Este texto é parte da palestra apresentada por Dr. Matthew C. Lucy (Universidade do Missouri, EUA), no XV Curso Novos Enfoques na Produção e Reprodução de Bovinos, realizado em Uberlândia de 17 a 18 de março de 2011.

Resumo

- O eixo somatotrópico [hormônio do crescimento (GH), receptor para hormônio do crescimento no fígado (GHR) e fator 1 de crescimento semelhante à insulina (IGF-1)] controla muitos aspectos do crescimento e da lactação em animais.

- A parição e o balanço energético negativo resultam no desacoplamento do eixo somatotrópico, o que leva a um estado endócrino catabólico, com altos níveis de GH no sangue, baixos níveis sanguíneos de IGF-1, baixa insulina no sangue e baixos níveis de glicose sanguínea. Este estado endócrino permite a mobilização dos tecidos e altos picos de produção de leite, mas, ao mesmo tempo, é antagônico à reprodução através de uma série de mecanismos.

- O reacoplamento do eixo somatotrópico muda a vaca para um estado anabólico (GH mais baixo e IGF1, insulina e glicose mais altos) e promove a saúde reprodutiva, através de mecanismos que envolvem hormônios (como a insulina e o IGF1) e metabólitos (como a glicose), necessários para o trato reprodutor da vaca e para o desenvolvimento do concepto durante a gestação.

- O fígado é um órgão essencial e responsável pelo processo de desacoplamento. A melhora da nutrição e da saúde hepática nas vacas no pós-parto reverte o desacoplamento, pelo aumento da produção de glicose e das concentrações de insulina no sangue.

- Existe a possibilidade de mudar a forma da curva de lactação para atenuar o balanço energético negativo e aumentar o reacoplamento do eixo somatotrópico.

Introdução

As vacas leiteiras apresentam balanço energético negativo durante as primeiras quatro a oito semanas após o parto (Bauman e Currie, 1980; Etherton, 2000). Esse período com balanço energético negativo é resultado da produção precoce de leite no pós-parto. As vacas não conseguem consumir alimento suficiente para preencher a demanda energética necessária para a produção de leite, e desenvolvem balanço energético negativo (Drackley, 1999). Esse balanço negativo de energia está associado à mobilização do tecido adiposo e altas concentrações sanguíneas de ácidos graxos não-esterificados (NEFA) (Adewuyi et al., 2005).

Durante os períodos de balanço energético negativo, as concentrações de hormônio de crescimento no sangue (GH) estão aumentadas, mas as concentrações de IGF no sangue são baixas porque ocorre o desacoplamento do eixo somatotrópico. O aumento nos níveis de GH provoca a partição dos nutrientes e incentiva a produção de leite (Akers, 2006). As concentrações de glicose no sangue estão baixas nas vacas após o parto porque a glândula mamária consome grandes quantidades de glicose para a produção de leite. Baixas concentrações sanguíneas de glicose resultam em baixas concentrações de insulina no sangue. A insulina, o IGF-I e a glicose podem ter um papel no desenvolvimento do corpo lúteo e folículos, na involução uterina e no desenvolvimento do concepto durante as fases iniciais da gestação.

A melhora da nutrição e da saúde hepática pode resultar em reacoplamento precoce do eixo somatotrópico nas vacas após o parto. O reacoplamento do eixo somatotrópico eleva o IGF1 e leva as vacas de um estado relativamente catabólico (alto GH e baixo IGF1) a um estado relativamente anabólico (baixo GH e alto IGF1). Melhor nutrição e saúde hepática deveriam também aumentar a produção de glicose no fígado. O aumento na produção de glicose pode beneficiar o sistema reprodutor se a glicose for um substrato limitante nos tecidos reprodutores (útero e ovário) e (ou) um substrato limitante para o crescimento do concepto. Poderão existir métodos para o reacoplamento do eixo somatotrópico e o aumento da glicose com nutrientes específicos que atuem como substratos para a síntese da glicose ou melhorem a função e a saúde hepáticas no pós-parto. Também pode ser possível alterar a forma da curva de lactação para aliviar o balanço energético negativo e aumentar o reacoplamento do eixo somatotrópico.

Hormônio do crescimento, receptor do hormônio do crescimento no fígado e lactação

Há aumento nas concentrações de GH no sangue após o parto (Bauman, 1999). Vários tecidos são afetados pelo GH, mas o fígado, os músculos e o tecido adiposo provavelmente sejam os mais importantes (Bell, 1995). Praticamente nenhuma glicose foge à fermentação no rúmen. Assim, os ruminantes têm alta dependência da gliconeogênese no fígado para a produção de glicose. O hormônio do crescimento é um hormônio chave para a produção de glicose porque as enzimas gliconeogênicas são estimuladas pelo GH (Knapp et al., 1992). Apesar dos níveis elevados de GH e do aumento na gliconeogênese no fígado no pós-parto, o fígado não é capaz de sintetizar glicose suficiente durante a lactação e as concentrações de glicose no sangue permanecem baixas.

O hormônio do crescimento induz a um estado insulino-resistente nas vacas em lactação (insensibilidade à ação da insulina no fígado, músculo e tecido adiposo que evita a fixação de glicose). O estado insulino-resistente preserva a glicose para a síntese da lactose mamária (Hayirli, 2006). Após um curto período com GH elevado (4 primeiras semanas do pós-parto), há um período mais longo, no qual o GH permanece alto em vacas leiteiras de alta produção, se comparadas a outras de baixa produção (Reist et al., 2003). As concentrações de GH no sangue durante este segundo período mais longo determinam se um animal específico está ganhando peso (anabólico) ou perdendo peso (catabólico). As vacas podem receber suplemento com GH recombinante (Bauman, 1999). O GH recombinante atua de forma consistente com o efeito normal do GH (antagonizando a ação da insulina promove a gliconeogênese e bloqueia a lipogênese). O efeito final sobre a vaca é o aumento da produção de leite pelo efeito do GH na partição dos nutrientes. Este efeito envolve diversos substratos para a produção de leite, mas o aumento na produção de glicose no fígado e o antagonismo da ação da insulina são provavelmente essenciais para a resposta do leite.

Receptor do Hormônio do Crescimento e o Controle do GH através do IGF1

As ações do GH são mediadas pelo receptor de GH (GHR). As maiores concentrações de GHR se encontram no fígado, músculo e tecido adiposo (Lucy et al., 1998). A ação do GH no fígado provoca o aumento da síntese e secreção do IGF1, que atua como hormônio endócrino e controla a secreção do GH através de um ciclo de ´feedback´ negativo (Le Roith et al., 2001). Os mecanismos de nutrição que controlam a secreção do GH geralmente atuam através desse ciclo de ´feedback´ negativo. Por exemplo, a restrição de energia ou proteína na dieta eleva os níveis de GH bloqueando a ação do GHR e reduzindo a síntese e secreção de IGF1 no fígado (Thissen et al., 1999). Níveis mais baixos de IGF1 no sangue aliviam o ciclo de ´feedback´ negativo e elevam o GH sanguíneo em caso de baixo nível de nutrição. Além do seu papel no ciclo de ´feedback´ negativo do GH, o IGF1 do fígado pode também controlar o crescimento e a função de células e tecidos em todo o corpo, através de um mecanismo endócrino (Jones e Clemmons, 1995).

Significado Biológico das Mudanças em GHR e IGF1 em Vacas Leiteiras no Pós-Parto

A expressão de GHR no fígado coordena em parte o fenótipo de alta produção de leite, típico do gado de leite. Após o parto diminui a expressão de GHR no fígado. A perda de GHR no fígado provoca estado refratário ao GH no fígado, onde o fígado não produz IGF1 em resposta ao GH. Esse estado refratário representa um desacoplamento de GH e IGF1 provocado pela inativação do GHR. A subseqüente diminuição na concentração de IGF1 sanguíneo leva a feedback negativo e elevada produção de GH na pituitária. O GH elevado do pós-parto apóia a produção de leite.

O gado de corte e o gado de leite de baixa produção não desacoplam seus eixos somatotrópicos no pós-parto. O não desacoplamento desse eixo leva a concentrações relativamente mais altas de IGF1 e concentrações mais baixas de GH no sangue. Esse estado endócrino (IGF1 mais elevado e GH mais baixo) é relativamente anabólico, se comparado com o estado endócrino de IGF1 baixo e GH alto.

Reacoplamento do eixo GH após o parto

O reacoplamento do eixo GH no pós-parto de vacas leiteiras de alta produção está associado à nutrição e ao balanço energético nesse período. A infusão de insulina no período inicial do pós-parto de vacas leiteiras aumentou as concentrações de GHR e IGF1 no fígado e IGF1 no sangue (Butler et al., 2003). Por tanto, a insulina controla o reacoplamento através dos seus efeitos positivos na expressão do GHR no fígado. Há uma relação fisiológica entre a glicose e a insulina (a glicose estimula a secreção de insulina). Assim, podemos pensar que a glicose também controla o reacoplamento do eixo somatotrópico. As vacas leiteiras são alimentadas ad libitum no pós-parto. Apesar da alimentação abundante, o eixo somatotrópico desses animais permanece desacoplado até que a demanda da glândula mamária por nutrientes (principalmente glicose) se reduza ou a capacidade da vaca para consumir nutrientes (consumo de ração) aumente. Maior consumo de ração e melhor balanço energético no período final da lactação de vacas leiteiras após o parto, resultam em glicose e insulina elevadas, e afeta diretamente o eixo GH, através dos efeitos da insulina na expressão de GHR. O reacoplamento do eixo (i.e. restabelecimento do GHR no fígado) provoca aumento no IGF1, que atua negativamente na secreção de GH. O aumento da glicose, insulina e IGF1 e a diminuição de GH leva a vaca leiteira no pós-parto de um estado catabólico (baixa insulina, baixa glicose, baixo IGF1 e alto GH) para um estado anabólico (alta insulina, alta glicose, alto IGF1, e baixo GH).