Ugljikohidrati su najzastupljenija hranjiva tvar u hrani za preživače, svinje i perad, ali i hrana tipičnih mesojeda sadrži ograničenu količinu ugljikohidrata.
Probava polisaharida značajno se razlikuje među vrstama. Kod nepreživača, škrob i glikogen se probavljaju u tankom crijevu da bi se dobila slobodna glukoza, dok hranidbena vlakna fermentiraju mikrobi u debelom crijevu u kratkolančane masne kiseline. Nasuprot tome, kod preživača, škrob, glikogen i hranidbena vlakna intenzivno fermentiraju u buragu kako bi se proizvele hlapive masne kiseline i metan, dok se hranidbena vlakna koja izlaze iz predželuca dalje fermentiraju u debelom crijevu. Posljedično, kod preživača postoji mala ili nikakva apsorpcija glukoze iz tankog crijeva u krv, ali vrlo aktivna pretvorba propionata u glukozu u jetri, dok se acetat i butirat koriste za proizvodnju ATP-a, sintezu masnih kiselina ili ketogenezu.
Metabolizam glukoze odvija se kroz glikolizu, Krebsov ciklus, pentozni ciklus, put uronske kiseline, glukoneogenezu, glikogenezu, glikogenolizu i druge srodne putove. Prekomjerna glukoza općenito se pohranjuje kao glikogen, prvenstveno u jetri i skeletnim mišićima. Prilikom konzumacije ili nakon apsorpcije, glukoza je gotovo isključivo metaboličko gorivo za mozak. U svim fiziološkim uvjetima, glukoza je isključivi izvor energije za crvena krvna zrnca, dok služi kao glavno metaboličko gorivo u stanicama imunološkog sustava, mrežnice i bubrežne srži. U svim tipovima stanica glukoza je glavni izvor NADPH koji je kofaktor mnogih enzima, uključujući sintazu dušikovog oksida (NO), glutation peroksidazu i sintazu masnih kiselina. Stoga je održavanje homeostaze glukoze u krvi, koje se postiže probavom ugljikohidrata iz hrane, kao i endogenom sintezom i katabolizmom glukoze, ključno za preživljavanje, rast i razvoj sisavaca, ptica i riba.
Narušeni metabolizam ugljikohidrata može rezultirati niskom ili visokom koncentracijom glukoze i glikogena u tkivima (npr. krvi, jetri i skeletnim mišićima). S druge strane, butirat je glavno metaboličko gorivo za epitelne stanice debelog crijeva i stoga hranidbena vlakna igraju važnu ulogu u zdravlju crijeva.
Poremećaji uzrokovani abnormalnim metabolizmom, nedostatkom ili viškom lipida (masti i ulja)
Lipidi uključuju masti (triacilglicerole), masne kiseline, fosfolipide, kolesterol i srodne metabolite. Masti i slobodne dugolančane masne kiseline (poznate i kao neesterificirane masne kiseline) cirkuliraju krvlju kao albuminski kompleks. U tankom crijevu lipide iz hrane emulgiraju žučne soli konjugirane s glicinom i taurinom, podvrgavajući ih enzimatskoj hidrolizi do slobodnih masnih kiselina i monoacilglicerola, a zatim se sastavljaju u miješane micele. Produkti probave lipida transportiraju se iz miješanih micela u enterocite gdje se ponovno sastavljaju s apolipoproteinima u hilomikrone i druge lipoproteine za izvoz u limfne žile i zatim se vraćaju u krvotok.
Kad je unos masti hranom veći od količine masti razgrađene između obroka, smanjena je de novo sinteza masnih kiselina i prekomjerne količine energije iz hrane pohranjuju se u tijelu kao masti. Nasuprot tome, kad životinja konzumira hranu s niskim udjelom masti, ali s visokim udjelom škroba, prekomjerni ugljikohidrati se koriste za sintezu masnih kiselina i masti u tijelu. Kad dođe do nedostatka nutritivno bitnih omega-3 i omega-6 nezasićenih masnih kiselina, životinje pokazuju brojne sindrome, kao što su kožne lezije, usporavanje rasta i slabiju plodnost.
Dugolančane masne kiseline kvantitativno su glavni energetski supstrati za jetru, skeletne mišiće, srce i bubrege sisavaca i ptica te stoga igraju važnu ulogu u funkcioniranju ovih tkiva. Masne kiseline se oksidiraju u CO2 i H2O prvenstveno u mitohondrijima stanica putem ß-oksidacije. Do skraćivanja lanca vrlo dugolančanih masnih kiselina dolazi u peroksisomima, a rezultirajući kraći acil-CoA ulazi u mitohondrije radi ß-oksidacije.
Dok masti ispunjavaju bitne fiziološke funkcije, njihov pretjerani unos pridonosi raznim metaboličkim poremećajima i kroničnim bolestima, uključujući steatozu jetre i bubrega (pretjerano nakupljanje masti koje uzrokuje degeneraciju tkiva), pretilost, dijabetes i kardiovaskularne bolesti kod životinja. U uvjetima nedostatka ili neadekvatnog unosa energije, masti se mobiliziraju iz masnog tkiva djelovanjem hormonski osjetljivih lipaza za stvaranje slobodnih masnih kiselina i glicerola. Kod većine životinja, osim kod svinja, masne kiseline se oksidiraju u proizvodnju ketonskih tijela, koja su glavno metaboličko gorivo za mozak kada se smanji koncentracija glukoze u krvi.
Poremećaji uzrokovani abnormalnim metabolizmom, nedostatkom ili viškom proteina (aminokiselina)
Rast organizama ovisi o stvaranju proteina u njihovim tkivima, kao što su posteljica, skeletni mišići i tanko crijevo. Proteine iz hrane hidroliziraju proteaze i peptidaze (oligo-, tri- i di-peptidaze) radi stvaranja tripeptida, dipeptida i slobodnih aminokiselina u lumenu gastrointestinalnog trakta. Ovi produkti probave apsorbiraju se u enterocite. Apsorbirane aminokiseline koje stanice sluznice ne razgrade ulaze u portalnu venu za korištenje u izvancrijevnim tkivima. Osim imunoglobulina, ako se ne probave, proteini iz hrane nemaju nutritivnu vrijednost za životinje. Dakle, životinje nemaju hranidbene potrebe za proteinima, već za aminokiselinama.
Optimiziranje hranidbe aminokiselinama može poboljšati proizvodnost životinja i iskoristivost hrane, istovremeno poboljšavajući njihovo zdravlje i otpornost na zarazne bolesti.
Na temelju ravnoteže dušika ili rasta, aminokiseline su tradicionalno klasificirane kao nutritivno esencijalne (bitne) ili neesencijalne za životinje. Međutim, sve više dokaza pokazuje da endogena sinteza aminokiselina ne može maksimalno podržati preživljavanje, rast, reprodukciju ili laktaciju životinja. Na primjer, neadekvatna opskrba glicinom u hranidbi smanjuje rast mladih svinja, osobito prasadi male porođajne težine. Pri formuliranju obroka, funkcije aminokiselina, izvan sinteze proteina, moraju se uzeti u obzir, kako bi se poboljšala učinkovitost njihove iskorištenosti i dobrobiti životinja. Na primjer, NO (metabolit arginina) ubija patogene, poput bakterija, parazita i virusa.
Stoga odgovarajuća hranidba aminokiselinama igra važnu ulogu u zaštiti životinja i od zaraznih bolesti, poput afričke svinjske kuge. Osim toga, kao i s argininom, dodatak s glicinom može smanjiti smrt embrija/ploda i poboljšati uspješnost začeća kod životinja (uključujući svinje, ovce, koze i goveda) kroz poboljšanje sinteze proteina, kao i antioksidativne i protuupalne reakcije. Višak, nedostatak ili neravnoteža aminokiselina, neučinkovita regulacija unutarstaničnog prometa proteina ili abnormalni metabolizam aminokiselina mogu rezultirati metaboličkim poremećajima ili bolestima.
