MECANISMO DE ACCIÓN DEL SESQUICARBONATO DE SODIO (S-Carb) Y BICARBONATO DE SODIO EN CONDICIONES DE ESTRÉS CALORICO EN AVES

Sandra Milena Rivera Riveros. Directora Técnica Biotecno SAS

Ing. Daniel Leiva García. Dpto. Técnico Battilana Nutrición SAC

Desde el punto de vista productivo de las aves, es importante evitar el estrés calórico para una buena producción de huevo o carne, ya que está plenamente comprobado, que las condiciones crónicas de estrés hacen que los pollos crezcan o engorden más lento y las gallinas produzcan menos huevos y de menor calidad. Existen estrategias nutricionales que pueden ayudar a reducir los efectos negativos del estrés calórico sobre los rendimientos productivos y la mortalidad, una de ellas es el uso de  Sesquicarbonato de sodio (S-Carb) o Bicarbonato de Sodio en la dieta para prevenir la alcalosis respiratoria para mantener la osmolaridad y función celular. Sin embargo, el mecanismo de acción de estos buffers es diferente para atenuar las alteraciones de equilibrio acido-base y capacidad amortiguadora.

Las alteraciones en el equilibrio acido-base se definen como los cambios de los sistemas tampón o de intercambio catiónico en el organismo animal, causando una desviación del pH en los líquidos corporales. Para entender  mejor este concepto, debemos saber  que la mayoría de procesos metabólicos  producen ácidos fijos o no volátiles originados del metabolismo de las proteínas y CO₂ como productos  terminales. Adicional a los ácidos metabólicos,  los ácidos ingeridos en la dieta  hacen que  aumenten estas sustancias ocasionando un descenso en el pH corporal,  el cual se expresa como la concentración de iones H⁺, los mismos que ceden los ácidos al medio.

Las herramientas o mecanismos que tiene el animal para  mantener la integridad del medio interno controlando las desviaciones de pH comprenden mecanismos químicos y fisiológicos.

A. MECANISMOS QUIMICOS: El sistema ácido carbónico/bicarbonato ubicado en el fluido extracelular, es el más importante y el primero en reaccionar para mantener el equilibrio acido-base. El ácido carbónico esta débilmente ionizado y debe coexistir con su sal para eliminar eficazmente los iones H⁺, dependiendo principalmente de dos equilibrios:

      B. MECANISMOS FISIOLOGICOS: El pulmón regula la presión de CO₂ a través de la respiración.  Es el encargado de la eliminación del dióxido de carbono, producto del metabolismo oxidativo. El riñón regula la concentración de bicarbonato en plasma a través de su resorción y síntesis.

Estrés calórico en aves y uso de aditivos

Durante el estrés calórico en las aves y dependiendo de la duración de esta, se desencadena  mecanismos químicos y fisiológicos, presentándose como primera reacción un incremento de la respiración (jadeo) lo que conduce a una disminución del CO₂ a nivel sanguíneo, la reacción compensatoria es producir H₂CO₃ tomando los iones circulantes H⁺ y HCO3-, entonces el ácido carbónico se disocia en CO₂ y H₂O.  El resultado es un incremento en el pH y una disminución del ion HCO3- ocasionando una alcalosis respiratoria.  Aquí se presenta otro proceso compensatorio cuando se extiende el tiempo del estrés, el riñón retiene iones H⁺ y excreta iones HCO3- para subir el pH generando una acidosis metabólica compensatoria.  En este punto, se requiere el uso de aditivos en el alimento, como bicarbonato de sodio o sesquicarbonato de sodio que actúan como buffer. Cuando el CO₂ aumenta, la frecuencia respiratoria disminuye, aumenta el ion HCO3- y disminuye el pH aliviando así la acidosis metabólica (Fig. 1).

Mecanismo de acción de los Buffers

Durante el estrés calórico el bicarbonato de sodio y el S-Carb presentan mecanismos diferentes de disociación, teniendo el S-Carb mejor capacidad amortiguadora debido a que tiene la capacidad de amortiguar 3H⁺ vs H⁺ por parte del Bicarbonato de sodio y una molécula adicional disponible de HCO₃^-   el cual será importante en el proceso de formación de Carbonato de calcio  (CaCO₃) presente en la cascara.

Como vemos en el caso del S-Carb, el carbonato de sodio presente en su estructura es una fuente adicional de bicarbonato. Por otro lado comparando el cuadro N° 01, observamos que utilizando la misma cantidad de buffer en ambos casos, el S-Carb absorbe un 10% más de iones H+ que el bicarbonato de sodio.

Debemos considerar además las alteraciones fisiológicas durante el estrés calórico, ya que ocurre una pérdida de electrolitos (Na⁺, K⁺, Ca²⁺) en las deyecciones que conduce a un desequilibrio electrolítico. La pérdida de calcio es importante en si misma ya que empeora la calidad de la cáscara del huevo, viéndose en las granjas un aumento de roturas y fisuras de huevos; asimismo ocurre una respuesta a nivel renal aumentando la excreción de este bicarbonato junto con iones positivos como el Na⁺, K⁺ y Ca²⁺. Este aumento de la osmolaridad extracelular causa una pérdida de agua intracelular, lo que es compensado por un aumento en el consumo de agua del ave. El aumento en el consumo de agua no es suficiente como mecanismo compensatorio y se instaura una deshidratación, que es una de las causas principales de muerte en el caso de estrés calórico. El S-Carb tiene una ventaja competitiva, ya que al momento de la disolución este nos aporta 3Na⁺ a diferencia del bicarbonato de sodio  donde su aporte es de solo un Na⁺ corrigiendo más eficientemente la perdida de Na⁺ a nivel renal, favoreciendo la osmolaridad celular para reducir las pérdidas de agua intracelular y por consiguiente reducir el problema de deshidratación.

Cuadro N° 01 Capacidad buffer de del Bicarbonato de sodio y S-Carb

Composición	Peso molecular	Numero de iones H+ capaz de absorber por molécula	Relación de iones H+  capaz de absorber	No. iones H+ capaz de absorber una misma cantidad de buffer (84 g)
NaHCO3	84	1	1/84 = 0,012	1
NaHCO3.Na2CO3.2H2O	226	3	3/226= 0,013	1,115

Fuente propia

En Gallinas de postura sometidas a temperaturas elevadas originará una competitividad por el ion bicarbonato. La exposición al calor  y el consumo reducido de alimento afectan el rendimiento productivo y la calidad de la cáscara, considerándose que la producción y peso del huevo son influenciados por la reducción en el consumo de alimento, mientras que la calidad de la cascara es influenciada por la alta temperatura (Sauveur y Picard, 1987). Por lo tanto, es posible que a altas temperaturas las gallinas tienen un requerimiento nutricional para el bicarbonato, como ha sido sugerido para pollos de engorde por Teeter et al. (1985) y Balnave y Gorman (1993).

La hiperventilación y alcalosis respiratoria que ocurre cuando las gallinas se encuentran a altas temperaturas se ven reflejados con una pérdida de CO₂ y bicarbonato en la sangre. Esta pérdida de dióxido de carbono se acentúa por la necesidad de bicarbonato en la sangre para amortiguar los iones hidrógeno producidos durante la formación de la cáscara de huevo (Makled y Charles, 1987). Sin embargo, se requiere de ion bicarbonato para la formación de Carbonato de calcio (Ca₂CO₃) originando una competencia por esta molécula. Como sabemos el S-Carb nos aporta 2 moléculas de HCO₃^- a diferencia del Bicarbonato de sodio con el aporte de un solo ion bicarbonato, por tanto el S-Carb es igualmente competitivo en el aporte de este ion para el proceso de formación de la cascara ante el efecto de estrés calórico y como consecuencia más eficiente al captar los H⁺ generados en el proceso de deposición de carbonato de calcio. Sin embargo experimentos con bicarbonato marcado con ¹⁴C, indican que probablemente mucho de este HCO3^- se deriva del CO₂ metabólico producido por el útero (catalizada por la anhidrasa carbónica) más que del bicarbonato del suero (Cuca G y Avila G, 2011).

Los resultados de investigación que muestran una mejor calidad de la cáscara del huevo han sido muy consistentes cuando se utiliza alimentación de media noche, así como en situaciones comerciales de estrés por calor prolongado. Resultados de campo (Tabla 01 y 02) en donde bien el uso de S-Carb o bicarbonato de sodio en épocas calurosas mejoran la calidad de la cáscara del huevo cuando se alimenta a un nivel igual de sodio, no hubo diferencias entre S-Carb y bicarbonato de sodio. Ambas fuentes de sodio redujeron la incidencia huevos rotos a temperaturas elevadas donde los problemas de calidad cáscara son de mayor preocupación. Sin embargo el menor nivel de inclusión en la dieta por parte del S-Carb hace que tenga una ventaja sobre el bicarbonato de sodio, además de la facilidad de manejo y pureza del producto (FMC Industrial Chemicals, 2000).

Tabla N° 01.  Cambio Dietarios y Performance
	Control	50 meq Bicarb	50 meq S-Carb	100 meq S-Carb
% Producción	76.70a	74.49ab	75.18a	72.25b
% Huevos rotos	0.45a	0.31a	0.34a	0.35a
Peso Huevo (gr)	52.11a	50.79b	51.24b	60.70b
Gravedad especifica	1.0752b	1.0768a	1.077a	1.0773a
Adición de Bicarb o S-carb en la dieta (%)	0	0.41	0.36	0.72

Tabla N° 02. Efecto de Temperatura sobre el porcentaje de huevos rotos

	Control	50 meq	50 meq	100 meq
		Bicarb	S-Carb	S-Carb
Normal	0.378ab	0.053b	0.45ab	0.481ab
Templado	0.372ab	0.581ab	0.274b	0.181b
Caluroso	0.603a	0.298ab	0.292ab	0.392ab

CONCLUSIONES:

Pueden ocurrir  alteraciones del equilibrio acido-base de los animales por razones dietarias y/o stress calórico. Ante estas situaciones el animal necesita dar prioridad a  mecanismos de control  metabólico, por lo que sus vías metabólicas destinadas a la producción no pueden llevarse a cabo con la misma eficiencia. Más aún, cuando estos mecanismos son insuficientes para mantener el equilibrio acido-base se ocasionan desequilibrios que afectaran los resultados zootécnicos.

Es claro que ambos buffers, bicarbonato de sodio y sesquicarbonato de sodio  son útiles a la hora de tratar un desbalance acido-base y amortiguar los efectos de temperaturas elevadas, sin embargo el sesquicarbonato de sodio tiene un mayor aporte de electrolitos, y mayor disponibilidad de iones HCO₃^-, además de tener un 10% más de capacidad amortiguadora, entendiéndose esto como la capacidad de absorber más iones H+ haciéndole más eficiente como buffer.

BIBLIOGRAFIA

Balnave, D., and D. Zhang, 1993. Responses of laying hens on saline drinking water to dietary supplementation with various zinc compounds. Poultry Sci. 72:603–606.

Cuca Garcia M, Avila Gonzales E, Pro Martinez A, 2011. Alimentación de las aves. Universidad Autónoma de Chapingo. Departamento de zootecnia. México.

Donald Voet, Judith G. Voet, Charlotte V. Pratt. 2007. Fundamento de Bioquímica. Segunda edición.   Ed. Médica Panamericana.  Buenos Aires-Argentina.
FMC Industrial Chemicals, 2000,  Heat Stress in Layers. Technical White Papers. http://www.fmcchemicals.com/Applications/AnimalNutrition/TechnicalWhitePapers.aspx

Lesson and Summers, 2005. Commercial Poultry Nutrition, 3^rd ed. University Books, Guelph, Ontario, Canada

Makled, M. N., and O. W. Charles, 1987. Eggshell quality as influenced by sodium bicarbonate, calcium source and photoperiod. Poultry Sci. 66:705–712.

Sauveur, B., and M. Picard, 1987. Environmental effects on egg quality. Pages 219–234 in: Egg Quality—Current Problems and Recent Advances. R. G. Wells and C. G. Belyavin, ed. Butterworths, London, UK.

Teeter, R. G., M. O. Smith, F. N. Owens, S. C. Arp, S. Sangiah, and J. E. Brazile, 1985. Chronic heat stress and respiratory alkalosis: occurrence and treatment in broiler chicks. Poultry Sci. 64:1060 1064.