Calor: A kryptonita de uma vaca.

As vacas têm superpoderes. Os seres humanos e as vacas compartilham uma longa história, e os seres humanos dependem desses animais para obter uma fonte de alimento estável. A relação simbiótica entre as vacas e seus microrganismos ruminais é fundamental para produzir alimentos altamente nutritivos a partir de ração de baixa qualidade - usando plantas, caules e subprodutos que não são adequados para outros animais de produção. Consequentemente, eles desempenham um papel importante como fonte valiosa de alimentos.

A vaca é um animal homeotérmico. Ou seja, elas conseguem manter a temperatura corporal por meio da atividade metabólica. Com um metabolismo constantemente ativo, as vacas são excelentes conversoras de ração em alimento. No entanto, esses superpoderes têm um custo: elas geram uma quantidade incrível de calor. Em uma vaca adulta, esse calor pode chegar a quase 1,2 kWh. O excesso de calor de três vacas, teoricamente, seria o suficiente para aquecer uma pequena casa. Um fato que tem sido explorado pelos produtores há séculos.

O metabolismo de uma vaca é uma interação complexa da atividade microbiana e da eficiência fisiológica, que gera calor a partir do metabolismo basal, da atividade, da digestão e da produção. O calor metabólico basal provém das funções celulares básicas que mantêm o corpo vivo. Ele também provém da atividade muscular e do calor produzido por outros processos corporais que ajudam no crescimento, na lactação, na gravidez e na produção de proteínas ou gorduras.

A digestão dos alimentos também libera calor. No centro da digestão está o rúmen - um sistema de biorreator anaeróbico de grande volume que contém bilhões de bactérias, protozoários e fungos – e grande parte do calor gerado é proveniente da intensa atividade microbiana nesse local (Figura 1). A fermentação ruminal gera calor suficiente para elevar a temperatura do rúmen a cerca de 1°C acima da temperatura corporal central de 38 a 39°C.

Figura 1: O rúmen abriga uma grande variedade de espécies bacterianas, fúngicas e protozoárias. Todas elas compõem o microbioma do rúmen.

Esses microrganismos no rúmen decompõem os carboidratos da fermentação da dieta em ácidos graxos voláteis (AGVs), como acetato, propionato e butirato. Esses AGVs são absorvidos pela parede do rúmen e são usados pela vaca como fonte primária de energia, gerando mais calor por meio do processamento, principalmente durante a gliconeogênese no fígado. Isso torna a vaca uma verdadeira “estação de energia térmica em quatro patas”.

Embora seja uma obra-prima da biomecânica, a vaca leiteira é vulnerável a altas temperaturas ambientais. Assim que a temperatura aumenta, seu equilíbrio bem ajustado de produção e perda de calor é interrompido, e as consequências podem ser graves. O estresse térmico - a kryptonita invisível das vacas leiteiras em todo o mundo - tem um impacto significativo sobre sua saúde, bem-estar e produção.

A termorregulação é o processo de manutenção da temperatura corporal central em uma faixa estreita. Acredita-se que essa termorregulação otimize a função de órgãos e sistemas. Os animais homotérmicos, como as vacas, controlam a troca de calor entre o corpo e o ambiente, de modo que o calor ganho com o metabolismo seja equilibrado pelo calor perdido para o ambiente (Figura 2). Dessa forma, a temperatura corporal permanece estável.

Figura 2: Para manter o equilíbrio de energia térmica, o calor gerado pelo metabolismo (manutenção, atividade, crescimento, lactação, gestação e consumo de ração) deve ser compensado pelo calor perdido para o ambiente. Esse equilíbrio térmico não pode ser mantido se o animal não liberar calor suficiente.

A relação entre a temperatura corporal central e a temperatura do ambiente pode ser descrita em termos de várias zonas que distinguem diferentes respostas fisiológicas. A zona mais estreita é a zona de termoneutralidade (TNZ). Essa zona descreve a zona de conforto da vaca. Dentro da zona de termoneutralidade, elas não precisam gastar energia adicional para manter a temperatura corporal estável: a produção e a perda de calor estão em um equilíbrio harmonioso.

Em ambos os lados da TNZ está a faixa de temperatura na qual o equilíbrio térmico pode ser alcançado, mas a taxa metabólica ou a perda de calor por evaporação mudará para manter o equilíbrio. Nessa faixa, a taxa metabólica aumenta em baixas temperaturas e o resfriamento evaporativo aumenta em altas temperaturas. Dessa forma, um homeotérmico está sob estresse térmico sempre que está fora de sua TNZ. A TNZ de uma vaca leiteira está entre aproximadamente 5 e 20° C (Figura 3), embora, durante a lactação, ela possa suportar temperaturas mais baixas.

Figura 3: Em ambos os lados da TNZ está a faixa de temperatura na qual o equilíbrio térmico pode ser alcançado, mas a taxa metabólica ou a perda de calor por evaporação mudará para alcançar o equilíbrio. Nessa faixa, a taxa metabólica aumenta em baixas temperaturas e o resfriamento evaporativo aumenta em altas temperaturas, o que significa que mais energia ou mais água é necessária para a homeostase térmica. Dessa forma, uma está sob estresse térmico sempre que está fora de sua TNZ.

A condução, a convecção, a radiação e a evaporação são apenas algumas das maneiras pelas quais o gado pode dissipar o calor. A diferença entre a temperatura corporal do gado e a temperatura ambiente determina o sucesso dessas técnicas e pode rapidamente atingir seus limites (Figura 4). Quando a temperatura externa aumenta em combinação com a alta umidade, o estresse térmico geralmente atinge níveis críticos, pois a evaporação se torna insignificante.

Figura 4: A gravidade do estresse térmico depende muito da temperatura ambiente e da umidade.

A exposição a temperaturas logo acima da TNZ causa um ajuste na transferência de calor, aumentando o fluxo sanguíneo para a pele. Isso aumenta a remoção do calor metabólico para a periferia, onde ele é perdido. No entanto, quando a temperatura ambiente excede a temperatura da superfície da pele (~ 36° C), o calor é transferido do ar mais quente para a pele mais fria, aumentando o calor do corpo. Para manter o equilíbrio térmico, o resfriamento evaporativo - por meio da transpiração e da respiração ofegante - deve aumentar para corresponder à carga de calor adicional.

Diferentemente de animais mais tolerantes ao calor, como cavalos, as vacas têm apenas cerca de 800 glândulas sudoríparas por cm². Como resultado, as vacas transpiram de forma ineficiente e dependem mais do aumento da respiração para o resfriamento evaporativo, aumentando de 40 a 60 respirações por minuto para mais de 100 respirações por minuto. O início da respiração ofegante afeta o equilíbrio ácido/base da vaca e pode levar à alcalose respiratória. Ao mesmo tempo, as necessidades de água aumentam drasticamente - vacas estressadas pelo calor têm necessidades de água aumentadas em até 200 litros por dia.

Quando a dissipação de calor não é mais suficiente, os mecanismos de adaptação fisiológica entram em ação. A vaca reduz o consumo de ração à medida que a fermentação microbiana no rúmen gera calor adicional, levando a uma cascata de respostas fisiológicas (Figura 5). Como a distribuição de sangue é desviada para a pele para dissipar o calor, o fluxo sanguíneo para órgãos como o rúmen e o fígado é reduzido, comprometendo ainda mais a eficiência digestiva e os processos metabólicos. Isso pode levar à redução do fornecimento de energia, aumento do estresse oxidativo, mobilização das reservas corporais, desequilíbrios hormonais e redução da produção de leite. As defesas imunológicas também são comprometidas, tornando os animais mais suscetíveis a infecções e inflamações.

Figura 5: O estresse térmico é uma combinação de estímulos internos e externos que atuam para aumentar a temperatura corporal e uma reação fisiológica.

Os efeitos negativos do estresse por calor no gado leiteiro estão bem documentados. Além da redução da saúde e do desempenho, a reprodução e a fertilidade das vacas leiteiras são gravemente afetadas, abalando a próxima geração. A fertilidade de uma vaca leiteira é influenciada por muitos fatores, mas os fatores ambientais parecem ser os mais importantes.

O estresse por calor pode alterar a duração do cio, a função uterina, o status endócrino e o crescimento e desenvolvimento folicular. O estresse por calor prolongado também pode afetar o desenvolvimento embrionário inicial e a sobrevivência, o crescimento fetal e a qualidade do colostro. Além disso, as taxas de concepção em vacas leiteiras são afetadas negativamente por períodos prolongados de estresse por calor, resultando em intervalos de parto mais longos.

As taxas de concepção em vacas leiteiras de alta produção têm diminuído - geralmente atribuídas a mudanças fisiológicas, mudanças de manejo e aumento da produção de leite. No entanto, durante os períodos de estresse por calor, as taxas de concepção diminuem ainda mais em comparação com os períodos sem estresse por calor. Um estudo constatou uma redução de até 23% na taxa de concepção de vacas sob estresse por calor em comparação com vacas sem estresse por calor. Outra pesquisa constatou que temperaturas corporais > 39,1° C fizeram com que as taxas de concepção caíssem de 21% para 15%. Por fim, um terceiro estudo constatou que a exposição ao estresse térmico três semanas antes da inseminação artificial pode afetar negativamente as taxas de concepção. Somente na TNZ as vacas leiteiras podem atingir todo o seu potencial genético com o menor custo fisiológico e a maior produtividade.

Há várias abordagens diferentes para reduzir significativamente a pressão do estresse térmico sobre as vacas. Todas elas têm o mesmo objetivo: como posso fazer com que meu rebanho sofra menos perdas e menos estresse de saúde durante os períodos de calor? Essas abordagens vão desde as condições de alojamento, como a colocação correta, a orientação e a força dos ventiladores e dos sistemas de pulverização, passando pelo gerenciamento com horários de alimentação adaptados, até a nossa especialidade: tecnologia de alimentação.

Estamos pesquisando abordagens inovadoras, incluindo o uso de aditivos fitogênicos, para apoiar os processos metabólicos naturais da vaca e reduzir de forma sustentável o estresse por calor. Nossos resultados até agora são muito promissores. Fique atento a essa nova e empolgante solução. Vamos enfrentar esse desafio juntos!