Development and physiology of the digestive tract of ruminants

Authors

  • Vinicius da Silva OLIVEIRA Universidade Federal de Sergipe (UFSe), Dpto de Zootecnia
  • Ana Caroline Pinho dos SANTOS Universidade Federal de Sergipe (UFSe), Dpto de Zootecnia
  • Roberta de Lima VALENÇA Universidade Federal de Sergipe (UFSe), Dpto de Zootecnia

Keywords:

Abomasum, Omasum, Reticulum, Rumen

Abstract

Ruminant animals have some modifications in their digestive tract, due to the evolution, such modifications arose mainly due to the type of diet of these animals, which is based on foods with high fiber content. The stomach of ruminants is divided into four compartments, being the rumen, reticulum, omasum and abomasum. The first three compartments (rumen, reticulum and omasum) harbor the microorganisms and, therefore, have fermentative activity. The abomasum resembles the stomach of non-ruminants, having mucosa-lined epithelium with acid-secreting glands, mucus, and hormones. The ingestion of forage aids in the development of the size and volume of the rumen, reticulum and omasum, while the ingestion of concentrated food develops the structures (ruminal papillae) of the rumen. In order to efficiently digest food through the microorganisms that are present in the rumen the conditions of this should be: ideal pH between 5.5 and 6.8, constant substrate for fermentation, ideal temperature between 38 and 42 °C, anaerobiosis , reducing potential and constant passage rate of the digesta, besides the removal of the products of the fermentation (AGCC, CH4, CO2, among other gases). In addition to these conditions, there are motor functions, secretion and absorption of the digestive tract of ruminants that are regulated by the interaction of central nervous system control mechanisms and the endocrine system, similar to other organs and systems of the body. The complex involvement of hormones will ensure the degradation and absorption of food, which are key to the development and production of ruminant animals.

References

ANDERSON, K.L.; NAGARAJA, T.G.; MORRILL, J.L. Ruminal metabolic development in calves weaned conventionally or early. Journal of Dairy Science, v.70, n.5, p.1000-1005, 1987.

ANDRIGUETTO, J.M.; PERLY, L.; MINARDI, I.; GEMAEL, A.; FLEMMING, J.S.; SOUZA, G.A.; BONA FILHO, A. Nutrição Animal. Volume 1. São Paulo: Nobel, 1ª ed., 2006. 384p.

APS, J.KM.; MARTENS, L.C. The physiology of saliva and transfer of drugs into saliva. Forensic Science International, v.150, n.2-3, p.119-131, 2005.

ARAUJO-FEBRES, O. Factores que afectan el consumo voluntario en bovinos a pastoreo en condiciones tropicales. IX Seminario de pastos y forrajes. Facultad de Agronomía. Zulia, 2005.

ARCURI, P.B.; LOPES, F.C.F.; CARNEIRO, J.C. Microbiologia do Rúmen. In: BERCHIELLI, T.T.; PIRES, A.V.; OLIVEIRA, S.G. Nutrição de Ruminantes, Jaboticabal: Funep, p.111-141, 2006.

AZEVEDO, R.A.; ARAÚJO, L.; DUARTE, D.V.; CRUZ, M.S.; COSTA, S.F.; OLIVEIRA, N.J.; DUARTE, D.V.L.; GERASEEV, L.C. Desenvolvimento do trato digestivo de bezerros leiteiros criados em sistema de aleitamento fracionado. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.33, n.7, p.931-936, 2013.

BALDWIN, R.L. Use of isolated ruminal ephitelial cells in the study of rumen metabolism. Journal of Nutrition, (suplement), v.128, p.293-296, 1998.

BALDWIN, R.L.; McLEOD, K.R.; KLOTZ, J.L.; HEITMANN, R.N. Rumen development, intestinal growth and hepatic metabolism in the pre-and postweaning ruminant. Journal of Dairy Science, v.87, p.55-65, 2004.

BERCHIELLI, T.T.; PIRES, A.V.; OLIVEIRA, S.G. Nutrição de ruminantes. 2006. 616p.

BERNER, R.M.; LEVY, M.N.; KOEPPEN, B.M.; STANTON, B.A. Fisiologia. 5ª ed., Editora Elsevier, Rio de Janeiro, 2004. 258p.

BORON, W.F.; BOULPAEP, E.L. Fisiología Médica. 2ª ed., Elsevier Brasil, 2015. 1352p.

CARVALHO, P.A.; SANCHEZ, L.M.B; VIÉGAS, J.; VELHO, J.P.; JURIS, G.C.; RODRIGUES, M.B. Desenvolvimento de Estômago de Bezerros Holandeses Desaleitados Precocemente. Revista Brasileira de Zootecnia, v.32, n.6, p.1461-1468, 2003.

COSTA, R.G.; RAMOS, J.L.F.; MEDEIROS, A.N.; BRITO, L.H.R. Características morfológicas e volumétricas do estômago de caprinos submetidos a diferentes períodos de alimento. Brazilian Journal of Veterinary Research and Animal Science, v.40, supl. 2, p.118-125, 2003.

CUNNINGHAM, J.G. Tratado de Fisiologia Veterinária. Rio de Janeiro: 4ª ed., Guanabara Koogan, 1992. 454p.

DIJKSTRA, J.; FORBES, J.M. FRANCE, J. Quantitative aspects of ruminant digestion and metabolism. 2a ed., Wallingford, United Kingdom: CAB International, Scientific Book or Proceedings, 2005. 746P.

GOULARTE, S.R.; ÍTAVO, L.C.; SANTOS, G.T.; ÍTAVO, C.C.B.; OLIVEIRA, L.C.; FAVARO, S.P.; DIAS, A.M.; TORRES JUNIOR, R.A.A.; BITTAR, C.M. Ácidos graxos voláteis no rúmen de vacas alimentadas com diferentes teores de concentrado na dieta. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, v.63, n.6, p.1479-1486, 2011.

FELL, B.F.; KAY, M.; WHITELAW, F.G.; BOYNE, R. Observations on the development of ruminal lesions in calves fed on barley. Research in Veterinary Science, v.9, n.5, p.458-470, 1968.

FURLAN, R.L.; MACARI, M.; FARIA FILHO, D. Anatomia e fisiologia do trato gastrintestinal. Nutrição de Ruminantes. Jaboticabal. FUNEP, 1a ed., p.1-23, 2006.

FURNESS, J. The enteric nervous system. Massachusetts: s.n., Blackwell Publishing, 2006. 274p.

GARCIA NETO, A.F. Ruminite, abscessos hepáticos e enfermidades podais em bovinos: avaliação dos achados após o abate. 94P. Dissertação (Mestrado em Ciência Animal), Universidade Federal de Goiás. 2018.

GONÇALVES, L.C.; BORGES, I.; FERREIRA, P.D.S. Alimentação de gado de leite. Belo Horizonte: FEPMVZ, 1ª ed., 2009. 412 p.

GRANDE, P.A.; SANTOS, G.T. O uso do perfil metabólico na nutrição de vacas leiteiras. Núcleo Pluridisciplinar de Pesquisa e Estudo da cadeia Produtiva do Leite, 2008. Disponível em: http://sites.uem.br/nupel/nutricao-e-manejo-animal/pasta-pdf/o-uso-do-perfil-metabolico-na-nutricao-de-vacas-leiteiras/view

GUYTON, A.C.; HALL, J.E.; GUYTON, A.C. Tratado de fisiologia médica. 11ª ed., Elsevier Brasil, 2006. 1115p.

GUYTON, A.C.; HALL, J.E. Funções secretoras do trato alimentar. In: Tratado de Fisiologia Médica. 13ª ed., Elsevier, 2011. 1176p.

HERDT, T. Fisiologia gastrointestinal e metabolismo. p.231 In: CUNNINGHAM, J.G.

Tratado de Fisiologia Veterinária; Rio de Janeiro: 4ª ed., Guanabara Koogan, 2004. 579 p.

ITAVO, C.C.B.F.; SOUZA, S.R.M.B.O.; DIAS, A.M.; COELHO, E.M.; MORAES, M.G.; SILVA, F.F.; Avaliação da produção de bezerros em confinamento ou em suplementação exclusiva. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, v.59, n.4, p.948-954, 2007.

KÖNIG, H.E.; LIEBICH, H.G. Anatomia dos Animais Domésticos: Texto e Atlas Colorido. 6a ed., Artmed Editora, 2016. 824p.

KOZLOWSKI, J.A.; KITS, K.D.; STEIN, L.Y. Complete genome sequence of nitrosomonas ureae strain nm10, an oligotrophic group 6a nitrosomonad. Genome Announc, v.4, n.2, p.94-116, 2016.

LEE, M.G.; OHANA, E.; PARK, H.W.; YANG, D.; MUALLEM, S. Molecular mechanism of pancreatic and salivary gland fluid and HCO-3 secretion. Physiology Revisit, v.92, p.39-74, 2012.

LIMA, V.; MELO, I.M.; ARAÚJO, V.M.A.; DINIZ FILHO, J. Fisiologia das secreções salivares e gastrintestinais. s/n., 2016. 44p.

LUCCI, C.S. Bovinos leiteiros jovens. São Paulo: s/n., Nobel/Edusp, 1989. 371p.

LYFORD Jr., S.J. Growth and development of the ruminant digestive system. In: The Ruminant Animal. Digestive Physiology and Nutrition. Englewood Cliffs, 1ª ed., New Jersey: Prentice Hall, p.44-63, 1988.

MANELLA, M.Q.; LOURENÇO, A.J.; LEME, P.R. Recria de bovinos nelore em pastos de Brachiaria brizantha com suplementação proteica ou com acesso a banco de proteína de Leucaena lecocephala. Características de fermentação ruminal. Revista Brasileira de Zootecnia, v.32, n.4, p.1002-1012, 2003.

MARIEB, E.N.; HOEHN, K. Anatomia e Fisiologia, 3ª ed., Art Med Editora. 2009. 547p.

MARTINS, C.B.; DEMINICIS, B.B.; MOREIRA, G.R.; MENDONÇA, P.P. Tópicos especiais em especiais em Ciência Animal IV. 1ª ed., Alegre, ES: CAUFES, 2016. 483p.

MESE, H.; MATSUO, R. Salivary secretion, taste and hyposalivation. Journal of Oral Rehabilitation, v.34, n.10, p.711-723, 2007.

MOBIGLIA, A.M.; CAMILO, F.R.; FERNANDES, J.J.R. Comportamento ingestivo e alguns reguladores de consumo em bovinos de corte. PUBVET, v.7, p.1653-1790, 2013.

MOYES, C.D.; SCHULTE, P.M. Princípios de fisiologia animal. 2ª ed., Artmed Editora, 2009. 938p.

NASCIMENTO, P.M.L.; FARJALLA, B. Consumo voluntário de bovinos-Bovines voluntary intake. RedVet, v.10, n.10, 2009.

NOSCHANG, J.P.; SCHMIDT, A.P.; BRAUNER, C.C. Saccharomyces cerevisae na nutrição de ruminantes: Revisão. PUBVET, v.13, n.2, p.1-8, 2019.

OLIVEIRA, G.O. Fisiologia básica. 1ª ed., INTA, p.184, 2016.

OLIVEIRA, J.S.; ZANINE, A.M.; SANTOS, E.M. Diversidade microbiana no ecossistema ruminal. Revista Eletrônica de Veterinária, v.8, n.6, p.1-12, 2007.

OLIVEIRA, V.S.; SANTANA NETO, J.A.; VALENÇA, R.L. Características químicas e fisiológicas da fermentação ruminal de bovinos em pastejo–Revisão de Literatura. Revista Científica Eletrônica de Medicina Veterinária, v.19, n.20, p.1-21, 2013.

PAGANI, J.A.B. Timpanismo em ruminantes. Revista Científica Eletrônica de Medicina Veterinária, Garça, v.6, n.10, p.1-6, 2008.

PATRÍCIO, A.M.P.C. As Principais Afecções Gástricas dos Bovinos. 2012. 107p. Dissertação de Mestrado. Mestrado Integrado em Medicina Veterinária conferido pela Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias, 2012.

PEREIRA, J.G. Imunolocalização de hormônios em células endócrinas do esôfago, estômago e duodeno do muçuã Kinosternon scorpioides (Kinosternidae). 2010. 86p. Tese de doutorado em Medicina Veterinária, pela Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Universidade Estadual Paulista, 2010.

RICHERSON, G.B. O sistema nervoso autônomo. 2ª ed., Fisiologia Médica, 2015. 351p.

RODRIGUES, S.S.; FONSECA, C.C.; DAS NEVES, M.T.D. Células endócrinas do sistema gastroenteropancreático: Conceitos, distribuição, secreções, ação e controle. Arquivos de Ciências Veterinárias e Zoologia da UNIPAR, v.8, n.2, p.171-180, 2008.

RODRIGUES, I.A. Aspectos semiológicos da obstrução intestinal em bovinos e relato de obstrução por fitobezoar. 2018. 35p. Trabalho de conclusão de curso. Bacharel em Medicina Veterinária concedido pela Universidade Federal da Paraíba, 2018.

ROMAGNOLI, E.M.; KMIT, M.C.P.; CHIARAMONTE, J.B.; ROSSMANN, M.; MENDES, R. Ecological Aspects on Rumen Microbiome. In: Diversity and Benefits of Microorganisms from the Tropics. Springer, Cham, 1a ed., p.367-389, 2017.

ROMERO-TRUJILLO, J.O.; FRANK-MÁRQUEZ, N.; CERVANTES-BUSTAMANTE, R.; CADENA-LEÓN, J.F.; MONTIJO-BARRIOS, E.; ZÁRATE-MONDRAGÓN, F.; CÁZARES-MÉNDEZ, J.M.; RAMÍREZ-MAYANS, J. Sistema nervioso entérico y motilidad gastrointestinal. Acta pediátrica de México, v.33, n.4, p.207-214, 2012.

ROTTA, M.A. Aspectos gerais da fisiologia e estrutura do sistema digestivo dos peixes relacionados à piscicultura. In: V Embrapa Pantanal-Documentos (INFOTECA-E), 2003.

SANDOVAL, O.R.E. Exploración Clínica del Aparato Digestivo (Rumiantes). 2016. Disponível em: https://www.slideshare.net/oscarrespinozasandoval/exploracin-clnica-del-aparato-digestivo-rumiantes. Acessado em 12 de maio de 2019.

SANIOTO, S.M.L. Digestão e absorção de nutrientes orgânicos. Sistema Digestório: Integração Básico-Clínica. s/n., Editora Edgard Blucher, São Paulo, p.838, 2016.

SANTOS, L.C. Desenvolvimento de papilas ruminais. PUBVET, v.2, n.40, 2008.

SCHUBERT, M.L. Gastric secretion. Current Opinion in Gastroenterology, v.16, n.6, p.463-468, 2000.

SILVA, J.F.C.; LEÃO, M.I. Fundamentos de nutrição dos ruminantes. Piracicaba: 1ª ed., Livroceres, 1979. 384p.

STAMEY, J.A.; JANOVICK GURETZKY, N.A.; DRACKLEY, J.K. Influence of starter protein content on growth of dairy calves in an enhanced early nutrition program. Journal of Dairy Science, v.88, p.254-261, 2005.

STOBO, I.J. F.; ROY, J.H.B.; GASTON, H.J. Rumen development in the calf: 2. The effect of diets containing different proportions of concentrates to hay on digestive efficiency. British Journal of Nutrition, v.20, n.2, p.189-215, 1966.

TREVIZAN, L.; KESSLER, A.M. Lipídeos na nutrição de cães e gatos: metabolismo, fontes e uso em dietas práticas e terapêuticas. Revista Brasileira de Zootecnia. v.38, Supl. Especial, p.15-25, 2009.

VALADARES FILHO, S.C.; PINA, D.S. Fermentação ruminal. Nutrição de ruminantes, v.2, p.161-189, 2006.

VAN AMBURGH, M.; DRACKLEY, J. Current perspectives on the energy and protein requirements of the pre-weaned calf. In: Garn¬sworthy P.C. (Ed.), Calf and Heifer Rearing: principles of rearing the modern dairy heifer from calf to calving. 1ª ed., Nottingham University Press, Nottingham, p.67-82, 2005.

VELAYUDHAN, B.T.; DANIELS, K.M.; HORREL, D.P.; HILL, S.R.; MCGILLIARD, M.L.; CORL, B.A.; JIANG, H.; AKERS, R.M. Developmental histology, segmental ex-pression, and nutritional regulation of somatotropic axis genes in small intestine of preweaned dairy heifers. Journal of Dairy Science, v.91, p.3343-3352, 2008.

VAN CLEEF, E.; PATIÑO, R.; NEIVA JR, A. SERAFIM, R.; REGO, A.; GONÇALVES, J. Distúrbios metabólicos por manejo alimentar inadequado em ruminantes: novos conceitos. Revista Colombiana de Ciencia Animal-RECIA, v.1, n.2, p.319-341, 2009.

VAN SOEST, P.J. Nutritional ecology of the ruminant. New York: 2a ed., Cornell University Press. 1994. 476pp.

VEDOVATO, K.; TREVIZAN, A.R.; ZUCOLOTO, C.N.; BERNARDI, M.D.L.; ZANONI, J.N.; MARTINS, J.V.C.P. O eixo intestino-cérebro e o papel da serotonina. Arquivos de Ciências da Saúde da UNIPAR, v.18, n.1, p.33-42, 2015.

WEIGAND, E.; YOUNG, J.W.; McGILLIARD, A.D. Volatile fatty acid metabolism by rumen mucous from cattle fed hay or grain. Journal of Dairy Science, v.58, p.1294-1300, 1975.

Published

2023-01-27

How to Cite

OLIVEIRA, V. da S.; SANTOS, A. C. P. dos; VALENÇA, R. de L. Development and physiology of the digestive tract of ruminants. Ciência Animal, [S. l.], v. 29, n. 3, p. 114–132, 2023. Disponível em: https://revistas.uece.br/index.php/cienciaanimal/article/view/10085. Acesso em: 19 jul. 2024.