Respostas comportamentais e endócrinas ao estradiol-17B em vacas holandesas | MilkPoint
Este texto é parte da palestra apresentada por William J. Silvia (Universidade do Kentucky, EUA), no XV Curso Novos Enfoques na Produção e Reprodução de Bovinos, realizado em Uberlândia de 17 a 18 de março de 2011.
Escopo do problema. O desempenho reprodutivo das vacas leiteiras vem caindo ao longo dos últimos 40 anos. Isso pode ser concluído através do número de dias em aberto e de serviços por concepção (Figura 1). Consequentemente, o desempenho reprodutivo se tornou um dos maiores problemas de manejo para produtores de leite. Um dos fatores contribuindo para esse declínio é a redução na eficiência da detecção de cio.
Figura 1. Mudanças nos dias em aberto e no número de serviços por concepção em 73 vacas holandesas de rebanhos no Kentucky (EUA) de 1972 a 1996.
Em 1994, a eficiência média de detecção de cio para 4550 rebanhos nos estados incluídos no Raleigh Dairy Records Processing Center foi de apenas 38%. Em 2002, a eficiência na detecção de cio nos registros do DHIA de Kentucky foi de 34%. Essas estimativas são baseadas nas datas de inseminação relatadas e nas estimativas atuais de fertilidade para cada rebanho. Embora haja uma tendência para que esses cálculos subestimem a ineficiência, é certo que pelo menos 50% dos potenciais cios não são detectados. Em 1994, Senger estimou que detecções de cio ineficientes ou incorretas custavam US$ 300 milhões por ano. Dadas as dificuldades envolvidas na detecção de cio e o custo elevado dos cios perdidos, não é de se estranhar que produtores estejam usando programas de inseminação a tempo fixo que não se baseiam na observação de estro (Ovsynch e variações). Embora essa abordagem esteja sendo usada com sucesso no campo por alguns produtores, o custo das injeções e o manejo intensivo necessário para o sucesso fazem com que essa alternativa não seja considerada uma boa opção para todos. Como alternativa, alguns produtores estão optando pela monta natural, às custas do melhoramento genético proporcionado pela inseminação artificial. Claramente, procedimentos para facilitar a detecção do comportamento de estro de vacas leiteiras seriam extremamente benéficos para muitos produtores de leite.
Por que houve redução na eficiência da detecção de cio? Sem dúvida, tanto fatores biológicos quanto de manejo contribuíram para o declínio na eficiência da detecção de estro. Do lado do manejo, a tendência para rebanhos cada vez maiores tornou mais difícil para os produtores passarem tempo com seus animais. O tempo dedicado à observação de cio diminuiu. Conhecer cada vaca individualmente e saber como cada uma delas demonstra o estro também são coisas difíceis hoje em dia. Muitos rebanhos grandes são mantidos em instalações com piso de concreto, uma superfície que inibe a expressão do comportamento de estro.
Do lado biológico, tem havido uma progressiva e alarmante redução na duração e na intensidade do comportamento de estro ao longo do tempo (Figura 2). Em 1927, John Hammond relatou que a duração do estro de vacas leiteiras era de 19,3 h. Estimativas comparáveis foram relatadas em estudos posteriores no início da década de 1960. No entanto, experimentos mais recentes relatam um declínio acentuado na duração do estro. Uma publicação recente mostrou dados de que o comportamento de estro caiu para apenas 7,1h (n=2055 vacas).
Figura 2. Mudanças na duração do estro nos últimos 80 anos.
Com essa queda dramática na duração do cio, as recomendações tradicionais de observação de cio duas vezes por dia são claramente inadequadas. Também é interessante observar que em um relatório recente, as vacas tinham em média 6 montas em cada período de estro, e cada monta durando apenas 3,3 segundos. Lopez et al. viram que a intensidade do estro era menor em vacas de alta produção. Essas observações foram baseadas naqueles períodos de estro nos quais é detectada pelo menos uma monta. Algumas vacas podem ovular, mas não demonstram nenhum comportamento de monta. Esse fenômeno foi descrito tanto na Europa quanto nos Estados Unidos. Apenas 37% dos potenciais períodos de cio foram observados apesar de as vacas estarem sendo observadas visualmente para detecção de cio em intervalos de 2 a 4 horas. Considerando todos esses problemas é surpreendente que se consiga detectar 30% dos períodos de cio.
Uma possível associação com a produção de leite. Não temos uma boa explicação biológica para a redução na duração ou na intensidade da expressão de estro observada nos últimos 40 anos, mas isso coincide com a rápida aceleração na taxa anual de aumento na produção de leite por vaca. É interessante notar que essa relação inversa entre o nível de produção de leite e a duração do estro também tem sido observada dentro do grupo de vacas holandesas modernas. Lopez et al. dividiram seu rebanho de vacas holandesas em dois grupos com base na produção de leite e observaram que a duração média do estro nas vacas de alta produção (46,4 kg leite/dia, n=146) era de apenas 6,2 h, 4,7 h menos do que a duração do estro no grupo de vacas com produção mais baixa (33,5 kg/dia, n=177).
Existem diversos mecanismos possíveis através dos quais alta produção de leite e expressão de estro menor podem estar associados. Primeiro, os alelos codificando para alta produção de leite podem ser os mesmos ou podem estar associados aos que codificam para uma expressão de estro menos intensa. Embora a herdabilidade da maior parte das características reprodutivas seja baixa, a da expressão de estro é relativamente alta. Isso significa que a seleção pode ser usada para aumentar a intensidade da expressão de estro, se o genótipo dos pais potenciais pudesse ser determinado com certa precisão. Segundo, as conseqüências metabólicas da alta produção de leite podem interferir com mecanismos fisiológicos que controlam a expressão do estro. Vacas leiteiras modernas não conseguem consumir uma quantidade suficiente de calorias para atender à demanda da alta produção de leite durante o primeiro mês da lactação ou até um pouco mais. Como resultado elas entram em balanço energético negativo e perdem peso. Em hamsters, a restrição na disponibilidade energética suprime a manifestação do comportamento de estro. A alteração do estado metabólico através da administração aguda de bST a novilhas ovariectomizadas reduz a intensidade da expressão do estro.
A regulação endócrina do estro. O estradiol é o hormônio endógeno que induz o comportamento de estro. Além disso, sabemos muito pouco. Por exemplo, não conhecemos a concentração mínima de estradiol circulante ou a duração da exposição ao estradiol necessária para desencadear o estro. Em alguns experimentos pesquisadores relataram que as vacas deveriam atingir um limiar de estradiol para que o cio começasse. Quando esse limiar fosse alcançado, iniciar-se-ia o estro. A adição de mais estradiol não aumentou a intensidade ou a duração do estro. Em outros experimentos a duração e a intensidade do estro pareciam estar relacionadas com a quantidade de estradiol circulante. Para resolver essa questão foi feito um experimento no qual 5 vacas ovariectomizadas foram repetidamente tratadas com 5 doses diferentes de estradiol. É claro que as vacas não demonstraram estro quando não receberam estradiol ou quando receberam uma dose bem baixa do hormônio (3 pg/ml - Figura 3). Já com doses de 6 pg/ml algumas manifestaram cio. Das vacas que expressaram estro, a duração do estro foi menor para aquelas recebendo 6 pg/ml (8,8 h) quando comparadas com as vacas que receberam 12pg/ml (17,1 h; P<0,05). Vacas recebendo 9 pg/ml foram intermediárias (12,0 h). Isso mostra claramente que a duração do estro depende da concentração de estradiol no sistema.
Figura 3. Efeito da dose de estradiol sobre a duração do estro em vacas holandesas ovariectomizadas.
O nível de produção de leite pode afetar a concentração de estradiol? A associação entre a duração do estro e o nível de produção de leite pode estar relacionada com as concentrações circulantes de estradiol. O estradiol em vacas leiteiras foi medido pela primeira vez no início da década de 1970. Naquela época, as concentrações no pico eram de 10-15 pg/ml. Essa dose é bem parecida com a dose mais alta usada em nosso experimento. Hoje, as vacas atingem o pico com concentrações de apenas 6-9 pg/ml. Demonstrou-se que vacas de alta produção têm concentrações de pico de estradiol mais baixas durante o período periestral do que vacas secas. Essa diferença é até maior quando as vacas em lactação são comparadas com novilhas. Concentrações de pico de estradiol mais baixas em vacas de alta produção podem ser o motivo para a redução na intensidade e na duração da expressão do estro, e isso pode ser uma conseqüência do aumento na capacidade que esses animais tem de eliminar o estradiol. Isso foi muito bem demonstrado por Sangsritavong et al., tanto para estradiol quanto para progesterona. Recentemente mostramos o mesmo efeito da produção de leite sobre o clearance de progesterona. Em nosso experimento administramos progesterona a vacas em lactação, a vacas secas e a novilhas, todas usando CIDR. A concentração de progesterona mantida pelo CIDR foi mais alta nas novilhas, intermediária nas vacas secas e mais baixa nas vacas lactantes (Figura 4). Embora a progesterona e o estradiol sejam diferentes, ambos são hormônios esteróides metabolizados através de mecanismos semelhantes.
Figura 4. Concentração de progesterona por status fisiológico.
Como a lactação afeta o metabolismo do estradiol? Parece provável que as adaptações das vísceras para o aumento no consumo de alimento possam alterar o metabolismo dos hormônios reprodutivos como o estradiol (Figura 5). Vacas de alta produção comem mais. Elas têm uma demanda altíssima para o metabolismo hepático dos nutrientes que consomem. O fígado aumenta de tamanho, assim como o fluxo sanguíneo nesse órgão. O fígado também é o sítio primário para o metabolismo do estradiol. O estradiol metabolizado é jogado do fígado para o intestino delgado. Normalmente o estradiol metabolizado é reabsorvido do intestino e reativado. No entanto, nas vacas de alta produção a taxa de passagem do alimento através do intestino também aumenta, o que diminui a capacidade de o intestino reabsorver o estradiol que é então excretado nas fezes.
Figura 5. Efeito do consumo sobre o metabolismo do estradiol. O estradiol ativo está indicado pelos círculos abertos e o metabolizado pelos círculos fechados.
Quais são as consequências de níveis baixos de estradiol? Como já notamos, a redução nas concentrações circulantes de estradiol podem ser responsáveis pela redução na duração e na intensidade da expressão do estro observadas nesses 30 anos. Isso também poderia ter alguns outros efeitos prejudiciais para a eficiência reprodutiva. Ao longo dos últimos 20 anos houve aumento alarmante na taxa de gestações gemelares em vacas leiteiras. Esse fato pode estar relacionado com o nível de produção de leite. É bem possível que o aumento na taxa de gestações gemelares seja decorrente dessas concentrações mais baixas de estradiol. Vacas que ovulam múltiplos folículos em um determinado estro tem concentrações de estradiol mais baixas e cios mais curtos. Concentrações mais baixas de estradiol são menos eficazes em inibir a secreção de FSH pela adenohipófise (hipófise anterior). O FSH é o hormônio principal na estimulação do crescimento e maturação folicular. Concentrações mais elevadas de FSH por um período mais longo de tempo permitem a maturação de um segundo folículo que pode ovular.
Outro problema de níveis baixos de estradiol é que atrasa o momento/timing do estro em relação à ovulação. No experimento em que foi infundido estradiol em diferentes doses a vacas ovariectomizadas (Figura 3), foi visto que as vacas recebendo 6 pg/ml manifestaram cio aproximadamente 6 horas mais tarde do que as vacas recebendo 9 ou 12 pg/ml (Figura 6). Ainda assim, o pico de LH que desencadeia a ovulação ocorreu em cerca de 16 h (na Figura 6), independentemente da dose. Acredita-se que essas observações podem ser extrapoladas também para vacas em lactação, ou seja, se essas vacas estivessem intactas (com seus ovários) a ovulação deveria ocorrer aproximadamente 24 h após o pico de LH (cerca de 40 h na Figura 6). O momento de fazer a inseminação é calculado a partir do início do estro. "Antigamente", quando as vacas tinham um pico de estradiol com concentrações semelhantes às do grupo que recebeu 12 pg/ml, podería-se esperar que o estro começasse em 14 h e durasse cerca de 17 h. Com a observação de cio duas vezes por dia, poder-se-ia esperar fazer a primeira observação quando a vaca estivesse com aproximadamente 20 h e inseminá-la 12 h mais tarde, cerca de 32 horas na Figura 6. Isso dá aos espermatozóides 8 horas dentro do trato reprodutivo antes da ovulação, ou seja, tempo suficiente para a capacitação e migração para o oviduto onde ocorre a fertilização. Esse é o cenário ideal, pois espermatozóides férteis estão no oviduto esperando a chegada do oócito (cerca de 40+ h na Figura 6). O tempo de vida fértil do espermatozóide dentro do trato reprodutivo da fêmea é de 24-48 h, mas de apenas 12 h para o oócito. Nas vacas leiteiras modernas, com concentrações de pico de estradiol semelhantes às de nosso grupo recebendo 6 pg/ml, com um sistema de observação de cio duas vezes ao dia, poder-se-ia esperar a primeira observação quando a vaca estivesse com 26 h e inseminar 12 h mais tarde, cerca de 38 h (Figura 6). Isso dá aos espermatozóides apenas 2 h no trato reprodutivo, o que não é tempo suficiente para a capacitação e migração até o oviduto. O oócito pode ficar esperando no oviduto a chegada dos espermatozóides férteis. Sabe-se que a fertilidade começa a cair quando a inseminação é atrasada em apenas 6 h.
Figura 6. Efeito da dose de estradiol (6, 9 ou 12 pg/ml) sobre o momento e a duração do estro de vacas holandesas ovariectomizadas. Tempo em relação ao início da administração de estradiol. As barras vermelhas representam o período de tempo em que a vaca demonstra o estro. Os picos de LH ocorreram consistentemente em cerca de 16 h. Pode-se esperar que a ovulação (liberação do oócito pelo ovário) ocorra em 40 h. O tempo médio de detecção do estro (assumindo observação duas vezes por dia) é de cerca de 6 h após o início do estro e está indicado com um *. O tempo médio para inseminação deve ser de cerca de 12 h após a primeira observação de cio e está indicado com +.
Acredita-se que um fator que contribui para essa fertilidade baixa nos animais modernos, vacas de alta produção, pode ser essa assincronia entre o estro e a ovulação devido a concentrações mais baixas de estradiol.
Concluindo, vacas leiteiras modernas metabolizam o estradiol de maneira mais eficiente do que as vacas do passado devido ao maior consumo de alimento e o concomitante aumento na função hepática. Isso resulta em concentrações mais baixas de estradiol circulante, levando a cios mais curtos, maior incidência de gestações gemelares e assincronia entre o momento/timing do estro e a ovulação. Portanto esse único desequilíbrio hormonal pode ser um fator importante contribuindo para o desempenho reprodutivo pior observado nas vacas leiteiras modernas de alta produção.