Este texto é parte da palestra apresentada pelo Dr. Richard Pursley (Michigan State University, EUA), no XV Curso Novos Enfoques na Produção e Reprodução de Bovinos, que foi realizado em Uberlândia de 17 a 18 de março de 2011.

Introdução

A infertilidade de vacas leiteiras em lactação continua sendo um problema crítico que limita a lucratividade e a sustentabilidade de fazendas leiteiras [1, 2]. O desempenho reprodutivo de vacas em lactação é dependente da taxa de serviço (ou taxa de detecção de estro), da fertilidade do touro (sêmen), e da fertilidade materna. A taxa de serviço pode ser controlada utilizando o protocolo Ovsynch (Fig. 1;[3, 4]). A maioria dos produtores de leite dos EUA controla a 1ª e subsequentes inseminações artificiais (IA) utilizando a técnica do Ovsynch [5]. Touros de alta fertilidade podem ser escolhidos utilizando o índice da taxa de concepção de touros da USDA-ARS (USDA-ARS sire conception rate summaries: sumários de taxa de concepção de touros).



Porém, fertilidade materna, definida como a capacidade materna de ovular um ovócito competente e fornecer um ambiente uterino capaz de fertilização e desenvolvimento embrionário e fetal, continua sendo o fator essencial que limita o desempenho reprodutivo em vacas de leite em lactação. Taxas de concepção de vacas leiteiras quando inseminadas após detecção de cio são de aproximadamente 30%, enquanto de novilhas nulíparas são de aproximadamente 60% [4, 6]. Aumentar as taxas de concepção de vacas leiteiras para a mesma proporção das taxas de concepção de novilhas nulíparas permitiria aos produtores empregar estratégias mais lucrativas de intervalo entre partos para vacas com diferentes níveis de produção, aumentando assim o lucro da propriedade.

Entretanto, aspectos da fertilidade materna que limitam a concepção e o desenvolvimento embrionário/fetal, e métodos onde o Ovsynch pode ser modificado para aumentar ainda mais a fertilidade materna (enquanto continua a controlar a taxa de serviço), ainda não estão bem definidos.

Uma mudança significativa nas concentrações circulantes de hormônios esteróides ocorre após a transição de novilha para vaca lactante. Concentrações de progesterona (P4) de novilhas nulíparas são quase o dobro dos níveis de P4 de vacas lactantes [7]. Essa diferença de P4 parece influenciar o crescimento de folículos, prolongando a idade do folículo ovulatório devido a uma redução do feedback negativo de P4 nos pulsos de hormônio luteinizante (LH) [8].

A ocorrência de mais pulsos de LH pode induzir o crescimento de um folículo dominante (FD), semelhante ao que ocorre em um folículo persistente, mas provavelmente não a este extremo. Ovócitos provenientes desse folículo ovulatório, potencialmente super estimulado por LH, podem ter características similares as de um folículo persistente. Estes são provavelmente menos competentes à fertilidade ou ao desenvolvimento de um embrião competente, quando comparados a ovócitos de novilhas com maiores concentrações de P4 [9].

Esse artigo demonstra que o aumento das concentrações de P4 durante o Ovsynch, antes da luteólise induzida com prostaglandina F (PGF), pode aumentar significativamente a fertilidade de vacas leiteiras em lactação. Dados sugerem que, quando o Ovsynch é iniciado nos dias 6 ou 7 do ciclo estral, a ovulação em resposta ao 1º GnRH (hormônio liberador de gonadotrofina) é induzida em mais de 90% das vacas, criando um corpo lúteo (CL) acessório e assim, aumentando as concentrações de P4 antes da luteólise induzida por PGF 7 dias depois [10]. A indução da ovulação e da formação de um novo CL acessório também induz uma nova onda folicular e o crescimento de um novo folículo dominante. Isso permite um maior controle da ovulação de um novo e já maduro folículo ovulatório.

Efeitos das baixas concentrações de P4 na dinâmica ovariana e na fertilidade de vacas leiteiras em lactação

O Problema: Durante os últimos 50 anos nos EUA, as taxas de concepção de vacas leiteiras em lactação diminuíram de aproximadamente 60% [12, 13] para 30% [14, 15] enquanto as taxas de concepção de novilhas se mantiveram estáveis em cerca de 60% [12, 16]. Durante esse tempo, a produção de leite por vaca e a ingestão de matéria seca aumentou linearmente [17]. O aumento significativo de dados publicados recentemente indica que a alta ingestão de matéria seca por vacas de alta produção resultam em aumento de fluxo sanguíneo passando pelo fígado e aumentando o metabolismo de esteróides [18]. Mesmo que vacas em lactação tenham um folículo ovulatório e um CL maior que novilhas nulíparas, as concentrações de estrogênio (E2) e P4 são significativamente menores em vacas comparadas com novilhas [19]. Vacas de corte também possuem maiores concentrações de E2 e P4 que vacas leiteiras em lactação [20]. Essa diferença pode ser explicada somente pelas diferenças em níveis de produção de leite e ingestão de matéria seca. Assim, vacas modernas de alta produção são deficientes em E2 e P4. Essa deficiência pode ser parcialmente responsável por um declínio nas taxas de concepção.

Evidências de que baixas concentrações de P4 podem ser responsáveis por um declínio nas taxas de concepção em vacas leiteiras em lactação.

Os tratamentos que mantém uma baixa concentração de P4 (1-2 ng/mL) por um período extenso causam crescimento e dominância prolongada do FD que pode persistir por um período maior que a duração de vida de um FD normal [21-25]. Quando o FD persistente ovula, sua fertilidade é menor em comparação a de um folículo ovulatório mais novo [23, 24, 26-28]. Níveis de P4 sub-luteais durante um período prolongado aumentam a frequência de pulsos de LH [29, 30]. Consequentemente, o ovócito pode retomar meiose enquanto ainda presente no folículo e pode sofrer maturação nuclear prematura. Características histológicas desse FD persistente indicam que o ovócito sofre quebra da vesícula germinal e continua a progressão através da metáfase I ou II [26, 31].

No momento da ovulação do folículo persistente, o ovócito já sofreu maturação e está envelhecido, resultando em baixa fertilidade, que pode ser explicada pela baixa taxa de fertilização [32, 33], ou alta taxa de mortalidade embrionária precoce [34], ou ambas. Em um ciclo estral normal, vacas em lactação têm aproximadamente metade da concentração de P4 circulante comparado com novilhas [7].



A hipótese é que folículos que crescem nesse ambiente podem ter características similares a de folículos persistentes que crescem sob concentrações de P4 ligeiramente baixas. Assim, aumentando P4 por via da indução de um CL acessório, utilizando a tecnologia Ovsynch, pode resolver esse problema. Dados indicam que induzindo um CL acessório durante Ovsynch, aumentamos os níveis de P4 sérico de 3,5 para 5,2 ng/mL, e também aumentamos a probabilidade de um folículo ovulatório emergir, desviar dos subordinados, e se desenvolver até um FD, em concentrações maiores de P4 do que de um ciclo estral normal. Esses dados indicam que quanto maior a concentração de P4 antes da indução da luteólise por PGF, maior a taxa de concepção.

Visão Geral do Protocolo Ovsynch

Essa visão geral tem a intenção de descrever os possíveis resultados de cada injeção do protocolo Ovsynch e as razões para cada resultado. Ainda, fornecerá os princípios básicos que faz com que vacas necessitem estar no dia 6 e 7 do ciclo estral para iniciar o protocolo Ovsynch e também por que um programa de pré-sincronização eficiente é essencial para atingir esse objetivo, induzir um CL acessório e aumentar P4 antes da indução de luteólise por PGF (Fig. 2).

O Ovsynch é baseado em três tratamentos. O 1º tratamento, 100 g GnRH, quando na ausência de um programa de pré-sincronização, é administrado num estágio aleatório do ciclo estral. A intenção do 1º GnRH-indutor de pico de LH é induzir a ovulação de um folículo(s) dominante(s) maturado(s) e funcional(is) [3]. Vacas com duas ondas foliculares têm aproximadamente 70% de chances de ter um FD funcional capaz de ovular, em um período aleatório do ciclo estral. A ovulação de um FD induz o posterior surgimento de uma nova onda folicular aproximadamente 1,5 dias depois [3] seguido pelo crescimento e desenvolvimento de um novo FD e de um CL acessório durante os 7 dias seguintes. Esse novo FD tem aproximadamente 97% de chances de se manter funcional durante os 7 dias, passando pela PGF e em seguida continuando até ovulação depois do GnRH-indutor de pico de LH final, mesmo que luteólise após PGF não seja completa [3].

Vacas têm aproximadamente 30% de chances de estarem em um estágio prematuro de desenvolvimento folicular (1ª ou 2ª onda) que as células da granulosa ainda não adquiriram receptores de LH suficientes para responder a um pico de LH [35]. Nesse caso, o 1º GnRH não induz uma ovulação e o FD em potencial continua a crescer, desviando-se dos folículos subordinados e desenvolvendo-se como um FD [3]. Esse FD tem aproximadamente 80% de chances de se manter funcional antes da PGF-indutora de luteólise e do subsequente aumento de pulsos de LH que permitem um desenvolvimento posterior [3]. Se esse FD mantiver-se funcional até a administração de PGF, irá continuar a se desenvolver num folículo pré-ovulatório e terá 97% de chances de ovular após a injeção final de GnRH [10].

Porém, esse folículo pode ter até 12 dias de idade desde que começou na emergência da onda folicular. Assim, a taxa de concepção após a ovulação desse folículo pode ser reduzida devido a sua idade antral e idade do ovócito. Aproximadamente 20% desses folículos tornam-se atrésicos antes da injeção de PGF. Se isso acontecer, uma nova onda folicular irá se desenvolver geralmente pouco antes da PGF e o novo FD em potencial irá emergir, desviando-se dos folículos subordinados e tornando-se dominante. Mas esse folículo provavelmente não irá desviar dos subordinados e adquirir receptores de LH antes da injeção final de GnRH [35].

Nesse cenário, vacas provavelmente terão estro natural que podem ou não serem detectados alguns dias depois da inseminação artificial em tempo fixo (IATF). As taxas de concepção da IATF nesse caso seriam perto de 0%. Assim, o controle da ovulação de um FD em resposta ao 1º GnRH do Ovsynch é fundamental para a indução de um CL acessório (para aumentar P4), para o controle da idade do FD e da ovulação após o GnRH final e para evitar a assincronia da ovulação que foi descrita previamente. Por isso, vacas devem estar no dia 6 ou 7 do ciclo estral para assegurar a resposta ao 1º GnRH do Ovsynch [10]. Deste modo, a pré-sincronização de vacas antes de começar o Ovsynch é indispensável para que elas estejam no dia 6 ou 7 do ciclo estral no momento do 1º GnRH do Ovsynch.

O segundo tratamento, PGF (25 mg dinoprost ou 500 g cloprostenol), é administrado para induzir a luteólise, permitindo assim que o FD da nova onda folicular se desenvolva num folículo pré-ovulatório. Dados indicam que vacas em lactação têm somente 77% de chances de luteólise completa antes do GnRH final. Mesmo assim, vacas têm uma grande probabilidade de responder ao GnRH final e ovularem, mas esses novos dados indicam que as chances de prenhez foram de 5% para vacas que não diminuíram sua P4 para < 0.5 ng/mL no momento do GnRH final. Além disso, quando Ovsynch é iniciado no final do ciclo estral, há uma grande probabilidade de que o CL sofra luteólise natural antes da PGF. Se isso acontecer, vacas podem ter estro natural e ovularem antecipadamente. Se as vacas não forem detectadas em estro nesse momento, geralmente em torno da aplicação da PGF, as taxas de concepção são significativamente menores devido a assincronia da IA e da ovulação, ou seja, a IATF pode ocorrer depois da ovulação.

O terceiro tratamento é a administração de 100 g de GnRH. Este tratamento adicional de GnRH é administrado 48-60 h após a PGF para induzir um pico pré-ovulatório de LH, causando a ovulação do FD funcional 24-32 horas mais tarde [3] e a liberação do ovócito para ser fertilizado após a IA. A chance de ovulação a este tratamento é > 95%, mesmo que a luteólise não seja completa antes desta injeção [3]. Como mencionado acima, as vacas podem ter uma ovulação sincronizada, mas ainda não ter a chance de prenhez devido à luteólise incompleta ou prolongada.

Evidências de que a concentração de P4 no momento da luteólise induzida pela PGF do Ovsynch está positivamente relacionada com a fertilidade.

Fonseca et al. [36] foram os primeiros a relatar que as vacas das raças Holandesa e Jersey que emprenhavam tinham maiores concentrações de P4 no período de 12 d antes da IA, em comparação com vacas que não emprenhavam. Em dois estudos realizados recentemente, concentrações de P4 no momento da PGF do Ovsynch tiveram impacto significativo sobre a probabilidade de prenhez em vacas leiteiras da raça Holandesa (Fig. 3).



Assim, quando se aumenta as concentrações de P4 antes da luteólise induzida pela PGF é esperado um aumento na fertilidade. Para que haja a formação do CL acessório após o 1º GnRH do Ovsynch, as vacas devem ser pré-sincronizadas (antes do Ovsynch). Essa pré-sincronização tem a finalidade de: garantir que as vacas estejam em uma fase do ciclo estral que possuam uma alta probabilidade de ovulação do FD em resposta ao 1º GnRH e controlar a luteólise posterior com PGF, ou seja, antes da luteólise endógena.

Em dois estudos anteriores [10] (dados publicados e não publicados), foi testado a taxa de indução de CL acessório nos dias 4, 5, 6, 7 ou 8 do ciclo estral no momento do 1º GnRH do Ovsynch. O intervalo de 6 dias (referido como G6G) teve uma porcentagem significativamente maior de vacas ovulando ao 1º GnRH e formando CL acessório em comparação com os demais intervalos. Quando vacas responderam aos tratamentos de PGF e GnRH da pré-sincronização e estavam no dia 6 do ciclo no momento do 1º GnRH do Ovsynch, 97% das vacas induziram CL acessório, tendo significativamente maiores concentrações de P4 e maior probabilidade de prenhez [10].

Evidência de que a indução de CL acessório por GnRH durante o Ovsynch aumenta as concentrações de P4 no momento da PGF do Ovsynch

Várias estratégias foram previamente testadas para aumentar P4 antes da injeção de PGF do Ovsynch. Alguns estudos utilizaram P4 exógena (dispositivo intravaginal de liberação controlada de P4 ou CIDR) para obter maiores concentrações de P4 antes da IA. Entretanto, não houve aumento significativo das concentrações de P4 no momento da PGF do Ovsynch e nem das taxas de concepção das vacas cíclicas [37].

Em vacas cíclicas com CIDR, as concentrações de P4 foram de 2,7 ng/mL enquanto nas vacas cíclicas sem CIDR foi de 2,8 ng/mL [37]. Assim, o uso de CIDR não representou uma estratégia viável para aumentar as concentrações de P4 e a fertilidade de vacas leiteiras em lactação.

Foi estudado se a indução de um CL acessório por GnRH durante Ovsynch poderia ser usado para aumentar as concentrações de P4 de forma mais eficaz. Como mencionado acima, quando as vacas estavam no dia 6 do ciclo estral e receberam o 1º GnRH do Ovsynch, 97% delas ovularam um folículo dominante da primeira onda e formaram um CL acessório.



Quando a PGF do Ovsynch foi administrada 7 dias mais tarde, as vacas que ovularam tinham um CL primário de 13 d e um CL acessório de 7 d e proporcionalmente maiores (P <0,004) concentrações de P4 circulantes no momento da PGF do Ovsynch em comparação com vacas que não receberam o GnRH e só tinham um CL 13 d (Fig. 4).

Assim, a presença de um CL acessório jovem (7 d) durante o Ovsynch aumenta significantemente a P4 antes da AI.

Síntese

Os dados aqui apresentados fornecem uma base para o conceito de que baixas concentrações de progesterona em vacas em lactação, devido ao maior metabolismo de esteróides, pode ser a causa da baixa fertilidade, que tem comprometido os rebanhos leiteiros nas últimas duas décadas.

Melhorar a porcentagem de vacas que respondem ao 1º GnRH do Ovsynch permite que existam mais vacas com CL acessório, maiores concentrações de progesterona no momento da luteólise induzida e uma maior chance de prenhez.

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