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Introdução
Durante décadas, uma das explicações mais conhecidas sobre o desenvolvimento do rúmen em bezerros jovens tem sido simples e atraente: o bezerro começa a consumir ração inicial, os carboidratos fermentáveis são fermentados no rúmen, o butirato é produzido e o butirato estimula o desenvolvimento do epitélio ruminal. À medida que o epitélio se desenvolve, torna-se cada vez mais capaz de absorver ácidos graxos voláteis (AGV) e converter butirato (C4) em corpos cetônicos, particularmente beta-hidroxibutirato (BHBA). O aumento do BHBA no sangue é, então, frequentemente considerado uma evidência de que o bezerro está se tornando um ruminante funcional.
Há muita verdade nessa explicação. O butirato claramente afeta o crescimento e a função do epitélio ruminal. O trabalho clássico de Sander et al. (1959) demonstrou efeitos estimulantes do butirato de sódio e do propionato sobre a mucosa ruminal de bezerros jovens, e trabalhos posteriores identificaram efeitos do butirato sobre o crescimento das papilas, apoptose, atividade do ciclo celular, transportadores de AGV e regulação do pH intracelular (Mentschel et al., 2001; Malhi et al., 2013; Niwińska et al., 2016). Entretanto, uma análise mais cuidadosa de vários estudos antigos e recentes sugere que a explicação usual pode ser incompleta. Em particular, ela pode confundir dois processos relacionados, porém diferentes: o crescimento do epitélio ruminal e a diferenciação metabólica da célula epitelial.
O que queremos dizer com “desenvolvimento do rúmen”?
O desenvolvimento do rúmen é frequentemente tratado como se fosse um único processo. Não é. O desenvolvimento morfológico inclui o crescimento do rúmen, o aumento do tamanho das papilas e da superfície de absorção, além de alterações na espessura e na estrutura do epitélio. O desenvolvimento funcional inclui a capacidade de absorver AGV, manter o equilíbrio ácido-base intracelular e metabolizar os substratos absorvidos. A diferenciação metabólica inclui a mudança do metabolismo de uma célula epitelial pré-ruminante para o metabolismo característico do epitélio ruminal maduro, incluindo a capacidade de oxidar butirato e produzir BHBA e acetoacetato.
O butirato pode influenciar muitos desses processos. O aumento do butirato ruminal tem sido associado à redução da apoptose, ao aumento do número de células entrando na fase de síntese de DNA do ciclo celular, ao aumento da expressão da ciclina D1 e ao maior crescimento das papilas. O butirato também afeta proteínas de transporte e de homeostase, como MCT1, MCT4, os trocadores Na+/H+ e as ATPases de prótons (Niwińska et al., 2016). Esses são efeitos biologicamente importantes. Entretanto, eles não significam necessariamente que o butirato seja o sinal que inicia a diferenciação metabólica subjacente da célula.
Uma pista a partir de animais sem fermentação ruminal normal
O desafio mais importante ao modelo simples impulsionado pelo butirato vem de experimentos com cordeiros nos quais a fermentação ruminal normal foi minimizada. Giesecke et al. (1979) compararam o epitélio ruminal de cordeiros com acesso a alimento sólido com o de cordeiros mantidos apenas com leite. Como esperado, os cordeiros alimentados com leite apresentaram um epitélio ruminal pouco desenvolvido do ponto de vista morfológico. No entanto, às 9 a 10 semanas de idade, esse epitélio “não desenvolvido” era plenamente capaz de realizar cetogênese considerável quando o butirato era fornecido in vitro. Mais importante ainda, a capacidade cetogênica aumentou acentuadamente com a idade, mesmo quando a estimulação pelos produtos normais da fermentação ruminal havia sido evitada.
A resposta à idade foi marcante. Nos cordeiros alimentados com leite, a produção de BHBA a partir do butirato era relativamente baixa com uma semana de idade e também entre 3 e 4 semanas, mas aumentava acentuadamente às 9 a 10 semanas. O tecido havia adquirido a maquinaria necessária para utilizar o butirato mesmo sem que o animal tivesse passado pela sequência normal de consumo de ração inicial, fermentação e produção sustentada de butirato no rúmen. Em outras palavras, o substrato não era necessário para que o tecido adquirisse a capacidade de metabolizar esse substrato.
Lane et al. (2002) chegaram a uma conclusão semelhante utilizando a expressão gênica. Eles acompanharam a expressão de enzimas envolvidas na cetogênese ruminal, incluindo a HMG-CoA sintase, que representa a etapa limitante na produção de corpos cetônicos. A expressão aumentou com a idade tanto nos cordeiros criados convencionalmente quanto nos alimentados com leite. Nos animais alimentados com leite, a expressão da HMG-CoA sintase permaneceu baixa no início da vida e, depois, aumentou drasticamente por volta dos 42 a 49 dias. Aos 84 dias, a expressão das enzimas cetogênicas não diferia entre os tratamentos dietéticos. Os autores concluíram que a presença de AGV no rúmen não era necessária para o desenvolvimento da capacidade cetogênica.
Talvez o bezerro esteja se preparando para o C4
Essas observações sugerem uma maneira diferente de pensar sobre o desenvolvimento epitelial. Em vez de o butirato ser a molécula que informa a uma célula epitelial ainda imatura que ela deve se tornar uma célula epitelial ruminal, a diferenciação metabólica pode ser, em grande parte, ontogenética. Em uma fase característica do desenvolvimento pós-natal — aproximadamente entre 4 e 7 semanas nesses estudos com cordeiros — o epitélio começa a ativar as enzimas e as vias metabólicas necessárias para adquirir o fenótipo do rúmen maduro.
Do ponto de vista funcional, o animal parece estar preparando o rúmen para um substrato que em breve se tornará abundante. O programa de desenvolvimento estabelece a capacidade de metabolizar C4 antes que grandes quantidades de C4 estejam necessariamente presentes. À medida que aumentam o consumo de ração inicial e a fermentação ruminal, o butirato chega a um epitélio que está se tornando capaz de absorvê-lo e metabolizá-lo. O butirato pode então atuar como combustível, fator trófico e regulador do transporte e da função celular. Nessa perspectiva, a disponibilidade de butirato ocorre no momento adequado para acelerar e reforçar o desenvolvimento, mas talvez não seja o que inicia o processo de diferenciação metabólica.
Essa interpretação também explica por que a dieta ainda pode ser importante. Lane et al. observaram evidências de que a dieta influenciava o momento da expressão da HMG-CoA sintase antes de aproximadamente 42 dias, embora o programa de desenvolvimento acabasse prosseguindo nos cordeiros alimentados com leite. Assim, o modelo mais razoável provavelmente não seja “idade ou butirato”. Trata-se de um programa de desenvolvimento dependente da idade que pode ser modificado, acelerado e expresso funcionalmente pelo ambiente ruminal.
O butirato continua sendo biologicamente importante
Nada disso significa que o consumo de ração inicial ou o butirato ruminal não sejam importantes. A distinção está entre iniciar a diferenciação e moldar o órgão em desenvolvimento. Demonstrou-se repetidamente que o butirato estimula o crescimento das papilas e altera o metabolismo epitelial. A revisão de Niwińska et al. (2016) resume evidências de que o butirato reduz a apoptose, acelera o ciclo celular, contribui para suprir as demandas energéticas das células epiteliais em proliferação e aumenta os sistemas envolvidos na absorção de AGV e na homeostase intracelular. Essas são exatamente as adaptações necessárias quando a fermentação se torna uma importante fonte de nutrientes.
Ao mesmo tempo, nem todos os experimentos produzem uma resposta simples ao butirato. Em um estudo com bezerros, Ceh (2019) não encontrou efeitos claros do fornecimento oral de butirato de sódio sobre a área das papilas, BHBA, proliferação epitelial ou abundância de MCT1 e MCT4. Havia limitações importantes, especialmente a incerteza quanto à chegada do tratamento ao rúmen, portanto isso não constitui evidência de que o butirato não tenha efeito. Entretanto, é uma evidência útil de que simplesmente fornecer butirato não necessariamente reproduz todo o processo de desenvolvimento.
Trabalhos mais recentes também sugerem que o próprio BHBA pode participar da rede de sinalização, em vez de ser apenas um produto final ou um marcador sanguíneo. Zhuang et al. (2026) suplementaram cabritos jovens com BHBA sódico e observaram aumento na altura e largura das papilas, além de alterações nas vias epiteliais relacionadas ao metabolismo de lipídios, aminoácidos e energia. Curiosamente, as principais concentrações de AGV no rúmen não diferiram entre os tratamentos. A suplementação com BHBA também aumentou o consumo de matéria seca, portanto causa e efeito não podem ser separados claramente, mas o estudo reforça a ideia de que o desenvolvimento do rúmen envolve sinais interativos entre metabólitos, epitélio, consumo e microbioma.
O que isso significa para o alimento seco e o desmame?
A mensagem prática não é deixar de enfatizar o consumo de ração inicial. Um bezerro não pode ser desmamado com sucesso apenas pela ontogenia. O alimento sólido é necessário para estabelecer um ecossistema microbiano fermentativo, produzir AGV, aumentar o conteúdo ruminal, estimular a capacidade de absorção e transporte e fornecer nutrientes suficientes para substituir aqueles anteriormente fornecidos pelo leite. O alimento seco fornece o “trabalho” metabólico que o rúmen em desenvolvimento precisa aprender a realizar.
Entretanto, a maneira como expressamos esse conceito pode ser importante. Em vez de dizer que o consumo de alimento seco causa o desenvolvimento do rúmen porque sua fermentação produz butirato, talvez seja mais preciso dizer que o alimento seco expõe um rúmen em processo de maturação aos substratos e à carga metabólica que aceleram e completam sua adaptação à digestão ruminal. A idade estabelece parte da capacidade; a fermentação fornece o desafio e o substrato.
Essa distinção também pode influenciar a maneira como interpretamos o BHBA. O BHBA sanguíneo reflete mais do que o consumo de ração inicial ou a produção ruminal de butirato. Ele depende da disponibilidade de butirato, da massa epitelial e da capacidade de absorção, da expressão dependente da idade das enzimas cetogênicas e da utilização das cetonas pelos tecidos periféricos. Assim, o BHBA é um indicador útil da transição para o metabolismo de ruminante, mas não deve ser interpretado como uma medida simples de quanto o alimento seco “desenvolveu” o rúmen.
Conclusão
A explicação tradicional — o consumo de ração inicial leva à fermentação, à produção de butirato, ao desenvolvimento do rúmen e à produção de BHBA — é útil como orientação geral, mas provavelmente é linear demais. O butirato é um importante combustível, fator trófico e regulador metabólico. Entretanto, evidências provenientes de cordeiros alimentados com leite indicam que um componente importante da diferenciação metabólica do epitélio ruminal ocorre com a idade, mesmo na ausência da exposição normal aos AGV ruminais.
Um modelo de trabalho melhor é considerar que o jovem ruminante possui um programa intrínseco de desenvolvimento que prepara o epitélio ruminal para o momento em que C4 e outros produtos da fermentação se tornarem abundantes. O consumo de ração inicial e a fermentação não criam esse programa; eles interagem com ele, aceleram a adaptação morfológica e funcional e, finalmente, tornam o rúmen capaz de sustentar o bezerro após o desmame. Essa é uma história mais complexa do que simplesmente dizer “o butirato desenvolve o rúmen”, mas talvez também seja uma explicação mais útil.
Referências
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.
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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.
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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.