ciclo estral de la hembra bovina

UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS VETERINARIAS Y PECUARIAS
DEPARTAMENTO FOMENTO DE LA PRODUCCION ANIMAL
UNIDAD DE REPRODUCCION
CICLO ESTRAL DE LA HEMBRA BOVINA
Dr. Mario Duchens; Dra. Mónica De los Reyes
La producción bovina, tanto de carne como de leche, depende fuertemente de
la actividad reproductiva, y por lo tanto los problemas reproductivos tienen un
gran impacto económico. En este apartado docente se presentarán los
principales eventos fisiológicos y endocrinos que están asociados con el inicio
de la maduración sexual o pubertad, y la fisiología del ciclo estral, y se
discutirán algunos aspectos clínicos y de manejo del ciclo.
INICIO DE LA MADURACIÓN SEXUAL O PUBERTAD
El mejoramiento de la eficiencia reproductiva en bovinos depende en forma
importante de la introducción en su momento adecuado de las hembras de
reemplazo, o vaquillas, al rebaño. Las vaquillas debieran tener su primer parto
alrededor de los dos años de edad. Esto implica que la gestación debe iniciarse
a los 15 meses de edad. En los sistemas de bovinos para producción de carne,
en que por razones de manejo los encastes y los partos se concentran en
determinadas épocas del año, se debe maximizar la proporción de vaquillas que
paren temprano en la estación de modo de tener terneros de mayor edad, y por
lo tanto de mayor peso, al llegar la fecha del destete. Esto permite además,
reencastarlas más temprano en la siguiente temporada. Con esto aumenta la
permanencia de los animales en el rebaño, ya que es menos probable su
eliminación por causas reproductivas. En bovinos para producción de leche, las
hembras de reemplazo también deben parir, e iniciar la producción de leche, a
los dos años. Para lograr esta meta se requiere un desarrollo corporal
adecuado de las vaquillas y un inicio precoz de la pubertad y de la primera
gestación.
En animales domésticos, la pubertad se define en términos generales como la
presentación del primer estro asociado a una ovulación potencialmente fértil,
que es seguida por una fase luteal de duración normal y el inicio del primer ciclo
sexual. En primates y humanos, primero ocurre una serie de ciclos
anovulatorios antes de alcanzarse la plena fertilidad. El bovino se encontraría
en una situación intermedia, ya que la primera ovulación no va acompañada de
signos de celo y es seguida de un ciclo estral de corta duración. Además se
describe que en un 13 a 22% de las vaquillas prepúberes ocurre un celo
anovulatorio
que
precede
el
primer
ciclo
normal,
presentándose
aproximadamente 3 meses antes de la pubertad, y se denomina estro no
puberal.
La pubertad representa solamente el inicio de la maduración sexual, la que en
realidad no se completa hasta que la hembra alcanza la madurez característica
de su raza. Esta idea se ilustra más claramente en especies de parto múltiple
como los cerdos, en que la tasa de ovulación va aumentando en ciclos estrales
sucesivos, y se considera que han alcanzado la madurez sexual cuando se
alcanza la máxima tasa de ovulación o tamaño de la camada. Este hecho tiene
implicancias prácticas al momento de decidir el momento en el cual comenzar a
cubrir las hembras. La incidencia de pubertad, así como la de estro no puberal,
está influenciada por varios factores entre ellos la edad, genotipo, estación del
año, peso corporal, nutrición, y ambiente social en la crianza.
FISIOLOGÍA DEL CICLO ESTRAL
Generalidades
Una vez que se logra la pubertad, los ciclos estrales se presentan a intervalos
regulares y sin interrupción, a menos que se inicie una gestación o que las
condiciones nutricionales sean muy malas. No se ha demostrado un efecto de
la estación del año sobre la actividad cíclica en bovinos. Por estas razones se
clasifica a la hembra bovina como poliéstrica típica. El ciclo estral en la
hembra bovina tiene una duración de aproximadamente 21 días, pero
normalmente puede variar de 17 a 25 días. El periodo de estro varía de 2 a 50
horas, pero promedia 12 a 18 horas en la mayoría de las condiciones. En vacas
lecheras en manejo intensivo, se describe una duración promedio del celo de
aproximadamente 7 horas. La ovulación es espontánea, es decir ocurre
independiente de la existencia de una monta, y se presenta aproximadamente
24 a 30 horas después del inicio del celo. Generalmente es un solo ovocito el
que ovula; las ovulaciones dobles (y por lo tanto la probabilidad de gestación de
mellizos) son poco frecuentes. Los primeros signos de celo generalmente
coinciden con el inicio del alza preovulatoria de las hormonas luteinizante (LH) y
folículo estimulante (FSH). La duración del ciclo estral es generalmente 1 a 2
días menor en vaquillas que en vacas. La temperatura ambiental alta no parece
alterar la duración del ciclo estral, pero puede reducir la duración e intensidad
del celo, y reducir el flujo de sangre al tracto reproductivo y alterando las
concentraciones de algunas hormonas reproductivas.
El ciclo estral se divide tradicionalmente en 4 fases:
-
estro (día 0)
-
metaestro (días 1 a 3)
-
diestro o fase luteal (días 4 a 8)
-
proestro o fase folicular (día 19 hasta el inicio del siguiente celo)
El estro o celo se caracteriza por la receptividad sexual de la hembra (se deja
montar) a un toro o a la actividad de monta de otras hembras, además del
crecimiento de un folículo y su preparación para la ovulación. El metaestro
comprende las fases finales de la maduración folicular y la ovulación, la
formación del cuerpo lúteo y el inicio de la secreción de progesterona. Una vez
que se observan concentraciones significativas de progesterona ( 1 ng mL-1)
en la sangre, es el comienzo de la fase luteal o diestro, la que continúa hasta
que el cuerpo lúteo comienza a regresar al inicio de la luteolisis. En la medida
que las concentraciones de progesterona en sangre comienzan a declinar
rápidamente producto de la lisis luteal, se inicia el proestro o fase folicular,
llevando al crecimiento de una onda folicular y la selección de un folículo
ovulatorio.
PATRONES ENDOCRINOS DURANTE EL CICLO
Para propósitos de describir mejor las interacciones entre las hormonas de
hipotálamo, hipófisis, ovarios y útero, que están asociadas al comportamiento
sexual y la endocrinología normal del ciclo estral, la mayoría de los autores
prefiere considerar que el ciclo se inicia cuando comienza a crecer el folículo
que se selecciona para ovular. De esta manera, el ciclo se divide en 3 periodos
endocrinos: (1) antes del peak de gonadotrofinas, que es posterior a la luteolisis
y que corresponde a la fase de crecimiento del folículo ovulatorio, (2) alza
preovulatoria de gonadotrofinas, y (3) fase luteal.
1. Previo al alza de gonadotrofinas
Este periodo comienza con la lisis del cuerpo lúteo y finaliza con el peak
preovulatorio de FSH y LH, el que inicia el proceso ovulatorio de un folículo
maduro 24 a 30 horas más tarde. Al final de este periodo además se inicia la
manifestación del celo. Durante este tiempo, las concentraciones de
progesterona declinan rápidamente y las de estradiol comienzan a aumentar
paralelo al rápido crecimiento de un folículo preovulatorio. En la medida que la
progesterona disminuye, las concentraciones basales de LH aumentan, y la
frecuencia de pulsos de LH se incrementa desde aproximadamente un pulso
cada 4 a 6 horas, a un pulso cada 1 hora. Sin embargo, la amplitud de estos
pulsos disminuye debido a la reducción del feedback negativo de los esteroides
ováricos sobre el hipotálamo y la hipófisis. La esteroidogénesis folicular es
producto de la actividad de células de la teca externa y de la granulosa.
Aunque el crecimiento folicular puede ser estimulado por FSH sola, la máxima
síntesis de estradiol in vitro es inducida por una combinación de FSH y LH.
Las mismas señales endocrinas que estimulan el crecimiento y maduración de
los folículos son las que inician la involución del endometrio y las glándulas
uterinas. En la vaca, y las otras especies domésticas, no hay signos evidentes
de este proceso que puedan compararse a la menstruación en primates y
humanos, pero estudios histológicos muestran cambios importantes en el útero.
El aumento en los pulsos de LH y en los títulos de estradiol, sumado a la
presencia de concentraciones basales de progesterona (Figura 1), culminan
eventualmente en el inicio del celo, con el peak de estradiol desencadenando el
peak preovulatorio de FSH y LH (Figura 2). Este peak es precedido por la
descarga masiva de GnRH desde el hipotálamo. Otro importante efecto del
estradiol a nivel central es desencadenar el cambio en el comportamiento
conocido como celo. El signo más importante de la ocurrencia de estro, y el
más fácil de reconocer, es la actitud de la hembra de dejarse montar por un toro
o por otra vaca. Se considera iniciado el celo cuando la hembra se deja montar
por primera vez. La interacción entre macho y hembra es reforzada por la
secreción de feromonas desde la región perineal de la hembra, proceso que
también está regulado por el estradiol. El estradiol además estimula cambios en
el tracto reproductivo que permitirán la ocurrencia de la monta y fecundación.
Se produce secreción seromucosa en la vagina y vulva, con edema de la vulva
y el cérvix. Esto asegura la lubricación del tracto reproductivo para permitir la
monta y ayudar al avance de los espermatozoides a través de la unión úterocervical. En el útero y oviductos, el predominio de los estrógenos induce un
aumento de la contractibilidad del miometrio, la que es esencial para permitir el
transporte de los espermatozoides hacia el sitio de fecundación. Los estrógenos
además estimulan la inmunidad local del útero a través de la llegada masiva de
linfocitos. Esto protege al tracto reproductivo de infecciones y promueve la
absorción de espermatozoides y restos seminales después de la monta.
El estradiol induce el peak de LH aumentando la frecuencia de pulsos en la
secreción de GnRH por el hipotálamo y aumentando la sensibilidad de la
hipófisis a los pulsos de GnRH. Si se inhibe este aumento de estradiol, ya sea
por medios químicos o inmunológicos, se puede bloquear el peak de
gonadotrofinas. Además, para que el estradiol pueda inducir el alza de
gonadotrofinas, las concentraciones de progesterona deben estar bajas, ya que
la administración de progesterona durante el periodo previo al peak puede
bloquear esta alza. El peak de FSH y LH generalmente dura 8 a 10 horas
(Figura 2). La disminución del peak preovulatorio ocurriría por refractariedad de
la hipófisis a la GnRH, por una disminución en los receptores de GnRH en las
células gonadotróficas, y además por el término del pool disponible de
gonadotrofinas en la hipófisis. Esta hipótesis se sostiene en dos observaciones:
(1) cuando vaquillas son ovariectomizadas inmediatamente después del inicio
del celo y el peak de gonadotrofinas preovulatorio, se observa un retraso en el
aumento de LH que ocurre post castración, y (2) las inyecciones de GnRH
luego de 12 a 16 horas desde el inicio del peak producen liberación solo de
cantidades marginales de gonadotrofinas.
2. Alza preovulatoria de gonadotrofinas
Este periodo se caracteriza por presentar concentraciones sanguíneas de
estradiol en declinación (Figura 1), después de su peak al inicio del celo,
paralelo al comienzo de la luteinización del folículo. La respuesta inmediata al
alza de LH es una marcada disminución en la síntesis de estradiol, debido a
una baja en la disponibilidad de andrógenos y/o una reducción en la actividad
de aromatización. Después del peak se inicia la luteinización de las células
foliculares, comenzando la producción de progesterona
Posterior al alza de gonadotrofinas el folículo colapsa y se libera el ovocito
maduro hacia la fimbria. En el proceso de ovulación ocurren cambios
bioquímicos y vasculares similares a los que ocurren en una reacción
inflamatoria. La ruptura folicular es regulada por una serie de mediadores
intrafoliculares como prostaglandinas. La ruptura de la membrana basal y
capilares lleva a extravasación al folículo vacío y la formación del cuerpo
hemorrágico. El folículo roto también es invadido por células tecales. El
contenido de estradiol en el folículo declina rápidamente y el contenido de
progesterona comienza a aumentar, debido a que las células de la teca y de la
granulosa se diferencian hacia células luteales para formar el cuerpo lúteo. Las
células tecales se desarrollan a células de menor diámetro, conocidas como
células luteales pequeñas, y las células de granulosa se convierten en las
células luteales grandes.
En la ovulación, el ovocito se libera rodeado de varias capas de células de
granulosa, formándose el cúmulo oóforo, y este complejo ovocito-cúmulo (COC)
es enviado hacia el extremo del oviducto ayudado por la actividad ciliar de la
fimbria. La motilidad de los cilios y las contracciones de la musculatura lisa del
oviducto transportan el COC hacia el sitio de fecundación.
El periodo restante del llamado metaestro (días 1 a 3) se caracteriza por
presentar concentraciones bajas de LH. El estradiol se encuentra también bajo,
y las concentraciones de progesterona comienzan a mostrar un aumento, que
sin embargo no es significativo (Figuras 1 y 2). Un alza secundaria en FSH, de
menor magnitud que el observado durante el peak de LH ocurre justo antes de
la ovulación o alrededor de 24 a 30 horas después del inicio del peak
preovulatorio (Figura 1). Esta alza secundaria puede ser una consecuencia de
la disminución en la producción de inhibina durante el periodo ovulatorio. Este
aumento en FSH probablemente estaría relacionado con el “recruitment” de la
primera onda de folículos antrales.
3. Fase luteal
La fase luteal se extiende entre los días 4 y 18 del ciclo, y comienza cuando el
cuerpo lúteo secreta concentraciones significativa de progesterona, las que
generalmente sobrepasan 1ng mL-1 (aprox 3,2 nmol L-1) hacia el día 4 del ciclo
(Figura 1). Mientras persista el cuerpo lúteo y se mantengan niveles altos de
progesterona en circulación, no hay manifestación de estro. Cuando la
progesterona pasa a ser nuevamente la hormona dominante, favoreciendo el
feedback negativo para gonadotrofinas en la fase luteal, los patrones de
secreción de LH se modifican nuevamente hacia una baja frecuencia (un pulso
cada 4 a 6 horas) pero con pulsos de mayor amplitud. La progesterona alcanza
concentraciones máximas en los días 8 a 10 (Figura 1), lo que es casi
coincidente con el peso y tamaño máximos del CL en desarrollo.
La dominancia de la progesterona en esta fase, causa hipertrofia y un aumento
en la vascularización y secreción del endometrio. En la vaca y otros rumiantes,
esta vascularización es especialmente importante en las carúnculas del
endometrio, ya que estas áreas formarán el componente materno de la placenta
en caso de haber gestación. Otro efecto de la progesterona es la inhibición de
la contractibilidad del miometrio. Todas estas acciones tienen por objeto crear
un ambiente apropiado para la implantación y desarrollo embrionario.
Las células del cuerpo lúteo secretan progesterona, pero las células luteales
pequeñas parecen tener casi todos los receptores a LH. En estudios in vitro, su
respuesta a la acción de LH, medida como secreción de progesterona, es
mucho mayor que la de las células luteales grandes. Las células luteales
pequeñas representan alrededor del 20 a 25% de la población celular total y
contribuyen con alrededor del 15% de la progesterona secretada por el cuerpo
lúteo, mientras la secreción esteroidal restante se deriva de las células luteales
grandes. Por otro lado, las células grandes tienen los receptores para
prostaglandina E2 (PGE2) y prostaglandina F2 alfa (PGF2). Las concentraciones
y la afinidad de receptores a PGF2 en el cuerpo lúteo bovino son similares en
los días 2, 4, 6 y 10 del ciclo estral, por lo cual esto no explica la falta de
repuesta luteolítica del cuerpo lúteo a la administración de PGF2 que ocurre
antes del día 5 o 6 del ciclo. Las células luteales grandes también producen
neurofisina y ocitocina.
Al principio de la preñez, alrededor de 20 días después de la concepción, las
células grandes originales desaparecen y dejan a las células luteales pequeñas,
algunas de las cuales se expanden hacia células de mayor tamaño. Se cree
que la principal luteotrofina en bovinos es la LH, ya que si se administra suero
anti LH durante la fase luteal ocurre regresión del cuerpo lúteo.
La función luteal no significa una supresión total del crecimiento folicular en los
ovarios. El patrón de liberación de gonadotrofinas en esta fase permite el
desarrollo de ondas de crecimiento folicular. La primera onda se inicia por el
alza secundaria de FSH que sigue al peak preovulatorio de LH (Figura 1), y es
visualizada por ecografía en los días siguientes. Los niveles altos de
progesterona inhiben el feedback positivo de estrógenos sobre LH, evitando así
la ovulación, y produciéndose regresión y atresia folicular, apareciendo una
nueva onda. Las siguientes ondas también se inician por aumentos en FSH de
corta duración. Cuando los folículos crecen, y uno se hace dominante, se
observa un aumento en las concentraciones de estradiol. Debido a la formación
regular de ondas foliculares, en cualquier estado del ciclo siempre está presente
al menos un folículo dominante (pudiendo haber en algunos casos folículos
dominantes) en uno de los ovarios. Este fenómeno hace que sea difícil hacer
una predicción exacta del estado del ciclo o de la ocurrencia del celo solamente
a través de la palpación de los ovarios por vía rectal, aún cuando se identifique
un cuerpo lúteo. A esto se suma que el diagnóstico exacto de un cuerpo lúteo
funcional a través de palpación rectal es difícil.
La función luteal y por lo tanto el ciclo estral se prolongan por un periodo de
tiempo suficiente como para que, si eventualmente ha ocurrido la monta y
concepción, el embrión pueda activar los mecanismos de reconocimiento
materno de la preñez, evitándose así la luteolisis. Si no hay monta o no hay
concepción, es fundamental para el animal regresar de este estado programado
para gestar, a un estado de proestro. Esto se logra porque al final de la fase
luteal ocurren pulsos marcados de PGF2, secretada por el útero, causando
regresión o lisis del cuerpo lúteo, terminándose así la fase luteal. Después de
alrededor de 14 días bajo la influencia de la secreción de progesterona, el
endometrio secreta pulsos de PGF2de duración aproximada de 6 horas cada
uno (Figura ), por un total de aproximadamente 36 horas. La PGF 2 produce
una disminución inmediata de los niveles de progesterona y oxitocina, en la
circulación periférica y en el cuerpo lúteo, a niveles basales dentro de 6 a 10
horas. El rol del útero en el proceso de luteolisis se basa en la persistencia
prolongada del cuerpo lúteo cuando se extrae el útero a vacas en fase luteal.
Además, bovinos con una ausencia congénita del cuerno uterino, ipsilateral al
ovario que lleva el cuerpo lúteo, tienen ciclos estrales prolongados con una
extensión de la fase luteal. Tales observaciones, así como experimentos en
ovejas, han entregado evidencia de un control local utero-ovárico de la vida
media luteal. Diversos ensayos sugieren que la PGF2 producida por el cuerno
uterino adyacente al ovario que lleva el cuerpo lúteo, se transfiere desde el flujo
venoso uterino hacia la arteria ovárica vía un mecanismo de transferencia por
contracorrenteo.
Hay alguna controversia con relación a los mecanismos por los cuales la PGF2
induce la luteolisis. Se cree que los efectos luteolíticos de la PGF 2 ocurren, en
parte, a través de una intervención directa con las células luteales e
indirectamente vía una reducción en el flujo sanguíneo luteal. Aunque la PGF 2
tiene propiedades vasoconstrictoras, no se ha determinado claramente si el
descenso marcado en el flujo sanguíneo ovárico o luteal, o ambos, que ocurren
en la luteolisis, espontánea o inducida, es una causa o una consecuencia de la
luteolisis. Se ha estudiado que la ocitocina luteal está involucrada en la
luteolisis, a través de su efecto estimulador de la secreción de PGF 2 desde el
endometrio cuando el cuerpo lúteo comienza a regresar y se libera ocitocina
durante la lisis luteal. La administración de oxitocina en los días 5 a 8 del ciclo
produce regresión del cuerpo lúteo, solamente si el útero está presente, y si
éste ha sido sensibilizado previamente mediante estrógenos.
Se cree que el estradiol producido por el folículo dominante al final del ciclo es
el que inicia el proceso de luteolisis al inducir la producción de PGF 2 uterina. El
estradiol induce receptores endometriales para oxitocina, los que cuando se
unen a la oxitocina, activan la fosfolipasa A2 y liberan ácido araquidónico y la
cascada araquidónica, estimulando también la PGF sintetasa, y llevando
finalmente a la producción de PGF2 uterina y a la eventual luteolisis. La
administración de estrógenos inicia la luteolisis y puede estimular la producción
uterina de PGF2. Por otro lado, la remoción de folículos ováricos después del
día 10 del ciclo extiende la función luteal por varios días más allá de la duración
de un ciclo normal. El proceso de la luteolisis y las acciones de la PGF 2
pueden monitorearse midiendo el principal metabolito estable de PGF2, 15keto-13,14-dihidro-PGF2
(PGFM).
Los
pulsos
luteolíticos
de
PGF2
(evidenciado como PGFM periférica) se observan junto a aumentos simultáneos
de estradiol y concentraciones de progesterona en descenso.
SUPRESIÓN DE LA ACTIVIDAD ESTRAL CÍCLICA
En vacas normales no preñadas, la actividad cíclica se mantiene regularmente y
sin interrupciones. Durante la gestación se suprimen los ciclos y no se observa
celo y ovulación, aún cuando la función ovárica no se inhibe completamente, ya
que ondas de crecimiento folicular y atresia aparecen a intervalos regulares y se
mantienen hasta al menos los 6 meses de preñez. Inmediatamente después del
parto, la vaca sufre un periodo variable de aciclia antes del reinicio de la
actividad ovárica y la primera ovulación. Uno de los principales factores que
retrasa el reinicio de la actividad ovárica post parto es el amamantamiento de la
cría, más que la lactancia per se. Vacas que amamantan un ternero tienen un
periodo de anestro más prolongado que el de vacas que son ordeñadas. Otro
factor relacionado con aciclia post parto es la alimentación. El inicio de la
lactancia, sumado a una depresión en el consumo de alimentos lleva a un
estado de balance energético negativo, que se mantiene por un periodo variable
de tiempo. La magnitud y duración de este desbalance están fuertemente
relacionados con el tiempo que transcurre desde el parto a la primera ovulación.
Finalmente, el stress, es decir la activación de la médula adrenal y liberación
de ACTH, puede deprimir, e incluso suprimir, la actividad de las gonadotrofinas.
Situaciones como mala alimentación, enfermedades, mala calidad del
alojamiento, alta densidad de animales, maltrato, ambiente social adverso, y en
general malas condiciones de manejo, afectan la fertilidad. Proveer de buenas
condiciones a los animales permite la plena expresión de su potencial
reproductivo.
Figura 2: Niveles de estradiol y LH (±EE) en plasma en vaquillas (n=8), medidos
cada 1 hora alrededor del momento del peak de LH. La barra horizontal
representa el promedio de duración del celo (fuente: Dieleman et al., 1986)
REFERENCIAS
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