Three studies on ruminant nutrition

Abstract

This thesis comprised three independent experiments on ruminant nutrition. In the first experiment, our objective was to evaluate whether guanidinoacetic acid (GAA) affects the performance, metabolism, and placental vascularization in pregnant beef cows during late gestation as well as its impact on the offspring’s performance. Twenty-eight pregnant Brahman cows (body weight = 532±15.1 kg) carrying male (n=15) and female (n=13) fetuses, were used. On day 170 of gestation, cows were housed in individual pens and fed a corn silage-based diet. Two treatments were evaluated: 1) control (no addition of GAA) or 2) addition of 0.2% GAA to the total diet (on a dry matter basis). Maternal treatments started on day 180 and extended until day 270 of gestation. Our results showed that providing GAA decreased skeletal muscle mobilization and enhanced placental vascularization in beef cows during late gestation. However, we did not observe any impact of GAA on performance of the offspring. Notably, dietary GAA addition induced a deficiency of methyl groups, leading to decreased plasma methionine. In the second experiment, we investigated methodological variations in in vitro gas production techniques. Our objective was to evaluate the influence of substrate dispersion method and particle size on in vitro digestibility, gas production kinetics and composition, and fermentation characteristics of different feed types. Alfalfa hay, tall fescue hay, ground corn, soybean meal, and a total mixed ration (TMR) were used as substrates. Treatments were designed according to a 2 × 2 × 5 factorial arrangement, consisting of two substrate dispersion methods (loose substrate and in filter bags), two particle sizes (1 mm and 2 mm), and five feeds. The experiment was conducted over four incubations, with two bottles per treatment in each incubation. Cumulative gas pressure was recorded at 5-minute intervals throughout a 72-h incubation period. Our findings showed that incubating substrates in filter bags compromised in vitro digestibility, gas production, and fermentation characteristics regardless of particle size. However, the magnitude of responses was greater for forage-based feeds than concentrate feeds. In the third experiment, we aimed to investigate the effects of soybean-based feeds on feeding behavior, arterial hemodynamics, heat stress responses, and metabolic and inflammatory indicators in beef cattle experiencing fescue toxicosis. Ten ruminally-cannulated Angus × Holstein steers were used in a 5 × 10 Latin rectangle design. Five treatments were evaluated: 1) non-toxic endophyte-infected tall fescue seed (NTE), 2) toxic endophyte-infected tall fescue seed (TE), 3) TE + soybean hulls (SBH), 4) TE + whole soybean (WSB), or 5) TE + soybean meal (SBM). Treatment periods lasted 7 d, followed by a 14-d washout. Soybean meal supplementation mitigated ergot alkaloid-induced vasoconstriction, promoted vasodilation, and restored normal feeding behavior in beef cattle experiencing fescue toxicosis. Additionally, soybean meal supplementation increased peripheral serotonin concentration, which may be associated with the beneficial physiological responses observed in beef cattle during fescue toxicosis. Keywords: cattle; metabolism; in vitro.Esta tese compreendeu três experimentos independentes em nutrição de ruminantes. No primeiro experimento, nosso objetivo foi avaliar se a suplementação com ácido guanidinoacético (GAA) afeta o desempenho, o metabolismo e a vascularização placentária em vacas de corte gestantes durante o terço final da gestação, bem como seu impacto sobre o desempenho da progênie. Foram utilizadas vinte e oito vacas Brahman gestantes (peso corporal = 532 ± 15,1 kg), gestando fetos machos (n = 15) e fêmeas (n = 13). No dia 170 de gestação, as vacas foram alojadas em baias individuais e alimentadas com uma dieta à base de silagem de milho. Os tratamentos maternos tiveram início no dia 180 e se estenderam até o dia 270 de gestação. Dois tratamentos foram avaliados: 1) controle (sem adição de GAA) e 2) adição de 0,2% de GAA na dieta total (com base na matéria seca). Nossos resultados demonstraram que o fornecimento de GAA reduziu a mobilização do músculo esquelético e aumentou a vascularização placentária em vacas de corte durante o terço final da gestação. Contudo, nós não observamos qualquer efeito do GAA sobre o desempenho da progênie. De forma relevante, a adição dietética de GAA induziu deficiência de grupos metil, resultando em redução da concentração plasmática de metionina. No segundo experimento, nós investigamos variações metodológicas em técnicas in vitro de produção de gás. Nosso objetivo foi avaliar a influência do método de dispersão do substrato e do tamanho de partícula sobre a digestibilidade in vitro, a cinética e produção de gás e as características de fermentação em diferentes tipos de alimentos. Foram utilizados como substratos feno de alfafa, feno de festuca, milho moído, farelo de soja e uma ração total misturada (TMR). Os tratamentos foram arranjados em esquema fatorial 2 × 2 × 5, composto por dois métodos de dispersão do substrato (substrato livre ou acondicionado em filter bags), dois tamanhos de partícula (1 mm e 2 mm) e cinco alimentos. O experimento foi conduzido em quatro incubações, com dois frascos por tratamento em cada incubação. A pressão cumulativa de gás foi registrada a cada 5 minutos ao longo de um período de incubação de 72 horas. Nossos resultados indicaram que a incubação de substratos em filter bags comprometeu a digestibilidade in vitro, a produção de gás e as características de fermentação, independentemente do tamanho de partícula. Contudo, a magnitude dessas respostas foi maior para alimentos volumosos do que para alimentos concentrados. No terceiro experimento, nós objetivamos investigar os efeitos de alimentos à base de soja sobre o comportamento alimentar, a hemodinâmica arterial, as respostas ao estresse térmico e os indicadores metabólicos e inflamatórios em bovinos de corte experienciando intoxicação por festuca. Foram utilizados dez novilhos Angus × Holandês, canulados no rúmen, em um delineamento em retângulo latino 5 × 10. Cinco tratamentos foram avaliados: 1) semente de festuca não infectada por endófito toxico, 2) semente de festuca infectada por endófito tóxico (TE), 3) TE + casca de soja, 4) TE + grão de soja e 5) TE + farelo de soja. Os períodos experimentais tiveram duração de 7 dias, seguidos por um período de 14 dias para eliminação do efeito do tratamento previamente aplicado. A suplementação com farelo de soja atenuou a vasoconstrição induzida por alcaloides do ergot, promoveu vasodilatação e restabeleceu o comportamento alimentar normal em bovinos de corte experienciando intoxicação por festuca. Adicionalmente, o aumento da concentração periférica de serotonina pode estar associado às respostas fisiológicas benéficas observadas com a suplementação de farelo de soja em bovinos de corte durante a intoxicação por festuca. Palavras-chave: bovinos; metabolismo; in vitro.