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MORTALIDAD EMBRIONARIA EN BOVINOS LECHEROS
Sartori, R.
Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, Brasília, DF, Brasil;
E-mail: [email protected]
Resumen
En un programa de manejo reproductivo de bovinos lecheros, además de los aspectos
relacionados al semen y técnicas de inseminación o monta natural, alteraciones en la calidad
ovocitaria también afectan los índices de fecundación y de desarrollo embrionario. Dentro de los
factores que pueden comprometer el transporte de gametas, fecundación de los ovocitos,
integridad ovocitaria, o la viabilidad embrionaria y fetal en bovinos, se encuentran factores
ambientales, genéticos, metabólicos, nutricionales e infecciosos. La mayoría de los estudios que
evaluaron embriones colectados del oviducto o útero de vacas inseminadas con semen de buena
calidad reportó elevada tasa de fecundación (80 a 100%), independientemente de la edad, raza, u
estadio de lactación. Resultados inferiores en la tasa de fecundación fueron observados en vacas
con alta producción lechera bajo condiciones de estrese térmico (55%) y en vacas lecheras
repetidoras de servicio (62 a 72%). Aunque, en la mayoría de los casos, la falla en la
fecundación no sea un obstáculo para el establecimiento de la preñez, la muerte embrionaria es
considerada la causa más importante para el aumento del intervalo entre partos en los rebaños.
La mayoría de las muertes pre-natales ocurre durante el periodo embrionario ( 42 d) en bovinos
de carne y leche, siendo que dentro de estas muertes embrionarias la mayor parte ocurre durante
los primeros días después de la fecundación y durante el proceso de implantación del embrión en
el útero. Estudios que evaluaron vacas de carne con alta incidencia de infertilidad, observaron al
rededor de 30% de muerte embrionaria hasta el día 7 después del estro. Por otra parte, estudios
con vaquillonas de carne de fertilidad elevada, describieron altas tasas de sobrevivencia
embrionaria hasta el día 8. La mayoría de las muertes embrionarias en estos estudios ocurrió
entre el día 8 y 18 después de la IA. Estudios más recientes que colectaron embriones de vacas
de alta producción de leche no superovuladas, observaron tasas de muerte embrionaria elevadas.
En general, asimismo con una alta tasa de fecundación (80 a 90%), la tasa de embriones viables
colectados 5 a 7 días después de la IA fue de 50 a 60%. Estudios que evaluaron muerte
embrionaria/fetal entre los días 25 y 60 de gestación por ecografía transrectal reportaron entre 10
y 30% en vacas lecheras lactantes y 10% en bovinos de carne y Vaquillonas de leche. En
conclusión, la elevada muerte embrionaria durante los primeros días de gestación es considerada
la principal causa da baja eficiencia reproductiva, especialmente en vacas de alta producción de
leche. La utilización de biotecnologías reproductivas, tales como los tratamientos hormonales y
transferencia de embriones provenientes de animales con elevada fertilidad han sido
consideradas alternativas viables para el incremento de la eficiencia reproductiva. Así mismo, el
uso de técnicas adecuadas de IA y el control de los problemas sanitarios, nutricionales y
ambientales son condiciones esenciales para la obtención de elevados índices de fecundación y
manutención de la gestación, culminando en el éxito de los programas reproductivos en bovinos.
Palabras-llave: bovino, fecundación, embrión, mortalidad.
1. Introducción
En la reproducción de bovinos, además de los aspectos relacionados al semen y técnicas
de inseminación o monta natural, alteraciones en la calidad ovocitaria, o en el ambiente uterino y
de oviductos también pueden afectar los índices de fecundación y de desarrollo embrionario.
Dentro de los factores que pueden comprometer el transporte de gametas, fecundación de los
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ovocitos, integridad ovocitaria, o la viabilidad embrionaria y fetal en bovinos, se encuentran
factores ambientales, genéticos, metabólicos, nutricionales e infecciosos. Esta revisión busca
describir y discutir resultados de diversos estudios que evaluaron tasas de fecundación y de
muerte embrionaria en bovinos lecheros con ovulación única o superovulados.
2. Tasas de fecundación en hembras con ovulación única (no superovuladas)
Muchos estudios han reportado que la tasa de fecundación después de la IA de
estructuras colectadas de oviducto o útero de vacas es alta, independiente de la edad o raza
(revisado por Sartori, 2004). Estudios con vaquillonas y vacas no lactantes observaron 78 a
100% de tasa de fecundación después de una única IA (Tabla 1). Resultados inferiores en la tasa
de fecundación, sin embargo, fueron observados en algunas situaciones específicas. Las vacas
con alta producción lechera bajo condiciones de estres térmico presentaron tasas de fecundación
de solamente 55% (Sartori et al., 2002; Tabla 1). Las vacas lecheras repetidoras de servicio
tuvieron 62 y 72% de fecundación, como describió Almeida (1995) y O’Farrell et al. (1983),
respectivamente.
Después de la fecundación, el zigoto pasa por una serie de divisiones celulares (clivage) y
permanece en el oviducto hasta el día 3 o 4, momento en el cual entra en el útero. Los
porcentajes de ovocitos que no son capturados por el infundíbulo después de la ovulación o el
porcentaje de embriones/ovocitos que no son transportados al útero después de 3 a 4 días del
pico de LH, no es conocida, pero es muy probable que algunos embriones/ovocito sean perdidos
antes de llegaren al útero. De hecho, diversos estudios en que el oviducto o útero de bovinos
fueron lavados, con el propósito de evaluar tasa de fecundación o calidad embrionaria, entre los
días 3 y 14 después de la IA en vacas no superovuladas o superovuladas colectaron menos de
85% de embriones y/o ovocito por CL. Es probable que las tasas de fecundación reportadas en
la literatura estén sobrestimadas. Además de eso, los estudios que evaluaron tasas de
fecundación en bovinos fueron conducidos bajo condiciones experimentales controladas, que
pueden no reflejar completamente a la realidad en los campos.
Tabla 1. Tasa de fecundación en vaquillonas y vacas no superovuladas (adaptado de Sartori,
2004).
Referencia
Observación
Tasa de fecundación; % (n/n)
Almeida (1995)
Vacas lact. repetidoras de servicio
62,4% (63/101)
Vacas lact. no repetidoras de servicio
74,5% (70/94)
Cerri et al. (2004)
Vacas lact.
80,2% (69/86)
Dalton et al. (2001a)
Vacas no lact. (IA en el inicio del celo)
66,7% (52/78)
Vacas no lact. (IA 12h del inicio celo)
78,2% (61/78)
Vacas no lact. (IA 24h del inicio del celo) 82,1% (32/39)
O’Farrell et al. (1983) Vacas lact. repetidoras de servicio
72,0% (13/18)
Ryan et al. (1993)
Vacas lact. (invierno)
85,9% (73/85)
Vacas de leite lact. (verano)
84,9% (90/106)
Sartori et al. (2002)
Vacas no lact. (invierno)
89,5% (34/38)
Vacas lact. (invierno)
87,8% (36/41)
Vaquillonas (verano)
100,0% (32/32)
Vacas lact. (verano)
55,3% (21/38)
Tanabe et al. (1994)
Vacas lact.
87,0% (87/100)
Wiebold (1988)
Vacas lact.
100,0% (25/25)
3. Tasas de fecundación en hembras superovuladas
Vacas y vaquillonas sometidas a tratamientos hormonales con el propósito de producir
ovulaciones múltiplas, generalmente presentan una alta porcentaje de ovocitos no fecundados en
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el lavado uterino (Tabla 2). Entre los trabajos citados en la Tabla 2, las menores tasas de
fecundación después de la superovulación fueron observados en vacas repetidoras de servicio
(Hawk y Tanabe, 1986), vacas inseminadas en el inicio del celo (Dalton et al., 2000) y
vaquillonas inseminadas con espermatozoides sexados (Sartori et al., 2004). En contraste,
cuando hembras superovuladas fueron inseminadas con semen de alta calidad y en el momento
adecuado en relación al estro (Sartori et al., 2004; Leroy et al., 2005), las tasas de fecundación
reportadas fueron próximas o superiores a 80%. Además de eso, en los estudios que compararon
directamente vacas no superovuladas a las superovuladas (Elsden et al., 1976; Saacke et al.,
1998), tasas menores de fecundación ocurrieron en las superovuladas. Como lo discutido por
Kafi y McGowan (1997), la menor tasa de fecundación en bovinos superovulados puede ser
debido a problemas en el transporte de espermatozoides y ovocitos, además de la calidad inferior
de los ovocitos. De hecho, según Hyttel et al. (1991), tratamientos superovulatorios tienen
efectos adversos en la maduración ovocitaria o de las células de la granulosa, comprometiendo
no solamente la fecundación, sino también la viabilidad embrionaria.
Tabla 2. Tasa de fecundación en vacas y vaquillonas superovuladas.
Referencia
Dalton et al. (2000)
Hawk e Tanabe (1986)
Leroy et al. (2005)
Sartori et al. (2003)
Sartori et al. (2004)
Animal
Vacas no lactantes (IA en el inicio del celo)
Vacas no lact. (IA 12 h después del inicio del celo)
Vacas no lact. (IA 24 h después del inicio del celo)
Vacas en primero servicio
Vacas repetidoras de servicio
Vacas lactantes
Vaquillonas
Vaquillonas
Vaquillonas
Vaquillonas (IA con espermatozoide sexado)
Tasa de fecundación; % (n/n)
29,2% (57/195)
59,9% (124/207)
81,1% (103/127)
73,8% (267/362)
43,0% (55/128)
72,5% estimado (n = 328)
77,8% estimado (n = 168)
67,8% (99/146)
87,9% (124/141)
56,0% (112/200)
4. Desarrollo y sobrevivencia embrionaria
Varios estadios de la formación embrionaria inicial son importantes para el desarrollo y
sobrevivencia del embrión, el cual se mueve del oviducto para el útero en el estadio de 8 a 16
células (Grealy et al., 1996). Con 5 a 6 días de edad el embrión se encuentra en el estadio de 16
a 32 células y estas células comienzan a juntarse para formar una esfera compacta denominada
mórula. La compactación celular y las uniones intercelulares representan en primero estadio
crítico en que el embrión comienza a comportarse como un organismo. En los días 7 u 8 una
cavidad se forma y las células del blastocisto inicial se diferencian en masa celular interna,
destinada a formar el feto, y trofoblasto, destinado a formar la placenta (revisado por Sreenan et
al., 2001). Entre los días 9 y 10, el blastocisto expandido eclosiona de la zona pelúcida y
continua a expandiéndose antes de comenzar a elongar en el día 13. El elongamiento ocurre
próximo al momento del reconocimiento materno de la gestación y es acompañado por un
aumento en la actividad metabólica y secreción de interferón (revisado por Mann et al., 1999;
Thatcher et al., 2001). La fijación del embrión al endometrio comienza aproximadamente en el
día 19. La implantación embrionaria esta completa en el día 42. La sobrevivencia del embrión y
establecimiento de la gestación involucra la comunicación activa y pasiva entre el embrión y el
útero. La manutención del CL, como resultado de las señales embrionarias para la madre,
garantiza la producción continua de P4, la cual es necesaria para preparar el endometrio para la
implantación y nutrición embrionaria. La presencia del embrión por al rededor del día 16 del
ciclo inhibe la síntesis y liberación de PGF2 del endometrio (revisado por Geisert et al., 1994;
Mann et al., 1999; Thatcher et al., 2001; Okuda et al., 2002), evitando así la luteólisis y el
consecuente disminución en la producción de P4.
La mortalidad embrionaria es considerada la principal causa responsable por el aumento
en el intervalo entre partos en los bovinos. La mayoría de las muertes embrionarias ocurre
durante el periodo embrionario de la gestación (< 45 d) tanto en bovinos de carne como de leche
3
(Thatcher et al., 1994; Vanroose et al., 2000; Sreenan et al., 2001), y conforme con Wathes
(1992), la mayoría de las muertes embrionarias ocurre en los primeros días después de la
fecundación y durante el proceso de implantación. Contrastando con el elevado número de
embriones viables observado en bovinos de carne, y hembras de leche no lactantes (78% de
promedio entre los días 3 y 16 después de la inseminación), estudios que evaluaron el desarrollo
embrionario inicial en vacas de leche lactantes, demostraron índices muy bajos de sobrevivencia
embrionaria entre los días 3 y 14, especialmente en vacas con alta producción lechera (Tabla 3).
Un estudio más antiguo (Boyd et al., 1969) reportó 70% de sobrevivencia embrionaria hasta el
día 26 de la gestación. Sin embargo, estudios más recientes que colectaron embriones del útero
de vacas con alta producción de leche no superovuladas (Wiebold, 1988; Ryan et al., 1993;
Sartori et al., 2002; Cerri et al., 2004) demostraron una incidencia mucho más elevada de
mortalidad embrionaria temprana. Wiebold (1988) colectó 25 embriones de 23 vacas lactantes
en el día 7 y observó que todas las estructuras estaban fecundadas (Tabla 1), siendo que 12 eran
embriones normales y 13 anormales. De los 13 anormales, por lo menos 9 eran degenerados y
tenían 8 células. Ryan et al. (1993) colectaron embriones en las estaciones caliente y fría del
año en la Arabia Saudita y observaran un porcentaje bajo de embriones viables en los días 6 o 7
(59% durante el verano y 52% durante el invierno). Las vacas colectadas en los días 13 o 14
durante el invierno demostraron porcentajes similares de embriones viables en relación a los días
6 o 7 (60%). Sin Embargo, las vacas colectadas en los días 13 o 14 durante el verano tuvieron un
porcentaje todavía menor de embriones viables (27%). En los experimentos realizados en
Wisconsin (Sartori et al., 2002), entre los embriones colectados en el día 6 después de la IA de
vacas holstein con alta producción lechera no superovuladas, 67% no estaban viables en el
experimento durante el verano y 52% no eran viables en el experimento del invierno (Tabla 3).
En el mismo estudio, las vaquillonas holstein generaron 72% de embriones viables en el verano
y las vacas holstein no lactantes generaron 82% de embriones viables en el invierno (Tabla 3).
En otro estudio (Cerri et al., 2004) evaluó los efectos de dietas con fuentes de grasa con
diferentes perfiles de ácidos grasos en la tasa de fecundación y calidad embrionaria en vacas
lactantes sincronizadas con el protocolo Ovsynch (Pursley et al., 1995), reportó que 26 a 48% de
los embriones colectados en el día 5 después de la IA eran de calidad pobre o degenerados.
Cuando los datos presentados en la Tabla 3 fueron agrupados, solamente 51% de los embriones
colectados de vacas lactantes entre los días 3 y 14 eran viables. Por lo tanto, en vacas con alta
producción lechera, la mayoría de los embriones puede estar con su viabilidad comprometida
antes del día 13 de la gestación. Además de eso, la mayor parte de esos embriones parece ya
estar comprometida antes del día 7 en vacas con alta producción lechera no superovuladas.
Tabla 3. Porcentaje de embriones viables colectados de vacas lecheras lactantes no
superovuladas (adaptado de Sartori, 2004).
Referencia
Época del año
Días después de la IA Embriones viables; % (n/n)
Cerri et al. (2004)
Fuera del verano 5
62,3% (43/69)
Ryan et al. (1993)
Invierno
6o7
51,6% (16/31)
Verano
6o7
58,5% (24/41)
Invierno
13 o 14
59,5% (25/42)
Verano
13 o 14
27,1% (13/48)
Sartori et al. (2002) Invierno
6
52,8% (19/36)
Verano
6
33,3% (7/21)
Wiebold (1988)
Fuera del verano 7
48,0% (12/25)
Estudios que evaluaron la mortalidad embrionaria en bovinos entre los días 25-28 y 42
con auxilio de la ecografía transretal y mortalidad fetal temprana entre los días 42 y 60-70
observaron resultados muy distintos, que en general estaban asociados a la raza, edad, lactación,
o procedencia de los embriones (Tabla 4). Cuando la mortalidad embrionaria tardía fue
comparada a la mortalidad fetal temprana, la mayoría de las pérdidas ocurrió antes del estadio
4
fetal (Beal et al., 1992; Vasconcelos et al., 1997; Tabla 4). Los pocos estudios que evaluaron la
mortalidad embrionaria tardía/fetal temprana en bovinos de carne, o en vaquillonas de leche
describieron incidencias bajas ( 10%) de pérdida (Tabla 4). Contrastando con la baja muerte
embrionaria/fetal en bovinos de carne y vaquillonas de leche, trabajos recientes en vacas de leche
lactantes han demostrado una incidencia más elevada de mortalidad embrionaria tardía/fetal
temprana. Valores entre 15 e 30% de mortalidad fueron los más comunes observados en la
mayoría de los estudios (Tabla 4), mismo cuando embriones producidos en hembras
superovuladas y de esperada fertilidad alta fueron trasferidos en vacas lactantes (Sartori et al.,
2006; Vasconcelos et al., 2006). Después de mucha búsqueda en la literatura, encontramos
solamente un estudio reciente en vacas lecheras lactantes que describió bajas tasas de mortalidad
entre los días 28 y 42 de gestación (Silke et al., 2002; Tabla 4). Una peculiaridad de este estudio,
sin embargo, fue que las vacas eran manejadas a la pastura, a diferencia de los otros estudios
citados en la Tabla 4. Estos resultados conflictivos sugieren que niveles de producción de leche,
y especialmente factores nutricionales y de manejo (confort animal) puedan estar influenciando
directa o indirectamente en la sobrevivencia embrionaria/fetal en bovinos.
Tabla 4. Mortalidad embrionaria tardía/fetal temprana en bovinos (adaptado de Sartori, 2004).
Referencia
Beal et al. (1992)
Chebel et al. (2003)
Fricke et al. (2003)
Lamb et al. (1997)
Rivera et al. (Com. pes.)
Sartori et al. (2006)
Silke et al. (2002)
Stevenson et al. (2003)
Vasconcelos et al. (1997)
Vasconcelos et al. (2006)
Animal
Vacas de carne
Vacas de carne
Vacas holstein lactantes
Vacas holstein lactantes
Vaquillonas de carne
Vaquillonas de leche
Vacas holstein lactantes (IA)
Vacas holstein lactantes (TE)
Vaquillonas de leche
Vaquillonas de leche
Vacas de leche lactantes a pastura
Vacas de leche lactantes a pastura
Vacas de carne lactantes
Vacas holstein lactantes
Vacas holstein lactantes
Vacas holstein lactantes (IA)
Vacas holstein lactantes (TE)
Días de gestación
25 a 45
45 a 65
28 a 42
26-33 a 68
30-35 a 60-75
30 a 65-75
25-32 a 60-66
25-32 a 60-66
28 a 42
42 a 56
28 a 42
42 a 56
29-33 a 54-61
28 a 42
42 a 56
25 a 46
25 a 46
Muerte embr./fetal; % (n/n)
6,5% (9/138)
1,6% (2/129)
19,5% (38/195)
23,4% (67/286)
4,0% (17/420)
9,3% (19/205)
18,6% (13/70)
26,2% (22/84)
1,5% (2/131)
2,3% (3/129)
3,2% (23/705)
2,0% (~14/682)
10,8% (24/223)
10,9% (56/512)
6,4% (29/456)
9,5% (8/84)
21,9% (20/91)
5. Discusión
Como mencionamos anteriormente, hay varios factores que pueden estar involucrados
con la falla en la fecundación o mortalidad embrionaria/fetal en bovinos. Problemas de
fecundación o abortos pueden ser causados por enfermedad infecciosas (Bearden & Fuquay,
2000; Vanroose et al., 2000), o infecciones localizadas y restrictas a órganos específicos tales
como útero (Nakao et al., 1992; Loeffler et al., 1999a,b; Gröhn e Rajala-Schultz; 2000), o
glándula mamaria (Moore et al., 1991; Loeffler et al., 1999a,b; Schrick et al., 2001; Santos et al.,
2004). Causas no infecciosas, sin embargo, probablemente contribuye para la mayoría de las
pérdidas (Christianson, 1992; Thatcher et al., 1994; Labèrnia et al., 1996; Vanroose et al., 2000).
Algunas de esas causas son anormalidades cromosómicas, factores externos (por ejemplo, estres,
productos tóxicos, teratogénicos o abortivos y nutrición) y factores maternos (por ejemplo,
desequilibrio hormonales, lactación y edad). Aspectos técnicos o relacionados a la anatomía y
fisiología que están asociados a la fertilidad reducida en bovinos también fueron estudiados e
incluyen: ambiente tubárico y/o uterino inapropiados (Wiebold, 1988; Binelli et al., 1999),
fertilidad ovocitaria reducida debido a anormalidades foliculares (Eicker et al., 1996;
Emanuelson e Oltenacu, 1998), técnica de IA impropia en relación al momento del estro (Senger
et al., 1988; López-Gatius, 2000; Dalton et al., 2001a,b), y problemas espermáticos o de
fecundación (López-Gatius, 2000; Dalton et al., 2001a,b; López-Gatius et al., 2002).
5
La mayor incidencia de mortalidad embrionaria/fetal, y consecuentemente, baja fertilidad
en vacas de alta producción lechera comparadas a las demás hembras bovinas, han estimulado a
los investigadores a investigar con mayor detalle los aspectos fisiológicos que puedan estar
asociados a la subfertilidad en este grupo de animales. La raza no parece ser el factor más
relevante asociado a la baja fertilidad de bovinos lecheros, debido a estudios sobre asociaciones
genéticas con fertilidad han demostrado que la heredabilidad para caracteres de fertilidad es baja
(Weller & Ezra, 1997; Dematawewa & Berger, 1998). Además, la continua alta fertilidad
encontrada en vaquillonas de leche sugiere que cualquier componente genético relacionado a la
fertilidad reducida en las vacas lactantes tendría interacciones con lactación, manejo, o edad.
Muchos estudios evaluaron posibles causas nutricionales de la baja fertilidad en ganado lechero,
incluyendo: balance energético negativo evidenciado por la pérdida de escore de condición
corporal (Nebel & McGilliard, 1993; Ruegg & Milton, 1995; Domecq et al., 1997; Loeffler et
al., 1999a,b; Moreira et al., 2000; Butler, 2001; López-Gatius et al., 2002), efectos maléficos de
niveles elevados de energía en la dieta (Cunee et al., 1999), efectos tóxicos de la urea y nitrógeno
(Ferguson & Chalupa, 1989; Butler, 1998; Sinclair et al., 2000; Dawuda et al., 2002) y
deficiencias de vitamina y/o minerales (Ingraham et al., 1987; Arechiga et al., 1994; 1998). Las
vacas lecheras en lactación tienen capacidad reducida de responder a aumentos de temperatura
ambiente u otras formas de estres (Lucy et al., 1986; Sartori et al., 2002). El estres térmico
reduce la eficiencia reproductiva, particularmente en vacas lactantes, a través de la reducción de
la expresión/detección de estro y por la disminución en las tasas de concepción (Stevenson et al.,
1984; Ryan et al., 1993). El efecto del estres térmico en la fertilidad también esta asociado a
mermas en las tasas de fecundación y elevación en la pérdida embrionaria (Al-Katanani et al.,
1999, 2002; Hansen et al., 2001; Rivera e Hansen, 2001; Sartori et al., 2002).
La elevada mortalidad embrionaria durante los primeros días de gestación es considerada
la principal causa responsable por la baja eficiencia reproductiva, especialmente en vacas de alta
producción de leche. La utilización de biotecnologías reproductivas tales como tratamientos
hormonales y transferencia de embriones provenientes de animales con elevada fertilidad han
demostrado ser alternativas viables para el incremento de la eficiencia reproductiva. Además, el
uso de técnicas adecuadas de IA y la reducción de problemas sanitarios, nutricionales y
ambientales son condiciones esenciales para la obtención de elevados índices de fecundación y
manutención de la gestación, culminando en el éxito de los programas reproductivos en bovinos.
Referencias bibliográficas
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