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Introducción
El periodo de transición de la vaca lechera comprende 3 semanas antes y 3 semanas después del parto1 y ocurren varios cambios fisiológicos en la obtención de nutrientes para el proceso de parto, expulsión de membranas fetales y producción de calostro y leche. Por ello, los niveles circulantes de calcio (Ca) disminuyen en sangre y citosol2,3. La homeostasis o auto-regulación del Ca normalmente utiliza el siguiente mecanismo de retroalimentación: disminuye la concentración del calcio ionizado (iCa2+), estimulando a la glándula paratiroides a secretar la hormona paratiroidea (PTH). La PTH se une a sus receptores hormonales en riñones y tejido óseo. En los riñones, la PTH incrementa la reabsorción renal de Ca así como el incremento en la producción de 1,25-dihidroxivitamina D, la forma activa de la vitamina D4. La vitamina D, estimula a las células epiteliales del intestino para incrementar el transporte activo de Ca5. Si el calcio en la dieta es insuficiente para generar la homeostasis, el mecanismo se dirige al tejido óseo4. Las vacas lecheras, inician lentamente la reabsorción del Ca del tejido óseo, pero la demanda acelerada de la glándula mamaria, induce una hipocalcemia clínica2. La glándula paratiroidea (PTH), participa en la homeostasis del Ca, pero existe también la función de la proteína paratiroidea (PTHrP), secretada en glándula mamaria6. La hormona serotonina se encarga de estimular la producción de la proteína PTHrP7.
El Ca sérico está presente en tres formas: calcio iónico (iCa2+) o libre (50 % del calcio total), unido a proteínas (aproximadamente 40 %) y en forma de complejos con aniones (10 %). El iCa2+ es el único calcio biológicamente activo. El calcio participa en la función nerviosa, muscular e inmunitaria8-10. A nivel nervioso, participa en la conducción de los estímulos. A nivel muscular, en la contracción muscular, y en la parte inmunitaria, con la función de las células inmunes. Por lo tanto, las vacas con hipocalcemia alteran estas funciones dependiendo de la severidad en la disminución del calcio. Existen dos tipos de hipocalcemia: 1) clínica y 2) subclínica. El propósito de ésta revisión es evaluar en forma sucinta la incidencia de la hipocalcemia, así como sus consecuencias en la función inmune, metritis y mastitis11-13.
Hipocalcemia
La hipocalcemia es una enfermedad metabólico-nutricional, causada por la disminución del Ca sanguíneo. Generalmente ocurre después del parto, su presentación puede ser clínica y subclínica.
Hipocalcemia clínica
La hipocalcemia clínica también conocida como fiebre de leche o paresia puerperal, se caracteriza por un desequilibrio momentáneo en la regulación de la concentración del calcio (Ca) en sangre entre 48-72 h postparto. Los niveles séricos de Ca disminuyen hasta 5.5 mg/dl, con la subsiguiente alteración en la homeostasis14-15. Esta enfermedad ocasiona grandes pérdidas económicas en las unidades de producción lechera, fundamentalmente debido al costo de los tratamientos, las complicaciones secundarias y las muertes que ocasiona13. Entre los factores de riesgo de la hipocalcemia se consideran: 1) la edad de la vaca, 2) la demanda elevada de Ca para producir calostro y leche, 3) la dieta consumida durante el periodo de transición. Los animales recuperados de un cuadro de hipocalcemia puerperal, producen 5 a 15 % menos leche en esa lactancia14-15. Es decir, se altera la homeostasis del Ca16, afectando principalmente a vacas altas productoras, mostrando pérdida de apetito, decúbito y letargo. Su incidencia varía de 5 a 7 %14-21 y se incrementa conforme transcurren las lactancias. El calcio se relaciona con la contracción muscular. Durante la fiebre de leche no se mantienen la contracción y el tono muscular en los sistemas gastrointestinal y cardiovascular, pudiendo causar la muerte del animal. La función inmune disminuye2,22, y se incrementa el riesgo de enfermedades del postparto como mastitis, retención de membranas fetales (RMF), metritis y desplazamiento de abomaso11-14,23-26. Los signos clínicos de la hipocalcemia se dividen en tres fases11. En la fase I, la vaca no presenta paresia, incluso puede pasar inadvertida, sus signos son tenues y transitorios; se muestra hipersensible, nerviosa, excitable, con temblores musculares, anorexia, ataxia y debilidad general. Algunas vacas pierden peso rápidamente y arrastran sus miembros traseros. El animal evita caminar o desplazarse, no se alimenta, la temperatura corporal puede ser normal y puede permanecer varias horas en ese estado. Algunas vacas presentan signos clínicos de hipocalcemia similares a los descritos, pero sin haber parido. Esta alteración generalmente se presenta después de períodos de estrés o disminución del consumo de materia seca. Esta condición es más común en vacas en estro o celo, con severos trastornos digestivos o mastitis tóxica severa. Puede presentarse hipocalcemia transitoria en vacas con anorexia y baja motilidad intestinal17.
La fase II, (podrómica), presenta depresión moderada a severa, parálisis parcial y el signo característico de echarse con el cuello doblado y con la cabeza dirigida hacia el flanco. La tetania observada en la primera fase, avanza a imposibilidad para levantarse, paresia y decúbito prolongado, extremidades frías, hocico seco y temperatura superior a la normal (36.5 a 38 °C); pulso arterial débil, ruidos cardiacos, apenas audibles y moderada frecuencia cardiaca (80/min). Se detecta ausencia de movimientos ruminales que pueden conducir a estados de agotamiento secundario.
La fase III, es la más severa. El animal presenta decúbito lateral completo. Depresión cardiaca severa y pulso irregular (casi imperceptible), respiración superficial disminuida. Los animales sin una terapia establecida, mueren en pocas horas, con presentación de un estado de choque. El diagnóstico de fiebre de leche se basa en la historia del animal, edad de la madre y concentración sérica del calcio. La disminución sérica de los niveles de magnesio y fósforo se pueden asociar con eosinopenia y linfopenia (hiperactividad adrenal), pero estos últimos no son específicos. Es necesario realizar el diagnóstico diferencial con esteatosis hepática, endometritis séptica, mastitis y acidosis ruminal aguda.
Hipocalcemia subclínica
Se presenta al disminuir el Ca sanguíneo a niveles menores de 2.00 a 1.38 nM, pero se mantiene la homeostasis14. La concentración normal de Ca es de 8.5 a 10 mg/dl (2.1 a 2.5 nM). Puede iniciar 12-24 h después del parto, cuando se registra la menor concentración de Ca, y se incrementa a mayor número de lactancias, llegando a incidir hasta en un 50 % de las vacas2,14,20,27-28. Es por ello, que la hipocalcemia subclínica es más costosa29-30. La disminución en Ca sanguíneo se relaciona con la transmisión de impulsos nerviosos que conducen a una menor contracción muscular; con menor motilidad ruminal y abomasal, con el subsiguiente desplazamiento del abomaso y menor consumo del alimento14,31. Por ejemplo, con la reducción del nivel sanguíneo del Ca a 7.5 y 5 mg/dl, se disminuye la motilidad abomasal de las vacas en un 30 a 70 %, respectivamente32. Sus efectos en la contracción muscular también previenen el cierre efectivo del conducto del pezón mamario (teta), lo cual contribuye a la presentación de mastitis, y sus consecuencias biológicas y económicas13-14. Además de la relación del Ca con la contracción muscular, el Ca también afecta la función inmune y la secreción de insulina12. La función de los neutrófilos disminuye, al disminuir la concentración citosólica de calcio ionizado (iCa2+) en las células mononucleares de la sangre periférica2,33. Por lo cual, la severidad del problema se manifestará con desórdenes secundarios relacionados con producción y reproducción, como retención de membranas fetales y metritis12,30-33. El iCa2+ corresponde aproximadamente al 50 % del calcio total, el restante se encuentra unido a proteínas y es biológicamente inactivo. Las vacas con hipocalcemia subclínica disminuyen la secreción de insulina, e incrementan la concentración sanguínea de glucosa3,33-35. Debido a que se reduce el ingreso de glucosa en los tejidos periféricos, como sucede en el período de resistencia a la insulina durante el posparto de la vaca lechera36. El citosol de las células pancreáticas requiere iCa2+, que disminuye durante la hipocalcemia, para la liberación de insulina35-37. La disminución de insulina permite la liberación de la hormona lipasa, responsable de participar en la lipólisis. Lo anterior, incrementa la concentración plasmática de ácidos grasos no esterificados (NEFA)12,20,23,27,37-39) con su correspondiente riesgo de cetosis23-25 por elevación de los cuerpos cetónicos: acetona, β-hidroxibutirato y ácido acetoacético en el torrente circulatorio.
Función inmune
El sistema inmune contiene células y moléculas con capacidad de reconocer y eliminar a los microorganismos invasores o extraños; es regulado por medio de la concentración citosólica de calcio iónico8-10. La unión [Antígeno-Receptor] de la célula inmune, desencadena una serie de eventos que se caracterizan por el aumento de iCa2+ en el citosol y agotamiento de las reservas de iCa2+ en el retículo endoplásmico; esto se continúa con la obtención de iCa2+ adicional proveniente del espacio extracelular40. La hipocalcemia reduce la concentración citosólica de iCa2+ en las células mononucleares de la sangre, reduciendo también la función inmune2. Las bombas ATPasa para iCa2+ de los retículos sarcoplásmico y endoplásmico regulan la entrada y reposición de iCa2+ en el retículo endoplásmico41. El incremento citosolico de iCa2+ se necesita para la adhesión de los neutrófilos a las células endoteliales, su transmigración hacia los tejidos, quimiotáxis y fagocitosis42. Esto se podría alterar en los casos de disminución del iCa2+ extracelular. Además, para las funciones de las células inmunes también se requiere el control en la magnitud, la amplitud y la duración del destino de iCa2+ en la célula inmune43. La inmunidad puede ser innata y específica.
Inmunidad innata
La inmunidad innata se activa rápidamente y constituye la primera defensa inmune al iniciar la infección. Depende de fagocitos como neutrófilos polimorfonucleares, macrófagos y células epiteliales mamarias. Los macrófagos identifican y reconocen los patógenos extraños, producen citocinas (interleucina-1γ, interleucina-6 y factor de necrosis tumoral-α) para iniciar la respuesta inmune, así también, reclutan neutrófilos polimorfonucleares. Además, fagocitan y eliminan a los patógenos invasores y constituyen un puente entre la respuesta innata y la respuesta específica a través del complejo mayor de histocompatibilidad clase II, para preparar células T44. Después del inicio de la respuesta inflamatoria, las células predominantes son los neutrófilos polimorfonucleares, los cuales por medio de la circulación sanguínea se dirigen por quimiotaxis, a localizar el lugar de invasión45. Los neutrófilos polimorfonucleares, así como los macrófagos, engloban y eliminan a los microorganismos extraños. En los fagocitos activados se desencadena el estallido oxidativo (estallido respiratorio) por medio de la activación de la enzima nicotinamida-adenina-dinucleótido fosfato (NADPH) que cataliza la reducción de oxígeno hacia el anión superóxido, extremadamente tóxico para los microorganismos extraños. Finalmente, los microorganismos extraños son eliminados por exocitosis. En la hipocalcemia12,22 se reduce la función de los neutrófilos, se disminuye el porcentaje de neutrófilos dedicados a la fagocitosis3,12,22,33-34, se debilita la respuesta celular mononuclear al estímulo antígeno-activado2 y se reduce la respuesta del estallido oxidativo después de la incubación con bacterias patógenas3. En los neutrófilos de vacas con hipocalcemia subclínica, se ha observado que el nivel citosólico de iCa2+ se reduce más rápidamente que en vacas normocalcémicas, por consiguiente, la afluencia de calcio no es suficiente para mantener y utilizar el iCa2+ citosólico, o reaprovisionar los depósitos del retículo endoplásmico, o los dos. Esto conlleva a una disminución de su capacidad para fagocitar y eliminar a las bacterias patógenas3. La reducción de la respuesta inmune conduce a la manifestación de otras infecciones de origen bacteriano como mastitis23-24) y metritis12,46-48.
Inmunidad específica
Depende de anticuerpos, macrófagos y linfocitos T y B que reconocen microorganismos específicos47. Esta inmunidad se activa en caso de persistir la infección. Las células T se subdividen en linfocitos T colaboradores y linfocitos T citotóxicos. Las células colaboradoras producen citocinas, como interleucina (IL-2) e interferón gamma (IFN-γ), cruciales en la respuesta inmune. Las células T citotóxicas reconocen y eliminan células infectadas con un antígeno, así como a las células inmunes predecesoras o células dañadas, que, al estar presentes, incrementan la susceptibilidad de la infección. Los linfocitos B se diferencian en células plasmáticas que producen anticuerpos o inmunoglobulinas (Igs): IgG1, IgG2 e IgM, o células de memoria47.
Metritis
La metritis (metritis puerperal) es una complicación bacteriana posparto que puede ser causada por una menor contracción del músculo uterino (miometrio), facilitando el ingreso y proliferación de bacterias en el útero, o por una menor actividad de las células inmunes. Ambos factores causados por la hipocalcemia. Esta infección puede conducir a consecuencias negativas en la función reproductiva durante el período posparto48-49. En los primeros 65 días postparto, el porcentaje de gestación a primer servicio se ha encontrado en 39.4 % en vacas con diagnóstico de metritis, 38.7 % en vacas con endometritis clínica y 51.4 % en las vacas sin infección uterina50. La función inmune se compromete antes de la metritis. Los neutrófilos circulantes en éstas vacas han presentado disminución de glicógeno en el momento del parto, y los monocitos estimulados por la bacteria Escherichia coli han reducido la expresión del factor de necrosis tumoral-α51.
La metritis se caracteriza por aumento del tamaño uterino, por descargas uterinas acuosas color rojo obscuro y de olor fétido, asociadas con decaimiento, inapetencia, frecuencia cardiaca elevada, fiebre y disminución en la producción de leche52-54. Existen factores predisponentes como la retención de las membranas fetales (RMF)55, la maceración fetal y distocias53-58. La incidencia de metritis varia de 2.2 a 37.3 %59. A nivel de hato, los factores de mayor riesgo para la presentación de la metritis son el tamaño del hato (mayor en hatos grandes), época del año (mayor en noviembre y abril), número de parto (mayor en animales de tres partos o menos), distocia y retención placentaria60-61. El proceso de la infección es como sigue: después del parto, el cérvix y el canal cervical permanecen abiertos durante algunos días para la expulsión de los fluidos y los desechos del útero, por medio de la contracción de la musculatura uterina62-65. Este proceso es más eficiente en vacas normocalcémicas vs hipocalcémicas60,66-69. Las vacas hipocalcémicas son más propensas a la retención y al estancamiento de fluidos, y desechos uterinos, y por consiguiente a un mayor riesgo de complicaciones bacterianas60,66-69. El estancamiento de fluidos y desechos es un excelente medio para la multiplicación bacteriana70-73. La abertura del cérvix permite la entrada de bacterias al útero, aunque su presencia no necesariamente desarrollará la infección. En la mayoría de las vacas se han aislado bacterias después del parto60,74-75, pero se controla con la acción de los neutrófilos y otros leucocitos57-60,67,76-79. Los cuales emigran hacia el lumen uterino como respuesta a la presencia de bacterias, y generalmente son capaces de controlar las poblaciones bacterianas hasta eliminar la infección. La vaca permanece sana y realiza su periodo posparto normal: producción de leche, y una nueva concepción y gestación. Lo anterior, sin embargo, no siempre sucede. En algunas vacas con hipocalcemia subclínica12, los neutrófilos no detienen la infección, crecen las poblaciones bacterianas y las hembras presentan descargas purulentas y fétidas, características de metritis80-81. En el diagnóstico de gestación por medio de palpación rectal, el útero presenta un aumento de tamaño y la inflamación de éste, suprime el crecimiento y desarrollo folicular postparto79-82. Las vacas presentan fiebre y permanecen deprimidas e inapetentes. La falta del consumo adecuado de alimento predispone a la presencia de otros desórdenes como desplazamiento de abomaso y el complejo hígado graso/cetosis. Sí la inflamación continua, generalmente progresa hacia una endometritis, la cual compromete enormemente la fertilidad de la vaca. Las vacas con hipocalcemia subclínica presentaron menor tasa de gestación y mayor intervalo del parto a la concepción en comparación a las vacas normocalcémicas; el riesgo de metritis disminuye con niveles altos de Ca en sangre12.
Mastitis
Se reconocen dos modelos de transmisión de la mastitis: mastitis ambiental y mastitis contagiosa83.
Mastitis ambiental
Algunos microorganismos normales del ambiente como Escherichia coli, Klebsiella spp, Enterobacter spp, Serratia spp, Pseudomona spp, Proteus spp y algunas bacterias gram-positivas como Streptococcus uberis y Streptococcus dysgalactiae, son los involucrados en provocar la mastitis ambiental84-87. La vaca utiliza inmunidad innata para combatir a la mastitis ambiental, con barreras físicas como el esfínter del pezón; barreras químicas como la queratina y la lactoferrina, y componentes del sistema inmune como los macrófagos, las células dendríticas, los mastocitos, los neutrófilos, los eosinófilos y las células naturales asesinas (NKC´s)88-93. La hipocalcemia afecta al canal del pezón y a los neutrófilos. Puede influir sobre el sistema inmune a través de la secreción de cortisol durante el parto. El canal del pezón es la primera línea de defensa contra la mastitis debido a que es el camino por el cual los patógenos pueden ingresar a la glándula mamaria. El canal se sella entre los ordeños y durante el período seco mediante un tapón de queratina derivado del revestimiento del epitelio estratificado del canal. Probablemente, la función principal de este tapón ceroso sea establecer una barrera física para prevenir la penetración bacteriana. El pezón dispone de músculos en su esfínter que lo mantienen cerrado entre una ordeña y otra. Después del ordeño, se necesitan dos horas para la contracción del esfínter y cierre del canal del pezón94. El calcio, disminuye al momento del parto, tanto en la circulación sanguínea como en los depósitos internos de las células sanguíneas2. Normalmente, el nivel de calcio se reestablece en pocos días. En las vacas con hipocalcemia, se acentúa ésta disminución, lo que conduce a otras alteraciones vinculadas con el Ca. En las vacas con hipocalcemia subclínica probablemente el esfínter del pezón permanece distendido durante más tiempo debido a una ineficiente contracción muscular causada por la deficiencia de Ca. Aunado a ello, al iniciar la lactancia, las vacas permanecen postradas durante periodos largos, en comparación a las vacas normocalcémicas. Esto facilita el ingreso de patógenos ambientales a través del canal del pezón, que llegan a la cisterna de la glándula mamaria, en donde proliferan y por consiguiente inducen la mastitis95. La lactoferrina es una proteína que ejerce diferentes funciones relacionadas con la inmunidad innata, se sintetiza en los neutrófilos96 y presenta gran afinidad por el hierro (Fe; actividad quelante), por lo que se une al hierro libre y lo reduce. Los microorganismos requieren Fe para su crecimiento97-99, su efecto bacteriostático impide la proliferación bacteriana100-101, aunque la lactoferrina también puede actuar como bactericida102. En la hipocalcemia se reduce la función de los neutrófilos3,22, y disminuye la actividad de la lactoferrina, generando una mayor incidencia de mastitis en vacas hipocalcémicas.
La hipocalcemia puede reducir la función inmune a través del cortisol al momento del parto. El feto inicia el parto en la vaca, estimulando al eje hipotálamo-hipófisis-adrenal e incrementando la secreción de cortisol. El cortisol cambia la ruta esteroidogénica, en lugar de dirigirla hacia la síntesis de progesterona (P4), la orienta hacia la síntesis de estradiol (E2). Como resultado, se reduce la síntesis de progesterona y se incrementa la de estradiol, induciendo el parto. La secreción de cortisol aumenta considerablemente en las vacas con hipocalcemia. La secreción de cortisol es mayor en vacas hipocalcémicas que en las vacas normocalcémicas103. Además, el cortisol es considerado un agente imuno-supresivo muy potente y probablemente aumente la inmunosupresión observada en la vaca durante el periparto104, con el subsiguiente riesgo de incidencia de mastitis.
Mastitis contagiosa
Los microorganismos involucrados en la mastitis contagiosa son: Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae, Arcanobacterium pyogenes, Mycoplasma spp105-106. La difusión de la bacteria responsable de la infección, se presenta durante el ordeño, por prácticas como el uso compartido de toallas para lavar y secar ubres, por medio de manos contaminadas de los ordeñadores y uso de las pezoneras del ordeño mecánico sin desinfectarse entre vaca y vaca. El empleo de guantes o toallas individuales, así como el ordeño en forma separada y el ordeño de las vacas infectadas hasta el final, con previa desinfección de las unidades de ordeño, ayuda a prevenir la infección107-109.
Tratamiento
El tratamiento debe aplicarse inmediatamente. La mejor opción es aplicar calcio por vía oral en las vacas que aún permanecen de pie. El nivel de calcio sanguíneo se incrementa en el transcurso de 30 min después de su administración110, y se mantiene elevado durante 4 a 6 h110-111. El tratamiento endovenoso incrementa rápidamente los niveles de calcio sanguíneo, pero esta elevación puede ser extremosa y potencialmente peligrosa, pudiendo ocasionar complicaciones cardiacas fatales, por lo cual no es recomendable administrarlo en vacas que aún permanecen de pie112. Posterior al tratamiento endovenoso el nivel de Ca sanguíneo se reduce nuevamente a concentraciones menores a lo normal; por consiguiente la vaca vuelve a mostrar hipocalcemia en un lapso de 12 a 18 h112-113. Incluso, la dosificación de Ca por vía endovenosa suspende la capacidad del animal para movilizar el Ca necesario y cubrir los requerimientos en los momentos críticos111-113. Experimentalmente, la arritmia inducida con atropina se ha revertido alternando estados de hipercalcemia e hipocalcemia en las vacas lecheras114. Para vacas en las fases II y III de la enfermedad clínica, se debe administrar de inmediato, 500 ml de solución de gluconato de calcio al 23 % vía intravenosa lenta. Esto proporciona 10.8 g de calcio elemental, lo cual es suficiente para corregir la deficiencia de calcio total en la vaca (4-6 g). La administración de Ca por vía endovenosa es poco recomendable115. En vacas que responden favorablemente al tratamiento, es importante reforzarlo con administración vía oral 12 h después de su recuperación, para evitar recaídas111.
Prevención
La hipocalcemia se previene manipulando la dieta y administrando calcio por vía oral113-119.
Manipulación de la dieta
Se administran dietas con bajo nivel de calcio (LCD) y se ajusta la ración para cubrir las necesidades nutricionales considerando la diferencia catión-anión en la dieta (DCAD). La alimentación con LCD conduce a una hipocalcemia transitoria, con la subsiguiente reabsorción del tejido óseo e incremento de la absorción del intestino delgado e incrementos en la disponibilidad del calcio120. Raciones con 8 a 10 g de calcio por día, producen efectos favorables para el propósito mencionado120. La utilización de sales aniónicas para reducir la hipocalcemia se basa en su carácter acidógeno, que provoca acidez digestiva y metabólica, y genera condiciones óptimas para la circulación de Ca en el organismo121-122. Otra estrategia alimenticia, para reducir la incidencia de hipocalcemia consiste en suministrar una ración deficiente en Ca antes del parto. Esto causa un balance negativo de Ca en la vaca antes del parto y estimula la secreción de la hormona paratiroidea (PTH) y de la 1,25-dihidroxivitamina D promoviendo la homeostasis del Ca al parto. En campo, se recomienda proporcionar raciones preparto con niveles reducidos de Ca (aproximadamente 0.5 % de Ca)123-124. La acidificación del pH en rumen e intestino conduce al incremento de la solubilización del Ca; la acidosis promueve la activación de la paratohormona (PTH), y ésta a su vez participa en la absorción del Ca intestinal124-125. La acidez aumenta la función de los osteoclastos, encargados de la resorción ósea, transfiriendo iCa2+ de los huesos a la circulación sanguínea e incrementando la excreción de Ca en la orina125-127. Las vacas alimentadas con una dieta DCAD negativa en el preparto, incrementan la concentración sanguínea de iCa2+(127. En condiciones normales, el organismo mantiene un pH entre 7.35 y 7.45128, a través de diversos mecanismos físico-químicos reguladores, como son: los sistemas amortiguadores (buffer o tampón) del plasma (bicarbonatos y proteínas) y el tejido óseo. Existen otros reguladores fisiológicos como la eliminación de CO2 por vía respiratoria en detrimento de los bicarbonatos, la eliminación de ácidos por vía renal y la reabsorción de bicarbonatos. La concentración de iones (miliequivalentes), establecen una igualdad en los diferentes medios, la suma de aniones (iones cargados negativamente con carácter ácido) es igual a la suma de cationes (iones cargados positivamente con carácter básico). Con base en que los iones Na+, K+ y Cl- (iones biodisponibles que no se pueden metabolizar en formas más simples) determinan el equilibrio ácido-base del medio plasmático y la función acidógena de los sulfatos (SO= ; acidifican directamente los fluidos biológicos)129, estos cuatro iones se toman en cuenta para el cálculo del balance catión-anión de la materia prima y la formulación de dietas para vacas secas117-118,125. Mediante el cálculo de la diferencia catiónica y aniónica en la dieta (DCAD) se puede formular la dieta sobre el equilibrio iónico y pH del medio plasmático117-118. La DCAD se define como la diferencia entre los cationes y los aniones. Al alimentar vacas con una dieta DCAD negativa a vacas secas al final de la gestación se incrementan los aniones (SO4= y Cl-), por lo que se altera la capacidad amortiguadora sanguínea y se acidifica la sangre125. En respuesta, el organismo libera cationes (H+) para neutralizar los aniones y mantener la electroneutralidad. Esto provoca la disminución del pH y genera acidez en la orina y mayor excreción de Ca; el nivel de iCa2+ en la circulación sanguínea se reduce y estimula la secreción de PTH y ésta a su vez participa en la formación activa de la 1,25 dihidroxivitamina D3 (1,25(OH)2 D3) y en la movilización de Ca óseo4,130 con el incremento de la concentración de iCa2+ en sangre123-125,130. Además, las vacas alimentadas con dietas DCAD negativa, incrementan sus concentraciones de serotonina127, la cual es importante para la función de la glándula mamaria durante la lactancia. Con base en lo anterior, la utilización de DCAD reduce la incidencia de hipocalcemia34,116-118,124,131-132, con el subsiguiente incremento en la función leucocitaria y en la salud reproductiva34. Un problema de las sales aniónicas es su baja palatabilidad, ya que reducen el consumo de alimento y predisponen a otros desórdenes alimenticios como la baja ingestión de energía en el período de transición. Afortunadamente, las nuevas DCAD son más palatables y evitan esta situación. Otra desventaja es su costo, pero se debe analizar el costo-beneficio de su utilización133-137.
Administración de calcio por vía oral
Se ha demostrado el efecto favorable del calcio vía oral, para la prevención de la hipocalcemia en vacas lecheras, incluso teniendo acceso a raciones con sales aniónicas o en hatos con baja incidencia de casos de fiebre de leche119. Cuando el animal consume menos Ca del requerido, se incrementa la absorción del Ca. Por el contrario, cuando el animal consume más Ca del requerido, la absorción del Ca disminuye138. Los eventos que causan los cambios en la absorción eficiente del Ca, se inician con cambios en el Ca plasmático pero dependen del control del metabolito activo de la vitamina D3, conocido como la 1-25- dihidroxivitamina D3 [1-25-(OH)2 D3]. A pesar de que existe evidencia de la absorción pre-duodenal de Ca, la mayor absorción de Ca ocurre en el duodeno o parte alta del intestino delgado139. La transferencia de Ca a través de las vellosidades intestinales ocurre por transporte facilitado y es iniciado por el 1,25-(OH)2 D3, que entra al enterocito por medio de difusión celular y se une a su receptor en el citoplasma celular140. El complejo receptor 1,25-(OH)2 D3 se traslada hacia la fracción de cromatina en el núcleo celular y éste complejo hormona-receptor sintetiza más ARN mensajero y proteínas específicas que regulan el transporte del Ca.
Existen varios componentes que limitan la biodisponibilidad y absorción del Ca. Los oxalatos, que pudieran reducir la cantidad de Ca en henos y alfalfas, o niveles bajos de fósforo (P) en la dieta, así como niveles altos de fluoruro de magnesio, concentración de lípidos en la dieta, o por ácidos nucleicos producidos por bacterias o paredes celulares bacterianas138. Existen compuestos como el cloruro de calcio (CaCl3) que tienen la capacidad de mantener la concentración de calcio sanguíneo110-111, esto se debe a su biodisponibilidad y su habilidad para estimular la respuesta ácida en la vaca, la cual incrementa su propia movilización de calcio110. Una buena absorción se obtiene con 50 g de calcio elemental disueltos en 250 ml de agua. Sin embargo, se debe tener cuidado con la dosificación del calcio. Existe el riesgo de una aspiración y resulta muy cáustico para los tejidos de las vías respiratorias altas110. El propionato de calcio se absorbe lentamente, probablemente porque no incrementa la acidez. La administración de 75 a 125 g disueltos en agua y propilenglicol, ofrece buenos resultados110-111. El carbonato de calcio disuelto en agua es otra presentación que se ha evaluado, sin resultados satisfactorios ya que no incrementa el nivel de calcio sanguíneo110, probablemente debido a su baja biodisponibilidad. Además, el carbonato de calcio produce una respuesta alcalogénica, la cual actúa de manera opuesta a las sales aniónicas e impide la movilización de calcio óseo. Para facilitar la dosificación de calcio se ha estudiado el uso de bolos con cloruro y sulfato de calcio. El bolo se administra inmediatamente después del parto y 12 h después. Con este tratamiento se ha incrementado la concentración iónica de calcio plasmático134-136. Este bolo tiene la ventaja de ser palatable, no se desperdicia el Ca, no hay riesgos de aspiración y la liberación del calcio es más lenta y eficaz. La aplicación de calcio por vía subcutánea no se recomienda debido a que causa irritación y necrosis en los tejidos11.
Serotonina
La serotonina regula la fisiología de la glándula mamaria durante la lactancia. Se sintetiza en varios tejidos del organismo a partir del aminoácido L-triptófano, por acción de la enzima triptófano hidroxinasa (TPH) para transformarlo en 5-hidroxitriptófano (5-HTP). La descarboxilasa convierte el 5-HTP en serotonina137-140. En roedores, la serotonina se sintetiza en intestino y otros tejidos141-144, viaja por torrente circulatorio y actúa en la glándula mamaria. La glándula mamaria posee receptores para serotonina145-148. Además, expresa a la enzima TPH147 y sintetiza serotonina durante la lactancia148-151. La serotonina estimula la síntesis y secreción de la proteína relacionada con la hormona paratiroidea (PTHrP) en glándula mamaria(145-146;151-157) y participa en la expresión de los receptores sensibles al calcio (CaSR) durante la lactancia158-160. La PTHrP se secreta en la circulación materna y actúa sobre las células óseas para estimular la reabsorción ósea en los osteoclastos, liberando calcio en la circulación sistémica142, con destino hacia glándula mamaria160. La adición de 5-HTP, el precursor de serotonina, a la ración alimenticia, durante el período de transición gestación-lactación en roedores, incrementa la concentración circulante de serotonina, PTHrP y Ca, así como el contenido de Ca en leche151. La PTHrP, a diferencia de la PTH, actúa como un regulador parácrino y se ubica en la circulación durante la lactancia o hipercalcemia humoral160. Por lo tanto, al igual que la PTH, la PTHrP actúa como un regulador hormonal del Ca y es importante para la homeostasis y movilización de Ca durante el parto y lactancia161-162. Además, el PTHrP se detecta en sangre únicamente durante la lactancia. Disminuye su producción, su concentración plasmática y la preservación de la masa ósea159. La nula concentración sérica de PTHrP durante la lactancia, se restaura con la aplicación de 5-HTP en el transcurso de 1 h146. Ello demuestra la importancia de 5-HTP en la producción de PTHrP durante la lactancia y en el incremento del Ca sanguíneo152-153. La CaSR identifica variaciones del calcio libre extracelular, se unen sus iones y se establece el vínculo para la respuesta celular en varios órganos 163-167. Durante la lactancia, se inhibe la producción de PTHrP y se estimula el transporte de calcio hacia la leche, se activa con el incremento de calcio en la circulación158,168. Por lo tanto, la glándula mamaria actúa como un órgano sensible al calcio durante la lactancia, que responde a los cambios en su concentración extracelular, principalmente a través del receptor sensible al calcio. El cual identifica la concentración de Ca en la circulación sanguínea y en conjunto con la PTHrP regula su nivel en la sangre159. La serotonina ayuda a mantener la homeostasis del calcio en la lactancia. La PTHrP libera el calcio del tejido óseo hacia la circulación, y activa a los CaSR, que presentan retroalimentación negativa sobre la PTHrP. En consecuencia, se suspende la estimulación sobre los osteoclastos, es decir, se disminuye su liberación del tejido óseo. La CaSR también promueve el transporte de calcio sanguíneo a leche. Por consiguiente, reduce el Ca en sangre y causa una mayor secreción de PTHrP en las células epiteliales mamarias, aumentando la reabsorción de calcio. Por lo tanto, la glándula mamaria regula sus propios requerimientos de calcio bajo un sistema de retroalimentación negativa159 que le permite mantener sus requerimientos de calcio durante la producción láctea. En el ganado bovino productor de leche, puede presentarse un proceso similar a los roedores. Hay expresión de receptores de serotonina en el epitelio mamario144,169. La concentración circulante de serotonina en el primer día de la lactancia se ha correlacionado positivamente con el nivel circulante de Ca en vacas lecheras153-156, así como en la mayor parte de la lactancia170. La aplicación intravenosa de 5-HTP, el precursor de la serotonina, administrado al final de la lactancia en vacas Holstein no gestantes157 y al final de la gestación en vacas preñadas148-151, ha incrementado el nivel sistémico de serotonina y calcio, y ha disminuido la eliminación de calcio por orina, aumentando la concentración de calcio en leche y calostro. El efecto de la serotonina es independiente a la hormona paratiroidea151. Además, la PTHrP ha sido identificada previamente en el sistema circulatorio de la vaca170-172.
Conclusiones
La hipocalcemia puede presentarse en el periparto por alteraciones en la homeostasis del calcio, cuando la concentración sanguínea y citosólica del Ca disminuye. La hipocalcemia puede presentarse en forma clínica y subclínica. La reducción del calcio conlleva a una disminución de la función inmune, y de las contracciones del músculo liso, incrementando el riesgo de metritis y mastitis, entre otras alteraciones. La hipocalcemia clínica se trata con calcio vía endovenosa y la hipocalcemia subclínica con calcio vía oral. La prevención requiere de la adición de sales aniónicas en la ración y la adición de calcio por vía oral. Además de inducir una leve hipocalcemia preparto para estimular la secreción de la hormona paratiroidea (PTH) y de la 1,25-dihidroxivitamina D y así inducir la homeostasis del Ca después del parto. La absorción eficiente del Ca depende del nivel de Ca plasmático y del metabolito activo de la vitamina D3, denominado 1,25-dihidroxivitamina D3 [1-25-(OH)2 D3]. Durante la lactancia, la serotonina participa en mantener la homeostasis del calcio por medio de la síntesis y secreción de la proteína relacionada con la hormona paratiroidea (PTHrP), y este efecto es independiente a la acción de la hormona paratiroidea.
Cuadro 1 Niveles sanguíneos de calcio (Ca) en vacas lecheras expuestas a distintos tratamientos y condiciones del sistema de producción
| País | Tratamiento | No. de animales |
Ca (mg/dl) | Hipo- calcemia subclínica |
Hipo- calcemia clínica |
RMF1 (%) |
Vacas caídas (%) |
Ref2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Argentina | Control | 240 | 7.11 | 9.4 | 12.5 | 173 | ||
| Tratamiento3 | 280 | 9.32 | 6.0 | 0.6 | ||||
| Estados Unidos de América | Control4 | 3.8 | 82 % | 174 | ||||
| Tratamiento5 | 4.3 | 30 % | ||||||
| México | Control | 10 | 80 % (8/10) | 0 % (0/10) | 175 | |||
| Tratamiento | 10 | 40 % (4/10) | 0 % (0/10) | |||||
| Sistema: | ||||||||
| España y Uruguay | Intensivo | 256 | 10.96 + 0.06 | 176 | ||||
| Silvo-pastoril | 354 | 9.35 + 0.09 | ||||||
| Chile | 76 | 2.0-2.6 mmol/L | 51 % | 26 | 177 | |||
| Chile | Preparto: | 178 | ||||||
| 1986-20026 | 471 | 2.37 + 0.14 | ||||||
| 2003-2011 | 270 | 2.29 + 0.18 | ||||||
| Posparto: | ||||||||
| 1986-2002 | 1041 | 2.35 + 0.14 | ||||||
| 2003-2011 | 766 | 2.27 + 0.12 | ||||||
| Costa Rica | Raza: | |||||||
| Holstein | 49 | 7.85 | 27 (55 %) | 2 (4 %) | 179 | |||
| Jersey | 62 | 7.49 | 31 (50 %) | 8 (13 %) | ||||
| Guernsey | 41 | 8.06 | 18 (44 %) | 0 (0 %) | ||||
| Colombia | Producción láctea: | Etapa: | 180 | |||||
| Baja | Preparto | 2.14 + 0.10 | ||||||
| Posparto | 2.39 + 0.10 | |||||||
| Alta | Preparto | 2.42 + 0.11 | ||||||
| Posparto | 2.40 + 0.12 |
1RMF= Retención de membranas fetales (%).
2Ref=Referencias bibliográficas.
3Tratamiento: mezcla de sales minerales (150g Cl2Ca, 150g NHSO4, 29g MgO2).
4Control= Dieta con +50 meq/kg;
5Dieta con -250meq/kg.
6Periodos (años).
Cuadro 2 Comparación de incidencia de casos de hipocalcemia subclínica e hipocalcemia clínica en hatos lecheros de distintos países
| País | Raza | No. de animales | Niveles plasmáticos de calcio (mg/dl) | Hipocalcemia subclínica (%) | Hipocalcemia clínica (%) | Ref.1 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Costa Rica | Holstein | 49 | 7.85 | 27 (55) | 2 (4) | 180 |
| (Pastoreo) | Jersey | 62 | 7.49 | 31 (50) | 8 (13) | |
| Guernsey | 41 | 8.06 | 18 (44) | 0 (0) | ||
| Costa Rica | Raza: | No. de animales | No. de partos | Hipocalcemia subclínica (%) | Hipocalcemia clínica (%) | 181 |
| (Pastoreo) | Jersey | 454 | 1 | 25 | 1 | |
| 447 | 2 | 41 | 4 | |||
| 291 | 3 | 49 | 6 | |||
| 166 | 4 | 51 | 10 | |||
| 72 | 5 | 54 | 8 | |||
| 32 | 6 | 42 | 13 | |||
| Estados Unidos | Holstein | No. de partos | Hipocalcemia subclínica (%) | Hipocalcemia clínica (%) | 182 | |
| (Estabulado) | 1 | 53 | 6 | |||
| 2 | 42 | 13 | ||||
| 3 | 78 | 2 | ||||
| 4 | 44 | 29 | ||||
| 5 | 47 | 29 | ||||
| 6 | 63 | 25 | ||||
| Índices de riesgo | ||||||
| México | Holstein | No. de partos | RFM2 | Hipocalcemia | 183 | |
| (Estabulado) | 1-2 | 0.68 | 0.31 | |||
| 3-4 | 1.33 | 0.32 | ||||
| 5-6 | 1.57 | 5.80 | ||||
| 7-8 | 1.65 | 3.37 | ||||
| >9 | 1.12 | 2.14 | ||||
1Ref= Referencia bibliográfica.
2RMF=Retención de membranas fetales.
