de Producción
Animal Maracay
METABOLITOS SECUNDARIOS
Importancia en la producción con especies de
interés zootécnico
Dr. Álvaro Ojeda
Marzo, 2010
2
Metabolismo Secundario ó Sustancias
Ecológicamente Eficaces
Agronomía-U.C.V.
Conjunto de procesos mediante los cuales se
generan sustancias que no forman parte del
metabolismo primario (fotosíntesis, respiración,
transporte de solutos, translocación, asimilación
de nutrientes y diferenciación celular entre
otros), poseen características muy variadas, así
como una extrema complejidad química y en sus
rutas biosintéticas de origen.
Metabolismo Secundario Definiciones

• 8000 polifenoles
• 1000 alcaloides
• 270 aminoácidos no-proteicos
• 32 cianógenos
• Otros (saponinas, terpenos, etc)

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Compuestos secundarios
Agronomía-U.C.V.
Razón de ser ?
Metabolismo Secundario Definiciones
Transporte y almacenamiento de Nitrógeno
Defensa Química
Metabolismo intermediario precursores de otros
metabolitos
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Agronomía-U.C.V.
Particularidades

• Protección de los depredadores
• Mayor en plantas con elevada concentración de
  nitrógeno
• Acción sobre
• Digestión y absorción de proteínas,
  CHOs y minerales
• Biodisponibilidad de vitaminas
• Su efecto depende de
• Tipo y concentración del compuesto
• Composición de la dieta
• Especie y estado fisiológico del animal
• Adaptabilidad del animal
• Procesamiento y manejo de la ración
• Efecto positivo o deletéreo sobre parámetros
  productivos

Metabolismo Secundario Particularidades
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Diversidad de usos
Agronomía-U.C.V.
Metabolito Secundario Aplicación
Aminas En variedad de compuestos orgánicos (ej. quinolinas son cancerígenas). Muchas veces les confieren actividad fisiológica a la célula animal (ej. histaminas)
Alcaloides Medicinal. En la fabricación de medicamentos
Esteroles Medicinal. Forman parte de hormonas animales y vitaminas
Triterpenos Medicinal e industrial. Son llamados aceites esenciales, útiles en perfumería, farmacia y agroindustria de alimentos
Glicósidos Medicinal. Estimulan la función cardíaca
Saponinas Medicinal e industrial. Precursores de hormonas esteroidales y corticosteroides. Por su actividad tensoactiva son útiles como emulgentes y hemolizantes
Fenoles simples Medicinal e industrial. Poseen actividad antifúngica, desinfectante y aromatizante
Flavonoides Medicinal e industrial. Reducen fragilidad capilar, protegen en estados tóxicos y anti-inflamatorios. Son colorantes
Taninos Medicinal e industrial. Propiedades astringentes y antisépticas. Útiles en la fabricación de tintas y otros colorantes, y en el curtido de pieles
Cumarinas Medicinal e industrial. Anticoagulante y aromatizante
Metabolismo Secundario Particularidades
Fuente Payo et al. (1996)
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Agronomía-U.C.V.
De acuerdo a

• Naturaleza química
• Proteínas
• Aminoácidos no proteicos
• Glicósidos
• Otros metabolitos
• Modo de acción y efectos metabólicos
• Daño en la mucosa intestinal
• Inhibición de la actividad enzimática
• Interferencia en retroalimentación de
  síntesis enzimática
• Reacción de alergia e intolerancia
• Analogía estructural con aminoácidos
  proteicos
• Reducción de disponibilidad de
  nutrientes
• Efecto sobre respuesta animal

Metabolismo Secundario Sistemática
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Nociones de Toxicología
Agronomía-U.C.V.
Metabolismo Secundario Toxicología
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Inhibidores de Proteasas ...
Agronomía-U.C.V.
Sustancias presentes en tejidos de plantas (fund.
leguminosas) y animales, que tienen la capacidad
de inhibir la actividad de enzimas proteolíticas
(ej. Tripsina y Quimiotripsina).
En ...
Metabolismo Secundario Inhibidores de Proteasas
Mayoría de las leguminosas Caso clásico Grano
de soya (6 de su proteína)
Efectos ...
Hipertrofia y tumores pancreáticos Reducción en
valor de PER (GDP / proteína ingerida) Incremento
en excreción fecal de AAs azufrados
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Inhibidor de tripsina y actividad pancreática ...
Agronomía-U.C.V.
Metabolismo Secundario Inhibidores de Proteasas
Fuente Liener (1990)
10
Agronomía-U.C.V.
Tratamiento térmico de Psophocarpus sp.,
metabolitos secundarios y valor biológico en
ratas
Metabolismo Secundario Inhibidores de Proteasas
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Lectinas ... (Del latín legere, que significa
preferir, escoger)
Agronomía-U.C.V.
Compuestos de distribución paralela a los
inhibidores de proteasas, que causan aglutinación
de los eritrocitos de varias especies animales,
capaces de unirse a las glicoproteínas de la
superficie de membrana celular y generar
reacciones de incremento de tasa de recambio
celular.
En ...
Mayoría de las leguminosas, aunque de toxicidad
variable. En soya (prácticamente inocua), ricino
(muy tóxica), Canavalia, Phaseolus spp.,
Dolichos spp. (Jacinto) Ej. Concanavalina A y
Aglutinina de germen de trigo.
Metabolismo Secundario Lectinas
Efectos ...

• Hemoaglutinación y generación de anticuerpos
• Inhibición de enzimas que hidrolizan
  carbohidratos (ej. soya y Phaseolus spp)
• Destrucción del borde de cepillo y secreción de
  mucus intestinal
• Promueve colonización de intestino delgado por
  coliformes

Fuente Kik et al. (1990)
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Agronomía-U.C.V.
Su acción ...
Hipertrofia e Hiperplasia
Metabolismo Secundario Lectinas
Vellosidad intestinal
Menor Consumo
Normal
Fuerte
Fuente Pizzani et al (1999)
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Alérgenos ...
Agronomía-U.C.V.
Son compuestos usualmente nitrogenados, que
generan reacciones clínicamente definidas como
alérgicas, las cuales se caracterizan por el
desarrollo de mecanismos inmunológicos, que a
través de IgE inducen la liberación de mediadores
responsables de las reacciones tisulares comunes
en este desorden.
Metabolismo Secundario Alérgenos
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Sustancias fotosensibilizantes ...
Agronomía-U.C.V.
Animal hipersensible a la presencia de la luz
solar, particularmente a los rayos U.V.,
provocando inflamaciones acuosas bajo la piel y
eventualmente necrosis dérmica. Se reconocen
Fototoxia (sólo quedan afectadas las zonas
expuestas al sol) y la Fotoalergia, donde la
sustancia suele ser inmunológicamente inactiva,
pero al ser irradiada produce una molécula con
carácter antigénico que desencadena una reacción
alérgica que afecta a zonas expuestas y no
expuestas al sol.
Metabolismo Secundario Fotosensibilizantes
Mecanismo de acción ...
Clorofila
Excreción
Filoeritrina
Hígado
Bilis
Microorganismos ruminales
Los AGIs de membranas se alteran y los lisosomas
liberan las enzimas hidrolíticas y/o mediadores
químicos de la inflamación
Fotosensibilidad en piel no pigmentada
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Aminoácidos No Proteicos ...
Agronomía-U.C.V.
Ubicados en una amplia variedad de leguminosas
tropicales, y a menudo varios por especie (600
identificados), existen compuestos tóxicos que
mantienen analogía estructural con aminoácidos
esenciales o sus neurotransmisores derivados del
sistema nervioso central del animal.
En ...
Mayoría 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
Efectos ...

• Síntesis de proteínas anómalas
• Neurotóxicos y Latirismo (AAs análogo del
  glutamato)
• Inhibición de enzimas, disfunción renal y
  depilación entre otros.

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Distribución y toxicidad de aminoácidos no
proteicos
Aminoácidos Especie g/kg MS semilla Efectos
Tóxicos Neurolatirógenos ?-cianoalanina Vicia
spp. 1,5 Convulsiones, espasmos
tetánicos y muerte ?-(N) oxalyl- Lathyrus
spp. 25 Convulsiones,
muerte aminoalanina Análogos de
Arginina Canavanina Canavalia spp.
51 Reducción del crecimiento Gliricidia spp.
40 Disfunción sistema inmune Indigofera
spp. 9 Daño en utilización de
N Aromáticos Mimosina Leucaena spp.
145 Caída de la lana Daños orgánicos y muerte
Metabolismo Secundario AAs No Proteicos
Fuente Mello (1990)
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Agronomía-U.C.V.
Susceptibilidad depende de ...

• Especie animal
• Dieta y tiempo de exposición
• Diferencias geográficas

Novillos pastoreando Leucaena sp. y bacterias
degradadoras de DHP
Metabolismo Secundario AAs No Proteicos
GDP DHP Tiroxina en suero Tratamiento
(6-19 sem.) (a 13 sem.) (a 13 sem) No
tratados 0,52 0,28
28 Tratados 1,03 0,00 85
Fuente Mello (1990)
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Agronomía-U.C.V.
Glucósidos ...
Oligosacáridos...
Compuestos como los ?-galactósidos presentes en
leguminosas que inhiben la acción de
galactosidasa, generando metano, hidrógeno y CO2
en intestino grueso y con ello provocando
diarreas, flatulencia y nauseas
Metabolismo Secundario Glucósidos
Polisacáridos no amiláceos...
Comúnmente referidos como Fibra dietaria, son
polisacáridos vegetales asociados a la lignina
(celulosa, hemicelusosa, gomas, mucílagos,
pectina, etc.), incompletamente digeridos en
intestino delgado, pero disponibles en intestino
grueso, donde su fracción soluble es rápidamente
transformada en AGVs. En pollos se reporta que
modifican la viscosidad de las heces, generando
efecto de cama húmeda, y por lo tanto
problemas de manejo y disminución de la
producción.
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Otros Glucósidos ...
Agronomía-U.C.V.
Saponinas
Inicialmente 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.
En ...
Metabolismo Secundario Saponinas
Alfalfa, frijol de soya, follaje de yuca,
Sapindus sp. etc.
Efectos ...

• Reducción del consumo de alimento
• Irritante de membrana bucal y garganta
• Inhiben fermentación y síntesis bacteriana
• Hemorragias

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Agronomía-U.C.V.
DESFAUNACIÓN Y POBLACIONES MICROBIALES  
(log10/ml fluido ruminal)

    Sdx
Amonio (mg N-NH3/100 ml) Protozoos Amonio (mg N-NH3/100 ml) Protozoos 196,0 5,4a 194,9 5,0b 117,3 4,6c 9,8 0,1
Hongos Hongos 7,6a 8,1b 8,5c 0,1
Bacterias Totales Bacterias Totales 10,3a 11,3b 11,7c 0,2
Celulolíticas Celulolíticas 7,5a 8,1 8,8c 0,1
Deg. MS () Deg. MS ()        
(24 h) (24 h) 12,5a 18,6 25,9c 0,9
T1/2 72,9 72,9 69,7 66,6 5,7
Sapindus saponaria en dieta (g/animal/día)
0 25
50
Metabolismo Secundario Saponinas
Díaz et al. (1993)
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Continuac
Agronomía-U.C.V.
Fitoestrógenos ...
Compuestos derivados del fenilpropano presentes
en las plantas (estrona, estriol y
ß-sitoesterol), que son estructural o
funcionalmente similares al estrógeno
(14-ß-Estradiol). Destacan los lignanos,
isoflavones, cumestanos, lactonas (estos dos
últimos en animales) y triterpenos. Se conocen
actualmente 30 tipos de fitoestrógenos.
En ...
Metabolismo Secundario Fitoestrógenos
Soya, linaza, trébol, avena, Oriza spp., col,
alfalfa, lentejas, algunas frutas (ej. manzana) y
verduras (ej. remolacha).
Efectos ...

• Infertilidad temporal o permanente
• Cambios anormales en los órganos reproductivos
• Lactación en hembras vírgenes o no preñadas
• Prolapso vaginal
• Cáncer

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Cianógenos ...
Agronomía-U.C.V.
Glicósidos cuya hidrólisis libera ácido prúsico o
cianuro de hidrógeno (HCN). Esta cianogénesis
ocurre durante la masticación de la planta o por
acción microbiana en el rumen.
En ...
Niveles no tóxicos en la mayoría de las
leguminosas. De importancia en Acacia sp. y
yuca
Metabolismo Secundario Cianógenos
Efectos ...

• DL50 (2-4 mg/ kg P.V.)
• Efectos goitrogénicos (inducción de bocio)
• Su efecto depende de Tamaño y tipo de animal,
  tasa de tránsito de digesta y capacidad de
  metabolizar el HCN
• Tratamiento Premarchitado o deshidratado de
  plantas ó suministro por vía endovenosa de
  125-250 ml solución (v/v) con 1,2 Nitrito de
  sodio 7,4 tiosulfato de sodio

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Otros Metabolitos Secundarios ...
Agronomía-U.C.V.
Fitatos
El ácido fítico y sus sales, los fitatos,
agrupan 2/3 del fósforo de origen vegetal de los
monogástricos. Presentan gran habilidad
quelatante, formando complejos insolubles con
algunos cationes. Se puede reducir su presencia
por germinación, uso de fitasas fúngicas y
autolisis.
Metabolismo Secundario Fitatos
En ...
Granos de cereales, semillas y aceites de
leguminosas.
Efectos ...
Incrementa requerimientos de minerales Inhiben
enzimas digestivas (ej. Pepsina, pancreatina y
amilasa) Quelación de calcio reduce actividad de
tripsina y amilasa Reducido por fitasas
(endógenas y exógenas)
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Taninos ...
Agronomía-U.C.V.
Son compuestos fenólicos, más o menos solubles en
agua, y con capacidad para precipitar la
gelatina y otras proteínas. Se agrupan en
hidrolizables (de importancia en leguminosas) y
condensados.
En ...
Mayoría de las leguminosas Acacia, Leucaena,
Prosopies, Albizia, etc.
Metabolismo Secundario Taninos
Efectos ...

• Alta afinidad por las proteínas de la digesta
• Reducción del consumo voluntario
• Baja absorción de hierro y otros minerales
• Efecto beneficioso en rumiantes (20 mg/kg MS)

25
Boca
Rumen
( pH 5-7 )
Abomaso
( pH 2.5 - 3.5 )
Duodeno
( pH 8-9 )
Fuente Mello (1990)
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Metabolismo de nitrógeno ...
Agronomía-U.C.V.
GRUPO Taninos PEG Consumo N (g/día)
42,4 47,6 Nitrógeno en digesta (g/kg
MS) Rumen 39,9 33,0 Abomaso 48,8
43,3 Ileum 33,6 20,7 Heces 38,3
22,7 Digestibilidad en (N) Rumen 13
26 Inst. delgado 53 55 Inst. grueso
1 0 Total 67 81
Metabolismo Secundario Taninos
Menor consumo ...

• Menor tasa de fermentación microbial
• Menor concentración de NH3 en rumen
• Disminución de tasa de recambio ruminal
• Menor producción de AGVs

Fuente Waghorn et al. (1994)
27
Agronomía-U.C.V.
Micotoxinas ...
Son compuestos de naturaleza no proteica, de peso
molecular intermedio, que se generan del
crecimiento y multiplicación de los hongos en un
sustrato apropiado. El término se deriva de las
palabras griegas mykes (hongos) y toksikon
(veneno).
Condiciones óptimas ...
Metabolismo Secundario Micotoxinas

• Concentración de oxígeno de 20,9
• pH entre 6,0 y 7,0
• Temperatura superior a 20 ºC
• Humedad de 14 a 20
• Otros (integridad de cutícula del grano, etc.)

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Micotoxinas en el mundo ...
Agronomía-U.C.V.
Localidad Micotoxinas
Oeste de Europa Este de Europa Norteamérica Sudamérica Africa Asia Australia ocratoxinas, desoxinivalenol, zearalenona zearalenona, desoxinivalenol ocratoxinas, desoxinivalenol, zearalenona, aflatoxinas aflatoxinas, fumonisinas, ocratoxinas, desoxinivalenol, toxina T-2 aflatoxinas, fumonisinas, zearalenona aflatoxinas aflatoxinas, fumonisinas
Metabolismo Secundario Micotoxinas
Contaminación por Micotoxinas () en alimentos
para aves
Micotoxina Maíz (10 muestras) Otros ingredientes Alimento para aves
Aflatoxina 24 33 92
Vomitoxina 50 44 88
Acrotoxina 24 22 80
Zearolina 40 66 60
T-2 Toxina 0 33 36
Fremonixina 50 78 88
Países Taiwán, Malasia, Tailandia, Singapur,
Indonesia e India
González (2005)
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De mayor interés ...
Toxina Hongo DL50 (mg/kg PV)1 Principales efectos Cultivos más sensibles
Aflatoxina Aspergillus sp. 3 Crecimiento reducido, daños de hígado, ictericia, reducción de inmunidad Todos los cereales, Semilla de algodón, Maní, grano de soja
Zearalenona Fusarium sp. 10 Infertilidad, anestros, mortalidad embrionaria, prolapso rectal, calidad del semen Todos los cereales, alfalfa, yuca, maní y sorgo
Tricotecenos (T2, DAS,DON) Fusarium sp. 10 Inapetencia, vómito, reducción de inmunidad Todos los cereales
Ocratoxina y Citrinina Aspergillus sp. Penicillum sp. 10 Crecimiento reducido, daños bazo/hígado Cereales, maní y sorgo
Fumoninisina Fusarium sp. 19 Reduce ingesta y crecimiento, problemas respiratorios, edema pulmonar Todos los Cereales
1 En caso de cerdos Fuente Devegowda et al
(1998)
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Control de Micotoxinas ...
Agronomía-U.C.V.

• Uso de antimicóticos (ej. base de ácido
  propiónico)
• Tratamiento
• Físico Calor, luz ultravioleta y dilución del
  alimento contaminado,
• Químico Amoniaco, bisulfito de sodio,
  formaldehído, ácido ascórbico y ozono
• Uso de secuestrantes
• Minerales Arcillas (bentonita), zeolitas,
  aluminosilicatos de Ca y Na
• Biológicos Glucomananos

Metabolismo Secundario Micotoxinas

• Degradación biológica (bacterias, levaduras y
  hongos)

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Existe control ? ...
Agronomía-U.C.V.

• Manipulación Genética
• (Clásica o por Ingeniería Genética)
• Rotación de potreros
• Formulación de las dietas
• Selección de ingredientes
• Dilución de dietas
• Suplementación con nutrientes (nitrógeno,
  vitaminas, sales yodadas, etc.)
• Tratamiento de materiales
• Primarios Tratamientos químicos, enzimáticos,
  físicos (fraccionamiento, aplicación de calor)
• Secundarios Extrusado, peletizado, etc.

Metabolismo Secundario En general
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Agronomía-U.C.V.
La canción a los campos retorne en el alba
sembremos la voz, explotar a la tierra y no al
hombre es consigna de un hombre mejor Antonio
Esteves Himno Facultad de Agronomía, U.C.V.
Metabolismo Secundario Importancia en la
Producción Animal