Concentraciones de LH en periodos de transición reproductiva en cabras criollas x Nubia con diferente condición nutricional

Serum LH concentrations during seasonal reproductive transitions in criollo x Nubian goats with different nutritional status

Eliab Estrada-Cortés^af, Jorge Urrutia-Morales^c, Eugenio Villagómez-Amezcua^df, Mario A. Espinosa-Martínez^b, Héctor Jiménez-Severiano^bf, Mario Cárdenas-León^e, Héctor R. Vera-Ávila^bf

^a Campo Experimental Centro Altos de Jalisco - INIFAP. México.

^c Campo Experimental San Luis - INIFAP. México.

^d Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Microbiología - INIFAP. México.

^e Departamento de Biología de la Reproducción - INCMNSZ. México.

^f Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán - UNAM. México.

Recibido el 17 de junio de 2014.
Aceptado el 8 de septiembre de 2014.

Resumen

Palabras clave: Nutrición, Estacionalidad reproductiva, Cabra.

Abstract

The effect of body energy reserves (BMI) and daily feed intake (FI), on serum LH during transitions into the anovulatory (AT) or breeding season (BT) was determined. Twelve ovariectomized Criollo/Nubian goats, bearing s.c. 17-β estradiol implants, were assigned to two groups of BMI (n=6): high (HBMI) and low BMI (LBMI). Within each BMI group, two subgroups (n=3) were established: with (WFIR) and without (WOFIR) temporal restriction in FI. LH pulse frequency (LHF) and mean (LHM) and basal (LHB) serum LH concentrations were determined. LHF, LHM and LHB gradually diminished during AT (2.08, 1.41, 0.41 pulses/6 h; 2.1, 1.21, 0.51 ng/ml; 1.3, 0.8, 0.4 ng/ ml; P<0.01), whereas LHM and LHB gradually increased during BT (1.01, 1.58, 1.87 ng/ml; 0.57, 0.98, 1.04 ng/ ml; P<0.01). HBMI goats had greater LHF than LBMI goats during AT (2.05 vs 0.55 pulses/6 h; P<0.05) and BT (3.2 vs 0.9 pulses/6 h; P<0.05), and also greater LHM during BT (2.1 vs 0.87 ng/ml; P<0.01). During AT, temporal feed restriction caused an earlier decrease on LHM and LHB in HBMI goats making their profile similar with LBMI goat's profile. During BT, temporal feed restriction diminished LHF and LHB independently of BMI (2.8 vs 1.3 pulses/ 6 h and 1.18 vs 0.55 ng/ml for WOFIR vs WFIR; P<0.05). Body energy reserves and daily feed intake modulate LH secretion during reproductive transitions in Criollo/Nubian goats. Moreover, temporal restriction in feed intake might diminish LH secretion during transition into the anovulatory season, even in goats with high BMI.

Key words: Nutrition, Reproductive seasonality, Female goat.

INTRODUCCIÓN

Existen evidencias de que la duración de la época de anestro/anovulatoria puede estar influenciada por el plano nutricional y la condición corporal en genotipos caprinos considerados de estacionalidad moderada^(1,2). Asimismo, se ha observado que independientemente de la condición corporal, restricciones temporales en el consumo de alimento pueden alargar la duración del periodo anovulatorio en cabras criollas cruzadas, resaltando el efecto regulador de este componente⁽³⁾.

En los mamíferos con estacionalidad reproductiva, el inicio y fin del periodo de anestro/anovulación estacional está determinado por la disminución e incremento en la frecuencia de secreción pulsátil de GnRH y por consiguiente de LH⁽⁴⁾, lo cual se refleja en las concentraciones séricas de esta última⁽⁵⁾. Esto, derivado fundamentalmente de un aumento y disminución en la sensibilidad del hipotálamo a la retroalimentación negativa ejercida por los estrógenos⁽⁶⁾. Asimismo, el estrés nutricional también puede ocasionar un aumento en la sensibilidad del hipotálamo a la retroalimentación negativa de los estrógenos en rumiantes domésticos, lo cual afecta negativamente la secreción pulsátil de GnRH/LH y consecuentemente, la actividad cíclica ovulatoria^(7,8). Se considera que en estos animales el mediador del efecto de retroalimentación negativa de los estrógenos sobre la secreción de GnRH/LH, es un grupo neuronal localizado en la región mediobasal del hipotálamo que utiliza a las Kisspeptinas, Neurocinina n y Dinorfina como neuromediadores (neuronas KNDy)⁽⁹⁾. De acuerdo a lo anterior, es posible que en rumiantes domésticos estacionales, las neuronas KNDy actúen como integradoras de las señales fotoperiódicas y nutricionales para determinar la duración del periodo anovulatorio. No obstante, señales nutricionales con efectos a nivel ovárico también podrían estar implicadas⁽¹⁰⁾.

El presente estudio se diseñó para determinar el efecto de las reservas corporales de energía y el consumo diario de alimento, sobre las concentraciones séricas de LH durante los periodos de transición reproductiva en un genotipo caprino considerado como de estacionalidad moderada. La hipótesis experimental fue que durante los periodos de transición reproductiva estacional, el consumo diario de alimento juega un papel más importante en la regulación de secreción de LH que las reservas corporales de energía, de forma similar a lo observado con la actividad ovulatoria en un estudio realizado de manera paralela⁽³⁾.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se llevó a cabo entre febrero y octubre de 2005, en el estado de San Luís Potosí, México (22° 14' 03" N, 100° 53' 11" R y 1,835 msnm). El fotoperiodo en esta zona varía de 13 h 22 min en el solsticio de verano a 10 h 38 min en el de invierno. El clima se clasifica como seco con una precipitación anual promedio de 285.9 mm, concentrada entre junio a septiembre. Las variaciones de fotoperiodo, temperatura media y precipitación pluvial ocurridas durante el periodo experimental se muestran en la Figura 1.

Se utilizaron 12 cabras adultas de raza criolla encastadas de Nubia, sin gestar ni lactar, aisladas del contacto con machos cabríos y bajo fotoperiodo natural. Todos los procedimientos experimentales se realizaron de acuerdo a la guía internacional de principios para investigación biomédica en animales⁽¹⁵⁾.

Manejo

Tres meses previos al inicio del experimento se manipuló la dieta para conformar dos grupos: 1) índice de masa corporal (IMC) alto (IMCA, n=6; IMC ≥10.5); y 2) IMC bajo (IMCB, n=6; IMC ≤10.0). El IMC se considera un buen estimador de las reservas corporales de energía en hembras caprinas⁽¹⁷⁾ y se calcula de acuerdo a una fórmula establecida⁽¹⁵⁾.

Una vez conformados los grupos de IMC, la alimentación de los animales se basó en una sola dieta (9.76 % de PC y 2.02 Mcal de EM/kg de alimento en base seca), ajustando la ración de acuerdo al peso vivo individual para lograr niveles nutricionales de mantenimiento⁽¹⁸⁾ y estabilizar el peso e IMC de acuerdo al grupo correspondiente. Desde el periodo previo al inicio del experimento y durante éste, las cabras permanecieron estabuladas en corralescomunales con agua a libre acceso. Asimismo, se alimentaron una vez al día (0900 h) y cada una recibió su ración en comederos individuales.

Al inicio del experimento, la mitad de los animales de los grupos IMCA e IMCB se asignó de manera aleatoria a uno de dos consumos diarios de alimento (CA): 1) oferta del 100 % de la ración de mantenimiento de forma constante (SRCA); 2) oferta del 100 % de la ración de mantenimiento pero con restricciones temporales del 40 % (CRCA). najo tal esquema, a los animales CRCA, se les ofreció el 100 y 60 % de la ración de mantenimiento en periodos de 11 y 10 días durante todo el estudio. Lo anterior con el propósito de evitar un cambio de IMC en los animales de los subgrupos restringidos y por lo tanto, tratar de disociar el efecto de las reservas corporales de energía (IMC) y de su ingreso a través del consumo diario de alimento (CA).

Muestreos

Se realizaron tres ventanas de muestreo durante la transición hacia la época anovulatoria (muestreos 1, 2 y 3 para el 16 de febrero, 9 y 30 de marzo, respectivamente) y tres durante la transición hacia la época reproductiva (muestreos 4, 5 y 6 para el 24 agosto, 14 septiembre y 5 octubre, respectivamente). Las fechas para las ventanas de muestreo se establecieron con base a la actividad ovulatoria de un grupo de cabras intactas, de un experimento en paralelo; en éste, los días de restricción nutricional se aplicaban durante la segunda mitad del ciclo estral en curso, iniciando 10 días antes de la fecha estimada para su siguiente ovulación⁽³⁾. El día previo a cada muestreo, se insertó una cánula (catéter intravenoso de poliuretano radiopaco; 18G x 30 cm, Luer Lock) en la vena yugular de las cabras; 60 min previos al muestreo (0900 h en todas las ocasiones), los animales fueron alojados en jaulas individuales y se colocaron extensiones tubulares de polietileno a las cánulas, para obtener las muestras a distancia. En cada ventana de muestreo, se colectaron muestras de sangre cada 15 min durante 6 h; las muestras se centrifugaron a 1,400 xg durante 15 min para la obtención de plasma sanguíneo y éste fue congelado a -20 °C hasta la determinación de LH.

Análisis hormonal

Se cuantificó LH usando un RIA heterólogo de doble anticuerpo, validado para LH bovina⁽¹⁹⁾. La hormona utilizada como referencia en la curva patrón fue la USDA-bLH-B5 (AFP-5,500) y para la marcación con I¹²⁵ fue la USDA-bLH-I-1 (AFP-6000); como primer anticuerpo se usó un suero de conejo anti-LH ovina (CSU-204, producido por GD Niswender). La sensibilidad del ensayo fue de 0.05 ng/ml y los coeficientes de variación intra e inter ensayo fueron 6.8 y 16.6 % respectivamente. Las variables de respuesta evaluadas fueron: frecuencia de pulsos de LH (pulsos/6 h; FPLH), concentración media (CMLH) y concentración basal de LH (CBLH). Los pulsos fueron identificados utilizando el programa Pulsar⁽²⁰⁾, el cual se calibró con los valores G siguientes: G1= 99; G2= 2.6; G3= 1.92; G4= 1.46; y G5= 1.13. Se usaron cinco iteraciones, un tiempo de ajuste de valores ("smoothing time") de 180 min y se incluyeron los parámetros constante, lineal y cuadrático (SD [y] = b₀ 6.64 + b₁ -0.12 + b₂ 0.003), estimados en función de la desviación estándar del ensayo, de acuerdo a la concentración de la hormona.

Análisis estadístico

Todos los datos se sometieron a análisis de varianza, utilizando la versión 9.0 del paquete estadístico SAS. Los valores de P≤0.05 y de P≤0.10 en cada análisis se consideraron como significativos o tendencia, respectivamente.

En ambos periodos de transición, el IMC de cada animal se consideró como variable de constatación y se analizó mediante un diseño complemente al azar en un arreglo factorial 2 x 2, en donde se incluyó al IMC (IMCA e IMCB) y al CA (SRCA y CRCA) como factores. Este análisis se realizó para determinar si la restricción temporal en el consumo de alimento afectaba o no el nivel de IMC de las cabras y con ello, corroborar si se había logrado disociar los efectos de consumo diario de alimento y reservas corporales de energía.

En ambos periodos de transición, la FPLH, CMLH y CBLH se analizaron mediante un diseño de parcelas divididas, en donde se incluyó al IMC (IMCA e IMCB) y al CA (SRCA y CRCA) como efectos de parcela grande, y al periodo de muestreo (PER; muestreos 1, 2 y 3 o muestreos 4, 5 y 6) como efecto de parcela pequeña en un arreglo factorial completo. Los datos de la FPLH se transformaron a raíz cuadrada de Y +0.5 para su análisis estadístico⁽²¹⁾, pero en la sección de resultados se presentan los valores no transformados.

RESULTADOS

Índice de masa corporal

En ambos periodos de transición, la variable de respuesta IMC fue influenciada por el efecto de grupo de IMC (P<0.01), pero no por el de CA o la interacción IMC x CA (P>0.10). Los resultados indican que la condición de restricción temporal en el consumo de alimento de los subgrupos correspondientes no afectó su IMC (Cuadro 1).

Durante esta transición, la frecuencia de pulsos de LH sólo fue influenciada por el periodo de muestreo (P<0.01) y por el nivel de índice de masa corporal (P<0.05). La FPLH disminuyó de manera gradual conforme avanzó el año hacia la época anovulatoria (2.08^a, 1.41^ab y 0.41^b pulsos/6 h, ee= 0.32, para los PER 1, 2 y 3). Por otro lado, el grupo de cabras con IMCA presentó una mayor FPLH que el grupo con IMCB, independientemente del periodo de muestreo (2.05 vs 0.55 pulsos/6 h, ee= 0.26).

La concentración media de LH fue influenciada por el periodo de muestreo (P<0.01) y la interacción entre los factores IMC x CA x PER (P<0.05). Al igual que la FPLH, la CMLH disminuyó a medida que avanzó el año hacia la época anovulatoria (2.10^a, 1.21^b y 0.51^b ng/ ml, ee= 0.21, para los PER 1, 2 y 3). En el caso de la interacción entre el IMC x CA x PER, se puede observar que en todos los grupos de tratamiento se presentó una disminución de la CMLH a medida que avanzó el año (Figura 2); sin embargo, el perfil de disminución fue diferente entre grupos, específicamente en el de IMCA/SRCA con respecto a los demás; las cabras con IMCA presentaron CMLH mayores que las de IMCB durante los periodos 1 y 2 cuando no fueron restringidas en CA (grupo IMCA/SRCA), pero cuando sí fueron restringidas (grupo IMCA/CRCA), se anuló esta diferencia, haciendo que su perfil de cambio fuera similar al de cabras con IMCB.

La concentración basal de LH fue influenciada por el periodo de muestreo (P<0.01) y la interacción entre los factores IMC x CA x PER (P<0.05). Asimismo, se observó una tendencia de efecto ocasionado por la interacción entre el CA x PER (P=0.07). La CBLH mostró una disminución conforme se avanzó a la época anovulatoria (1.32^a, 0.76^b y 0.35^b ng/ml, ee= 0.15, para los PER 1, 2 y 3).

En cuanto al efecto de la interacción IMC x CA x PER (Figura 3), éste se manifestó de manera similar a lo observado con la CMLH; la restricción en el CA anuló el efecto positivo del IMC alto, esto último reflejado en una mayor CBLH al inicio del periodo de transición comparado con cabras de IMCB. Por su parte, la tendencia de efecto por la interacción CA x PER implicó que aunque en las dos condiciones de CA se presentó una disminución gradual de la CBLH, la restricción nutricional provocó que los valores para esta variable fueran más bajos que en la condición no restringida, sobre todo al inicio de la etapa evaluada (1.95^a, 0.91^b, 0.55^bc vs 0.68^bc, 0.60^bc, 0.15^c ng/ml, ee= 0.21, para los grupos SRCA y CRCA durante los PER 1, 2 y 3).

Concentraciones séricas de LH en la transición a la época reproductiva

Para esta transición, la frecuencia de pulsos de LH fue influenciada por las condiciones de índice de masa corporal (P<0.01) y de consumo de alimento (P<0.01). No se encontraron diferencias (P>0.10) por efecto del periodo de muestreo o de las interacciones entre factores principales para esta variable. El grupo de cabras con IMCA presentó mayor FPLH que el grupo con IMCB (3.22 vs 0.88 pulsos/6 h, ee= 0.21). Por su parte, el grupo SRCA también mostró una mayor FPLH respecto al grupo CRCA (2.83 vs 1.27 pulsos/6 h, ee= 0.21).

La concentración media de LH fue influenciada por el periodo de muestreo (P<0.01) y el índice de masa corporal (P<0.01) y además se observó una tendencia (P=0.06) de efecto asociado al consumo diario de alimento. La CMLH se incrementó a medida que avanzó el año hacia el otoño (1.01^b, 1.58^a y 1.87^a ng/ ml, ee= 0.26, para los PER 4, 5 y 6). El grupo de cabras con IMCA presentó mayor CMLH que el grupo con IMCB, independientemente del periodo de muestreo (2.10 vs 0.87 ng/ml, ee= 0.10). En cuanto a la tendencia de efecto por consumo de alimento, el grupo de cabras SRCA presentó mayor CMLH que el grupo CRCA (1.89 vs 1.08 ng/ml, ee= 0.10).

La concentración basal de LH fue influenciada por el periodo de muestreo (P<0.01), el consumo de alimento (P<0.05) y por la interacción entre el IMC x PER (P<0.01). También se observó una tendencia de efecto por índice de masa corporal (P=0.07). La CBLH incrementó a medida que avanzó el año hacia el otoño (0.57^b, 0.98^a y 1.04^a ng/ml, ee= 0.06, para los PER 4, 5 y 6). El grupo de cabras SRCA presentó mayor CBLH que el grupo CRCA, independientemente del periodo de muestreo (1.18 vs 0.55 ng/ml, ee= 0.10). En la interacción IMC x PER, se observó que en ambos grupos la CBLH aumentó a medida que el año avanzó hacia el otoño; sin embargo, el grupo de IMCA presentó valores estadísticamente superiores de CBLH dentro de los PER 5 y 6 comparado con el grupo de IMCB (0.67^a, 1.39^b, 1.41^b vs 0.47^a, 0.57^a, 0.68^a ng/ml, ee= 0.09, para los grupos IMCA y IMCB durante los PER 4, 5 y 6). En el caso de la tendencia de efecto por IMC, el grupo de cabras con IMCA presentó mayor CBLH que el grupo con IMCB (1.16 vs 0.57 ng/ml, ee= 0.05).

DISCUSIÓN

Los valores de IMC de los animales experimentales durante ambos periodos de transición (Cuadro 1), indican que sí se logró el paradigma experimental deseado: disociar el efecto de reservas corporales de energía, representadas por el IMC, del asociado al consumo diario de alimento (efecto de grupo de IMC pero no de grupo de CA o de la interacción IMC x CA).

En el caso de LH, cabe mencionar que las concentraciones séricas de la hormona se consideran un buen indicador de su patrón de secreción a nivel hipofisiario⁽⁵⁾. En ese sentido, los resultados indican que en cabras de estacionalidad moderada, la secreción de LH (y por inferencia de GnRH) es modulada por el estado nutricional de los animales en ambos periodos de transición. Asimismo, sustentan parcialmente la hipótesis planteada, ya que la secreción de LH durante ambos periodos de transición fue modulada tanto por la condición de reservas corporales de energía (IMC), como por su ingreso a través del consumo diario de alimento. Sin embargo, durante la transición hacia la época anovulatoria, se observó que el efecto regulador de la restricción alimenticia se impuso al efecto de las reservas corporales de energía (Figuras 2, 3).

En cuanto al efecto del periodo de muestreo, la secreción de LH disminuyó durante la transición hacia la época anovulatoria y se incrementó durante la transición hacia la época reproductiva. Resultados similares han sido observados en otros estudios realizados en cabras de razas consideradas de estacionalidad reproductiva moderada^(22,23). En estos animales, se ha determinado que durante las épocas de transición reproductiva, la secreción de LH es regulada por cambios en la sensibilidad hipotalámica a la retroalimentación negativa de los estrógenos. También se ha indicado que las variaciones estacionales en la secreción de LH, dependen de un ritmo endógeno reproductivo anual, el cual es sincronizado por la secuencia de cambios en duración del fotoperiodo a través del año^(4,24).

Respecto al efecto del estado nutricional durante los periodos de transición reproductiva, se ha observado que una baja condición corporal en ovejas^(25,26,27), o un periodo prolongado de subalimentación en cabras de baja estacionalidad reproductiva⁽²³⁾, afectan la secreción de LH. Sin embargo, no existen estudios que hayan descrito una reducción en las concentraciones séricas de esta hormona, debido a restricciones temporales en el consumo de alimento, incluso en cabras con altas reservas corporales de energía. La generalidad de las publicaciones en rumiantes domésticos, indica que la secreción de LH sólo es afectada en circunstancias de restricción alimenticia prolongada^(7,28,29), o sólo en animales con bajas reservas corporales de energía después de un ayuno relativamente prolongado⁽¹⁵⁾. Los resultados del presente trabajo sugieren que en cabras de estacionalidad moderada, el sistema regulador de la secreción de GnRH/LH es capaz de disociar y responder diferenciada-mente a señales relacionadas con el consumo de alimento o con las reservas corporales de energía, particularmente durante los periodos de transición reproductiva.

La mayor respuesta del sistema neuronal regulador de la secreción de GnRH/LH hacia las señales relacionadas con el consumo de alimento, podría indicar un mecanismo de adaptación de las cabras criollas a las condiciones de escasez de forraje a las que comúnmente deben hacer frente. En México, la mayoría de las cabras son mantenidas en agostaderos en donde la disponibilidad de alimento es fluctuante a través del año⁽³⁰⁾. En este sentido, se ha propuesto que la habilidad del eje hipotálamo-hipófisis para responder rápidamente a los cambios en la alimentación (incremento o deficiencia), puede ser una estrategia para la sobrevivencia y perpetuación de las especies⁽³¹⁾. Como ejemplo, en regiones donde la disponibilidad de alimento es muy fluctuante, existen razas de ovejas que han desarrollado una estrategia reproductiva de tipo oportunista. Esta estrategia, implica que la actividad ovulatoria es inducida rápidamente por incrementos en el consumo de alimento aún durante la época de anestro, lo cual demuestra que el efecto regulador de la nutrición sobre la actividad reproductiva se impone al del fotoperiodo⁽³²⁾. De manera similar, las señales asociadas al consumo de alimento podrían reflejar la condición energética actualizada de las cabras criollas, y convertirse en el componente nutricional de mayor importancia para el sistema neuronal regulador de la secreción de GnRH/LH durante los periodos de transición reproductiva. Sin embargo, a diferencia de la estrategia oportunista de las ovejas, en las cabras el fotoperiodo sigue manteniéndose como el sincronizador primario de la actividad estacional reproductiva, y la condición nutricional actúa más bien como un modulador secundario.

Lo anterior es apoyado por los resultados de otro estudio realizado de manera paralela (mismo genotipo, ubicación, tratamientos y características de manejo), en el cual la actividad ovulatoria durante los periodos de transición reproductiva fue afectada por la restricción temporal del consumo de alimento y no por el estado de reservas corporales de energía⁽³⁾. Sin embargo, si la secreción de LH también es afectada por un nivel bajo de reservas corporales de energía como ocurrió en el presente estudio, la pregunta es: ¿Por qué este efecto no se vio reflejado en la actividad ovulatoria evaluada en el trabajo previamente mencionado? Esta situación sugiere la posibilidad de que durante los periodos de transición reproductiva, el efecto del estado nutricional sobre la actividad ovulatoria también involucre a una regulación directa a nivel ovárico. Asimismo, que cada componente del estado energético pueda generar señales con efecto diferencial en la regulación de la actividad ovárica. Esa regulación podría involucrar una vía independiente de LH con efecto propio o que potencialice el efecto de la gonadotropina. Una situación similar se presenta en machos ovinos Merino, en los cuales el ciclo de crecimiento testicular está asociado a cambios nutricionales que no producen cambios en la secreción de gonadotropinas⁽³²⁾.

Por otra parte, se ha demostrado en pequeños rumiantes que glucosa, insulina, IGF-I y leptina son mediadores importantes para el efecto del estado energético sobre la actividad ovulatoria, con efectos ováricos directos e indirectos a través de la regulación de la secreción de GnRH/ LH^(33,34,35). En ese sentido, se ha observado que las concentraciones circulantes de estos señalizadores metabólicos se ve disminuida en animales con bajas reservas de energía, así como en aquellos sometidos a restricción en el consumo de alimento^(11,25,36). Existe por lo tanto la posibilidad de que la disminución en secreción de LH observada en las cabras con restricción alimenticia o con bajas reservas de energía, pudiera haber involucrado una disminución en las concentraciones de los señalizadores mencionados, aunque esto no se demostró en el presente estudio.

Durante los periodos de transición reproductiva, la secreción de LH es modulada tanto por las reservas corporales de energía como por el consumo diario de alimento en cabras de estacionalidad reproductiva moderada. Sin embargo, durante la transición a la época anovulatoria, aumenta la importancia del efecto de restricción temporal en el consumo de alimento, ya que es capaz de disminuir la secreción de LH aún en cabras con buenas reservas corporales de energía.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al INIFAP por el financiamiento otorgado (Proyecto 1243491519) y las facilidades en la utilización de sus instalaciones para realizar la presente investigación.

LITERATURA CITADA

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