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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA. FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS. ESCUELA PARA GRADUADOS. INSTITUTO DE REPRODUCCIÓN ANIMAL CÓRDOBA (IRAC) TRABAJO FINAL PARA OPTAR AL TITULO DE ESPECIALISTA EN REPRODUCCIÓN BOVINA EFECTO DE LA ADMINISTRACION DE eCG ENTRE LOS DIAS 16 Y 22 POST INSEMINACION ARTIFICIAL SOBRE LA CONCEPCION Y EL RETORNO AL CELO EN VACAS LECHERAS NARVAEZ FLOREZ, JAIME FERNANDO ASESOR: JULIAN BARTOLOME, MV, MSc, PhD, D CORDOBA, SEPTIEMBRE 3 DE 2010 1 Introducción Las pérdidas de gestación son una fuente importante de pérdidas económicas en los sistemas de producción lechera. Estas pérdidas rondan el 40% y 56 %, para vacas de moderada y alta producción y la mayoría se producen durante el período embrionario (Inskeep et al, 2005). La mortalidad durante el período embrionario se refiere a las pérdidas que ocurren durante los primeros 45 días de gestación que coincide con la finalización del período de diferenciación del embrión. Las pérdidas embrionarias a su vez pueden ser clasificadas en mortalidad embrionaria temprana, cuando ocurren dentro de los 25 días y mortalidad embrionaria tardía entre los 25 y 45 días (Humblot, 2002). Bajo los sistemas de explotaciones intensivos usados hoy en día la incidencia de pérdidas embrionarias tardías pueden exceder el 12% (Santos et al, 2004), afectando considerablemente las tasas de preñez. El reconocimiento materno de la preñez (RMP) se define como el periodo crítico en el cual el conceptus da señales de su presencia a la madre. Este reconocimiento requiere que el conceptus se transforme de esférico hacia una forma elongada para generar una mayor superficie de contacto (precontacto) con el epitelio uterino, con la finalidad de desencadenar la producción del factor antiluteolítico conocido como interferón tau (IFN-τ); producción regida entre otros por el estado de desarrollo embrionario (Binelli et al, 2001). Este interferón es producido en las células mononucleares del trofoblasto embrionario entre los días 10 y 21, con producción máxima alrededor de los días 14 y 19 de gestación, tiempo en el cual el embrión se encuentra en estado de pre-contacto (Dailey et al, 2002). Durante la gestación de la vaca, las pérdidas embrionarias tempranas se producen antes del período de reconocimiento materno de la gestación o mantenimiento del cuerpo lúteo (CL) entre los días 15 y 17 del ciclo estral y son las más significativas. La mortalidad embrionaria tardía se produce desde el mantenimiento del CL hasta finales de la etapa de diferenciación, aproximadamente a los 42 días de gestación (Santos et al, 2004). 2 La progesterona (P4) actúa en el útero estimulando y manteniendo las funciones necesarias para el desarrollo embrionario, con la finalidad de llevar a cabo la implantación, placentación y desarrollo fetal. El control endocrino para la síntesis de proteínas uterinas durante el desarrollo embrionario temprano está influenciado principalmente por la acción de la P4, la cual es la responsable de los cambios cualitativos y cuantitativos en el medio ambiente uterino, controlando la síntesis y secreción de por lo menos 10 proteínas (Spencer et al, 2004). Las deficiencias de P4 podrían causar que el endometrio llegue a ser deficiente en cuanto a la nutrición histotrópica, fuente disponible para el crecimiento, mantenimiento y supervivencia del conceptus (Neider et al, 1982, Spencer et al, 2004). Estas deficiencias de origen endócrino estarían contribuyendo a aumentar las probabilidades de presentarse la mortalidad embrionaria en el ganado bovino. Conocida la influencia de la P4 en determinados eventos relacionados con el mantenimiento de la preñez, desde estadíos tempranos y la influencia de la PGF2a para causar luteolisis, se han propuesto y desarrollado una serie de estrategias hormonales con la finalidad de mantener la preñez (Binelli et al, 2001). Estas se basan en hacer eficiente la capacidad secretora de P4 por parte del CL, y que esta secreción ocurra en el momento oportuno, garantizando de esta manera un ambiente uterino adecuado para el reconocimiento y desarrollo del embrión (Thatcher et al, 2001). También se ha encontrado una correlación positiva entre la concentración de P4 plasmática y la síntesis de IFN-τ producido por embriones de 18 días de edad. Según estos resultados se podría sugerir que a mayor concentración de P4 plasmática en hembras preñadas mejor será el ambiente uterino para el conceptus en vías de desarrollo (Kerbler et al, 1997). Las vacas lecheras de alta producción tienen bajos niveles de progesterona durante la fase luteal debido a un mayor flujo sanguíneo hepático que resulta en una mayor tasa metabólica de las hormonas esteroideas (Sangsritavong et al, 2002) y esto podría contribuir a incrementar las pérdidas embrionarias. Además, los valores bajos de progesterona van a resultar en una mayor pulsatilidad de LH durante el diestro y estimular el crecimiento folicular. Otros factores tales como stress calórico, alta producción de leche y somatotropina bovina (de la Sota et al, 1993) 3 afectan la dominancia folicular lo que puede resultar en un mayor desarrollo folicular durante la gestación. Un excesivo crecimiento folicular y altos niveles de estradiol durante la fase luteal también pueden ser nocivos para la sobrevida del embrión (Pritchard et al, 1994; Inskeep, 1995; Bridges et al, 2000). La implantación del embrión en el endometrio de la madre, representa un paso crucial en el proceso de la reproducción de varias especies. Inicia con una cascada de acontecimientos finamente sincronizados que conducen a la aposición, la adhesión y a continuación, la invasión del blastocito en la pared uterina. El éxito de una preñez requiere un dialogo sincronizado entre el endometrio receptivo y el embrión funcionalmente normal (Perrier d'Hauterive et al, 2007). Estudios en humanos han planteado que la implantación del embrión en el útero es un fenómeno restringido que solo es posible durante un periodo corto llamado ventana de implantación, la hCG es el mediador principal por el cual el embrión anuncia su presencia en el organismo materno, ya que se produce incluso antes de su implantación, donde un posible marcador de la implantación de la ventana seria su receptor LH/hCG-receptor. Resultados preliminares demostraron un aumento de la expresión en la fase lútea media, durante la cual se supone la implantación de la ventana (Perrier d'Hauterive et al, 2007). Se demostró que la hCG juega un papel importante en la implantación y la tolerancia del embrión, diferenciación decidual y remodelación, La hCG fue capaz de estimular la producción in vitro del factor inhibidor de leucemia (LIF), también inhibe la activación de una citoquina inmunoactivatoria, interleukina-6 (IL-6) finalmente la hCG también estimula la producción endometrial de un potente factor pro-angiogenico, el factor endotelial vascular de crecimiento epidérmico (VEGF) y además otros resultados demostraron que el blastocito también estimula la producción de estos factores (Perrier d'Hauterive et al, 2007). El LIF se expresa en el epitelio luminal durante los días 18–28 del ciclo (la fase secretoria tardía) en humanos, contribuyendo en el proceso de implantación. Durante la fase secretoria el LIF-βRs puede encontrarse en el epitelio luminal. En el endometrio, el 4 LIF tendría varias funciones: puede controlar las proporciones y la cantidad de las células inmunes en el endometrio en el momento de la implantación. Asimismo, puede mediar las interacciones entre los leucocitos deciduales y la invasión del trofoblasto. Por otra parte, puede controlar el estado del endometrio para la señalización endometrial de LIF-R (van Mourik et al, 2009). Asi mismo hay evidencia de un bucle de retroalimentación positiva entre la hCG producida por el blastocito y el LIF producido en el endometrio. La presente comunicación da al blastocito una oportunidad extra para influir en el estado receptivo del endometrio. Los estudios indican que la ausencia funcional del LIF da lugar a la reducción de la fertilidad, y al contrario niveles elevados del LIF han demostrado ser perjudiciales para la implantación exitosa (van Mourik et al, 2009). La producción de la citoquina pro-inflamatoria IL-6 en humanos está dada por el epitelio endometrial y las células del estroma en el momento de implantación. Con altos niveles durante la ventana de implantación y menstruación, los receptores de IL-6 se encuentran en el endometrio y el trofoblasto. Además las hormonas esteroides, especialmente estrógeno, inducen la expresión de IL-6. Por el contrario, la hCG inhibe la producción de IL-6. La función de la hCG es actuar como un modulador de “doble vía” de liberación de citoquinas, a través de hCG el blastocito puede aumentar la inflamación con el aumento del LIF y al mismo tiempo mantener la inflamación bajo control, mediante la inhibición de IL-6 (van Mourik et al, 2009). Estudios realizados en vacas a las cuales se administro eCG, y fueron evaluadas con ultrasonido antes y después del tratamiento, ha demostrado un aumento del tamaño de ambos ovarios hasta dos veces mas. El crecimiento ovárico fue observado entre las 24 y 48 horas después del tratamiento y este aumento se relaciona con: el incremento volumétrico y la acumulación de los folículos, y con la ampliación y la nueva formación de un cuerpo lúteo. Sin evidenciar efectos secundarios sobre las vacas y los fetos, llevando a termino la gestación, se puede concluir que hay indicios de una gonado-estimulación ovárico trópica (Rizzo et al. 2009). 5 También se ha postulado que la eCG tiene una constante inmune sobre el desarrollo folicular, y que estas juegan un papel importante en el desarrollo folicular. Los leucocitos residentes son reconocidos no solo por ser espectadores pasivos, sino que están implicados en acontecimientos que conducen a la remodelación cíclica del ovario, principalmente a la secreción de moléculas inflamatorias e inmunomoduladores tales como las citoquinas, estos productos participan en la foliculogénesis y formación del cuerpo luteo (Rizzo et al. 2009). La eCG es una hormona con un promedio de vida media de 3 días, producida por los cálices endometriales en la yegua preñada entre los días 40 a 130. Esta hormona se vincula a los receptores foliculares de FSH y de LH, y a los receptores de LH del CL, la eCG produce ovulación o luteinización de folículos durante la gestación con consecuente aumento de progesterona circulante (Murphy et al, 1991). La aplicación de eCG en el momento esperado de una nueva onda de crecimiento folicular, ha demostrado eficiencia en cuanto al desarrollo de un folículo dominante de mayor diámetro, determinando de esta forma un mayor número de cuerpos lúteos o un CL de buen tamaño. Esto va acompañado de mayores concentraciones plasmáticas de P4 y mejores tasas de aprovechamiento, concepción y de preñez frente a tratamientos sin aplicación de esta hormona (Baruselli et al, 2009). Estudios resientes revelan resultados favorables con la aplicación de eCG al día 22 post inseminación, lo cual incremento la cantidad de vacas preñadas concluyendo una disminución en las pérdidas embrionarias entre los días 29 y 45 (Bartolome, 2009). Cualquier variación en la concentración de P4 es determinante en la modulación de la expresión y secreción de factores de crecimiento, citoquinas y proteínas, que condicionan el medio uterino para los procesos de receptividad endometrial y de viabilidad embrionaria (Kerbler et al, 1997). Por consiguiente, estimular los niveles de progesterona durante el periodo de gestación temprana o modular la interacción entre el feto y el ambiente uterino de la madre puede contribuir a incrementar los porcentajes de preñez o disminuir la mortalidad embrionaria. 6 Hipótesis La administración de eCG en forma semanal y de rutina entre los 16 a 22 días post inseminación incrementará la tasa de concepción y no afectara el intervalo de retorno al celo y la fertilidad posterior de los animales tratados. Objetivo El objetivo de este experimento fue comparar el porcentaje de concepción, el retorno al celo y la fertilidad de esos celos entre vacas lecheras tratadas con eCG semanalmente entre el día 16 y 22 post inseminación y vacas controles. Materiales y Métodos: El trabajo experimental se realizó en el establecimiento “El Beyaco”, tambo comercial ubicado en el noroeste de la provincia de La Pampa, Departamento Chapeleufú, el cual cuenta con un rodeo de 508 vacas Holstein, cruzas Holstein/Jersey y triple cruzas Holstein/Jersey y Montbeliarde o Rojo Sueco/Noruego. La producción promedio es 22 litros/día y el rodeo tiene como promedio 145 días en leche. El manejo de la reproducción se hace con detección de celo y sincronización de vacas con PGF2α en vacas con cuerpo lúteo y GnRH y dispositivos de progesterona en vacas sin cuerpo lúteo en un sistema de servicio continuo. Los datos se manejan con el programa DC305 y el intervalo partoprimer servicio es de 61 días y la tasa de preñez de 24%. La alimentación del ganado se realiza por pastoreo directo y extensivo de pasturas mega-térmicas, alfalfa en primavera-verano y verdeos de invierno, con una suplementación en base a ensilaje de maíz y sorgo con pellet de soja o girasol y maíz molido. Además se administra 3 Kg de balanceado comercial en la sala de ordeño, para cubrir los requerimientos proteicos y energéticos del NRC. El clima de la región es de tipo continental semiárido con estación seca en invierno y de lluvias en verano y otoño, siendo los veranos cálidos y húmedos y los inviernos secos y fríos. Un período de posibles heladas de 120 días, la media histórica de precipitaciones es 7 de 700 mm y la temperatura media anual es de 18.1ºC, caracterizándose por una gran amplitud térmica tanto anuales como diarias (inviernos -5ºC y veranos de 40ºC). Entre los meses de Marzo y Julio de 2010 las vacas inseminadas y no retornadas al celo al momento del tratamiento se seleccionaron mediante el programa DC305 cada lunes y fueron divididas al azar en dos grupos. Las vacas del Grupo Tratamiento (n=152) recibieron una dosis de eCG (400 UI, 2 mL i.m., Novormon, Syntex, Argentina) entre los días 16 a 22 post inseminación. Las vacas del grupo Control (n=169) no fueron tratadas. Al momento de la inclusión de los animales a cada grupo se registró la lactancia, días en leche, la producción de leche, y el toro. La distribución de las vacas para cada variable dentro de los grupos se describe en la Tabla 1. El promedio de días en leche fue 158,9 días para el Grupo Tratamiento y 160,3 días para el Grupo Control. El diagnóstico de gestación se realizó entre los 30 y 44 días mediante ecografía o palpación rectal del tracto genital (Zemjanis, 1962). Las vacas que repitieron celo fueron consideradas vacías y se registró el intervalo al próximo celo con datos obtenidos del DC305. El análisis estadístico se realizó por regresión logística múltiple (Agresti, 1996) evaluando el efecto del tratamiento sobre la tasa de concepción y ajustando por el resto de las variables y las correspondientes interacciones. Se utilizó el procedimiento de “backward elimination” en PROC Genmod del Sistema SAS y las variables con P<0,15 permanecieron en el modelo. Las variables con P<0.05 fueron consideradas significativas. 8 Tabla 1. Distribución de variables días en leche, lactancia, producción de leche y toro en los grupos Tratamiento y Control. Variable Grupo Tratamiento Grupo Control N=152 N=169 % N % Valor P N Días en Leche 0.44 ≤ 100 días 41.44 63 37.27 63 > 100 días 58.55 89 62.35 106 Lactancia 0.67 Primíparas 26.31 40 28.40 48 Multíparas 73.68 112 71.17 121 Producción de Leche 0.34 ≤ 25 Litros 48.23 82 59.17 100 > 25 Litros 51.76 70 40.58 69 Toro 0.04 Saturne 59.28 39 24.11 41 Patinage 33.44 22 12.35 21 Skjenaus 33.44 22 10.58 18 Braut 25.84 17 10.58 18 Lars 24.32 16 6.47 11 Toros < 25 servicios 23.68 36 35.50 60 Resultados El porcentaje de concepción entre vacas tratadas con Novormon (50,6%) y las vacas controles (44,9%) no fue diferente. Lactancia, días en leche y producción de leche no afectaron la tasa de concepción. Sin embargo, el toro afecto significativamente (P<0,05) la tasa de concepción. Los resultados del análisis univariable se describen en la Tabla 2. 9 Tabla 2. Efecto del tratamiento, días en leche, lactancia, producción y toros usados sobre la tasa de concepción (análisis univariable). Tasa de Concepción % Valor P N Tratamiento 0.30 Novormon 50.6 77/152 Control 44.9 76/169 Días en Leche 0.98 ≤ 100 días 47.61 60/126 > 100 días 47.69 93/195 Lactancia 0.98 Primíparas 47.72 42/88 Multíparas 47.63 111/233 Producción de Leche 0.86 25 Litros 46.83 74/158 ≥ 25 Litros 48.46 79/163 Toro 0.04 ≥ 25 Servicios Saturne 50.0 40/80 Patinage 53.48 23/43 Skjenaus 30.0 12/40 Braut 62.85 22/35 Lars 33.33 9/27 48.95 47/96 25 Servicios Tampoco se vio afectado el retorno a celo de las vacas que resultaron vacías del grupo tratamiento, al no encontrar una diferencia significativa con respecto a los controles no tratados, mostrando un intervalo de 28.7 días y 27.4 días respectivamente. 10 La concepción del segundo servicio tampoco se vio afectada por la aplicación de eCG semanal entre los Días 16 a 22 post inseminación y no se encontró diferencia significativa entre el grupo Tratamiento y el grupo Control de animales no tratados (44.1% vs 41.0%) respectivamente. En el análisis multivariable (Tabla 3) no se detectaron interacciones entre las distintas variables y el tratamiento. El efecto del tratamiento se ajusto por toro debido a que fue la única variable que afecto significativamente la tasa de concepción. Los resultados del análisis multivariable se describen en la Tabla 3. Tabla 3. Efecto del tratamiento ajustando por toro sobre la tasa de concepción (análisis multivariable) Variable Tasa Concepción RR IC 95% Valor P % N Novormon 50.6 77/152 0 - Control 44.9 76/169 0.08 -0.16~0.74 0.20 Saturne 50.0 40/80 -7.92 -0.60~0.58 0.97 Patinage 53.4 23/43 -0.02 -0.86~0.58 0.70 Skjenaus 30.0 12/40 0.73 0.06~1.65 0.03 Braut 62.8 22/35 -0.28 -1.33~0.25 0.18 Lars 33.3 9/27 0.51 -0.18~1.62 0.11 Toros < 25 servicios 48.9 47/96 - - - Tratamiento Toro Discusión En el presente estudio se determinó que la aplicando de eCG una vez a la semana entre los días 16 a 22 post inseminación no produjo ningún efecto significativo sobre la tasa de concepción con respecto a las vacas controles no tratadas, y tampoco se vio 11 afectado el periodo de retorno al celo de los animales tratados, así como tampoco la fertilidad de ese celo se vio afectada comparada con las vacas controles no tratadas. Diferentes estrategias de tratamientos se han experimentado con el fin de lograr un incremento en los niveles de progesterona al inducir el crecimiento de cuerpos lúteos accesorios y disminución de niveles de estrógeno, como alternativa en la reducción de la mortalidad embrionaria tardía en vacas de alta producción. El uso de un implante deslorelina (2,1 mg) el día 27 de gestación en vacas lecheras en producción (Bartolome, et al 2006) aumentó el número de cuerpos lúteos, aumento las concentraciones plasmáticas de progesterona y redujo el crecimiento folicular. Si bien solo el 50% de las vacas formaron cuerpos lúteos accesorios, las que lo hicieron, tuvieron una menor pérdida fetal entre los días 45 y 90 (0%) comparado con vacas que no formaron cuerpos lúteos accesorios (16%). Algunos estudios han demostrado un efecto positivo del uso de eCG en diferentes tratamientos pre y post inseminación, con lo cual se ha mejorado las tasa de concepción y se ha reducido las pérdidas de gestación. Administrando eCG al retiro del dispositivo en IATF redujo las pérdidas de gestación entre los días 29 y 45 (5.7% vs. 24.0%) e incrementó la tasa de concepción al día 45 en comparación al grupo control (48.1% vs. 34.2%) y seguida de una segunda dosis de eCG el día 22 post inseminación y hCG el día 29 de gestación (Vistarop et al, 2008), la cual mantuvo su efecto benéfico sobre la tasa de concepción y la reducción de las pérdidas de gestación, el efecto de hCG también redujo las pérdidas de preñez en vacas tratadas con eCG al día 22 (0.0% vs. 13.3%) pero incrementó las pérdidas de preñez en vacas no tratadas con eCG al día 22 (34.6% vs. 7.8%). Lo cual demuestra que el uso de hCG tiene un efecto positivo dependiente al uso de eCG.. También se demostró que el uso de eCG en el momento del retiro del dispositivo (Cutaia et al, 2003; Veneranda et al. 2006, 2008) en un tratamiento convencional de sincronización a tiempo fijo mejoro la tasa de preñez en un 10 a 15 %, comparado con el mismo protocolo sin el uso de eCG. Resultados similares en las tasa de preñez se 12 obtuvieron después de la IATF en vacas Bos indicus amamantando, cuando se aplico eCG en el momento del retiro del dispositivo con progesterona (Baruselli et al, 2004; Bo et al, 2005) De igual forma otro trabajo muy similar arrojo resultados positivos, la combinación de eCG y hCG al día 22 y 29 post inseminación respectivamente (Bartolome, et al 2009) mejoraron la tasa de concepción y redujeron las pérdidas de gestación, donde El incremento en la tasa de concepción en el día 45 para vacas que recibieron eCG el día 22 fue mayor en aquellas inseminadas a tiempo fijo (41.2% vs. 6.5%) que en las inseminadas a celo detectado (50.0% vs. 37.8%) El tratamiento con eCG redujo las pérdidas de preñez entre los Días 29 y 45 (7.5% vs. 21.4%). El tratamiento con hCG redujo las pérdidas de preñez en vacas tratadas con eCG el Día 22 (0.0% vs. 15.0%), pero incrementó las pérdidas de preñez en vacas no tratadas con eCG el día 22 (33.3% vs. 12.5%), el uso individual de hCG resulto ser negativo. La administración de hCG debería tener mejores resultado debido a que posee una potente acción LH con una mayor efectividad en formar cuerpos lúteos accesorios, por consiguiente aumentar los niveles de progesterona además de mayor estimulación de los mismos. Se demostró que la administración de hCG en el día 5 post inseminación mejoro la tasas de concepción al día 28, 45 y 90, incremento el numero de cuerpos lúteos y la progesterona plasmática. Puede ser que la combinación con eCG potencialice su efecto y sean dos hormonas sinérgicas (Santos et al., 2001). En otro trabajo la administración de eCG entre los días 28 y 34 post-inseminación (Pérez Wallace et al, 2009) sobre las pérdidas de gestación. Se realizó en 4 rodeos lecheros comerciales el diagnóstico de gestación se hizo por ultrasonografía entre los días 28 y 34 post-inseminación y se aplico a las preñadas, no hubo efecto significativo del tratamiento sobre las pérdidas de preñez, los grupos control y eCG fueron 12,2% (19/156) y 8,1% (13/161) hasta el día 45 y 9,5% (13/137) y 10,9% (16/147) entre los días 45 y 110. 13 Conclusión En resumen, el uso de eCG una vez a la semana entre los días 16 a 22 post inseminación no redujo la perdida de gestación como efecto principal del tratamiento, y tampoco se encontró diferencia en la tasa de concepción. Se presume que una de las razones puede estar dada por el tipo de animales cruza, ya que los problemas reproductivos son menores en estos, siendo posible que en un tambo donde las tasas de concepción estén por debajo de un 35% los tratamientos con eCG sean una alternativa para mejorar la concepción. Si bien es cierto con el uso de eCG no se ven afectados los resultados y no hay cambios significativos como si sucedió en otros trabajos donde si hubieron cambios positivos al uso combinado e individual de esta misma. Lo cual nos lleva a que surjan planteamientos para seguir estudiando y trabajando la búsqueda del momento óptimo de aplicación de eCG en los tratamientos reproductivos dentro de los rodeos. Por otro lado el efecto del uso de eCG sobre los retornos de los animales tratados no tuvo diferencia al no verse afectado el intervalo en días con respecto a las vacas controles, lo cual da más seguridad en el uso de estas hormonas como tratamiento de rutina en tambos. Tampoco se vio afectada la fertilidad de ese celo, manteniendo una tasa de concepción sin diferencias, por lo tanto no tuvo ningún efecto negativo en cuanto a la alteración de la ciclicidad y de la fertilidad el uso de eCG post inseminación. 14 BIBLIOGRAFIA Agresti, A. 1996. 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