IGF–I y actividad ovárica de cabras en condición corporal divergente y con un suplemento de proteína no degradable en rumen
IGF–I ovarian activity of goats in divergent body condition and with a supplement of non–degradable protein in rumen
Minerva Guerra–García1, César A. Meza–Herrera2*, M. Teresa Sánchez–Torres–Esqueda1, Jaime Gallegos–Sánchez1, Glafiro Torres–Hernández1, Arturo Pro–Martínez1
1 Ganadería. Campus Montecillo. Colegio de Postgraduados. 56230. Montecillo, Estado de México.
2 Universidad Autónoma Chapingo. Unidad Regional Universitaria de Zonas Áridas. Bermejillo, Durango, Mexico. *Autor responsable: (cmeza2000@hotmail.com).
]]>Recibido: Abril, 2007.
Aprobado: Enero, 2009.
Resumen
La influencia de la nutrición en la función ovárica es mediada por cambios en niveles de hormonas metabólicas y de la superfamilia de factores de crecimiento, pero su importancia relativa y rutas de acción necesitan ser dilucidadas. En el presente estudio se usaron 32 cabras adultas (7/8 Saanen–Alpina x 1/8 Criollo), con un periodo de alimentación divergente de 40 d para formar dos grupos con condición corporal (CC) baja (CCB) y alta (CCA). El experimento tuvo 40 d pre y 15 d post–ovulación. Las cabras recibieron 70 % y 100 % de los requerimientos nutricionales; la dieta base fue heno de alfalfa molido más un suplemento de proteina no degradable en rumen (PNDR): 0 g y 103.95 g. Los pesos corporales en ayuno y la CC fueron registrados al inicio del estudio y cada 15 d. Dos aplicaciones con cloprostenol fueron usadas para inducir el celo de las cabras; 24 h después de la segunda aplicación, en fase folicular preovulatoria, 16 cabras (cuatro cabras por tratamiento) fueron seleccionadas para dos muestreos sanguíneos y determinar la concentración sérica del IGF–I mediante RIA. La actividad ovárica total (AOT) se evaluó mediante ultrasonografía, registrando el número de cuerpos lúteos (CLT), folículos totales (FT), folículos antrales (FA), AOT–1 (CLT + FT) y AOT–2 (CLT + FA). El suplemento con PNDR aumentó CLT y FT (p<0.05), AOT–1, AOT–2 e IGF–I (p<0.01) y hubo una correlación positiva (p<0.05) de IGF–I con PNDR (R=0.53) y con la calificación de la CC (R=0.51). Para CCA hubo una mayor respuesta en AOT–1 (p<0.05), VOT, CLT, FA, AOT–2 e IGF–I (p<0.01). Se concluye que en cabras adultas un suplemento con PNDR y una buena CC en la etapa previa al empadre, mejora la respuesta ovárica y se relaciona positivamente con un aumento en los niveles circulantes de IGF–I.
Palabras clave: Actividad ovárica, cabras, condición corporal, IGF–I, proteína no degradable en rumen.
Abstract
The influence of nutrition on ovarian function can be measured through changes in metabolic hormone levels and the superfamily of growth factors, but its relative importance and paths of action need to be determined. In the present study, 32 adult goats (7/8 Saanen–Alpina x 1/8 Criollo) were exposed to a divergent feeding period of 40 d to form two groups with low (LBC) and high (HBC) body condition (BC). The experiment included 40 d pre and 15 d post–ovulation. Goats received 70 % and 100 % of the nutritional requirements; the base diet was ground alfalfa hay plus a non–degradable protein supplement in rumen (NDPR): 0 g and 103.95 g. Both body weights in fasting and the BC were taken at the beginning of the study and every 15 d. Two applications with cloprostenol were used to synchronize the estrus of goats; 24 h after the second application, in pre–ovulatory follicular phase, 16 goats (four goats per treatment) were selected for two blood samplings and to detemine the serum concentration of the IGF–I through RIA. The total ovarian activity (TOA) was evaluated through ultrasonagraphy, registering the number of corpus luteum (CLN), total follicles (TF), antral follicles (AF), TOA–1 (CLN+TF) and TOA–2 (CLN+AF). The supplement with NDPR increased CLN and TF (p<0.01), TOA–1, TOA–2 and IGF–I (p<0.01), and there was a positive correlation (p<0.05) of IGF–I with NDPR (R = 0.53) and with BC scoring (R=0.51). For HBC there was a higher response in TOA–1 (p<0.05), TOV, CLN, AF, TOA–2 and IGF–I (p<0.01). It is concluded that in adult female goats a supplement with NDPR and a good BC in the stage prior to mating, improves the ovarian response and is positively related to an increase in the circulating levels of IGF–I.
]]> Key words: Ovarian activity, goats, body condition, IGF–I, non–degradable protein in rumen.
INTRODUCCIÓN
El nivel nutricional afecta los procesos involucrados en el desarrollo folicular y tasa ovulatoria de los rumiantes, particularmente a través de cambios en peso vivo (PV) y condición corporal (CC). La influencia de la nutrición en la función ovárica se clasifica como: 1) De largo plazo o efecto estático, en el cual hembras con mayores PV lograrán mayores tasas ovulatorias (Meza–Herrera et al., 2004; Scaramuzzi et al., 2006; Meza–Herrera et al., 2007); 2) de mediano plazo o efecto dinámico, donde aumentos en el PV o CC en semanas previas y durante el empadre promoverán mayor eficiencia ovárica, medida como la cantidad total de folículos y cuerpos lúteos presentes en el ovario (Meza–Herrera et al., 2004 y 2008); 3) de corto plazo o efecto agudo, donde un suplemento estratégico de proteína o energía puede afectar positivamente la función reproductiva sin cambios en el PV o la CC (Scaramuzzi et al., 2006).
Dichos efectos nutricionales son mediados por cambios en los niveles de hormonas metabólicas y de la superfamilia de factores de crecimiento (Meza–Herrera et al., 2006). Las concentraciones séricas de la hormona del crecimiento (GH) fluctúan en respuesta al estado nutricional, pudiendo deprimir la síntesis y secreción de gonadotropinas (FSH y LH) y afectar la eficiencia reproductiva (Scaramuzzi et al., 2006). Sin embargo, la importancia y rutas de acción de dichos efectos en el comportamiento reproductivo necesitan ser aclarados (Martin et al., 2004).
Los factores de crecimiento análogos a insulina (IGF), también conocidos como somatomedinas, promueven la diferenciación de tejidos, proliferación celular, síntesis de proteínas y ADN, razones por las que actúan en la replicación de varios tipos celulares como los del ovario, placenta, tejidos fetal y embrionario. Poseen actividad similar a la insulina, aumento de la captación y oxidación de glucosa, además de actividad en la lipogénesis, gluconeogénesis y modulación de acciones de la GH (Clemmons y Van Wyk, 1985; D'Ercole et al., 1984; Zulu et al., 2002).
Las concentraciones en plasma de IGF–I se reducen durante el ayuno, lo cual se relaciona con hipoinsulinemia. Además, existen antagonistas de IGF de origen hepático en el suero de animales en estado de inanición, hipofisectomizados o en personas con diabetes, y parecen estar regulados por insulina y por la cantidad disponible de nutrientes. En condiciones normales se equilibran con la cantidad de IGF, pero aumentan cuando los IGF disminuyen (Scott, 1994). La disponibilidad de proteínas y energía es necesaria para mantener de los niveles de IGF–I; además los nutrientes influyen en su síntesis, acción y unión con sus proteínas receptoras a diferentes niveles (Ketelslegers et al., 1995). Durante el ayuno las concentraciones de IGF–I disminuyen, y aunque esta situación se normaliza al restablecer la ingesta alimenticia, se deduce que IGF–I se relaciona con índices metabólicos aceptables de diversas sustancias, entre ellas la albúmina y prealbúmina (Thissen et al., 1994).
La restricción proteínica eleva las concentraciones séricas de GH y aumenta la disolución plasmática y degradación de IGF–I (Goeters et al., 1995). Además se genera resistencia selectiva de algunos órganos para los efectos promotores de crecimiento de IGF–I (Ketelslegers et al., 1995). En la desnutrición aguda disminuyen los receptores para GH provocando bajos niveles de IGF–I y, durante la sobre alimentación, GH disminuye e IGF–I presenta concentraciones normales o superiores (Moller et al., 1995).
El objetivo de la presente investigación fue evaluar si una mayor disponibilidad metabólica, en intestino delgado, de proteína no degradable en rumen con mayor disponibilidad sérica de IGF–I, generaría una mayor tasa ovulatoria al aumentar la actividad esteroidogénica y de desarrollo de folículos antrales debido al efecto co–gonadotrópico y de crecimiento de la IGF–I en las estructuras ováricas.
]]> MATERIALES Y MÉTODOS
Esta investigación se efectuó en la Unidad de Investigación Caprina Sur, de la Unidad Regional Universitaria de Zonas Áridas de la Universidad Autónoma Chapingo; 26 °N y 103 °O, a una altura de 1117 m, con clima seco semidesértico extremoso (Rzedowski, 1994). La temperatura media anual es 20 °C y la precipitación promedio anual 242.2 mm (SPP, 1981). Se usaron 32 cabras de 19 meses de edad, (7/8 Saanen–Alpina X 1/8 Criollo) sometidas a 40 d de alimentación divergente para obtener dos grupos experimentales: baja (BCC) y alta (ACC) CC. Al inicio y final del periodo de adaptación y luego cada 15 d, se registraron en ayuno el PV (kg) y la CC mediante palpación dorsal y costal usando una escala de 1 a 5 (Russel et al., 1969).
Las 16 cabras más pesadas en el período de acondicionamiento recibieron 1 kg d–1 de alfalfa henificada por cabra. Las 16 menos pesadas recibieron 0.6 kg d–1 de alfalfa henificada más 100 g d–1 de maíz rolado las dos primeras semanas, 150 g d–1 las siguientes dos semanas y 200 g d-1 las últimas dos. Después, la dieta de los grupos fue heno de alfalfa molido más el nivel de proteína no degradable en rumen (PNDR), ofreciendo a los BCC y ACC, 70 % y 100 % de los requerimientos nutricionales (NRC, 1981). El diseño experimental fue completamente al azar con arreglo factorial 2X2, con dos niveles de CC (BCC y ACC) y dos de suplemento: sin (0 g PNDR) y con harina de sangre (103.95 g d–1 PNDR por cabra). Las cabras se alimentaron dos veces al día durante 55 d, ofreciendo agua limpia y sombra. A los 29 d del experimento, las cabras fueron sincronizadas usando una primera dosis (0.9 mL) de Celosil® (250 µg cloprostenol mL–1) y una segunda dosis 11d después.
A las 24 h después de la segunda aplicación de cloprostenol, se seleccionaron aleatoriamente 16 cabras (cuatro por tratamiento) y se recolectaron dos muestras sanguíneas de la vena yugular para determinar la concentración sérica de IGF–I. Se usaron agujas estériles 0.8X 38 mm (Becton Dickinson and Company, Franklin Lakes, USA) y tubos recolectores estériles Vacutainer de 10 mL (Corvac Sherwood Medical, Saint Louis, Mo, USA). Las muestras reposaron a temperatura ambiente hasta la formación del coágulo, fueron centrifugadas 15 min a 1500 X g para separar el suero sanguíneo el cual fue almacenado en microtubos de polipropileno de 1.5 mL (MCT–150C, AxygenMR Scientific, INC., Union City California, USA), a –20 °C. IGF–I se determinó mediante RIA según los procedimientos descritos por Sanson y Hallford (1984). El coeficiente de variación intra ensayo fue 10 %, con un límite de detección de 0.5 ng mL–1.
En el día 19 después del estro se registró la actividad ovárica contando el número total de cuerpos lúteos y de folículos considerando aquellos menores y mayores a 5 mm, calculando el volumen ovárico total (VOT), mediante ultrasonografía con un equipo Toshiba (Medical Systems Ltd. Crawley, UK), usando un transductor transrectal lineal de 7.5 Mhz. Previo al análisis ultrasonográfico, las cabras fueron colocadas en una mesa de recumbencia dorsal.
El diseño estadístico fue completamente al azar con arreglo factorial 2X2. Los datos de PV y actividad ovárica se evaluaron mediante análisis de varianza y las medias se compararon con la prueba de Tukey (p<0.05) usando SAS (1989). El diseño fue completamente al azar con arreglo de parcelas divididas para mediciones repetidas en el tiempo para los datos de IGF–I. Los efectos calificación de CC (CCC), PNDR y su interacción fueron incluidos en la parcela mayor y probados usando el término cabra dentro CCC XPNDR como el error. El tiempo de muestreo y la interacción tratamiento X tiempo fueron incluidos en la parcela menor y evaluados usando el cuadrado medio residual. La correlación entre IGF–1, PNDR y CCC fue evaluada mediante la prueba de Pearson (SAS, 1989). Debido a que no hubo interacción entre los efectos principales, sólo se reportan las medias para dichos efectos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las cabras con el mejor estado metabólico, evaluado como mayor PV/CC y suplemento con PNDR (Cuadro 1), presentaron los niveles más elevados de IGF–I y la mayor actividad ovárica en la fase folicular tardía. Los mayores niveles de IGF–I obtenidos en cabras con CC alta coinciden con lo reportado en ovejas por Scaramuzzi et al. (2006), quienes observaron que ovejas con mejor PV y CC mostraron niveles séricos más altos de IGF–I. Cabras con BCC mostraron menor concentración sérica de IGF–I y menor actividad ovárica, coincidiendo con lo reportado por Williams et al. (2001), de que con largos periodos de restricción nutricional o durante la movilización de tejido adiposo y muscular con pérdida de la CC, se afecta la función ovárica por la acción fisiológica de metabolitos y hormonas en el ovario.
Los valores mayores para FT, AOT–1, AOT–2 e IGF–I con el nivel alto de PNDR, al igual que para VOT, AOT–1, FA, AOT–2 e IGF–I en las cabras con ACC, se explican en parte por la mayor disponibilidad de nutrientes en ambas condiciones Esto aumenta el número y tamaño de los microvilli encargados de la captación de componentes para el oocito (Guraya, 1996). La mejor calidad de los suplementos previo al empadre se relaciona con una mayor entrada de nutrientes en las células del ovario, lo que influye directamente en su actividad fisiológica o estimula la secreción de hormonas gonadotrópicas (Cox et al., 1987). Tanto IGF–I como IGF–II tienen un efecto estimulante en la secreción de progesterona y poseen funciones adicionales en la angiogénesis y apoptosis, donde la interacción entre receptores a IGF con IGF–I o con IGF–II, protege diferentes tipos celulares de la apoptosis incluyendo células ováricas (Schams et al., 2002). Los IGF tienen una función esencial en el tejido luteal (Tokach et al., 1992), lo que concuerda con el hecho de que CLT aumentó su persistencia con el suplemento de PNDR. O'Callaghan y Boland (1999) sugieren que mejorar la CC mediante suplementos con concentrados energéticos y proteínicos, se asocia con aumentos en tasa ovulatoria y el porcentaje de partos múltiples.
]]> En las cabras sin suplemento la actividad ovárica disminuyó, coincidiendo con lo reportado por Gutierrez (2001) y Williams et al. (2001) de que el desarrollo folicular se controla mediante el efecto coordinado de gonadotropinas y que los cambios en su secreción y en la de glucosa, insulina, leptina y factores de crecimiento, generados por cambios de la nutrición, afectan el desarrollo folicular del ovario. Según O'Callaghan et al. (2000), al aportar el doble de los requerimientos para mantenimiento en la etapa previa al empadre de ovejas, aumentó el número de folículos mayores a 3 mm y redujo la concentración de progesterona, comparado con ovejas que recibieron 100 o 50 % de sus necesidades nutrimentales; además, los niveles de IGF fueron diferentes significativamente entre los tratamientos. En cabras adultas en la fase folicular media, la infusión endovenosa de L–glutamato aumentó la liberación de insulina (INS) y este efecto pudo ser responsable de un mayor reclutamiento folicular o de la reducción de atresia folicular (Meza–Herrera et al., 2005). Hay una tasa constante de captación de aminoácidos en los folículos de la cabra con diámetro mayor de 3.5 mm durante las fases de almacenamiento de nutrientes de las células de la granulosa (Cran et al., 1980).Tanto IGF–I como la INS ejercen un efecto estimulador en la proliferación y mitogénesis de células tecales y de la granulosa, y favorecen la formación de folículos preovulatorios (Davidson et al., 2002). IGF–I también es un potente estimulador de la secreción folicular de esteroides y ejerce un efecto autocrino que potencia la acción de FSH en las células de la granulosa; en las células de la teca su efecto es paracrino y actúa de manera sinérgica con LH (Scaramuzzi et al., 2006). Las interacciones del eje somatotrópico en que actúan la GH, IGF–I, IGF–II y sus proteínas enlazadoras, tienen una función primordial en la fisiología del ovario (Barb et al., 1996).
CONCLUSIONES
Las cabras que recibieron un suplemento con proteína no degradable en rumen (efecto dinámico) o en mejor condición corporal (efecto estático), mostraron un mejor estado metabólico caracterizado por una mayor actividad ovárica, paralelo a incrementos en los niveles séricos de IGF–I.
LITERATURA CITADA
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