Este texto é a parte da palestra apresentada pelo Dr. Ricardo C. Chebel da Universidade de Minnesota, no XVIII Curso Novos Enfoques na Produção e Reprodução de Bovinos, realizado em Uberlândia de 20 e 21 de março de 2014.

Alterações Hormonais e Metabólicas de Vacas em Transição e Resposta Imune

Vacas de transição (3 semanas antes a 3 semanas depois do parto) são expostas a estresse metabólico e alterações hormonais que as predispõe a estados patológicos. Nas últimas semanas de gestação, mudanças significativas ocorrem nas concentrações de cortisol, progesterona, estradiol, prostaglandina F2alfa e prolactina (Stevenson, 2007). Essas alterações nas concentrações hormonais ocorrem principalmente em resposta a aumento da produção de monoamina oxidase pelo feto, uma enzima que degrada serotonina. Concentrações reduzidas de serotonina resultam no aumento da secreção de fator de liberação de corticotrópica e no aumento das concentrações séricas de hormônio adrenocorticotrófico e cortisol no feto. Cortisol regula a expressão de 17-α-hidroxilase, uma enzima que aumenta a secreção de estradiol na placenta em detrimento da produção de progesterona. Ao mesmo tempo, aumento da prolactina e de concentrações de prostaglandina F2alfa é observada. Estas mudanças são importantes para a preparação para o parto e o início da colostrogenese/lactogenese (Akers , 2002).

Ao mesmo tempo em que alterações hormonais estão ocorrendo, a ingestão de matéria seca (IMS) nos últimos 14 dias antes do parto diminui em cerca de 50%, alcançando o ponto mais baixo no dia antes do parto (Grummer et al., 2004). Embora o IMS aumente após o parto, ela não aumenta rápido o suficiente para atender as necessidades nutricionais para a produção de leite. Assim, vacas apresentam balanço energético negativo (BEN) até 4 a 8 semanas pós-parto e devem utilizar as reservas corpóreas para atender às necessidades nutricionais para a produção de leite. Portanto, durante o período de transição, as vacas vão de um estado de homeostase para um estado de homeorese caracterizado por “alterações metabólicas orquestradas para suportar um estado fisiológico dominante” (Bauman e Currie , 1980). Para vacas periparto o rápido aumento da produção de leite é o estado fisiológico dominante, de modo que no primeiro trimestre da lactação a utilização de nutrientes pela glândula mamária excede a utilização de nutrientes pelo resto do corpo (Bauman, 2000). Algumas das alterações homeoréticas observadas nas vacas leiteiras no periparto são discutidas abaixo.

Antes da diminuição do IMS no pré-parto, vacas têm baixas concentrações de HC e elevadas concentrações de insulina e IGF-1. Uma vez que a IMS diminui e o BEN ocorre, a concentração de HC aumenta e as concentrações de insulina e de IGF-1 diminuem. Isto representa um desacoplamento do eixo somatotrópico porque o fígado deveria aumentar a produção de IGF-I em resposta ao aumento de HC (Rhoads et al, 2004 ; Lucy , 2008). Porém, durante o BEN a expressão do receptor de HC 1α diminui impossibilitando o estimulo de produção de IGF-1 pelo fígado (McCarthy et al., 2009), mantendo altas concentrações de HC e um estado catabólico. Após o nadir de BEN (ponto mais baixo da curva de balanço energético) a expressão hepática de receptores para HC 1α aumenta, resultando em aumento da produção hepática de IGF-I (Lucy , 2008). Exacerbação do BEN resulta em altas concentrações de ácido - graxo não esterificado (NEFA) e, quando a concentração de NEFA excede a capacidade do fígado em metabolizá-los, aumento na concentração de beta-hidroxido de butirato (BHBA) é observado (Grummer et al., 2004). Outra adaptação fisiológica de vacas de transição para o inicio da colostrogenese/lactogenese é a insensibilidade periférica a insulina. A absorção e utilização de glicose por tecidos muscular, adiposo, fígado, etc., são reduzidos para que mais glicose esteja disponível para a captação de glicose pela glândula mamária, que é independente de insulina, e produção de lactose, o fator osmótico mais importante para volume de leite produzido (Bauman, 2000; Lucy, 2008). Desta forma, os ruminantes evoluíram de maneira que glicose é substituída por ácidos graxos voláteis e seus derivados como fontes energéticas para respiração celular de muitos tecidos (Bauman e Currie, 1980), mas glicose e glicogênio continuam sendo fundamentais para funções de alguns sistemas (ex. sistema nervoso central e sistema imune).

As alterações hormonais que ocorrem em preparação para o parto e colostrogenese/lactogenese afetam o sistema imune. Embora o aumento da concentração de estradiol e de prostaglandina F2alfa tende a aumentar o fluxo de sangue para o útero e, teoricamente, o influxo de células imunes, o aumento na concentração de cortisol suprime a resposta imune por causar a infra-regulação da expressão de L-selectina e integrinas-β2 (CD18) por neutrófilos, moléculas de adesão envolvidas no tráfego de neutrófilos a partir do endotélio para o local de infecção (Burton e Kehrli , 1995; Burton et al., 1995; Burton et al., 2005). Pelo fato de concentrações de cortisol aumentarem em situações de estresse, condições que aumentem estresse e concentrações de cortisol podem resultar em imunossupressão mais intensa e por isso concentrações de cortisol são frequentemente utilizados como indicador de estresse (Nanda et al., 1990).

O desacoplamento do eixo somatotrópico e a diminuição da concentração de IGF-1 durante o periparto também afetam o sistema imune porque IGF-1 é fundamental para o crescimento, diferenciação e funcionalidade de neutrófilos. Tratamento de humanos e ratos deficientes em HC com somatotropina induz aumento nas concentrações de IGF-I, aumento no número de neutrófilos circulantes, e aumento na produção de IgG, IgM e IgA (Kimata e Yoshida, 1994; Ibanez et al., 2005; Sohmiya et al, 2005). Tratamento de leitões desmamados e transportados simultaneamente com somatotropina suína aumentou contagem de neutrófilos e concentrações de anticorpos comparado com leitões desmamados e transportados simultaneamente não tratados com somatotropina (Kojima et al., 2008).

As alterações metabólicas observadas durante o periparto também afetam a resposta imune de vacas em transição. O aumento nas concentrações de NEFA esta associada com comprometimento da função de neutrófilos (Hammon et al., 2006; Kimura et al. , 1999; Klucinski et ai, 1988; Rukkwamsuk et al., 1999). Kimura et al. (1999) demonstraram que vacas que foram mastectomizadas quatro meses antes do parto tiveram neutrófilos com maior expressão de L-selectina pré-parto, neutrófilos com melhor capacidade bactericida durante o periparto, e maior contagem de leucócitos durante o periparto comparado com vacas intactas (Kimura et al., 1999). Hammon et al. (2006) demonstraram que a redução na IMS e aumento nas concentrações de NEFA durante o periparto estão associados com redução na atividade de neutrófilos e predisposição de vacas a metrite puerperal. Desta forma alterações metabólicas associadas com BEN comprometem função imunológica e predispõe vacas à doenças infecciosas (i.e. metrite , endometrite, e mastite).

Dados epidemiológicos estabeleceram uma relação entre concentrações de NEFA e BHBA e doenças peri-parto. Esteatose hepática esta associada com o aumento da duração da excreção bacteriana de vacas com mastite (Hill et al. , 1985) e aumento na lipólise e metabolismo de lipoproteínas séricas resulta em aumento no risco de metrite e retenção de membranas fetais (Kaneene et al , 1997). Ospina et al. (2010) demonstraram que o aumento da concentração plasmática de NEFA no periparto esta associada com aumento no risco para retenção de membranas fetais, metrite, cetose clínica e deslocamento de abomaso. Altas concentrações plasmáticas de BHBA durante o pós-parto também estão associadas ao aumento do risco de doenças no periparto (Erb e Grohn , 1988; Grohn et al., 1989; Correa et al., 1993). Por exemplo, concentrações elevadas de acetona no leite estão associadas com aumento no risco de endometrite (Reist et al., 2003) e aumento da concentração plasmática de BHBA esta associado com aumento no risco de metrite e deslocamento de abomaso (Ospina et al , 2010).

Estresse Calórico, Metabolismo e Sistema Imune

Vacas lactantes são sensíveis ao índicede temperatura/umidade > 68. Até recentemente se acreditava que a redução na produção de leite devido ao estresse calórico era resultante do aumento das necessidades de manutenção e a diminuição na IMS. Apesar de ser difícil de quantificar exatamente o aumento das necessidades de manutenção durante o estresse calórico, acredita-se que este seja aproximadamente 25 a 30% (NRC, 1989; Fox e Tylutki, 1998). Além disso, um dos mecanismos de proteção contra o estresse calórico seria a diminuição da IMS para diminuir a produção de calor, particularmente em ruminantes (Baumgard e Roahds, 2012). Porém, estudos recentes demonstraram que a diminuição da produção de leite durante o estresse calórico também é devido a alterações metabólicas (Baumgard e Roahds, 2012). As mais evidentes alterações endócrinas e metabólicas são: 1. Aumento nas concentrações de insulina, 2. Manutenção das concentrações de NEFA mesmo em situações de BEN, e 3. Maior desacoplamento do eixo somatotrópico, com aumento da concentração de HC e diminuição na concentração de IGF-1. O aumento das concentrações de insulina resulta em aumento da utilização de glicose por tecidos (ex: tecidos muscular e adiposo) que normalmente estão em segundo plano em relação à glândula mamaria para a utilização de glicose. A baixa concentração de NEFA devido a diminuição da lipólise e o suprimento limitado de ácidos graxos voláteis devido a diminuição da IMS resultam em maior oxidação de glicose e utilização de amino ácidos para gliconeogenese. Desta forma, produção de leite é limitada porque a habilidade da vaca em resguardar glicose para produção de lactose é afetada durante estresse calórico.

As alterações metabólicas decorrentes do estresse calórico afetam também o sistema imune de vacas em transição e o crescimento de bezerros no útero. Amaral et al. (2009) demonstraram que a falta de resfriamento durante o pre-parto (46 d antes do parto) resultou em bezerros mais leves ao nascimento, redução na produção de leite e menor eficiência alimentar. Além disso, vacas que não foram resfriadas durante o pre-parto tiveram menor concentração de IgG durante o pre-parto e neutrófilos com atividades fagocitárias e oxidativas comprometidas no pós-parto (Amaral et al., 2009). A falta de resfriamento durante o pre-parto tem consequencias significativas para o desempenho de vacas lactantes mesmo quando sistemas de resfriamento são adequados no pós-parto. Urdaz et al. (2006) demonstrou que a redução do tempo de exposição a THI > 72 de 60% a 48% do período pre-parto resultou em aumento na produção de leite nos primeiros 60 dias pós-parto de 84 kg.

Conclusões

Estresse é parte da vida, e animais assim como humanos, desenvolveram estratégias para confrontar, eliminar, ou conviver com estresse. O acumulo de vários fatores estressantes ou estresse crônico alteram as respostas fisiológicas de animais com consequencias graves para o metabolismo e funções biológicas. A nossa responsabilidade é minimizar ao máximo a exposição de animais a fatores estressantes e fornecer meios para que os animais se adaptem ao estresse inevitável. De maneira geral, estresse social que causam alterações comportamentais transitórias tem pouco efeito sobre as funções biológicas dos animais. Além disso, as respostas a estresse sociais são dependentes do rank social dos animais, de maneira que animais mais submissos sofrem mais do que animais dominantes. Por outro lado, estresse oxidativo e térmico tem profundos efeitos no metabolismo animal que comprometem crescimento, sistema imune, predisposição a doenças e desempenho.

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