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Introducción
Durante décadas, una de las explicaciones más conocidas sobre el desarrollo del rumen en el ternero joven ha sido sencilla y atractiva: el ternero comienza a consumir alimento iniciador, los carbohidratos fermentables se fermentan en el rumen, se produce butirato y el butirato estimula el desarrollo del epitelio ruminal. A medida que el epitelio se desarrolla, aumenta su capacidad para absorber ácidos grasos volátiles (AGV) y convertir el butirato (C4) en cuerpos cetónicos, particularmente beta-hidroxibutirato (BHBA). Por lo tanto, el aumento del BHBA en sangre suele considerarse una evidencia de que el ternero se está convirtiendo en un rumiante funcional.
Hay mucho de cierto en esta explicación. El butirato afecta claramente el crecimiento y la función del epitelio ruminal. El trabajo clásico de Sander et al. (1959) demostró efectos estimulantes del butirato y del propionato de sodio sobre la mucosa ruminal de terneros jóvenes, y trabajos posteriores han identificado efectos del butirato sobre el crecimiento de las papilas, la apoptosis, la actividad del ciclo celular, los transportadores de AGV y la regulación del pH intracelular (Mentschel et al., 2001; Malhi et al., 2013; Niwińska et al., 2016). Sin embargo, una revisión más detallada de varios estudios antiguos y recientes sugiere que la explicación habitual puede ser incompleta. En particular, puede confundir dos procesos relacionados, pero diferentes: el crecimiento del epitelio ruminal y la diferenciación metabólica de la célula epitelial.
¿Qué queremos decir con “desarrollo del rumen”?
El desarrollo del rumen suele tratarse como si fuera un único proceso. No lo es. El desarrollo morfológico incluye el crecimiento del rumen, el aumento del tamaño de las papilas y de la superficie de absorción, y los cambios en el grosor y la estructura del epitelio. El desarrollo funcional incluye la capacidad de absorber AGV, mantener el equilibrio ácido-base intracelular y metabolizar los sustratos absorbidos. La diferenciación metabólica incluye el cambio desde el metabolismo de una célula epitelial prerrumiante hacia el metabolismo característico del epitelio ruminal maduro, incluida la capacidad de oxidar butirato y producir BHBA y acetoacetato.
El butirato puede influir en muchos de estos procesos. El aumento del butirato ruminal se ha asociado con una reducción de la apoptosis, un mayor número de células que entran en la fase de síntesis de ADN del ciclo celular, un aumento en la expresión de ciclina D1 y un mayor crecimiento de las papilas. El butirato también afecta proteínas de transporte y homeostasis como MCT1, MCT4, los intercambiadores Na+/H+ y las ATPasas de protones (Niwińska et al., 2016). Estos son efectos biológicamente importantes. Sin embargo, no necesariamente significan que el butirato sea la señal que inicia la diferenciación metabólica subyacente de la célula.
Una pista proveniente de animales sin fermentación ruminal normal
El desafío más importante al modelo sencillo impulsado por el butirato proviene de experimentos realizados en corderos en los que se redujo al mínimo la fermentación ruminal normal. Giesecke et al. (1979) compararon el epitelio ruminal de corderos con acceso a alimento sólido con el de corderos mantenidos con leche. Como era de esperar, los corderos alimentados con leche presentaban un epitelio ruminal poco desarrollado desde el punto de vista morfológico. Sin embargo, a las 9 a 10 semanas de edad, este epitelio “no desarrollado” era plenamente capaz de realizar una cetogénesis considerable cuando se suministraba butirato in vitro. Más importante aún, la capacidad cetogénica aumentó notablemente con la edad, incluso cuando se había evitado la estimulación por los productos normales de la fermentación ruminal.
La respuesta a la edad fue notable. En los corderos alimentados con leche, la producción de BHBA a partir de butirato era relativamente baja a la semana de edad y a las 3 a 4 semanas, pero aumentaba marcadamente a las 9 a 10 semanas. El tejido había adquirido la maquinaria necesaria para utilizar butirato aun cuando el animal no había experimentado la secuencia normal de consumo de alimento iniciador, fermentación y producción sostenida de butirato ruminal. En otras palabras, no era necesaria la presencia del sustrato para que el tejido adquiriera la capacidad de metabolizar dicho sustrato.
Lane et al. (2002) llegaron a una conclusión similar utilizando la expresión génica. Estudiaron la expresión de enzimas involucradas en la cetogénesis ruminal, incluida la HMG-CoA sintasa, que representa el paso limitante en la producción de cuerpos cetónicos. La expresión aumentó con la edad tanto en corderos criados convencionalmente como en aquellos alimentados con leche. En los animales alimentados con leche, la expresión de HMG-CoA sintasa permaneció baja al inicio de la vida y luego aumentó drásticamente alrededor de los 42 a 49 días. A los 84 días, la expresión de las enzimas cetogénicas no difería entre los tratamientos dietéticos. Los autores concluyeron que la presencia de AGV en el rumen no era necesaria para el desarrollo de la capacidad cetogénica.
Quizás el ternero se está preparando para el C4
Estas observaciones sugieren una manera diferente de considerar el desarrollo epitelial. En lugar de que el butirato sea la molécula que le indica a una célula epitelial inmadura que debe convertirse en una célula epitelial ruminal, la diferenciación metabólica podría ser, en gran medida, ontogenética. En una etapa característica del desarrollo posnatal —aproximadamente entre las 4 y 7 semanas en estos estudios con corderos— el epitelio comienza a activar las enzimas y las vías metabólicas necesarias para adquirir el fenotipo del rumen maduro.
Desde el punto de vista funcional, el animal parece estar preparando el rumen para un sustrato que pronto será abundante. El programa de desarrollo establece la capacidad para metabolizar C4 antes de que necesariamente estén presentes grandes cantidades de C4. Cuando aumentan el consumo de alimento iniciador y la fermentación ruminal, el butirato llega a un epitelio que está adquiriendo la capacidad de absorberlo y metabolizarlo. El butirato puede entonces actuar como combustible, factor trófico y regulador del transporte y de la función celular. Según esta perspectiva, la disponibilidad de butirato ocurre en el momento adecuado para acelerar y reforzar el desarrollo, pero es posible que no sea lo que inicia el proceso de diferenciación metabólica.
Esta interpretación también explica por qué la dieta puede seguir siendo importante. Lane et al. observaron evidencias de que la dieta influía en el momento de expresión de la HMG-CoA sintasa antes de aproximadamente los 42 días, aun cuando el programa de desarrollo finalmente continuaba en los corderos alimentados con leche. Por lo tanto, el modelo más razonable probablemente no sea “edad o butirato”. Se trataría de un programa de desarrollo dependiente de la edad que puede ser modificado, acelerado y expresado funcionalmente por el ambiente ruminal.
El butirato sigue siendo biológicamente importante
Nada de esto implica que el consumo de alimento iniciador o el butirato ruminal carezcan de importancia. La distinción se encuentra entre iniciar la diferenciación y moldear el órgano en desarrollo. Se ha demostrado repetidamente que el butirato estimula el crecimiento de las papilas y modifica el metabolismo epitelial. La revisión de Niwińska et al. (2016) resume evidencias de que el butirato reduce la apoptosis, acelera el ciclo celular, ayuda a satisfacer las demandas energéticas de las células epiteliales en proliferación y aumenta los sistemas involucrados en la absorción de AGV y la homeostasis intracelular. Estas son precisamente las adaptaciones necesarias cuando la fermentación comienza a convertirse en una fuente importante de nutrientes.
Al mismo tiempo, no todos los experimentos producen una respuesta sencilla al butirato. En un estudio con terneros, Ceh (2019) no encontró efectos claros del tratamiento con butirato de sodio administrado oralmente sobre el área de las papilas, el BHBA, la proliferación epitelial ni la abundancia de MCT1 y MCT4. El estudio presentó limitaciones importantes, particularmente la incertidumbre sobre si el tratamiento llegaba efectivamente al rumen, por lo que esto no constituye evidencia de que el butirato no tenga efecto. Sin embargo, sí proporciona evidencia útil de que simplemente suministrar butirato no necesariamente reproduce todo el proceso de desarrollo.
Trabajos más recientes también sugieren que el propio BHBA podría participar en la red de señalización, en lugar de ser simplemente un producto final o un indicador sanguíneo. Zhuang et al. (2026) suplementaron cabritos jóvenes con BHBA sódico y observaron un aumento en la altura y el ancho de las papilas, así como cambios en las vías epiteliales relacionadas con el metabolismo de lípidos, aminoácidos y energía. Curiosamente, las principales concentraciones de AGV ruminales no fueron diferentes entre tratamientos. La suplementación con BHBA también aumentó el consumo de materia seca, por lo que no es posible separar claramente causa y efecto, pero el estudio refuerza la idea de que el desarrollo del rumen involucra señales interrelacionadas entre los metabolitos, el epitelio, el consumo y el microbioma.
¿Qué significa esto para el alimento seco y el destete?
El mensaje práctico no es que debamos dejar de enfatizar el consumo de alimento iniciador. Un ternero no puede destetarse exitosamente solamente gracias a la ontogenia. El alimento sólido es necesario para establecer un ecosistema microbiano fermentativo, producir AGV, aumentar el contenido del rumen, estimular la capacidad de absorción y transporte y proporcionar suficientes nutrientes para reemplazar aquellos que anteriormente eran aportados por la leche. El alimento seco proporciona el “trabajo” metabólico que el rumen en desarrollo debe aprender a manejar.
Sin embargo, la forma en que expresamos el concepto puede ser importante. En lugar de decir que el consumo de alimento seco causa el desarrollo del rumen porque su fermentación produce butirato, podría ser más preciso decir que el alimento seco expone a un rumen que está madurando por su propio desarrollo a los sustratos y a la carga metabólica que aceleran y completan su adaptación a la digestión ruminal. La edad establece parte de la capacidad; la fermentación proporciona el desafío y el sustrato.
Esta distinción también puede afectar la forma en que interpretamos el BHBA. El BHBA sanguíneo refleja más que el consumo de alimento iniciador o la producción ruminal de butirato. Depende de la disponibilidad de butirato, de la masa epitelial y de su capacidad de absorción, de la expresión dependiente de la edad de las enzimas cetogénicas y de la utilización de las cetonas por los tejidos periféricos. Por lo tanto, el BHBA es un indicador útil de la transición hacia el metabolismo rumiante, pero no debe interpretarse como una medida sencilla de cuánto ha “desarrollado” el rumen el consumo de alimento seco.
Conclusión
La explicación tradicional —el consumo de alimento iniciador conduce a la fermentación, a la producción de butirato, al desarrollo del rumen y a la producción de BHBA— es útil como orientación general, pero probablemente sea demasiado lineal. El butirato es un combustible, un factor trófico y un regulador metabólico importante. Sin embargo, la evidencia proveniente de corderos alimentados con leche indica que un componente importante de la diferenciación metabólica del epitelio ruminal ocurre con la edad, incluso en ausencia de la exposición normal a AGV ruminales.
Un mejor modelo de trabajo es considerar que el rumiante joven posee un programa intrínseco de desarrollo que prepara el epitelio ruminal para el momento en que el C4 y otros productos de la fermentación se vuelvan abundantes. El consumo de alimento iniciador y la fermentación no crean ese programa; interactúan con él, aceleran la adaptación morfológica y funcional y, finalmente, hacen que el rumen sea capaz de sostener al ternero después del destete. Es una historia más complicada que decir simplemente “el butirato desarrolla el rumen”, pero también puede ser una explicación más útil.
Referencias
Ceh, C. A. 2019. Environmental, Biochemical, and Dietary Factors that Influence Rumen Development in Dairy Calves. M.S. thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA.
Giesecke, D., U. Beck, S. Wiesmayr, and M. Stangassinger. 1979. The effect of rumen epithelial development on metabolic activities and ketogenesis by the tissue in vitro. Comparative Biochemistry and Physiology Part B 62:459–463. https://doi.org/10.1016/0305-0491(79)90118-4.
Lane, M. A., R. L. Baldwin VI, and B. W. Jesse. 2002. Developmental changes in ketogenic enzyme gene expression during sheep rumen development. Journal of Animal Science 80:1538–1544.
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Malhi, M., H. Gui, L. Yao, J. R. Aschenbach, G. Gäbel, and Z. Shen. 2013. Increased papillae growth and enhanced short-chain fatty acid absorption in the rumen of goats are associated with transient increases in cyclin D1 expression after ruminal butyrate infusion. Journal of Dairy Science 96:7603–7616. https://doi.org/10.3168/jds.2013-6700.
Mentschel, J., R. Leiser, C. Mülling, C. Pfarrer, and R. Claus. 2001. Butyric acid stimulates rumen mucosa development in the calf mainly by a reduction of apoptosis. Archives of Animal Nutrition 55:85–102. https://doi.org/10.1080/17450390109386185.
Niwińska, B., R. Klebaniuk, and K. Bilik. 2016. The role of butyric acid in the functional development of rumen epithelium in calves. Roczniki Naukowe Zootechniki 43(2):113–123.
Sander, E. G., R. G. Warner, H. N. Harrison, and J. K. Loosli. 1959. The stimulatory effect of sodium butyrate and sodium propionate on the development of rumen mucosa in the young calf. Journal of Dairy Science 42:1600–1605. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(59)90772-6.
Zhuang, Y., G. Liu, C. Jiang, M. M. Abdelsattar, Y. Fu, Y. Li, N. Zhang, and J. Chai. 2026. Dietary beta-hydroxybutyrate sodium alters rumen microbiome and nutrient metabolism in the rumen epithelium of young goats. Journal of Integrative Agriculture 25(4):1619–1635.
https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.11.016.