Creatinine used as an indicator of urinary excretionin Nelore cattle¤
Uso de la creatinina como indicador de la excreción urinaria en bovinos Nellore
Uso da creatinina como indicador da excreção urinária em gado Nelore
Sandra L Posada1*, Zoot, MSc; Ricardo R Noguera1, Zoot, PhD; Norberto M Rodríguez2, Bioquim, PhD; Ana L Borges2, MV, PhD.
1Grupo de Investigación en Ciencias Agrarias-GRICA, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad de Antioquia, AA 1226, Medellín, Colombia.
2 Departamento de Zootecnia, Escola de Veterinária, Universidade Federal de Minas Gerais, CEP 31270-901, Belo Horizonte, Brasil.
(Recibido: 17 septiembre, 2010; aceptado: 23 mayo, 2011)
]]>Summary
Urinary excretion is fundamental for the understanding of several variables related to ruminant nutrition. The total collection of urine from grazing animals is a complex and difficult procedure, while in confined animal it requires the installation of funnels or urinary catheters that generate discomfort along with an increased risk of injury. Objective: the aim of this study was to validate the predictive ability of urine creatinine on urine output, in comparison with the total collection method. Methods: five Nelore animals were used. Animals were kept in confinement conditions and were offered feed and water ad libitum. The total volume of urine produced, determined by total collection in metabolic cages was compared with the estimated production calculated from creatinine excretion. Spot samples collected four hours after feeding the animals were analyzed for creatinine concentration during four experimental periods. Results: the statistical significance of paired t-test and the trend of the regression slope in the Bland-Altman analysis allow concluding that creatinine excretion, under our experimental conditions, was not an adequate predictor of urine volume. Conclusions: creatinine concentration in spot samples can be considered as the critical factor in this methodology due to the common diurnal variations of urine output and, therefore, the variations in the excretion of the metabolite.
Key words: creatinine ratio, creatinine concentration, spot samples, urine volume.
Resumen
El conocimiento de la excreción urinaria es necesario para la determinación de diversas variables contempladas en la nutrición de rumiantes. Con animales en pastoreo, la recolección total de la orina representa un procedimiento complejo; y en confinamiento, demanda la instalación de embudos o sondas urinarias, que generan incomodidad y aumentan el riesgo de lesiones. Objetivo: el objetivo de este trabajo fue validar la capacidad de predicción de la producción urinaria a través de la excreción de creatinina, con respecto a la determinación realizada vía recolección total. Métodos: cinco cebuínos criados en régimen de confinamiento, recibiendo alimento y agua ad libitum, fueron empleados. La producción total de orina, determinada mediante recolección total en jaula metabólica, fue comparada con la producción estimada desde la excreción de creatinina. Muestras spot fueron recolectadas cuatro horas después de la alimentación y analizadas para concentración de creatinina durante cuatro fases experimentales. Resultados: la significancia estadística de la prueba t pareada y a la tendencia registrada por la pendiente de regresión en el análisis de Bland-Altman, permiten concluir que la excreción de creatinina, bajo nuestras condiciones experimentales, no predijo adecuadamente el volumen urinario. Conclusiones: la concentración de creatinina en la muestra spot se considera el punto crítico de la metodología por las variaciones diurnas que se registran en la producción urinaria y, por tanto, en la excreción del metabolito.
Palabras clave: coeficiente de creatinina, concentración de creatinina, muestras spot, volumen urinario.
Resumo
]]> O conhecimento da excreção urinária é necessário para o estabelecimento de diversas variáveis listadas na nutrição de ruminantes. Com animais em pastejo, a coleta total de urina é um procedimento complexo, e em confinamento, requer a instalação de funis ou de cateteres urinários, o que gera desconforto e aumenta o risco de lesões. Objetivo: o objetivo deste estudo foi validar a capacidade preditiva da produção urinária através da excreção de creatinina, respeito a determinação feita por meio da coleta total. Métodos: cinco animais zebus criados em confinamento, recebendo alimento e água ad libitum, foram usados. A produção total de urina, medida pela coleta total em gaiolas metabólicas, foi comparada com a produção estimada desde a excreção de creatinina. Amostras spot foram coletadas quatro horas após alimentação e analisadas para concentração de creatinina durante quatro fases experimentais. Resultados: a significância estatística da prova t pareada somada à tendência registrada pela pendente de regressão na análise de Bland-Altman, permitem concluir que a excreção de creatinina, sob nossas condições experimentais, não prediz adequadamente o volume urinário. Conclusões: a concentração de creatinina na amostra spot se considera o ponto crítico da metodologia pelas variações diurnas que se registram na produção urinaria e, portanto, na excreção do metabolito.Palavras chave:coeficiente de creatinina, concentração de creatinina, amostras spot, volume urinário.
¤ Para citar este artículo: Posada SL, Noguera R, Rodríguez NM, Borges AL. Uso de la creatinina como indicador de la excreción urinaria en bovinos Nellore. Rev Colomb Cienc Pecu 2012; 25:56-63.
* Autor para correspondencia: Sandra L Posada. Universidad de Antioquia, Facultad de Ciencias Agrarias, Medellín (Colombia), Cra 75 #65-87. E-mail: slposada@gmail.com
Introducción
El conocimiento de la excreción urinaria se torna necesario para la determinación de diversas variables contempladas en la nutrición de rumiantes, como son el balance de nitrógeno, el valor de energía metabolizable de la dieta y la síntesis de proteína microbiana a partir de la excreción de derivados de purina. Cuando las investigaciones son realizadas con animales confinados, especialmente machos, y mantenidos en jaulas metabólicas, la recolección total de orina representa un procedimiento relativamente simple, no obstante, la situación se torna más compleja cuando se trata de animales en pastoreo. Aun trabajando en régimen de confinamiento, el uso de embudos en los machos y sondas o catéteres en las hembras aumenta el riesgo de presentación de lesiones urogenitales y puede incomodar a los animales. Por tanto, es fundamental el estudio de metodologías que tornen innecesaria la recolección total de orina, permitiendo estimar la producción urinaria de forma rápida, rutinaria y no invasiva. Un gran avance es la posibilidad de estimar el volumen urinario a partir de la excreción de creatinina utilizando muestra spot, conforme fue descrito por Mendonça et al. (2006). El objetivo de este trabajo fue validar la capacidad de predicción de la producción urinaria a través de la excreción de creatinina en muestras spot, con respecto a la determinación realizada vía recolección total.
Materiales y métodos
Los datos utilizados en este trabajo provienen de un experimento de estimación de exigencias energéticas en ganado cebú realizado durante cuatro períodos diferentes. Cada período correspondió a intervalos de peso de 100 kg, obteniendo información desde los 200 kg hasta los 500 kg, aproximadamente. La determinación del volumen urinario permitió conocer el contenido de energía metabolizable de las raciones.
]]> LocalizaciónEl experimento fue conducido en el Laboratorio de Metabolismo y Calorimetría Animal de la EscueladeVeterinariadelaUniversidadFederalde Minas Gerais, Belo Horizonte (Brasil). La ciudad de Belo Horizonte está situada a 900 msnm, posee una temperatura media de 23 °C, humedad relativa del 65% y precipitación promedio anual de 1600 mm, tratándose de un clima tropical de altitud según la clasificación de Köppen (Inzunza, 2005).
Animales e instalaciones experimentales
Cinco cebuínos enteros de raza Nellore, con peso vivo medio inicial de 180 kg, fueron mantenidos en confinamiento, en galpón cubierto, ocupando vallas de 2 x 1.5 m, con piso de concreto revestido de tapete, comederos y bebederos individuales.
Alimentación
La dieta estuvo constituida por heno de Tifton 85 (Cynodon spp.), suplemento concentrado a base de maíz y torta de soya y sal mineralizada comercial. La proporción forraje-concentrado varió en función de la edad de los animales, buscando una composición nutricional que permitiera obtener ganancias medias próximas a 700 g/animal/día, de acuerdo con las recomendaciones de Valadares et al. (2006). La composición porcentual de la ración y su descripción química en los diferentes períodos experimentales se presenta en la tabla 1.
El alimento fue suministrado ad libitum dos veces al día, a las 8 y 17 horas, en la forma de ración completa. La cantidad de alimento era diariamente ajustada permitiendo sobras entre 5 y 10% de lo ofrecido. La ración fue la misma para todos los animales, variando sólo las cantidades garantizadas de acuerdo con el manejo previamente expuesto. El agua de bebida también fue garantizada ad libitum.
Recolección de orina y estimación del volumen urinario
La producción total de orina en todos los animales fue directamente determinada por recolección total de 24 horas, utilizando para ello jaula metabólica, adaptada con bandeja receptora y lona plástica que sirvió de embudo. Al término de las 24 horas, el volumen total de orina fue cuantificado utilizando probeta graduada.
]]> La estimación del volumen urinario se realizó a partir de la excreción urinaria de creatinina, el mismo día de realización de la recolección total. Las muestras de orina fueron obtenidas mediante micción espontánea o estimulación, aproximadamente cuatro horas después de la alimentación de la mañana (12 h) (muestra spot). De las muestras de orina obtenidas, se tomó una alícuota de 5 ml que fue almacenada en recipiente plástico debidamente identificado, conteniendo 45 ml de ácido sulfúrico (H2SO4) 0.036N, y posteriormente conservada a -10 oC. Al final del experimento, la orina fue descongelada a temperatura ambiente y analizada para creatinina con uso de kit comercial (Labtest), por el método de punto final, con utilización de picrato y acidificante.El volumen estimado de orina (Ve), expresado en litros (L), fue determinado a partir de la fórmula descrita por Valadares et al. (1999): Ve = Peso vivo (kg) * Coeficiente de creatinina (mg/kg de PV/día)/ Concentración de creatinina en la muestra spot (mg/L). El coeficiente de creatinina (tasa diaria de excreción de creatinina) indicado por los autores fue de 29 mg/kg PV para vacas Holstein. El coeficiente de creatinina utilizado en el presente trabajo fue el reportado por Rennó et al. (2008) en ganado cebú, correspondiente a 27.04 mg/kg PV. El peso vivo del animal (kg) fue registrado al ingreso y salida de la jaula metabólica y con base en los dos valores se estableció un valor medio.
Análisis estadístico
Las concentraciones de creatinina (mg/dL) de la muestra spot, en los cuatro períodos experimentales, fueron analizadas bajo un diseño mixto de medidas repetidas en el tiempo, donde el período de medición representó el efecto fijo y el animal, el efecto aleatorio. Análisis de estadística descriptiva, incluyendo media y desviación estándar, complementaron la información.
La validación de la excreción de creatinina, como metodología alterna para estimar el volumen urinario, respecto la recolección total de orina, como metodología de referencia, fue realizada a través del método de Bland-Altman, que incluyó la graficación de la media de medidas pareadas (eje x) contra sus diferencias (eje y). El intervalo de confianza alrededor de la media de las diferencias fue calculado (media de las diferencias ± 1.96 x Desviación estándar de las diferencias) y sobrepuesto sobre el gráfico. Posteriormente se efectúo análisis de regresión para las diferencias (y) y los promedios (x) entre ambas metodologías, con el fin de evaluar la significancia estadística de la pendiente (Altman y Bland, 1983). Igualmente fue realizada una prueba t pareada para verificar si la media de la diferencia entre las observaciones pareadas de las dos metodologías fue significativa, adoptando 5% como nivel crítico de probabilidad para el error tipo I. La información fue procesada utilizando el programa estadístico SAS (2001).
Resultados
Los promedios de concentración de creatinina y su respectiva desviación estándar en los diferentes períodos experimentales se presentan en la tabla 2. Se observa que el valor obtenido en el período 4 fue estadísticamente diferente (p<0.05) de los registrados en los períodos 1, 2 y 3.
En la prueba de intercambiabilidad de Bland- Altman fue incluida la producción de orina estimada desde la excreción de creatinina y la producción de orina real del respectivo día (en L) (n= 20) (Figura 1). En general, las diferencias estuvieron a favor del volumen estimado en relación con el real, una vez que la mayoría de los puntos estuvieron por debajo del valor cero en el eje de las abscisas. Las diferencias aumentaron a medida que se incrementó el promedio de volumen urinario registrado. En el análisis de regresión para las diferencias (y) y los promedios (x), la pendiente de regresión tendió a ser estadísticamente significativa (p = 0.0537). Esta tendencia en la pendiente estaría indicando que la excreción de creatinina no logró predecir el volumen urinario real registrado en este trabajo. La prueba t pareada confirmó la anterior afirmación, toda vez que la media de la diferencia entre las observaciones pareadas fue altamente significativa (p=0.0128). Los valores promedio y la desviación estándar del volumen urinario real y del estimado a partir de la excreción de creatinina fueron 6.4710 (± 3.4717) y 8.8780 (±5.0246) L, respectivamente.
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Discusión
La creatinina es formada en el músculo, a tasas relativamente constantes, por la remoción de agua de la creatina-fosfato (Harper et al., 1982). Tratándose de un producto metabólico no utilizado para la formación de nuevas moléculas, la creatinina es eliminada por los riñones y la cantidad diaria excretada es notablemente constante en relación al peso corporal (Broderick et al., 2000; McDonald et al., 2004). Con estas premisas, el coeficiente de creatinina se refiere a la cantidad de creatinina excretada durante 24 horas en relación con el peso corporal (Rebhan y Donker, 1960) y representa un índice de la concentración de creatina en los músculos (Kertz et al., 1970).
Conforme la definición de coeficiente de creatinina, su determinación debe basarse en el análisis de muestras de orina resultantes de colectas totales de 24 horas, con el fin de relacionar el volumen total obtenido con la concentración de creatinina y así, cuantificar la excreción total del metabolito por unidad de masa corporal (Whittet et al., 2004; Chizzotti et al., 2008). En el presente trabajo no se determinó el coeficiente de creatinina conforme la anterior descripción, porque la recolección total fue realizada usando jaula metabólica (adaptada con bandeja receptora y lona plástica que sirvió de embudo) y no instalando embudos y arneses, que si bien facilitan la conducción directa de la orina hasta un recipiente colector, interfiere con el bienestar animal. Una vez que las heces eran retenidas en una malla instalada por encima de la lona plástica, la metodología seleccionada hizo que la orina excretada lavara parte de los pigmentos de éstas en su paso hasta la bandeja colectora y contaminara así la colecta total. El protocolo empleado para el análisis de creatinina subraya la interferencia negativa que la bilirrubina puede tener sobre el resultado final de concentración de creatinina, ya que se trata de un procedimiento colorimétrico que utiliza la reacción de Jaffe y que por tanto está sujeto a errores sistemáticos introducidos por la presencia de cromógenos. Dadas las anteriores limitaciones, el coeficiente de creatinina empleado en este trabajo correspondió a 27.04 mg/kg PV, el cual fue propuesto por Rennó et al. (2008) para ganado cebú.
Una vez determinada la excreción diaria de creatinina en relación al peso del animal y considerando esta concentración constante a lo largo del día, la literatura (Valadares et al., 1999; Chizzotti et al., 2008, Mendonça et al., 2006) plantea la posibilidad de estimar el volumen urinario de 24 horas sin necesidad de recurrir a la recolección total, para lo cual debe cuantificarse la concentración de creatinina en una única muestra de orina, denominada muestra spot, que se obtiene de un animal de peso conocido cuatro horas después de suministrar el alimento (Barbosa et al., 2006; Mendonça et al., 2006). Los datos del presente trabajo no permitieron validar la excreción de creatinina como elemento predictor del volumen urinario y por tanto sugieren la recolección total como procedimiento experimental. Esta conclusión quedó reflejada en el análisis de Bland-Altman (Figura 1) y en la prueba t pareada, confirmando la discrepancia entre el volumen urinario real y el estimado.
La propuesta matemática que pretende estimar el volumen urinario desde la excreción de creatinina contempla tres variables, peso corporal, coeficiente de creatinina y concentración de creatinina en la muestra spot, es importante discernir cuál de ellas interfirió negativamente en el nivel de acuerdo entre la metodología en mención y la recolección total.
El peso corporal fue registrado en dos ocasiones de medida, en días consecutivos correspondientes al ingreso y salida de los animales de la jaula metabólica, lo cual permitió hallar un valor medio que se considera de alta confiabilidad.
El coeficiente de creatinina reportado por la literatura presenta un valor relativamente estable, lo que llevaría a suponer que esta variable no resultó en errores significativos en la estimación de la producción urinaria. Una excreción media diaria de 27.1 mg/kg fue descrita por Barbosa et al. (2006) en bovinos Nellore de cuatro categorías, novillas, machos castrados, machos enteros y vacas en lactación. Valores similares, del orden de 27.36, 27.78, 27.99 y 27.76 mg/kg fueron relatados en los trabajos de Rennó et al. (2000), Rennó et al. (2003), Chizzotti et al. (2004) y Rennó et al. (2008), respectivamente. Valores inferiores a éstos, de 23.60, 23.41 y 24.0 mg/Kg, fueron encontrados, correspondientemente, por Silva et al. (2001), Oliveira et al. (2001) y Mendonça et al. (2004) en experimentos con vacas mestizas Holstein-Cebú, en tanto que Valadares et al. (1997) para novillos cebú reportaron una media de 24.04 mg/kg PV/día. Excreciones medias superiores fueron publicadas por Leal et al. (2007) (30.56 mg/kg) y Valadares et al. (1999) (29 mg/kg) en animales de raza Holstein, en cuanto rangos de mayor amplitud, entre 27.6 y 37.3 mg/kg, fueron reportados por Lofgreeen y Garrett (1954) para novillos Hereford de diferente grado de terminación. A pesar de la poca variabilidad exhibida en estos resultados, se sugiere que en próximos estudios se disponga de valores propios y representativos del experimento en cuestión, máxime cuando la excreción de creatinina pretenda estimar el volumen urinario en animales de diferente edad, considerando los cambios que en la proporción de tejidos (proporción tejido muscular/ peso vivo) se registran durante el crecimiento animal.
Con base en las anteriores consideraciones, se concluye que el punto más limitante para la estimación del volumen urinario con base en la excreción de creatinina se refiere a la concentración del metabolito en la muestra spot, dada la variabilidad diurna que diversos trabajos reportan en su excreción. Kosloski et al. (2005) puntualizaron que si bien la producción de creatinina parece ser constante y proporcional a las concentraciones celulares de creatina y fosfato de creatina, las tasas de filtración glomerular y de producción de orina varían durante el día, lo que genera variaciones en las concentraciones de creatinina. Los mismos autores indicaron que errores en la estimación de la producción urinaria, con base en la excreción de creatinina, pueden darse si muestreos puntuales de orina no son representativos de la orina total excretada, una vez conocida la variación en la tasa de filtración glomerular (volumen de plasma que es filtrado en los riñones, por minuto) a lo largo del día, lo cual se traduce en una relación inversa entre la concentración de creatinina y el volumen de orina (Kertz et al., 1970; Puerta et al., 2004).
]]> Valadares et al. (1999) encontraron que la excreción de creatinina durante el intervalo nocturno (17:00 a 5:00 h) fue 5% más alta que durante el intervalo diurno (5:00 a 17:00 h). Estos resultados están de acuerdo con lo reportado por Puerta et al. (2004), quienes encontraron diferencia significativa para la excreción de creatinina durante el intervalo nocturno (20:00 a 8:00 h) y el intervalo diurno (8:00 a 20:00 h), la cual expresada en mg/12h y mg/kg de PV/12h, fue 8.9 % y 10% más alta durante el intervalo nocturno. Kozloski et al. (2005), tomando muestras de orina del recipiente de colecta cada dos horas (descartando la cantidad restante) durante un período de 24 horas, encontraron que la concentración de creatinina varió en los diferentes horarios y estuvo cúbicamente relacionada con el tiempo (p<0.01). Los valores tendieron a ser mayores durante la madrugada y por la mañana, y menores a la tarde e inicio de la noche. Normalmente, la producción de orina tiende a disminuir considerablemente en el período de la noche en función de una mayor reabsorción de agua y electrólitos, determinando, consecuentemente, un aumento en la concentración de creatinina en la orina (Kozloski et al., 2005). Albin y Clanton (1966), trabajando con vacas y novillos Hereford de varias edades y pesos, también observaron variación en la creatinina urinaria en función del tiempo, donde cada muestra de orina representó el promedio de cuatro horas, que fue el intervalo definido para realizar los diferentes muestreos. La muestra spot obtenida cuatro horas después de la alimentación y en la cual se cuantifica la concentración de creatinina como elemento predictor del volumen urinario, desconoce la variación diurna. Los anteriores hallazgos permiten concluir que la estimación de la producción urinaria con base en la excreción de creatinina puede ser más confiable si varias muestras puntuales (spot) son colectadas en diferentes horarios durante el día para constituir una muestra compuesta representativa de un ciclo de 24 horas.Los datos de la tabla 2 muestran que la concentración de creatinina aumentó con el transcurrir de los períodos de evaluación, lo que obedece a que la producción diaria de creatina, y consecuentemente, la excreción de creatinina, depende de la masa muscular (masa magra) y, por tanto, es proporcional al peso del animal (Barbosa et al., 2006, Rennó et al., 2008).
En próximos trabajos se sugiere que en algunos animales del grupo experimental sea realizada recolección total de orina libre de contaminación fecal, por 24 horas, con el objetivo de obtener un coeficiente de creatinina representativo del trabajo que pueda extrapolarse a toda la población. La información obtenida también permitiría detectar posibles cambios en la excreción de creatinina relacionados con la edad y su significancia estadística. Igualmente, se propone la colecta de más muestras spot durante un intervalo de 24 horas, cuya frecuencia deberá contemplar la menor interferencia con el bienestar animal.
Agradecimientos
Los autores agradecen al Proyecto de Sostenibilidad 2009-2010 (CODI, Universidad de Antioquia) y a la Fundación Universitaria San Martín el apoyo económico para la ejecución de este trabajo.
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