Particularidades da fisiologia da reprodução em vacas de leite Roberto Sartori Introdução • Índices reprodutivos • Função reprodutiva no pós-parto de vacas em lactação • Função reprodutiva durante o ciclo estral de vacas e novilhas • Ingestão de matéria seca/energia e reprodução • Alterações na expressão de estro da vaca leiteira • Fecundação e desenvolvimento embrionário em vacas e novilhas • Fatores associados a morte embrionária/fetal em bovinos Índices reprodutivos em rebanhos leiteiros de alta produção • Taxa de concepção: • Vacas lactantes: < 40% • Novilhas: > 50% • *40 anos atrás: 60-70% para ambos TAXA DE CONCEPÇÃO (%) 1996 A 1998 Taxa de concepção (%) 80 70 60 50 Vacas 40 Novilhas 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MÊS Cedido por Profa. Ricarda Santos, ref. CIA AGRÍCOLA NOVA AMERICA 8000 Jersey Holstein 55 7500 50 7000 45 6500 40 6000 5500 35 5000 30 76-78 79-81 82-84 85-87 88-90 91-93 94-96 97-99 Anos Taxa de concepção (%) Produção de leite (kg) Produção de leite e taxa de concepção em 532 rebanhos de vacas Holandesas e 29 rebanhos de vacas Jersey 2001... Norman et al. (2009) •Fonte: S. P. Washburn et al. 2002. Trends in reproductive performance in southeastern Holstein and Jersey DHI herds. J. Dairy Sci. 85:244-251 Diferenças entre vacas mestiças e puras Fazenda Santa Luzia Mestiça Holandesa Persistência de lactação < 275 d > 305 d Taxa de detecção de cio Anestro após PVE Taxa de concepção Função reprodutiva pós-parto Agropecuária Palma Primeira ovulação pós-parto Dia da 1a ovulação pós-parto em vacas leiteiras Vacas holandesas de alta produção Vacas mestiças Média (n) Variação 35 d 9 a 166 d 50 a 70 d 10 a >200 d Balanço energético e anestro pós parto Valores relativos Balanço energético Produção de leite BEN máximo IMS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Semanas pós-parto Relação entre CMS e primeira ovulação pós-parto CMS (kg/d) 22 20 < 22 d 22 to 42 d > 42 d 18 16 14 12 2 3 4 5 6 7 8 9 Semanas pós-parto Staples et al., 1990 10 11 12 Relação entre ECC e anestro em vacas 50 45 Santos, 2003 Vacas anovulatorias (%) Anestro, % 40 Wiltbank et al., 2004 35 30 25 20 15 10 2,25 2,5 2,75 3 3,25 ECC ao 70 dias Condição corporal 60 d 3,5 3,75 Função reprodutiva durante o ciclo estral de vacas e novilhas Lenda e Fábula da Embrapa Tamanho folicular Ciclo estral e ondas foliculares Estro Ovulação 8-9 16 Dias do ciclo estral 21 Ovário Folículo - Estrógeno, Ovócito Corpo Lúteo Progesterona Corpo Lúteo Progesterona Função ovariana em novilhas e vacas lactantes da raça Holandesa - 31 vacas lactantes - Produção = 46 kg/d Taxa de concepção (%) - >20 d pós-parto 80 70 60 50 Vacas 40 Novilhas 30 20 10 0 - 29 novilhas - 10 a 16 meses de idade Sartori et al. (JDS, 2004) 1 2 3 4 5 6 7 MÊS 8 9 10 11 12 Ovulação única ou dupla 20 OV 18 Folículo (mm) 16 OV 14 12 10 8 6 4 2 Estro Estro 0 -5 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Dias do ciclo estral Estradiol Dias entre luteólise e ovulação 20 16 10000 14 Volume do CL 12 8000 10 8 6000 6 4000 4 2000 2 Progesterona 0 0 -5 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Dias do ciclo estral Volume luteal (mm3) OV12000 18 Progesterona (ng/ml) 14000 Número de ondas foliculares no ciclo n=11 Porcentagem de fêmeas 80 Novilhas Vacas 60 n=15 40 n=9 20 0 n=2 2 ondas 3 ondas n=3 n=1 4 ondas Folículo ovulatório (mm) Folículo ovulatório 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 Novilhas Vacas 16,8±0,5 mm 14,9±0,2 mm P < 0,05 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Dias em relação à ovulação 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 12 Novilhas Vacas 10 * 8 * 6 4 P < 0,05 * P < 0,05 2 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 -6 -5 -4 Dias em relação à ovulação -3 -2 -1 Estradiol (pg/ml) Folículo ovulatório (mm) Folículo ovulatório Concentração sérica de estradiol Correlação entre volume do folículo ovulatório e volume luteal subseqüente (Sartori et al., 2002) Volume luteal (mm3) Volume luteal Novilhas Vacas 10000 8000 6000 4000 2000 P < 0,05 0 2 4 6 8 10 12 14 Dias do ciclo estral Novilhas Vacas 10000 6 5 8000 4 6000 3 4000 2 2000 P < 0.05 P < 0,05 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 2 4 6 Dias do ciclo estral 8 10 12 14 Progesterona (ng/ml) Volume luteal (mm3) Volume luteal Concentração sérica de progesterona Outros resultados Vacas Duração do ciclo estral (d) 22,9 Ciclos com 2 ondas (%) 78,6 Ovulação dupla (%) 17,9 Emergência da 2a onda (d) 11,1 Emerg. última onda e ov. (d) 10,9 Dia da luteólise 18,9 Dias entre luteólise e ovulação 5,2 Novilhas = = >> > = = > 22,0 55,6 1,9 8,9 10,1 18,5 4,6 Tempo após a PGF2 (D 7) para detecção de ovulação em vacas lactantes e novilhas holandesas Sartori et al. (2002) Journal of Dairy Science Porcentagem de fêmeas Novilhas Vacas lactantes Dias entre PGF e ovulação Não ovularam Tempo após a PGF2 (D 7) para detecção de ovulação em vacas secas e lactantes Sartori et al. (2002) Journal of Dairy Science Porcentagem de fêmeas Vacas secas Vacas lactantes Dias entre PGF e ovulação Não ovularam Ingestão de matéria seca/energia e reprodução Ingestão de matéria seca e função reprodutiva Metabolismo de esteróides 53.0 Mcal/d vs. 12.5 Mcal/d Tam. do CL 1600 L/h vs. 750 L/h Tamanho do folículo Tempo luteólise-ovulação ovulações múltiplas Estradiol Progesterona Influência da IMS/energia na [P4] plasmática em vacas holandesas não lactantes (n = 7 por grupo) Fonte: Santos (2005) Função ovariana e concentrações séricas de hormônios esteróides e metabólicos em novilhas Nelore submetidas à baixa ou alta ingestão alimentar Mollo, Sartori e colaboradores (2007) Material e métodos Animais: novilhas Nelore GRUPOS: Alta Ingestão (n = 20) ad libitum ~1,7 M Baixa Ingestão (n = 19) 0,7 M Composição de MS e PB da dieta dos animais que estavam recebendo dietas de baixa ou alta ingestão Kg/cab/d % MS Total Kg MS/d % PB Total proteína (Kg) % PB Baixa ingestão Feno de Coast-cross Silagem de milho Suplemento energético/protéico* Total % do peso vivo Alta ingestão Feno coast-cross Silagem milho Suplemento energético/protéico* Total % do peso vivo 2,1 85 1,79 13 0,23 9,1 25 2,28 9 0,2 0,35 9 0,32 22 0,07 11,55 4,38 1,08 0,5 5,4 23,4 85 25 4,59 5,85 13 9 0,6 0,52 0,9 9 0,81 22 0,18 29,7 *Boião PPU (Integral Produbom, Goiânia, GO). 11,25 2,78 1,3 11,5 11,5 Peso e ECC 480,0 Grupo A: +4,1 kg por semana Baixa ingestão Peso corporal (kg) 460,0 Alta ingestão * 440,0 420,0 400,0 Grupo B: -1,8 kg por semana *Em crescimento 380,0 360,0 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Semanas em relação ao início dos tratamentos Escore de condição corporal 4,2 Baixa ingestão 4,0 Grupo A: ECC de 3,7 a 4,2 Alta ingestão 3,8 * 3,6 3,4 3,2 Grupo B: ECC de 3,6 a 2,7 3,0 2,8 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 Semanas em relação ao início dos tratamentos 7 8 9 Folículo ovulatório Diâmetro folicular 1,22 ± 0,05 mm/d 14 Baixa ingestão (n=16) 13 Alta ingestão (n=18) 14,0±0,2 mm = 1437 mm3 11,8±0,2 mm = 860 mm3 12 11 10 0,90 ± 0,06 mm/d 9 8 P < 0,05 7 6 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Dias em relação à ovulação Pico de estradiol 18 Baixa ingestão (n = 30) Alta ingestão (n = 29) 14 Baixa ingestão (n=16) 16 13 Alta ingestão (n=18) 14 12 11 10 9 8 P < 0,05 7 6 Estradiol sérico (pg/ml) Diâmetro folicular Folículo ovulatório 12 10 8 6 4 2 0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Dias em relação à ovulação Pico pré-ovulatório P > 0,10 IGF-I IGF-I total sérico (ng/ml) 600 588.9 18 Baixa ingestão (n=19) Alta ingestão (n=20) 16 Baixa ingestão (n=19) Alta ingestão (n=20) 14.6 569.8 Insulina sérica (μUI/ml) 620 Insulina 580 560 540 14 12 * 10 7.9 8 6 4 520 2 500 0 D0 do ciclo estral P > 0,20 D0 do ciclo estral *P < 0,05 Volume luteal Alta ingestão (n = 20) Baixa ingestão (n = 19) 4500 4000 Volume luteal (mm3) 3500 3000 2500 2000 P < 0,05 1500 1000 500 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Dias do ciclo estral Volume luteal Concentração sérica de progesterona Alta ingestão (n = 20) Baixa ingestão (n = 19) 5 4000 4,5 Volume luteal (mm3) 3500 3000 2500 2000 P < 0,05 1500 1000 Progesterona sérica (ng/ml) 4500 4 3,5 3 2,5 2 1 500 0,5 0 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 P > 0,10 1,5 3 4 5 6 Dias do ciclo estral 7 8 9 10 11 12 13 14 Porcentagem Ingestão de matéria seca/energia e número de ondas 60 Baixa ingestão (n=16) 50 Alta ingestão (n=18) 40 30 20 10 0 2 3 4 5 Número de ondas no ciclo estral Porcentagem Ingestão de matéria seca/energia e número de ondas 60 Baixa ingestão (n=16) 50 Alta ingestão (n=18) Padrão de ondas similar em vacas mestiças 40 30 20 10 0 2 3 4 5 Número de ondas no ciclo estral Alterações na expressão de estro da vaca leiteira Distribuição dos DEL na 1ª IA: Fazenda 1 DEL na 1ª IA Vacas recebendo 1ª IA após 100 DEL 100 DEL vacas recebendo 1ª IA antes 100 DEL Junho, 2001 Junho, 2000 Dia do Parto Paul Fricke (com. Pessoal) Aceites de montas em vacas holandesas 60 50 40 Frequência 30 20 10 0 <3 4a7 8 a 14 > 14 Número de aceites de montas Nebel et al. (1997) Distribuição da duração do estro em vacas holandesas 60% ≤ 8h 35 30 25 Frequência 20 15 10 5 0 <4 4a8 8 a 10 Horas Nebel et al. (1997) >10 Características do estro em vacas e novilhas holandesas e Jersey monitoradas pelo HeatWath 1995-2002 Períodos de estros Aceites de monta Duração do estro --(n)-- --(n)-- ----(h)---- Hol. 990 6,9 7,3 Jerseys 420 9,5 8,8 Hol. 400 17,0 10,7 Jerseys 185 27,5 12,7 Vacas Novilhas Nebel et al. (1997) Manifestação de cio em vacas holandesas em piso de terra ou concreto Terra Concreto Horas em cio 13,8 9,4 No de montas 7,0 3,2 Britt et al Duração do estro em relação à 14,7 produção de leite 18.0 n=25 Lopez et al., 2004 (An Reprod Sci) Duração do cio (h) 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 9,6 n=65 6,3 n=94 5,1 4,8 n=73 n=56 2,8 n=37 2.0 0.0 25 30 35 40 45 50 55 Produção de leite (kg/d) Duração do estro em relação à produção de leite Lopez et al., 2004 (An Reprod Sci) > Produção n = 31 < Produção n = 40 46,8 1,0 32,3 0,6 Duração, h 7,0 1,1a 11,9 1,4b Aceites de monta, n 6,5 0,9a 9,8 1,0b 18,6 0,3 a 17,4 0,2 6,8 0,5a 8,6 0,5b Produção de leite, kg/d Diâmetro folicular, mm Estradiol, pg/ml a,bP < 0,05 b Expressão de estro em vacas mestiças Eficiência (ou melhor, INEFICIÊNCIA) na detecção de estro em mestiças Fevereiro Média Taxa de detecção de estroJaneiro em vacas mestiças a pasto Detecção correta, % 56,6 40,0 51,4 Falha na detecção, % 36,8 48,6 40,5 Detecção incorreta, % 6,6 11,4 8,1 Meneghetti et al., 2003 Comportamento estral em novilhas Nelore submetidas à baixa ou alta ingestão alimentar Mollo, Sartori e colaboradores (2007) Duração e intensidade do estro em relação à ingestão alimentar Baixa ingestão n = 10 Alta ingestão n = 14 Duração, h 17,1 2,5A 10,7 2,2B Aceites de monta, n 29,8 5,1a 8,9 1,9b Montas, n 35,8 6,5a 11,8 2,7b a,bDiferença entre grupos; P < 0,01 A,BDiferença entre grupos; P = 0,07 Modelo resumindo possíveis efeitos da ingestão de matéria seca/energia na fisiologia reprodutiva da fêmea bovina. Vaca de produção Vaca de produção Progesterona •Pico de LH mais cedo •Ovulação de folículo menor •Cio mais longo Pico LH Folículo pré-ovulatório •Pico de LH atrasado •Ovulação de folículo maior •Cio mais curto Estradiol -1 0 1 2 3 Dias em relação à luteólise 4 5 Fecundação e desenvolvimento embrionário em vacas e novilhas Falhas de fecundação são comuns em vacas de leite? Taxa de fecundação em vacas leiteiras pós parto Cerri et al. (2004) Tanabe et al. (1994) Wiebold (1988) Hawk e Tanabe (1986) - 1o serviço Hawk e Tanabe (1986) - Repetidoras O’Farrell et al. (1983) - Repetidoras Ryan et al. (1993) - Inverno Ryan et al. (1993) - Verão Média Fecundação, % (n/n) 80,2% (69/86) 87,0% (87/100) 100,0% (25/25) 97,6% (41/42) 88,5% (23/26) 72,0% (13/18) 85,9% (73/85) 84,9% (90/106) 86,3% (421/488) Fecundação em vacas e novilhas holandesas Sartori et al., 2002 (J Dairy Sci) - Vacas lactantes (46 kg/d de leite) - Novilhas (12 a 16 meses) Coleta de embrião/ovócito Estro Estro IA Ov Detecção de cio 0 1 PGF 2 6 7 Detecção de cio 8 Dias em relação ao estro 0 Fecundação em fêmeas holandesas Verão 32/32 Porcentagem 100% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 * 21/38 55% P < 0,05 Novilhas Vacas lactantes Taxa de fecundação * 80% das estruturas não clivadas possuíam espermatozóide acessório na zona pelúcida. 40.2 Temperatura corporal (oC) (28) 40.0 Novilhas holandesas Vacas holandesas 39.8 (19) (16) (27) (77) 39.6 (86) 39.4 39.2 (99) (56) (38) (45) (24) 39.0 (44) (22) 38.8 (2) (97) (24) (13) (43) (10) (46) (44) (43) (26) 38.6 38.4 (52) (47) (32) (79) (90) 38.2 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Temperatura ambiente (oC) Fecundação em vacas lactantes e secas no inverno - Vacas lactantes (46 kg/d de leite) - Vacas secas (“repetidoras” quando lactantes) Coleta de embrião/ovócito Estro Estro IA Ov Detecção de cio 0 1 PGF 2 6 7 Detecção de cio 8 Dias em relação ao estro 0 Fecundação em fêmeas holandesas Porcentagem Inverno 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 36/41 34/38 88% 89% Vacas lactantes Vacas secas Taxa de fecundação Fecundação em fêmeas holandesas Verão Inverno 32/32 Porcentagem 100% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 36/41 34/38 84% 89% Vacas lactantes Vacas secas 21/38 55% P < 0,05 Novilhas Vacas lactantes Taxa de fecundação Sobrevivência embrionária até Dia 6 ou 7 Porcentagem Embriões viáveis ( 7 dias) coletados de vacas leiteiras pós parto (lactantes) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 43/69 95/166 62% 57% Cerri et al. (2004) Média 24/41 16/31 59% 52% 12/25 48% P > 0,10 Ryan et al. (1993) Inverno Ryan et al. (1993) Verão Wiebold (1980) Embriões viáveis Desenvolvimento embrionário em fêmeas da raça holandesa - Verão: Vacas lactantes X novilhas - Inverno: Vacas lactantes X vacas secas Coleta de embrião/ovócito Estro Estro IA Ov Detecção de cio 0 1 PGF 2 6 7 Detecção de cio 8 Dias em relação ao estro 0 Embriões viáveis coletados de fêmeas holandesas Porcentagem Verão 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 23/32 72% 7/21 33% P < 0,05 Novilhas Vacas lactantes Embriões viáveis Embriões viáveis coletados de fêmeas holandesas Porcentagem Verão 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Inverno 28/34 23/32 82% 72% 19/36 7/21 53% 33% P < 0,05 P < 0,05 Novilhas Vacas lactantes Vacas lactantes Embriões viáveis Vacas secas Resumo – Vacas leiteiras com alta produção de leite Fecundação Verão (55% fec.) Qualidade embrionária (33% viabil.) Fecundação Inverno (88% fec.) Qualidade embrionária (53% viabil.) Morte embrionária tardia/fetal precoce entre 25 e 60 dias em vacas leiteiras Chebel et al. (2003) – 28 a 42 d Fricke et al. (2003) – 26-33 a 68 d Vasconcelos et al. (1997) – 28 a 42 d Vasconcelos et al. (1997) – 43 a 56 d Sartori et al. (2006) – 25-32 a 60-66 d (IA) Sartori et al. (2006) – 25-32 a 60-66 d (TE) Vasconcelos et al. (2006) – 25 a 46 d (IA) Vasconcelos et al. (2006) – 25 a 46 d (TE) Silke et al. (2002) – 28 a 42 d (a pasto) Silke et al. (2002) – 43 a 56 d (a pasto) Morte embr./fetal % (n/n) 20% (38/195) 23% (67/286) 11% (56/512) 6% (29/456) 19% (13/70) 26% (22/84) 10% (8/84) 22% (20/91) 3% (23/705) 2% (14/682) Morte embrionária tardia/fetal precoce entre 28 e 60 dias em novilhas leiteiras Morte embr./fetal % (n/n) Silke et al. (2002) – 28 a 42 d (Irlanda) Silke et al. (2002) – 43 a 56 d (Irlanda) Rivera et al. (2004) – 30 a 70 d (EUA) 1,5% (2/131) 2,3% (3/129) 9,3% (19/205) Modelo hipotético da baixa fertilidade em vacas de alta produção de leite Lactantes Não lactantes Ovócito comprometido Taxa de concepção (%) P4 E2 -1 Diâmetro folicular (mm) Folículos P4 P4 0 1 2 3 4 Dias após luteólise Cio 15 65 49 Savio et al. (1992) Novilhas 5 Dia do ciclo 37 Cio Ahmad et al. (1996) Vacas lactantes Modelo hipotético da baixa fertilidade em vacas de alta produção de leite Lactantes Não lactantes Ovócito comprometido P4 Folículos Dias de dominância do folículo ovulatório E2 -1 Embriões 0 1 2 Embriões 3 4 5 viáveis degenerados Dias após luteólise Fecundação Fecundação e qualidade embrionária (Cerri et al., 2009) Modelo hipotético da baixa fertilidade em vacas de alta produção de leite Lactantes Não lactantes Ovócito comprometido Folículos P4 CL P4 desenv. embrionário E2 -1 0 1 2 3 4 Dias após luteólise 5 1 2 3 4 5 Dias após ovulação Modelo hipotético da baixa fertilidade em vacas de alta produção de leite – [P4] Embriões colhidos em D13 ou D16 de novilhas inseminadas e suplementadas ou não com P4 a partir do D3 (Lonergan et al., 2007) (Carter et al., 2008) Área do embrião (mm2) Comprimento do concepto (mm) Embriões transferidos em D7 e colhidos em D13 em receptoras superovuladas ou não P4 (35ng/mL) P4 (5-10ng/mL) P4 (2 a 2,5 ng/mL) P4 (1,5 a 2 ng/mL) P4 13 P4 P4 16 P4 Dia do ciclo estral Fatores associados a morte embrionária/fetal em bovinos 1. Momento da IA em relação ao estro/ovulação 2. Ambiente uterino 3. Mastite 4. Estresse térmico 5. Desbalanço hormonal 6. Nutrição 7. Anovulação à IATF 8. Perda de condição corporal pós parto 9. Sêmen (Reprodutor) 10. Anomalias cromossômicas Mastite e morte embrionária/fetal em vacas leiteiras Morte embrionária (%) Chebel et al., 2004 25 20 15 10 P = 0,02 5 0 Sem mastite Com mastite Anovulação à IATF e morte embrionária/fetal em vacas leiteiras Morte embrionária (%) Santos et al., 2004 25 n = 213 20 15 10 n = 1245 P < 0,001 5 0 Ciclando Não ciclando Perda de condição corporal pós parto e morte embrionária/fetal em vacas leiteiras Morte embrionária (%) Silke et al., 2002 14 250 12 10 12% P < 0.05 8 6 147 103 4 4,5% 5% Manutenção de CC Aumento de CC 2 0 Perda de CC Efeito do macho na morte embrionária/fetal em vacas leiteiras Morte embrionária (%) Pursley et al., 2004 25 20 17% 15 n = 91 10 5 0 2% P < 0,05 n = 116 Touro A Touro B Como melhorar a eficiência reprodutiva? Maximixar fecundação e minimizar perdas embrionárias 1. IA adequada com sêmen de boa qualidade 2. doenças infecciosas ou infecções localiz. 3. estresse (térmico e outros tipos) 4. Corrigir desbalanço hormonal e induzir ciclicidade antes de inseminar 5. Manejo nutricional adequado 6. Técnicas avançadas de reprodução Obrigado! [email protected]