Efeito do hormônio de crescimento na fertilidade: dependência de variações sazonais, dosagem e fase da lactação - Parte 1

Este texto é parte da palestra apresentada por Todd R. Bilby, no XIII Curso de Novos Enfoques na Reprodução e Produção de Bovinos, realizado em Uberlândia em março de 2009.

Introdução

A partir do início da década de 1980, os avanços na Biotecnologia, como a tecnologia do DNA recombinante, permitiram a produção de hormônio de crescimento (GH) recombinante, também conhecido como somatotropina bovina (bST) recombinante. O primeiro estudo em 1982 demonstrou que a aplicação de bST resultava em aumento na produção de leite em vacas leiteiras (Bauman et al., 1982). Em 1994, o bST começou a ser comercializado para uso em vacas leiteiras e foi associado a uma fórmula de liberação lenta que permitiu que as aplicações de bST (Posilac 500 mg, Monsanto Co., St. Louis, Missouri) pudessem ser administradas a cada duas semanas a partir do dia 60 da lactação, aproximadamente.

As aplicações de bST em vacas leiteiras aumentam a produção de leite de 7 a 41% acima dos controles não tratados (Burton et al., 1990; Stanisiewski et al., 1992; Downer et al., 1993), embora a resposta mais comum seja um aumento de 10 a 15%; os maiores aumentos são observados quando o manejo e o cuidado com os animais são ideais (Bauman, 1992; Chilliard, 1989).

O bST estimula a produção do fator de crescimento semelhante à insulina I (IGF-I) e do GH endógeno. Provavelmente, o aumento na produção de leite ocorre em resposta a essa elevação nas concentrações de IGF-I no sangue. Alguns efeitos importantes mediados pelo IGF-I são aumento na proliferação celular (Rechler and Nissley, 1990) e potente inibição da apoptose (Peruzzi et al., 1999) por vias endócrina, parácrina e autócrina.

Dados os efeitos do bST e do IGF-I sobre a função celular, conduziram-se ao longo das duas últimas décadas inúmeros estudos sobre os efeitos do IGF-I na função reprodutiva. Mais importante, os estudos pesquisaram maneiras de usar a bST para melhorar a produção de leite e evitar efeitos negativos sobre a reprodução.

Efeitos do bST sobre a Manifestação do Cio

Estudos anteriores avaliando os efeitos do bST sobre a reprodução relataram a presença de efeitos negativos, onde vacas em lactação tratadas com bST apresentavam redução nas taxas de concepção (Downer et al., 1993), redução nas taxas de prenhez (Cole et al., 1991; Esteban et al., 1994), aumento na incidência de ovários císticos, aumento no número de dias até a primeira inseminação (Esteban et al., 1994), aumento no número de dias em anestro (Waterman et al., 1993; Esteban et al., 1994) e aumento no número de serviços por concepção (Cole et al., 1991). Em outros estudos não se observou efeito do bST sobre o número de dias em aberto (Zhao et al., 1992), comprimento do ciclo estral (Gong et al., 1991) ou número de serviços por concepção (Zhao et al., 1992; Downer et al., 1993; Esteban et al., 1994).

Uma possível explicação para a redução no desempenho reprodutivo observada em alguns estudos é a inibição do comportamento de estro nas vacas tratadas com bST. Foi observada uma redução na detecção de cio de vacas em lactação tratadas com bST (Morbeck et al., 1991; Waterman et al., 1993). Cole et al. (1992) relataram aumento no intervalo entre o primeiro estro e a primeira inseminação e atribuíram esse efeito à redução na manifestação de cio. Essa redução na manifestação de estro foi associada a aumento no balanço energético negativo. O tratamento com bST também reduziu a manifestação de cio em novilhas leiteiras ovariectomizadas e recebendo esteróides (Lefebvre and Block, 1992).

Concluiu-se que o bST influencia os centros de comportamento no cérebro que controlam a manifestação de cio. Santos et al. (2004) também observaram redução na detecção de estro de vacas tratadas com bST 7 dias antes do início da observação de cio, o que não foi tempo suficiente para que a produção de leite aumentasse de maneira significativa comparada com os controles. Kirby et al. (1997) detectaram redução na manifestação de cio e aumento na porcentagem de ovulações não detectadas. Nem as concentrações de progesterona nem de estradiol foram afetadas pelo tratamento com bST.

Com base nesses estudos se pode concluir que o bST reduz a manifestação de cio por aumentar a produção de leite; o que aumenta a renovação de esteróides ou possivelmente através de um efeito direto sobre os centros do comportamento no cérebro. Como o bST reduz a manifestação do estro, é importante quando do uso do bST descobrir maneiras de contornar esse problema para não afetar negativamente a reprodução.

Efeitos do bST sobre as Taxas de Prenhez e Desenvolvimento Embrionário Precoce

Com o surgimento da inseminação artificial a tempo fixo (IATF), os efeitos prejudiciais do bST sobre a reprodução podem ser contornados. Já que o bST reduz a manifestação do estro, o que contribui para o aumento nos dias em aberto, a eliminação da detecção de cio pelo uso da IATF ameniza esse problema. Quando vacas em lactação receberam uma aplicação de bST no início do protocolo Ovsynch, as taxas de prenhez foram superiores aos controles nos dias 27 e 45 após a IA (Moreira et al., 2000). Adicionalmente, quando cíclicas, as vacas em lactação que receberam uma aplicação de bST ou no início do programa Ovsynch ou junto com a IA apresentaram taxas de prenhez mais altas quando comparadas com os controles (53,2, 44,9, e 38,8%, respectivamente; Moreira et al., 2001).

Como a aplicação do bST na inseminação num protocolo Ovsynch foi eficiente em melhorar a fertilidade, é provável que ele estimule o desenvolvimento e a sobrevivência do embrião de vacas em lactação. Além disso, as taxas de prenhez aumentaram e as perdas embrionárias diminuíram em vacas que receberam bST no mesmo dia da administração de GnRH tanto no protocolo Ovsynch quanto no Selectsynch; independentemente se as vacas haviam sido submetidas a IATF ou inseminadas após a observação do cio, respectivamente. (Santos et al., 2004). Em um estudo feito no México (Morales-Roura et al., 2001) com vacas submetidas a três ou mais IA sem sucesso, houve melhora nas taxas de prenhez quando a bST foi administrada no estro e novamente 10 dias depois. Esses trabalhos ilustram a importância do bST e/ou do IGF-I para melhorar a fertilidade, possivelmente por melhorar a sobrevivência e manutenção do embrião.

Estudos anteriores relataram efeitos benéficos do GH e do IGF-I sobre os ovócitos e sobre o desenvolvimento embrionário tanto in vitro quanto in vivo. Izadyar et al. (1997) detectaram receptores de GH em células do cumulus e demonstraram maior maturação nos ovócitos bovinos in vitro tratados com o hormônio. Adicionalmente, Izadyar et al. (2000) relataram aumento na proporção de embriões em estágio > 8-células no terceiro dia após a fertilização, bem como aumento na porcentagem de blastocistos formados e eclodidos no nono dia após a fertilização. Estudos de Moreira et al. (2002a, 2002b) confirmaram essas observações anteriores de que a adição de GH e IGF-I aumenta o desenvolvimento até o estágio de blastocisto e o número de células in vitro e in vivo.

Outro mecanismo pelo qual o bST pode aumentar o desenvolvimento até blastocisto pode estar relacionado com a inibição da apoptose (morte celular programada). Jousan and Hansen (2004) mostraram que o IGF-I aumenta o número total de células e reduz o número de blastômeros que se tornam apoptóticos em embriões bovinos. Esses resultados sugerem que a manipulação do sistema do IGF-I pode melhorar a sobrevivência dos embriões em vacas expostas a estresse térmico ou outros fatores de estresse que podem induzir a apoptose.

Embora o bST tenha ação direta no oviduto (Pershing et al., 2002), no útero e no desenvolvimento embrionário precoce (Lucy et al., 1995; Kirby et al., 1996; Moreira et al., 2002a, 2002b), sabe-se muito pouco sobre seus efeitos entre 7 e 32 dias após a IA, que parece ser um período crítico para que o bST tenha efeito direto sobre o embrião ou indireto via unidade materna (ou seja, útero) ou hormônios circulantes como IGF-I (Moreira et al., 2001).

Outro evento importante nessa janela crítica entre os dias 16 e 17 após o estro é a manutenção do corpo lúteo (CL). O tratamento com bST tanto in vitro quanto in vivo afetou os genes que regulam a produção de PGF2α. Badinga et al. (2002) demonstraram em uma linhagem de células de endométrio bovino que tanto GH bovino quanto interferon-tau (IFN-τ) suprimiram a produção de PGF2α induzida com forbol 12,13- dibutirato; quando combinados resultaram em um efeito aditivo na redução da secreção de PGF2α. Nas amostras de endométrio coletadas nos dias 3 e 7 após a ovulação sincronizada de vacas leiteiras que receberam aplicação de bST, as concentrações da proteína PGHS-2 diminuíram quando comparadas com os controles não tratados (Balaguer et al., 2005).

Existem evidências de uma "comunicação cruzada" entre os sistemas de transdução de sinais hormonais, como entre o receptor alfa do estradiol e o IGF-I (Klotz et al., 2002). Pode ser que dentre os efeitos da bST sobre a fertilidade esteja uma interação entre as vias de sinalização da bST e do IFN-τ para regular a secreção de prostaglandina ou outros componentes da cascata de prostaglandina que são críticos para a manutenção da prenhez.

Kolle et al. (1997) encontraram mRNA de receptores de GH em 13 embriões. Seus dados sugerem que o GH pode atuar junto com outros fatores de crescimento (IGF-I e IGF-II) para aumentar o desenvolvimento dos embriões pré-implantação (Kaye, 1997). Além disso, receptores de IGF-I podem ser encontrados em todos os estágios de embriões bovinos pré-implantação (Yaseen et al., 2001). Como a administração de bST eleva a taxa de desenvolvimento ao estágio de blastocisto e o número de células do embrião, tanto in vitro quanto in vivo, ela pode consequentemente melhorar o desenvolvimento do concepto permitindo uma maior liberação de IFN-τ no dia 17 da gestação. O aumento no IFN-τ pode contribuir para um número maior de animais mantendo a gestação e menor com perda embrionária precoce.