EN
Fiziologia dezvoltării oaselor la animalele în creștere
Ossificarea endohondrală și dinamica plăcii de creștere în timpul creșterii rapide a scheletului
Procesul cunoscut sub numele de osificare endohondrală este cel care permite tinerelor animale să crească în înălțime de-a lungul scheletului lor. Acest fenomen are loc în principal în zone speciale numite plăci de creștere, care sunt alcătuite din cartilaj și prezintă straturi diferite în care celulele lucrează împreună: există o zonă de repaus, apoi celulele încep să se dividă, devin mai mari (hipertrofice) și, în final, se transformă în os (osificare). Aceste plăci de creștere sunt cele mai active în perioada în care animalele sunt foarte tinere, crescând uneori cu până la 300–500 de micrometri pe zi la specii precum vițeii, purceii și puii de cal. Pentru ca întregul sistem să funcționeze corespunzător, trebuie să aibă loc mai multe evenimente exact în momentul potrivit: fibrele de colagen trebuie să se alinieze corect, mineralele trebuie să se depună la momentul potrivit, iar vasele de sânge trebuie să transporte celule osoase numite osteoblaste. Atunci când condrocitele ating dimensiunea necesară, ele eliberează mici vezicule numite vezicule matriceale, care inițiază formarea cristalelor de hidroxiapatită, adică mineralizarea structurii organice preexistente. Orice disfuncție în acest proces este de mare importanță, deoarece problemele legate de nutriție, metabolism sau nivelul hormonilor pot duce la afecțiuni scheletale permanente. De aceea, asigurarea unei nutriții adecvate pentru animale în aceste perioade cruciale de creștere nu este doar importantă, ci determină chiar dacă oasele lor vor rămâne sănătoase pe tot parcursul vieții.
Homeostazia calciului osoas și axa hormonului paratiroid–vitamina D
Modul în care calciul este reglat în oasele aflate în creștere depinde într-adevăr de sistemul endocrin PTH-vitamina D, care acționează împreună strâns pentru a contribui la depunerea de minerale solide în schelet. Când nivelul calciului din sânge scade sub aproximativ 8,5 mg/dL, organismul eliberează hormonul paratiroidian (PTH), care determină oasele să elibereze o parte din calciul stocat și ajută, de asemenea, la transformarea vitaminei D obișnuite în forma sa activă, numită 1,25-dihidroxicolecalciferol, în rinichi. Această formă activă a vitaminei D sporește absorbția calciului din alimente prin intestin cu între 30% și 80%, iar de asemenea contribuie la dezvoltarea corectă a celulelor osoase noi. Vițeii și alte animale tinere sunt deosebit de vulnerabili atunci când nu primesc suficientă vitamină D. În fermele unde animalele sunt crescutate în mod comercial, observăm că rahitismul afectează aproximativ 15–20% dintre cele care prezintă deficiențe. Există și un alt actor implicat în acest proces: factorul de creștere al fibroblastelor 23 (FGF23). Această substanță reglează cantitatea de fosfat care rămâne în organism comparativ cu cea excretată, menținând echilibrul potrivit între calciu și fosfor necesar formării sănătoase a cristalelor osoase. Toți acești hormoni acționează în mod coordonat pentru a asigura o cantitate suficientă de minerale necesare construirii oaselor, dar fără ca acestea să devină excesive, ceea ce ar putea duce la formarea unor depozite nedorite de calciu în alte părți ale organismului. Și să fim sinceri: acest echilibru delicat poate fi ușor perturbat dacă regimul alimentar nu este constant.
Nutrienți esențiali pentru dezvoltarea optimă a oaselor
Calciu, fosfor și raportul lor alimentar: Echilibrarea depozitării mineralelor și evitarea dezechilibrelor
Rezistența oaselor provine dintr-o structură cristalină specială numită hidroxiapatită, care depinde în mare măsură atât de calciu, cât și de fosfor. Menținerea unui echilibru corect între aceste minerale este la fel de importantă ca și cantitatea totală consumată. Studiile continuă să arate că animalele aflate încă în fază de creștere au nevoie de aproximativ 1,5–2 părți calciu pentru fiecare parte de fosfor din dietă. Atunci când acest raport este perturbat, oasele nu se formează corespunzător și se fracturează mai ușor. Un exces de fosfor se leagă, de fapt, de calciu în sistemul digestiv, ceea ce face mai dificilă absorbția acestuia de către organism, reducând uneori absorbția cu aproape jumătate. Aceasta poate duce la probleme grave, cum ar fi hiperparatiroidismul, în care oasele încep să piardă minerale cu rate periculoase. Pe de altă parte, un exces de calciu poate bloca rolul fosforului în procesul de formare a țesutului osos nou, prin intermediul proceselor de producere a energiei din interiorul celulelor osoase. Menținerea acestor niveluri sub control permite tinerilor animale, cum ar fi viței și puii de cal, să dezvolte oase puternice cu viteze impresionante, adăugând uneori peste 2% materie osoasă nouă în fiecare zi, în fazele lor intense de creștere.
Vitamina D3, K2, magneziu și siliciu: Susțin maturarea colagenului și formarea hidroxiapatitei
Când vine vorba de formarea unor oase puternice, vitaminele D3 și K2 acționează împreună cu magneziul și siliciul pentru a îmbunătăți calitatea generală a oaselor, nu doar pentru a le crește densitatea. Vitamina D ajută organismul să absoarbă calciul din alimente, în timp ce vitamina K2 asigură faptul că calciul este depozitat efectiv în oase, nu în locuri nepotrivite, cum ar fi arterele. Magneziul joacă, de asemenea, mai multe roluri în acest proces: contribuie la funcționarea corectă a enzimelor și sprijină atât formarea cristalelor microscopice numite hidroxiapatită, cât și întărirea fibrelor de colagen. În absența unei cantități suficiente de magneziu, oasele pot pierde până la 30% din rezistența lor la tracțiune. Siliciul este puțin discutat, dar are o importanță majoră în dezvoltarea colagenului și în creșterea gradului de compactare a mineralelor în structura osului. Toate aceste nutrienți trebuie să fie prezenți simultan, astfel încât cadrul de colagen să rămână intact înainte ca mineralele să înceapă să se depună pe el. Această configurație permite oaselor să suporte diverse tipuri de stres fizic, în special în perioadele de creștere rapidă.
Proteine și aminoacizi: Construirea matricei osoase pentru integritatea structurală
Lizină, prolină și glicină în sinteza colagenului și în rezistența la întindere a osului
Aproximativ 90% din componenta organică a oaselor provine din colagen, care formează baza structurală unde se depun mineralele. Forma specială în triple helix a colagenului depinde în mare măsură de trei componente esențiale. Glicina apare la intervale regulate de-a lungul lanțului, permițând moleculelor să se împacheteze strâns una lângă alta. Prolina contribuie la menținerea formei elicoidale, iar lizina este modificată prin hidroxilare pentru a crea legături între filamente. Aceste legături conferă întregii structuri o rezistență superioară la forțele de răsucire și forfecare. Când animalele lipsesc chiar de un singurul dintre acești aminoacizi, colagenul lor nu se maturează corespunzător, ceea ce duce la oase mai slabe, care se fracturează mai ușor – studiile arată că acest lucru poate reduce rezistența la fractură cu aproximativ 30% la animalele aflate în creștere. Asigurarea unei cantități suficiente de acești nutrienți în dietă este esențială pentru o formare adecvată a fibrilelor, pentru o legare încrucișată corespunzătoare și pentru o rezistență globală optimă a matricei. Toți acești factori se combină pentru a sprijini o creștere și o dezvoltare sănătoasă a oaselor.
Riscuri nutriționale pentru dezvoltarea osoasă: Prevenirea tulburărilor ortopedice de dezvoltare
Dieta bogată în NSC, dezechilibrul DCAB și perturbarea cartilajului de creștere la puiet și vițele de lapte
Gestionarea deficitară a nutriției rămâne una dintre principalele cauze prevenibile în cazul tulburărilor ortopedice de dezvoltare (DOD) la animalele aflate într-o creștere rapidă. Când furajele conțin niveluri ridicate de carbohidrați nestructurale (NSC), în special peste 20%, aceasta determină o creștere a nivelurilor de insulină și IGF-1 în sânge. Ceea ce urmează este destul de îngrijorător pentru proprietarii de cai: studiile recente din 2023 arată că aceste hormoni crescuți perturbă maturarea celulelor cartilaginoase, ducând la o creștere cu 18% a cazurilor de osteocondrită disecantă (OCD) la puii de cal. Aceeași problemă se aplică și echilibrului cation-anion din dietă (DCAB). O calculare incorectă a acestui parametru afectează echilibrul acido-bazic al organismului și modul în care este procesat calciul. De exemplu, vițeii de lapte care consumă furaje cu un DCAB peste +350 mEq/kg prezintă o densitate osoasă cu 22% mai scăzută comparativ cu cei care primesc rații echilibrate, între -50 și 0 mEq/kg. Aceste greșeli nutriționale generează trei probleme principale, strâns interconectate: închiderea prematură a plăcilor de creștere, structuri de colagen mai slabe datorită reglării necorespunzătoare a mineralelor și cartilaj care nu se dezvoltă corespunzător. Fiecare dintre aceste probleme crește probabilitatea apariției fracturilor și afectează capacitatea animalului de a menține o sănătate bună pe termen lung. De aceea, planificarea corectă a furajelor trebuie să se concentreze pe controlul aportului energetic (aproximativ 1,5 Mcal/kg MS pentru animalele tinere), combinat cu ajustarea atentă a nivelurilor de DCAB în perioadele de creștere maximă.