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

Resumo

Cientistas de todo o mundo têm relatado há várias décadas a redução na fertilidade de vacas leiteiras de alta produção, provavelmente resultante do conflito entre as necessidades metabólicas e reprodutivas. O sucesso obtido com o aumento da produção de leite dos rebanhos foi acompanhado por tendências negativas dos parâmetros reprodutivos mais perceptíveis, tais como intervalo entre partos, número de dias abertos e número de inseminações por prenhez. Em paralelo, muitos grupos de pesquisa estudaram os fatores metabólicos e endócrinos que influenciam o crescimento folicular e a competência de ovócitos e embriões. No passado, especialistas em reprodução procuravam resolver estes problemas, porém com recursos limitados.

Mais recentemente, a situação melhorou significativamente e nutricionistas e veterinários conduzem pesquisas em equipes multidisciplinares. Este trabalho de revisão discute inicialmente a priorização da utilização de nutrientes para o úbere para garantir a produção de leite e descreve as interações entre o eixo somatotrófico e gonadotrófico. Em seguida, discute as consequências do balanço energético negativo sobre o crescimento folicular e qualidade do ambiente do ovócito e do embrião, resumindo as hipóteses atualmente aceitas com base em evidências científicas em nível folicular. A discussão considera uma questão básica: a discrepância existente entre metabolismo e fertilidade e o que se pode fazer, em base nos dados científicos, para resolver o problema do baixo nível de fertilidade dos rebanhos leiteiros?

Introdução

O baixo desempenho reprodutivo em rebanhos leiteiros de alta produção é um problema global, caracterizado como multifatorial e que exigiu uma abordagem multidisciplinar, em que cientistas, veterinários e biólogos moleculares desvendaram em conjunto a complexa patogenia desta "síndrome da sub-fertilidade". Afinal, a produção de um bezerro em intervalos regulares é considerada um pré-requisito para um desempenho rentável de lactação (Royal et al. 2000; Huirne et al. 2002). Depois do parto, o processo de emprenhar novamente as vacas leiteiras é iniciado com a eliminação do conteúdo e posterior involução uterina, com retomada posterior da atividade ovariana. O resultado é o crescimento de um folículo saudável, contendo um ovócito competente, manifestação do estro, ovulação, fertilização e implantação de um embrião viável no útero. Qualquer distúrbio destes eventos biológicos e mecânicos balanceados e delicadamente sintonizados resulta em falha reprodutiva - exatamente o que tem acontecido com nossos modernos rebanhos leiteiros.

A síndrome da subfertilidade pode ser dividida em dois principais subproblemas. Em primeiro lugar, até 50% das modernas vacas leiteiras apresentam ciclos estrais pós-parto anormais, resultando em intervalos prolongados entre parto e primeira inseminação (Opsomer et al. 1998). Neste contexto, as pesquisas se concentraram especialmente na instabilidade do eixo hipotalâmico-pituitário-ovariano-uterino (Lucy 2001; Butler 2003). A redução concomitante na expressão do estro ou até mesmo anestro, formação de cistos e atraso na primeira ovulação foram extensamente documentados (Beam e Butler 1997; de Vries e Veerkamp 2000; Lopez et al. 2004; Vanholder et al. 2006a). Em segundo lugar, deu-se atenção às baixíssimas taxas de concepção (Bousquet et al. 2004) e à crescente incidência de mortalidade embrionária precoce (Dunne et al. 1999; Mann e Lamming 2001; Bilodeau-Goeseels e Kastelic 2003).

A fertilização dos ovócitos de vacas de alto mérito genético resulta em produções significativamente menores de blastocistos in vitro, independentemente do nível de produção de leite (Snijders et al. 2000). A qualidade dos embriões também é afetada em vacas leiteiras de alta produção, se comparadas a vacas que não estejam em lactação (Wiltbank et al. 2001; Leroy et al. 2005a). Vacas em lactação apresentam número muito mais elevado de embriões não viáveis se comparadas a vacas não lactantes (Sartori et al. 2002). Aproximadamente 70-80% do total de perdas embrionárias e fetais corre tipicamente durante o período embrionário precoce, pré-implantação (Santos et al. 2004a).

As vacas leiteiras modernas, embora subférteis, produzem enormes quantidades de leite, principalmente devido à combinação de melhoramento genético e manejo nutricional otimizado para a lactação. Em base na fertilidade de novilhas, mantida praticamente inalterada, podemos concluir que os processos reprodutivos das modernas vacas leiteiras são essencialmente normais quando não existem as demandas da lactação (Lucy 2007). Por que o organismo destas vacas dá prioridade para a produção de leite em detrimento da eficiência reprodutiva? Nesta revisão, procura-se responder a esta pergunta. O alto rendimento leiteiro e a boa fertilidade têm interesses conflitantes em termos metabólicos?

Da Priorização de Nutrientes Determinada Filogeneticamente à Geneticamente Influenciada: Consequências Metabólicas

Do ponto de vista biológico, faz sentido que os mamíferos favoreçam a lactação na fase inicial, em detrimento da fertilidade: a isto damos o nome de priorização de nutrientes (Lucy 2003). À medida que há escassez de disponibilidade de nutrientes, a fêmea em lactação investe preferencialmente estes recursos limitados na sobrevida de sua progênie, ao invés de apostar em um ovócito que ainda nem foi ovulado ou fertilizado e necessitará de cuidados durante toda a gestação. Este mecanismo de catabolismo materno, geneticamente programado, deve maximizar a probabilidade de sobrevida do recém-nascido (Silvia 2003). Ao longo dos últimos 40 anos, o foco da indústria de produção leiteira foi a maximização do rendimento leiteiro, criando uma "via expressa de nutrientes" da dieta e reservas corporais (estimadas em 74% de gordura e 6% de proteína corporal: Tamminga et al. 1997) diretamente para o úbere para manter a produção de leite.

As necessidades de nutrientes do útero grávido em fase final de gestação fazem com que a vaca leiteira entre em estado catabólico. Depois do parto, ocorre uma demanda adicional por glicose, ácidos graxos e proteína quando se inicia a produção de leite. Durante este período de transição, as vacas são incapazes de compensar este aumento da demanda por energia através do aumento do consumo de ração e ocorre o balanço energético negativo (BEN). As concentrações de insulina drasticamente reduzidas resultam em mobilização de energia e distribuição para o úbere. A hipoinsulinemia promove a gliconeogênese no fígado (até 4 kg de glicose diariamente) e atua como potente gatilho lipolítico. Os ácidos graxos não esterificados (AGNEs) mobilizados atuam como fonte alternativa de energia para outros tecidos para poupar a glicose, preferencialmente utilizada pela glândula mamária para produzir lactose (Vernon 2002). Os AGNEs são predominantemente transportados para o fígado onde sofrem oxidação para fornecer energia ou são transformados em corpos cetônicos, para serem utilizados como fonte alternativa de energia em outros locais do organismo. Uma sobrecarga anormal do fígado por AGNEs pode induzir esteatose e alteração da função hepática (Herdt 2000). As lipases ativadas por hormônios do tecido adiposo de vacas leiteiras de alta produção têm maior sensibilidade a estímulos lipolíticos (tais como baixas concentrações de insulina e altos níveis de catecolaminas ou glicocorticóides).

Em outras palavras, vacas leiteiras de alta produção foram geneticamente selecionadas para direcionarem uma fração ainda maior de suas reservas de energia para a produção de leite (Coffey et al. 2004). Desta forma, um nível mais elevado de ingestão de energia resulta em produção mais elevada de leite, mas com a manutenção do desequilíbrio energético, sem nenhum efeito benéfico sobre o escore de condição corporal (ECC) (Patton et al. 2006).

Uma série de mecanismos biológicos resulta em priorização dos nutrientes para a produção de leite em detrimento das reservas corporais no período do pós-parto imediato. Em primeiro lugar, o úbere é beneficiado, pois não necessita de insulina para facilitar a captação de glicose nas células pelas moléculas de transporte de glicose, GLUT 1 e 3, enquanto a maior parte dos demais tecidos expressa predominantemente a GLUT 4, insulina-dependente (Zhao et al. 1996). Em segundo lugar, com o auxílio de testes intravenosos seriados de tolerância à glicose, observamos recentemente uma supressão temporária da função pancreática no período pós-parto imediato de vacas leiteiras de alta produção e que foi correlacionada a elevadas contrações de AGNEs (Bossaert et al. 2007).

In vitro, altos níveis de AGNEs têm efeitos tóxicos sobre as células pancreáticas (Cnop et al. 2001; Maedler et al. 2001). Em terceiro lugar, as baixas concentrações de insulina imediatamente após o parto inativam o eixo do hormônio do fator de crescimento semelhante à insulina (IGF-I) no fígado devido à infrarregulação dos receptores 1A de GH - este mecanismo pode ser restaurado pela elevação das concentrações de insulina (Butler et al. 2003). À medida que a produção hepática de IGF-I é suprimida, o feedback negativo do IGF-I é removido no hipotálamo ⁄ hipófise e as concentrações de GH se elevam. Altas concentrações de GH não só estimulam a produção de leite como também ativam a gliconeogenêse hepática e a lipólise nos adipócitos. As altas concentrações séricas resultantes de AGNEs e GH antagonizam a ação da insulina e criam um estado mais intenso de resistência periférica à insulina (Lucy 2007; Pires et al. 2007). Desta forma, ainda mais glicose é preservada para estar disponível para a síntese de lactose.

Vacas mais gordas tendem a mobilizar mais gordura corporal devido ao apetite reduzido (Garnsworthy e Topps 1982). Aceita-se amplamente que a seleção genética para produção de leite resulta em maior perda de ECC, comprovando que há mais direcionamento de energia para o úbere (Roche et al. 2006). Uma perda excessiva de ECC durante o período de transição é um importante fator predisponente para distúrbios de fertilidade e problemas de saúde (Roche et al. 2007), o que enfatiza a importância do monitoramento do ECC no período pós-parto imediato como ferramenta de manejo (Chagas et al. 2007).