Estrés por calor en vacas lecheras de alta producción: la transferencia de embriones como abordaje terapéutico

El estrés por calor en las vacas de alta producción lechera es una de las causas principales de disminución de la fertilidad, entre otras consecuencias. Es una adaptación fisiológica que se produce por la incapacidad de perder el calor generado por el propio metabolismo. Cuando la temperatura ambiental supera los 25ºC, se produce estrés térmico y se activan todos los mecanismos para mantener el equilibrio térmico corporal. Estos ajustes fisiológicos tienen consecuencias negativas en la fertilidad, causando daños en el proceso reproductivo: desde las primeras fases de la foliculogénesis hasta el periodo peri-ovulatorio. Para minimizar los efectos y, mejorar la fertilidad durante esta época, se pueden combinar diferentes estrategias valoradas positivamente. Una de estas estrategias es la transferencia de embriones (TE) terapéutica o también llamada ‘embrioterapia’.

El sector bovino lechero es uno de los principales sectores ganaderos en la Unión Europea (UE) el cual se ha visto afectado cada año por la disminución en el censo de vacas lecheras tanto a nivel europeo como estatal. A pesar de esto, la producción de leche sí que ha ido aumentando a lo largo de los años y este incremento es gracias a la mejora de la genética en las explotaciones, la alimentación, el bienestar de los animales y el rendimiento reproductivo. Este último parámetro depende en gran medida de la fertilidad de las hembras, la cual se ha visto disminuida por varios factores que no pueden atribuirse únicamente al aumento de la producción de leche (García-Ispierto et al., 2007). Uno de los principales factores que se atribuyen a esta disminución de la fertilidad en las vacas de elevada producción lechera es el estrés por calor.

A consecuencia del estrés térmico, se produce una diminución de la ingesta de materia seca, de la producción de leche y de la fertilidad. La disminución del consumo de alimento tiene un efecto metabólico asociado que prolonga el balance energético negativo de la vaca. Este balance negativo conduce a una disminución de las concentraciones de insulina, glucosa y factor de crecimiento insulínico tipo I (IFG-1), pero aumenta las concentraciones plasmáticas de hormona del crecimiento (GH) y ácidos grasos no esterificados (De Rensis & Scaramuzzi, 2003). Todas estas hormonas pueden afectar a la reproducción, ya que la insulina es necesaria para el correcto desarrollo de los folículos y, la glucosa y IFG-1 estimulan el crecimiento y la implantación folicular. Este balance negativo y la secreción de hormonas, son factores esenciales para llevar a cabo una foliculogénesis correcta y, donde cualquier empeoramiento durante la época de mayor calor, disminuye la fertilidad de las vacas de elevada producción lechera. Consecuentemente, también se produce un efecto indirecto sobre el sistema endocrino, provocando un desequilibrio en la actividad del eje hipotálamo-hipófisis-ovárico y las hormonas producidas con papel fundamental en los procesos embrionarios. Dichas hormonas son: la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH), la hormona luteinizante (LH), la hormona foliculoestimulante (FSH), la progesterona (P4), el estradiol (E2) y la inhibina (I).

La GnRH se sintetiza en hipotálamo y, a causa del estrés térmico, su secreción se ve reducida. Esto provoca que la síntesis de hormonas hipofisarias, la LH y la FSH, también se vea afectada. La LH es también reducida y da como resultado una reducción en la secreción de E2 del folículo dominante. Esto conlleva que haya una menor expresión del comportamiento del celo y una detección menos eficiente y, como consecuencia, que la fertilidad de la hembra sea reducida. Por el contrario, la secreción de FSH aumenta con el estrés por calor, hecho que se asocia a un mayor número de folículos creciendo en el ovario (Wolfeson & Roth, 2019). La foliculogénesis es un proceso crucial para obtener una reproducción exitosa en las vacas de alta producción lechera, pero que puede verse afectada negativamente por el estrés térmico. Este proceso de crecimiento folicular acontece en forma de oleadas foliculares durante el ciclo estral de la vaca. Se inicia a partir de los folículos primordiales, determinados al nacer y que forman parte de la reserva ovárica de folículos de las vacas. Estos van sufriendo cambios en las células que los forman para derivar a la formación de folículos primarios y secundarios, independientes de las gonadotropinas. Hasta esta etapa de formación, se consideran resistentes al estrés por calor, pero a partir del desarrollo del folículo pre-antral el estrés térmico puede tener afectación en las próximas etapas más avanzadas. Si los folículos desarrollados son expuestos a temperaturas de 40°C o superiores, sufren un daño permanente que les hará inviables para continuar su desarrollo (Para et al., 2020). Este folículo pre-antral responde a la regulación de las gonadotropinas, ya que expresan receptores de FSH y LH en las células de la granulosa y la teca, respectivamente. A medida que vaya creciendo, este folículo recibirá el nombre de folículo antral e irá creciendo en diámetro y formación de capas celulares hasta desarrollar el folículo dominante y pre-ovulatorio, el cual conduce que se produzca la ovulación.

El ovocito es la célula del interior del folículo que va creciendo juntamente con él durante toda la foliculogénesis. Tiene capacidad de maduración y puede experimentar una fertilización y desarrollo embrionario viable, echo que recibe el nombre de competencia ovocitaria. Tiene un papel fundamental en la función y desarrollo de las células de la granulosa, por eso es de gran importancia el efecto del estrés térmico en las primeras etapas de la dinámica folicular. El estrés por calor puede comprometer la competencia del ovocito a partir de cambios endocrinos y morfológicos en las células como daños oxidativos, cambios irreversibles en el citoesqueleto, alteraciones en la distribución mitocondrial o muerte embrionaria prematura, entre otros (Sammad et al., 2020).

El éxito del desarrollo embrionario en un entorno adecuado implica que se produzca la ovulación de un ovocito competente y sea fertilizado por un espermatozoide capacitado. Una vez fecundado, se irán dividiendo las células mitóticas para aumentar en número de células y avanzar a nuevos estadios de desarrollo embrionario. Durante los primeros siete días, el embrión es más susceptible al estrés térmico y puede llegar a interrumpirse el proceso de gestación (Hansen, 2019). Cuando las células llegan a la etapa de blastocisto, se diferencian dos grupos de células: la masa celular interna, a partir de la cual se desarrolla el embrión, y el trofoblasto, que dará lugar a la placenta. Es a partir de esta etapa que los embriones empiezan a tener más resistencia al estrés por calor, ya que empieza su crecimiento más exponencial y modifican su morfología.

Una de las estrategias que está cogiendo más fuerza en la actualidad y, la cual se ha observado que es una de las perspectivas terapéuticas más efectivas para abordar los efectos del estrés por calor, es la utilización de la transferencia de embriones (TE) o también llamada ‘embrioterapia’. Es una tecnología reproductiva que permite recolectar los embriones de una hembra donante de alta calidad genética para transferirlos al útero de una receptora que será la gestante y, lograr maximizar la selección genética de su descendencia (Ciornei, 2021). Aunque parezca una técnica innovadora, hace más de cuarenta años que se utiliza en las granjas de alta producción lechera. Hasta la década de los 70, la técnica de TE era un procedimiento quirúrgico a partir de la incisión en la línea media abdominal para exteriorizar el cuerno uterino. Años más tarde, fue evolucionando hasta un procedimiento no quirúrgico y como es realizada en la actualidad.

Presenta grandes ventajas respecto a otras técnicas en cuanto a mejora genética de los rebaños, perdidas de gestación en épocas de estrés por calor, la reducción de gestaciones dobles y en nombre de vacas repetidoras, entre otros (Garcia-Ispierto & López-Gatius, 2021). Su uso para mejorar la genética de los rebaños de las vacas de alta producción lechera está creciendo exponencialmente en los últimos años. Presenta la ventaja de reducir el intervalo generacional y aumentar la selección de los animales de mayor valor genético, pero también se plantea como una técnica para incrementar el rendimiento de aquellas vacas de menor valor genético a partir de la TE de razas cárnicas. Este cruce presenta más distancia genética con la vaca receptora de raza lechera y, supone un factor de protección de la gestación.

Durante la época de estrés por calor, las gestaciones de las vacas de alta producción lechera se ven afectadas y, a consecuencia, la fertilidad es reducida. Por este motivo es importante abordarlo desde una perspectiva terapéutica con esta técnica de TE o ‘embrioterapia’. Ya que el ovocito y las fases embrionarias iniciales se pueden ver dañadas por el estrés térmico, realizar la transferencia de un embrión en estadio de blastocisto, minimiza los efectos producidos por el estrés por calor. No es hasta esta etapa que el embrión adquiere más resistencia a la elevada temperatura y, por lo tanto, el riesgo de interrupción de la gestación es menor. Al utilizar la ‘embrioterapia’, los problemas asociados con la fertilización y la calidad de los ovocitos son menores (Baruselli et al., 2020).

Es un proceso que depende de una serie de fases secuenciales que se deben tener en cuenta para evitar influir negativamente en los resultados de la técnica. Se inicia con la selección de la hembra donante, la cual tiene que ser libre de cualquier enfermedad antes de ser superovulada y, convenientemente, de un valor genético y productivo elevado para transmitir la mejor genética. A continuación, se realiza una pre-sincronización de estas vacas para asegurar que existe un cuerpo lúteo (CL) y así establecer un punto inicial de forma sencilla. El protocolo de superovulación hace que aumente el número de folículos que ovulan por ciclo, permitiendo la fertilización de múltiples ovocitos a la vez y, consecuentemente, la producción de varios embriones. Actualmente, el protocolo recomendado en hembras donantes de elevada producción lechera se inicia con la colocación de un dispositivo intravaginal liberador de P4 llamado CIDR. Dos días después, se aplica una inyección de GnRH y, a partir del día 4, se administran dosis decrecientes de FSH cada 12 h durante 4 días consecutivos. En llegar al día 7 y, después de 8 inyecciones de FSH, se aplican dos inyecciones de prostaglandina (PGF2α) en intervalo de 12 h para hacer regresar el CL. En el momento de la segunda inyección, se hace la extracción del dispositivo CIDR (Lamb et al., 2019). En este momento, el celo será manifestado y se podrá realizar la inseminación artificial en el momento óptimo para que los embriones empiecen su desarrollo en el útero de la hembra donante hasta ser recuperados a partir de la técnica de ‘flushing’ el día 7 del ciclo reproductivo. La tasa de recuperación depende de diferentes factores: de la persona que realiza la técnica, de la posición de los embriones en el útero, del tiempo de recuperación, de la viabilidad del embrión, entre otros.

En este caso, los embriones son producidos in vivo, recuperados y transferidos a las vacas receptoras, pero también se pueden producir embriones in vitro para después ser transferidos. Los embriones producidos in vitro pueden provenir de ovocitos recogidos en hembras superovuladas, de ovarios extirpados in vivo o bien, de ovarios provenientes de matadero. Esta última técnica permite abaratar costes y paliar el gran gasto económico que puede suponer la TE. Una vez obtenidos los embriones, tanto procedentes in vivo como in vitro, se evalúan y clasifican mediante un examen morfológico para escoger los de mejor calidad para ser transferidos a las hembras receptoras seleccionadas para la TE.

La selección de la hembra receptora es un aspecto muy importante en el programa de TE. Los criterios de selección se basan en el estado fisiológico y la salud de la hembra, el buen estado reproductivo, la ausencia de alteraciones reproductivas y la compatibilidad con la donante en cuanto a tamaño del feto y fácil sincronización del celo. El objetivo es maximizar la supervivencia del embrión transferido y, por lo tanto, el ambiente uterino de la receptora tiene que ser similar al de la donante. Una vez pasadas todas estas etapas y, tenemos a la hembra receptora seleccionada, se procede a realizar la TE para dar lugar a una gestación completa.

Los embriones transferidos en las receptoras pueden ser frescos, refrigerados, congelados o vitrificados, sean producidos in vivo o in vitro. Una forma de demostrar la eficacia de la TE para mejorar la fertilidad durante el estrés térmico es comparar los resultados de las gestaciones con los distintos métodos de TE. En comparación con la inseminación artificial, sí se ha observado que la TE tiene grandes ventajas para mitigar los efectos del estrés por calor en las vacas de alta producción lechera, pero según la estrategia de transferencia, puede haber ciertos inconvenientes o ventajas entre unas y otras. La TE de embriones criopreservados puede ser una buena estrategia de manejo para mantener una mayor fertilidad durante todo el año, ya que se podría producir embriones en los meses más fríos y cuando el ovocito tiene mayor calidad para ser transferidos en la época de estrés térmico (Baruselli et al., 2020). Sin embargo, se consideró que las tasas de gestación con esta técnica no se ven aumentadas en comparación con la utilización de embriones frescos y presenta ciertos inconvenientes de manejo en el momento de la descongelación. Los blastocistos congelados y descongelados son más sensibles al estrés por calor y muestran una menor proliferación en comparación con los frescos (Sakatani, 2017). Por otra parte, se ha considerado la técnica de vitrificación para reducir la formación de cristales de hielo que pueden aparecer cuando el embrión es congelado, pero a pesar de ser una técnica que puede resultar útil, está en constante investigación y desarrollo (Sakatani, 2017). Independientemente de cómo se produzcan los embriones, in vivo o in vitro, la TE más exitosa para mitigar los efectos del estrés por calor en las vacas de alta producción lechera es a partir de embriones frescos (Negrón-Pérez et al., 2019). Aunque son embriones que se han seleccionado en condiciones de estrés térmico, son los de mejor calidad, lo que explica que pueden proporcionar mayores tasas de gestación. Por tanto, se ha considerado que los embriones in vivo frescos aumentan la fertilidad de las vacas que sufren estrés por calor en comparación con los embriones in vivo o in vitro congelados, pero como practicidad, la congelación o vitrificación serían dos técnicas más cómodas.

En conclusión, el estrés por calor afecta significativamente a todo el proceso reproductivo de las vacas de alta producción lechera y, es fundamental conocer la fisiológica del estrés por calor para entender la afectación en la reproducción de las vacas. Además, se puede afirmar que la fertilidad de las vacas se ve reducida a consecuencia del estrés térmico y, que sus consecuencias se pueden mitigar con la implementación de diversas estrategias como la TE, ya que su utilización como abordaje terapéutico es una de las estrategias más beneficiosas para aumentar la fertilidad de las vacas. Se ha observado que no existen diferencias significativas en la utilización de embriones in vivo o in vitro sobre la fertilidad, pero sí que la fertilidad de los embriones frescos es superior a la de los congelados.

Agradecimiento

Agradecer a Irina García Ispierto por su ayuda y dedicación en todo el proceso de redacción del trabajo final de grado. A Tierras Vacuno por el interés en el trabajo realizado y la oportunidad para darlo a conocer a todo el sector.

Referencias

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