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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ
FACULDADE DE VETERINÁRIA
Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias
PRODUÇÃO DE LEITE E PERFIL METABÓLICO-HORMONAL EM CABRAS
SAANEN SUBMETIDAS À ADMINISTRAÇÃO DE INSULINA DURANTE O PERIODO
PÓS-PARTO
Erika da Silva Bezerra de Menezes
Fortaleza – Ceará
Dezembro, 2007
ii
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ
Erika da Silva Bezerra de Menezes
PRODUÇÃO DE LEITE E PERFIL METABÓLICO-HORMONAL EM CABRAS
SAANEN SUBMETIDAS À ADMINISTRAÇÃO DE INSULINA DURANTE O PERIODO
PÓS-PARTO
Dissertação apresentada ao Curso de
Mestrado em Ciências Veterinárias –
Faculdade de Veterinária da Universidade
Estadual do Ceará, como requisito parcial
para obtenção do grau de Mestre em
Ciências Veterinárias.
Área: Reprodução e Sanidade Animal.
Orientador: Prof. Dr. Davide Rondina.
Co-orientador: Prof. Dr. Airton Alencar de
Araújo.
Fortaleza – Ceará
Dezembro, 2007
iii
M536p Menezes, Erika da Silva Bezerra de Menezes Produção de leite e Perfil metabólico-hormonal
em cabras Saanen submetidas à administração de insulina durante o período pós-parto./ Erika da Silva Bezerra de Menezes. Fortaleza, 2007.
90 p. Orientador: Prof. Dr. Davide Rondina. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias)
– Universidade Estadual do Ceará, Faculdade de Veterinária.
1. Caprino 2. Insulina 3. Leite 4. Pós-parto 5. Lactação I. Universidade Estadual do Ceará, Faculdade de Veterinária.
CDD: 636
iv
Universidade Estadual do Ceará
Curso de Mestrado em Ciências Veterinárias
Título do trabalho: Produção de leite e perfil metabólico-hormonal em cabras Saanen
submetidas à administração de insulina durante o período pós-parto.
Autor: Erika da Silva Bezerra de Menezes
Defesa em: 21/12/2007 Conceito obtido: _______________
Nota obtida: ______
Banca Examinadora
___________________________________________
Prof. Dr. Davide Rondina
Orientador
___________________________________________
Prof. Dr. Airton Alencar de Araújo
Co-orientador
___________________________________________
Prof. Dr. Arlindo Alencar de Araripe Noronha Moura
(Examinador)
___________________________________________
Dr. Antônio de Oliveira Nunes
(Suplente)
v
“Pouco conhecimento faz com que as pessoas se sintam orgulhosas. Muito conhecimento,
que se sintam humildes. É assim que as espigas sem grãos erguem desdenhosamente a
cabeça para o Céu, enquanto que as cheias as baixam para a terra, sua mãe.”
Leonardo da Vinci
Há quem diga que todas as noites são de sonhos.
Mas há também quem garanta que nem todas, só as de verão.
Mas no fundo isso não tem muita importância.
O que interessa mesmo não são as noites em si, são os sonhos.
Sonhos que o homem sonha sempre.
Em todos os lugares, em todas as épocas do ano, dormindo ou acordado."
Shakespeare
"Sem a curiosidade que me move, que me inquieta,
que me insere na busca, não aprendo nem ensino “.
Paulo Freire
vi
DEDICATÓRIA
A pessoa mais importante da minha vida... Que sempre torceu e acreditou em mim, que lutou e luta para que as adversidades da vida não sejam barreiras para meu crescimento pessoal e profissional, minha mãe, Conceição Menezes.
vii
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar eu agradeço a Deus, de me privilegiar com a vida, de me
manter com saúde em minha trajetória, amenizando o cansaço, o desânimo, a saudade
em momentos difíceis e pela minha consciência. Situações que foram essenciais para
realização deste trabalho.
A minha querida e amada mãe, Conceição Menezes, pelo amor incondicional,
ensinamentos, força, exemplo de dedicação ao trabalho, fé, apoio emocional, incentivo,
serenidade e por me fazer acreditar que o impossível é algo a ser alcançado. E mesmo
quando a saudade sufocava nossos corações, todos os dias, me incentivou a não
desanimar diante as adversidades, me fazendo reconhecer como pessoa e não desistir
daquilo no qual eu acredito.
Aos meus avós maternos pelo amor, dedicação, educação e ensinar que a única
coisa que ninguém tira do homem são os conhecimentos que ele adquiri durante a vida.
Ao meu orientador, Profº. Dr. Davide Rondina, pela oportunidade de realizar um
bom trabalho, pela oportunidade de crescimento, ensinamentos, disponibilidade,
compreensão, respeito e acima de tudo sinceridade durante todo mestrado acadêmico.
Ao meu co-orientador, Profº. Dr. Airton Alencar de Araújo, pela atenção,
paciência, colaboração, boa conversa durante o mestrado e pela grande oportunidade de
conviver com um profissional ético, coerente e entusiasta da veterinária.
Ao meu grande amor, medico veterinário, Rodrigo Oliveira, por caminharmos e
lutarmos juntos pelos mesmos ideais. Por não medir esforços durante nossa caminhada.
Por dividir seus conhecimentos e fazer de mim uma pessoa melhor, no pessoal e
profissional. Por me compreender e acreditar que “Só se vê bem com o coração, o
essencial é invisível para os olhos” - Saint-Exupéry. Eu tenho muito orgulho de ter você
como meu namorado e eu também jamais te esquecerei ...
A equipe do LANUPRUMI que sempre estiveram juntos durante esses dois anos
de mestrado: Aline Souza, Anderson Almeida, Elizabeth Pinheiro, Iracelma Arruda,
Isadora Lima, Magda Rodrigues, Patricy Andrade e os ICs Alana Nogueira, Aline Maia,
Camila Albuquerque, Célio Rocha, Lucas Diniz e José Neto. Durante esses dois anos de
convivência ficou marcado em mim que o valor das coisas não está no tempo em que
elas duram, mas na intensidade com que acontecem. Por isso existem momentos
inesquecíveis, coisas inexplicáveis e pessoas incomparáveis (Fernando Pessoa).
viii
A minha irmã, Andréa Bezerra de Menezes e a minha família que sempre me
incentivaram, apoiaram e torceram durante minha caminhada acadêmica e pessoal,
mostrando-se presentes, mesmo quando a distância física nos separava.
Aos meus padrinhos, Lenira e Luís Falcão, que desde de pequena me
incentivaram aos estudos.
A Dona Elza, Seu Carlos e a Sabrina que sempre torceram por mim, mesmo de
longe seus fluidos e suas palavras de paz e carinho amenizaram todos os percalços
durante o mestrado.
A Dona Anália, dirigente do lar Antônio de Pádua, apesar do pouco contato,
ficou claro para mim sua missão aqui na terra - ajudar o próximo, o qual consegue
realizar tão bem na direção do Lar Antônio de Pádua e indiretamente a área acadêmica.
A doutoranda Maria Gorete Flores Salles, pelo apoio, dedicação e
disponibilidade de animais e instalações experimentais. Pelo respeito, consideração e
conselhos durante a excussão do experimento e em sala de aula.
Aos funcionários do Lar Antônio de Pádua - Gero, José Carlos, Lélio e Antônio,
fundamentais pela realização do experimento, pela simpatia, amizade, disposição e boa
vontade durante as coletas dos dados no sítio. E as “Tias” da cozinha pela simpatia e
carinho com a nossa equipe durante as refeições
A Prof. Drª. Giovanna Galeati, do Departamento de Morfofisiologia e Produção
Animal da Faculdade de Veterinária da Universidade de Bologna – Itália, pela
realização das analises hormonais e metabólitos, pela disposição e paciência de resolver
problemas que fogem ao nosso controle.
Ao Professor Frederico Beserra do Laboratório de Bromatologia da UNIFOR
pela atenção, disponibilidade e carinho durante analises laboratoriais da proteína do leite
e a Luzirene, técnica de laboratório pela paciência e disposição de transformar horas de
trabalho em horas prazerosas.
A Professora Diana Célia do Laboratório de Analises Clínica da Emergência do
HGF e professora do PPGCV-UECE, e a toda sua equipe pela atenção, carinho e
disponibilidade durante analises da bioquímica sanguínea.
A Tecnóloga de alimentos, Gerla, do Laboratório de Tecnologia de Alimentos da
UFC, em especial ao IC Kelvi, pela ajuda, atenção e amizade durante analises da
gordura do leite.
Ao consultor do Weiner laboratórios, Fred Lopes, pela atenção e fornecimento
dos kits bioquímicos.
ix
Ao Profº. José Ferreira Nunes e a Cristiane Clemente Salgueiro, do Laboratório
de Tecnologia do Sêmen Caprino e Ovino, pela concessão de materiais necessários para
realização do experimento.
Ao Prof Vicente Figueiredo Freitas, do LFCR, pela concessão de material
necessário para realização do experimento, utilização de instalações e armazenamento
das amostras.
Aos amigos da turma 2006.1 do mestrado acadêmico, pelas horas de
descontração, aprendizado, discussões em sala de aula e amizade.
Ao mestrando e doutorando, Maurício Cavalcanti, Marcelo Feitosa e ICs Oscar
Brasil, Divens Firmino, Edgar Neto pela amizade, atenção, cuidados, conversas e
sessões de filmes durante essa jornada.
Aos professores do PPGCV - UECE, em especial, aos professores Lúcia Daniel
Machado da Silva, David Rondina, Airton Araújo de Alencar, Selene Maia, Claúdia
Bevilacqua, Maria Fátima da Silva Teixeira, entre outros pelos ensinamentos e por
transmitir que o ato de educar exige segurança, competência profissional,
comprometimento e, acima de tudo generosidade.
Ao Profº. Dr. Cláudio Cabral (FAVET-UECE) pelo interesse e disponibilidade
em ceder minutos de seu precioso tempo para poder ajudar.
Aos funcionários do PPGCV - UECE, setor de transportes e do RU, em especial
a Maria Audália, Cristina, Adriana, Almir, Valdemir e Selmar.
Ao CnPQ pelo apoio financeiro durante todo mestrado acadêmico, contribuindo
para execução desse projeto.
Aos animais experimentais que sempre estavam dispostos a colaborar...
A todos aqueles que influenciaram direta ou indiretamente na realização desse
trabalho, meu muito obrigada.
x
RESUMO
Em ruminantes, o período pós-parto é caracterizado por um prolongado balanço energético
negativo associado com baixas concentrações de insulina no plasma. Esse hormônio
anabólico é um sinalizador para mudanças no metabolismo e um poderoso regulador da
ingestão de alimentos. Assim, o objetivo deste trabalho foi fornecer um protocolo simples e
eficiente na estimulação do metabolismo no período pós-parto em cabras Saanen,
proporcionando um melhor desempenho produtivo. Um total de quarenta e duas cabras
Saanen adultas e cíclicas tiveram seu estro sincronizado pelo efeito macho e acasaladas
naturalmente por caprinos Saanen. Todas as fêmeas foram avalizadas por ultra-sonografia
transretal aos 30 e 45 dias após a estação de monta para detecção e confirmação de
gestação. Vinte fêmeas com dois fetos foram selecionadas aleatoriamente em dois grupos
experimentais (n = 10), Grupo Tratado e Grupo não-tratado. No 2º, 9º e 14º dias após o
parto, os animais do grupo tratado foram submetidos à administração de repetidas baixas
doses de insulina de ação intermediária (0.14 UI/kgPV). Durante 42 dias após o parto, todas
as cabras foram pesadas semanalmente e a produção de leite mensurada diariamente.
Também nos 28 dias após o parto, amostras de leite foram coletadas semanalmente para
análise dos conteúdos de gordura e proteína. Semanalmente, 15 dias antes do parto e a cada
três dias, do 1º ao 28º dia pós-parto, antes da alimentação e administração de insulina,
foram colheitas amostras sanguíneas por venopunção da jugular. O plasma foi subseqüente
analisado para insulina, ácidos graxos não-esterificados (AGNEs), glicose, uréia, creatinina,
gama glutamil transferase (GGT), glutamil pirúvico transferase (TGP) e glutamil
oxaloacético transaminase (TGO). Os resultados demonstraram um efeito significativo da
insulina nas primeiras quatro semanas pós-parto para a produção, conteúdos de gordura e
proteína do leite. O pico de lactação foi alcançado uma semana antes nos animais tratados, e
a lactação diminuiu uma semana mais tarde no mesmo grupo. Os animais tratados
demonstraram altos níveis de AGNEs e glicose plasmática. O tratamento não demonstrou
efeito sobre a perda de peso e a concentração plasmática de insulina, porém, no quarto dia
após o parto, altos níveis foram evidenciados nas cabras tratadas com insulina. A
concentração plasmática da uréia foi significativamente maior nos animais não tratados,
enquanto, nenhum efeito foi registrado para outros metabólitos. Em conclusão, cabras
Saanen tratadas com baixas doses de insulina durante o inicio da lactação melhora a
resposta produtiva sem conseqüências a vida do animal.
Palavras-chave: caprino, insulina, leite, pós-parto, lactação.
xi
ABSTRACT
In ruminants, the postpartum period is characterized by prolonged negative energy balance
associated with low insulin concentration in plasma. This anabolic hormone is a signal for
changes in metabolism and a powerful regulator of nutrient portioning. Thus, this work was
conducted to develop an efficient and simple protocol for stimulation of the metabolism in
the postpartum period in Saanen goats, improving their productive performance. A total of
42 adult, cyclic Saanen goats had their estrus synchronized by male effect and mated
naturally with Saanen bucks. All females were evaluated by transrectal ultra-sound after 30
and 45 days after breeding for detection and confirmation of pregancy, respectively. Twenty
pregnant goats with twin fetuses were randomly assigned to two experimental groups (n =
10), Treated Group and Untreated Group. At the 2nd, 9th and 14th days after parturition, the
animals of the treated group, were given submitted administration of repeated low doses of
intermediate-acting insulin (0.14UI/kgBW). During 42 days after parturition all goats were
weighed weekly and milk yield was measured daily. Also during in the 28 days after
parturition, milk samples were collected weekly for fat and protein content analyses.
Weekly, starting from 15 days before parturition and every three days from the 1st to the
28th day postpartum, before feeding and insulin administration, blood samples were
collected in heparinized tubes by jugular puncture. The plasma was subsequently assayed
for insulin, non-sterified fatty acids (NEFA), glucose, urea, creatinine, gamma-glutamyl
transferase (GGT), glutamyl pyruvic transaminase (GPT) and glutamyl oxaloacetic
transaminase (GOT). There was a significant increased effect of insulin treatment in the
four weeks postpartum for milk yield, milk fat and protein contents. Peak of lactation was
achieved one week before in the insulin-treated goats, and lactation dropped one week later,
as compared to the control group. Treated animals also showed a higher NEFA and glucose
levels. Treatment did not show an overall effect on weight loss and insulin plasma
concentration, however on the fourth day after parturition, a higher level was observed in
goats treated with insulin. Urea concentration was significantly higher in untreated animals,
whereas no effect was detected for the other metabolites. In conclusion, In conclusion,
treatment of Saanen goats with repeated low doses of insulin during early lactation improve
their productive responses without any detrimental consequences to their health.
Keywords: goat, insulin, milk, postpartum, lactation
xii
SUMÁRIO
RESUMO ix
ABSTRACT x
LISTA DE FIGURAS xii
LISTA DE FOTOS xiii
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS xiv
1. INTRODUÇÃO 1
2. REVISÃO DE LITERATURA 2
2.1. Adaptações fisiológicas no período de transição e pós-parto 2
2.1.1 Mecanismos de adaptação metabólica: Mudanças no comportamento
alimentar materno e repartição de nutrientes 2
2.1.2 Balanço energético negativo e anestro pós-parto 5
2.1.3 Mudanças hormonais e de metabólitos no pós-parto 11
2.1.3.1 Hormônios relacionados à reprodução 11
2.1.3.2 Principais metabólitos afetados no período pós-parto 15
2.2. Produção e composição do leite 17
2.3. Mecanismos de atuação da insulina sobre o metabolismo das fêmeas
ruminantes no período de transição 20
2.3.1 Insulina e metabolismo 20
2.3.2 Administração exógena da insulina em animais de produção 22
2.3.2.1 Efeitos da insulina exógena sobre a ingestão de alimentos e
a produção de leite 22
2.3.2.2 Uso da insulina exógena em decorrência do mecanismo de
resistência à insulina e desenvolvimento de doenças metabólicas 24
3. JUSTIFICATIVA 29
4. OBJETIVOS 30
5. CAPÍTULO 1 31
6. CONCLUSÃO GERAL 48
7. PERSPECTIVAS 49
8. REFERÊNCIAS GERAIS 50
9. ANEXOS 74
xiii
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Fig. 1 Representação esquemática da relação entre o metabolismo dos
lipídeos, fígado e glândula mamária. (Adaptado de Drackley et al.,
2006).
3
Fig. 2. Esquema representativo de adaptações metabólicas nos ruminantes
no período de transição próximo ao parto. (Adaptado de Harðarson &
Ingvartsen, 2005).6
5
Fig. 3. Estrutura do trato reprodutivo ovino durante o período pós-parto.
Fotos do útero após necropsia realizadas em fêmeas no (a) 1°, (b) 7°,
(c) 14° e (d) no 28° dia pós-parto. (Fonte: Gray et al., 2003).
8
Fig. 4. Modelo do desenvolvimento folicular bovino in vitro, associado ao
restabelecimento dos níveis pulsáteis do hormônio luteinizante
(Adaptado de Butler, 1999).
11
Fig. 5. Modelo de interação entre a insulina plasmática e o eixo GH/IGF no
fígado e tecido adiposo no pós-parto (Adaptado de Butler et al.,
2003).
13
Fig. 6. Fatores envolvidos no mecanismo de resistência a insulina
(Adaptado de Hayirli et al., 2006). 25
xiv
LISTA DE FOTOS
Pág.
Painel 1. Painel 1. Animais da raça Saanen. (A e B) efeito macho, (C) monta
natural durante o período experimental. 74
Painel 2.
Painel 2. Determinação da Gordura e Proteína do leite. (A) Método
de Gerber, (B) Determinação colorimétrica do Nitrogênio Total –
espectofotometria e (C) Digestor (Método de Baethgen & Alley).
75
xv
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
Abreviatura Significado
Acetil CoA Acetil Coenzima A
AGNEs Ácidos graxos não esterificados
AMPc AMP cíclico
BEN Balanço energético negativo
CL Corpo Lúteo
CPT-1 Carnitina palmitoiltranferase-1
E2 Estradiol
Epi Epinefrina
FSH Hormônio folículo estimulante
GH Hormônio do crescimento
GH-IGF Eixo hormônio do crescimento – fator de crescimento
semelhante à insulina
GHR Receptores do GH
GnRH Hormônio liberador de gonadotrofinas
IGFBPs Proteínas ligantes do IGF-I
IGF-I Fator de crescimento semelhante à insulina
ILL Insulina de liberação lenta
ILR Insulina de liberação rápida
LH Hormônio luteinizante
LPL lipoproteína lípase
NPY Neuropeptídeo Y
T3 Triiodotironina
T4 Tiroxina
TG Triglicerídeos
VLDL Liporoteína de muito baixa densidade
�-OH �-hidroxibutirato
xvi
1. INTRODUÇÃO
O rebanho caprino mundial alcança, aproximadamente, 742.864.558 milhões de
cabeças, das quais 10.306.722 (1,3%) milhões, representam o efetivo brasileiro (IBGE,
2005). Dados da FNP-Anualpec (2004) calculam 9.593.798 do efetivo caprino
brasileiro, sendo este distribuído, principalmente, na região Nordeste (93,02%).
Contudo, nesta região, a produtividade ainda é baixa devido às indefinições quanto aos
objetivos, metas e estratégias, além da ausência de melhorias no regime de manejo e de
sistemas de produção compatíveis com a exploração leiteira. (Pimenta Filho &
Simplício, 1994).
Para se alcançar uma maior produtividade, em termos de nº de cabritos / ano, é
necessário que se conheça os fatores que interferem no comportamento e no
desempenho produtivo e reprodutivo da fêmea, sobretudo do período pós-parto. Dentre
eles, evidenciam-se a duração de involução uterina (Ababneh & Degefa, 2005),
amamentação (Randel et al., 1990), produção de leite e estado nutricional da cabra ao
momento do parto. O manejo nutricional apresenta um importante papel em qualquer
sistema de produção. Pela grande variação na oferta de alimentos nos diferentes
períodos do ano, os ruminantes desenvolveram mecanismos de adaptação às condições
de escassez de alimentos. Dentro deste contexto, devem-se buscar estratégias que
maximizem a sobrevivência das crias.
A perda das características de adaptação às situações desfavoráveis faz com que
o indivíduo seja mais sensível às variações nutricionais. A seleção genética para a
produção intensiva, sem dúvida, fez diminuir ou mesmo desaparecer as características
da adaptação, ou de tolerância a condições de menor disponibilidade de alimentos.
Assim, a restrição alimentar sempre exercerá um efeito negativo na reprodução.
A nutrição é responsável pela expressão e funcionamento de rotas metabólicas
que permitirão ao animal expressar todo seu potencial produtivo / reprodutivo. Essas
rotas metabólicas relacionadas à reprodução são complexas e, em várias situações, não
têm o mecanismo totalmente elucidado (Fernandes, 2002).
xvii
2. REVISÃO DE LITERATURA 2.1. ADAPTAÇÕES FISIOLÓGICAS NO PERÍODO DE TRANSIÇÃO E PÓS-PARTO 2.1.1 Mecanismos de adaptação metabólica: Mudanças no comportamento alimentar materno e repartição de nutrientes
O período de transição está compreendido entre as três semanas antes e após o
parto nos ruminantes, é considerado crítico para a produção leiteira. Nesse período,
ocorre uma série de eventos complexos, com o intuito de ajustar as respostas
metabólicas e endócrinas (Bauman & Currie, 1980), para o período de lactação
(Etherton & Bauman, 1998).
A regulação do metabolismo durante a gestação e a lactação é dividida em
homeostática e homeorrética. O controle homeostático envolve o equilíbrio fisiológico
de manutenção. Já a homeorrética coordena o metabolismo nos tecidos necessários para
suportar os diferentes estágios fisiológicos do animal. (Bauman & Currie, 1980).
Essas adaptações metabólicas são iniciadas no terço final da gestação, e antes do
aumento da necessidade de nutrientes pelo feto (Hartmann et al., 1998). Essas
adaptações ocorrem através de mudanças endócrinas que iniciam e mantêm a lactação,
decorrentes das alterações no metabolismo dos nutrientes no tecido adiposo, fígado e
musculatura esquelética (Harðarson & Ingvartsen, 2005).
Após o parto, ocorre um déficit no balanço energético que persiste durante o
início da lactação. Esse déficit caracteriza-se por uma diminuição na ingestão de
matéria-seca (Hayirli et al., 2002), e a defasagem entre o pico de ingestão e a produção
de leite (Grummer, 1995), além de perda de escore e peso corporal (Coppock, 1985).
Nesse período, o desequilíbrio energético pode comprometer a capacidade de
adaptação às mudanças fisiológicas inerentes à produção de leite (Grummer, 1995). Por
esta razão, a lactogênese é acompanhada por alterações no metabolismo (Figura 1), tais
como aumento da lipólise, diminuição da lipogênese no tecido adiposo; aumento da
gliconeogênese e glicogenólise no fígado; bem como diminuição do uso de glicose e
aumento na mobilização e utilização de lipídeos e de reservas protéicas dos tecidos
musculares como fonte energética pela glândula mamária (Svennersten-Sjaunja &
Olsson, 2005).
xviii
tecido adiposo
glândulamamária
+ +
gordurano leite
AGNES AGNES AGNES
TG
Epi Insulina
fígado
peroxissomo
mitocôndriaCPT1
Acetil CoA
TG
TGVLDL
-
-propionato
corposcetônicos
CO2
tecido adiposo
glândulamamária
+ +
gordurano leite
AGNES AGNES AGNES
TG
Epi Insulina
fígado
peroxissomo
mitocôndriaCPT1
Acetil CoA
TG
TGVLDL
-
-propionato
corposcetônicos
CO2
Figura 1 – Representação esquemática da relação entre o metabolismo dos lipídeos,
fígado e glândula mamária. Sinais (+) indicam efeito estimulatório e o sinal (-) efeito
inibitório. Epi – epinefrina; AGNEs – ácidos graxos não esterificado; TG –
Triglicerídeos; VLDL - liporoteína de muito baixa densidade, e CPT-1 - carnitil
palmitoiltransferase 1 (Adaptado de Drackley et al., 2006).
No período de transição, o perfil metabólico caracteriza-se por baixas
concentrações de insulina e glicose plasmáticas e glicogênio hepático, além de altas
concentrações sorológicas do glucagon, adrenalina, hormônio do crescimento (GH), �-
hidroxibutirato (�-OH), ácidos graxos não-esterificados (AGNEs) e triglicerídeos
hepáticos (Vazquez-Anon et al,. 1994). Esse perfil metabólico também é encontrado em
algumas desordens metabólicas que podem ocorrer nesse período, como a Toxemia da
gestação em ovinos e caprinos (Schlumbohm & Harmeyer, 2004), lipidose hepática e
cetose em bovinos (Drackley et al., 1992).
Hayirli et al. (2002), trabalhando com vacas nulíparas e multíparas no período
de transição, observaram uma diferença significativa entre a duração da redução do
consumo de matéria-seca e o déficit energético. Para compensar a diminuição da
ingestão alimentar, tem-se aumentado a densidade energética da dieta durante o período
de transição, possibilitando, assim, aliviar a gravidade do déficit no balanço energético.
Essa estratégia mantém as reservas corporais, aumentando a disponibilidade de
xix
nutrientes para o rápido crescimento fetal, no período de passagem metabólica do parto
à lactação (Nocek, 1995).
Cabras e ovelhas, no terço final da gestação, necessitam de forragens com um
maior conteúdo de nutrientes e maior digestibilidade, já que o tamanho fetal aumenta
diminuindo a capacidade do rúmen para acomodar alimentos (Akingbabe et al., 2002).
Uma característica notável da adaptação metabólica relacionada ao pós-parto,
em ruminantes lactantes, é a mudança no comportamento da ingestão de alimentos
(Chilliard, 1999) acompanhada por uma hipertrofia da mucosa gastrintestinal, o que
permite uma maior eficiência na absorção e da taxa de troca de nutrientes com a
circulação sangüínea (Mellado et al., 2006). A estratégia utilizada pelos ruminantes é
aumentar o tempo de pastagem e, conseqüentemente, aumentar a ingestão para
satisfazer às suas necessidades energéticas (Bergaman et al., 2001).
As mudanças metabólicas próximas ao parto (Figura 2) são controladas e
coordenadas pelo sistema endócrino, que direciona os nutrientes para o tecido materno,
suprimento fetal e desenvolvimento da glândula mamária (Gluckman, 1997).
No início da lactação, ocorre um maior requerimento de glicose pela glândula
mamária, o qual desencadeia uma série de adaptações como o aumento da síntese
hepática de glicose, redução do consumo de glicose por vários tecidos não mamários e
redução total na oxidação tissular de glicose (Bell & Bauman, 1997). Nesse período, há
uma menor responsividade e sensibilidade dos tecidos extra-hepáticos maternos à
insulina (Sano et al., 1991), disponibilizando a maior parte dos nutrientes para o
crescimento fetal e desenvolvimento e atividade da glândula mamária.
xx
GLÂNDULA MAMÁRIA� Nº de células secretórias;
� Nutrientes utilizados;� Suprimento sanguíneo
INGESTÃO ALIMENTOS� Quantidade – pré-parto� Quantidade – pós-parto
SISTEMA DIGESTIVO� Tamanho � Capacidade absorção;� Absorção de nutrientes;
� Tamanho � Capacidade absorção� Absorção de nutrientes.
Pós-parto
Pré-partoFÍGADO
� Tamanho � Taxa de gliconeogênese;� Mobilização glicogênio;
� Aumento da síntese de proteínas
MUSCULO ESQUELÉTICO� Utilização de glicose;� Síntese protéica;
� Degradação protéica
TECIDO ADIPOSO� Síntese denovo;
� Ácidos graxos pré-formados� Re-esterificação dos ácidos graxos;
� Lipólise
GLÂNDULA MAMÁRIA� Nº de células secretórias;
� Nutrientes utilizados;� Suprimento sanguíneo
INGESTÃO ALIMENTOS� Quantidade – pré-parto� Quantidade – pós-parto
SISTEMA DIGESTIVO� Tamanho � Capacidade absorção;� Absorção de nutrientes;
� Tamanho � Capacidade absorção� Absorção de nutrientes.
Pós-parto
Pré-parto
SISTEMA DIGESTIVO� Tamanho � Capacidade absorção;� Absorção de nutrientes;
� Tamanho � Capacidade absorção� Absorção de nutrientes.
Pós-parto
Pré-partoFÍGADO
� Tamanho � Taxa de gliconeogênese;� Mobilização glicogênio;
� Aumento da síntese de proteínas
MUSCULO ESQUELÉTICO� Utilização de glicose;� Síntese protéica;
� Degradação protéica
TECIDO ADIPOSO� Síntese denovo;
� Ácidos graxos pré-formados� Re-esterificação dos ácidos graxos;
� Lipólise
Figura 2 – Esquema representativo de adaptações metabólicas nos ruminantes no
período de transição próximo ao parto. (Adaptado de Harðarson & Ingvartsen, 2005).
2.1.2 Balanço energético negativo e anestro pós-parto
O status nutricional, avaliado pela condição corporal, reflete as reservas
corporais disponíveis para o metabolismo, e indiretamente a capacidade produtiva e
reprodutiva (Arregum et al., 1997). A taxa de síntese ou degradação do tecido muscular
varia em resposta às mudanças nutricionais e endócrinas, principalmente após o parto,
quando os ruminantes têm baixas reservas corporais, apresentando uma maior
probabilidade de desenvolver doenças metabólicas, disfunções reprodutivas e redução
na produção de leite (Edmonson et al., 1989).
O balanço energético pode ser definido como a diferença entre a energia
consumida e a energia utilizada para atender aos requerimentos nutricionais nos
diferentes estágios fisiológicos dos animais (Heuer, 2000). No pós-parto, o balanço
energético negativo é resultante da rápida mobilização das reservas corporais, refletindo
um baixo peso corporal (Fenwick et al., 2006) e uma diminuição na condição de escore
corporal (Bauman & Currie, 1980).
Sendo assim, os requerimentos de energia para a produção de leite e manutenção
excedem a disponibilidade de energia proveniente do consumo de alimentos, expondo
xxi
as fêmeas ruminantes a um período de balanço energético negativo (BEN) (Jorristma et
al., 2003), a partir da segunda semana após o parto (Bell, 1995). O BEN pode persistir,
em vacas leiteiras, por um período de 10 a 12 semanas da lactação (Bauman & Currie,
1980).
A gravidade e a duração do BEN são correlacionadas negativamente com a
ingestão de matéria seca. Seu período, durante a lactação, depende da qualidade da dieta
(Staples et al., 1990) e das mudanças na condição de escore corporal (Bulter, 2003).
A condição corporal é um dos principais fatores que contribuem para a
diminuição do consumo alimentar próximo ao parto (Butler, 2005). Portanto, fêmeas
com a condição corporal elevada ao parto exibem uma maior depressão no apetite,
desenvolvendo um BEN pronunciado, pois ocasiona uma maior mobilização das
reservas corporais e maior acúmulo de triglicerídios no fígado (Rukkwamsuk et al.,
1999). Por esta razão, Doepel et al. (2002) recomendam que a condição de escore
corporal em bovinos seja de 3,25-3,50 ao parto e que, no pré-parto, seja fornecida uma
alimentação rica em energia.
A intensidade do déficit energético também está relacionada com a produção de
leite (Butler et al., 1981) e, conseqüentemente, com o atraso no retorno a ciclicidade
ovariana e redução da fertilidade (Wathes et al., 2007). Isto pode ser explicado pela
baixa freqüência no pulso do hormônio luteinizante (LH), baixa produção de estradiol
(E2) e elevadas taxas de atresia do folículo dominante (Jorristma et al., 2003). Alguns
autores verificaram uma relação positiva entre o BEN e a duração do anestro pós-parto
(Canfield & Butler, 1990), observando que a primeira ovulação ocorre
aproximadamente 10 a 14 dias após o BEN máximo. Além disso, verificou-se que a
primeira ovulação pós-parto pode ocorrer ainda durante o BEN (Zurek et al., 1995).
Os folículos dominantes que se desenvolvem após o BEN demonstram rápidas
taxas de crescimento, maiores diâmetros e alta produção de E2, logo, tem mais chances
de ovular (Beam & Butler, 1997). Isto é possível pelo aumento na freqüência do pulso
do LH, que freqüentemente aumenta após o restabelecimento do balanço energético
(Butler, 2003). No entanto, não se sabe se as diferenças no pulso são quem determinam
o período da retomada da função ovariana e o tempo para a primeira ovulação. Sendo
assim, o intervalo pós-parto representa uma importante interação entre o estado
energético e a performance reprodutiva (Jorristma et al., 2005).
Beam & Butler (1999), trabalhando com vacas, verificaram que 46% ovularam
no primeiro folículo dominante da primeira onda, 31% apresentaram duas ondas de
xxii
folículos dominantes anovulatórios antes da primeira ovulação e em 23% os folículos
dominantes tornaram-se cistos foliculares. Sabe-se que o BEN no pós-parto não afeta a
população folicular ovariana no 8º dia pós-parto (Beam & Butler, 1997), 25º dia (Lucy
et al., 1999) ou no período de desenvolvimento do primeiro folículo dominante, no
entanto, afeta o destino do primeiro folículo dominante.
Em ruminantes, a relação entre reprodução e a nutrição é bem evidente
(Arregum et al., 1997). A subnutrição ou consumo inadequado de nutrientes em
períodos de altas demandas metabólicas são uns dos principais fatores que contribuem
para o prolongamento do anestro pós-parto, principalmente para animais que dependem
da oferta natural de alimento para satisfazer seus requerimentos nutricionais (Jolly et al.,
1995). O fator nutrição pode interagir com a genética, ambiente ou manejo,
influenciando diretamente a duração do anestro. Embora estas interações não estejam
claramente estabelecidas, certamente os mecanismos hormonais são amplamente
envolvidos (Jolly et al., 1996).
Um inadequado consumo de nutrientes no período de transição resulta em uma
perda de escore corporal ao parto e um longo intervalo entre partos (Laflamme &
Connor, 1992). A subnutrição induz à perda de peso, o que acaba suprimindo a secreção
de progesterona durante a fase luteal. O aumento progressivo da perda de peso induz a
quiescência ovariana, levando à supressão da secreção de E2 (Tanaka et al., 2003).
O anestro pós-parto pode ser definido como período que se estende desde o parto
até o surgimento do primeiro estro, sendo caracterizado por um estado de aciclicidade
ovariana. Embora os ovários apresentem desenvolvimento folicular, nenhum dos
folículos que inicia o seu crescimento torna-se maduro o suficiente para que ocorra a
ovulação (Moro et al., 1994). Também são observadas, nesse período, uma completa
inatividade sexual, sem manifestação de estro (Wrigth & Malmo, 1992), além de
anovulação acompanhada de concentrações de progesterona inferiores a 0,5 ng/mL
(Arregum et al., 1997).
É durante o anestro pós-parto que ocorre a involução uterina, iniciada
imediatamente após parto. Nessa fase inicial do anestro pós-parto, o útero sofre
involução (Figura 3), um processo caracterizado por mudanças retrógradas nos órgãos
reprodutivos, no qual o útero retorna ao tamanho e à posição de um útero animal não
prenhe (Kirakopfe, 1980). Vários fatores como: parto, nutrição, manejo, raça e estação
influenciam o tempo de involução uterina (Gray et al., 2003).
xxiii
Durante a gestação, o útero aumenta de tamanho para o desenvolvimento do feto
e das estruturas placentárias (Godfrey et al., 1998). Logo após o parto, uma série de
adaptações fisiológicas e anatômicas ocorre no útero (Ababneh & Degefa, 2005) e no
ovário das fêmeas, objetivando restaurar sua capacidade reprodutiva (Jainudeen et al.,
2004).
Figura 3 – Estrutura do trato reprodutivo ovino durante o período pós-parto. Fotos do
útero após necropsia realizada em fêmeas no (a) 1º, (b) 7º, (c) 14° e (d) 28° dia pós-
parto. (Fonte: Gray et al., 2003).
Na primeira semana após o parto, a rede vascular placentária responsável pela
nutrição hematotrófica do feto se degenera, preenchendo o lúmen uterino com lóquio,
uma densa substância marrom produzida pela autólise das células vermelhas do sangue
(Gray et al., 2003). Esse período é também caracterizado pela dissolução das camadas
materna e fetal do placentoma e expulsão da placenta remanescente da placenta fetal
cotiledonária. Na segunda semana pós-parto, placas necróticas são liberadas pela
involução das carúnculas.
A re-epitelização das carúnculas ocorre na terceira ou quarta semana pós-parto
(O’Shea & Wright, 1984), culminando com o retorno do útero ao seu tamanho e posição
normal.
xxiv
O período de involução uterina é variável entre as espécies (Godofrey et al.,
1998) e está relacionado com o tipo placentário (Nascimento et al., 2003). Na espécie
caprina, Greyling & Van Niekerk (1991) verificaram que o processo de involução
uterina foi microscopicamente completo por volta do 28º pós-parto, valendo ressaltar
que o principal indicador do início da recuperação do endométrio é o epitélio das
carúnculas.
A contaminação uterina no pós-parto e uma inadequada produção de
prostaglandina F2� têm sido associadas ao atraso na involução uterina. Entretanto, na
espécie caprina, ocorrências de infecções uterinas no pós-parto são baixas (Ababneh &
Degefa, 2006).
Em ruminantes, o anestro pós-parto é fisiológico (Montiel & Ahuja, 2003). Em
fêmeas bovinas, o anestro só é considerado anormal quando ultrapassa um período de
90 dias (Fallas et al., 1987). Contudo, Lamming & Darwash (1998) já o consideram
anormal quando este período chega aos 42 dias pós-parto. Em regiões tropicais esse
período pode chegar a mais de 150 dias (Vacaro, 1990), sendo um dos maiores
problemas que levam a perdas econômicas consideráveis.
Na espécie caprina, Maia & Costa (1998), trabalhando com a raça Canindé,
detectaram um período de 46 ± 3.4 dias de anestro pós-parto. Andrioli et al. (1992)
observaram anestro de 52.3 ± 3.9 dias, em fêmeas sem padrão de raça definida (SPRD)
paridas na estação seca. Freitas et al. (2004) trabalhando no Nordeste brasileiro com
cabras Saanen e Anglo Nubianas, verificaram período de 95,26 ± 11,80 e 78,93 ± 7,61
dias de anestro, respectivamente.
Os mecanismos envolvidos no prolongamento do período anovulatório no pós-
parto têm sido divididos em três categorias (Wiltbank et al., 2002). Na primeira, os
folículos iniciam seu crescimento, mas não prosseguem além do estágio de emergência
do desenvolvimento, sendo esta condição associada à ausência de folículos � 8mm e
ausência de liberação pulsátil do LH (Rhodes et al., 1995). Na segunda, embora
continuando a se desenvolver, os folículos ovulatórios não alcançam tamanho
compatível para que ocorra a ovulação. Este fenômeno é normalmente associado à baixa
freqüência na liberação pulsátil do LH e um aumento do feeback negativo do E2 com as
gonadotrofinas (McDougall et al., 1998). No terceiro, há crescimento folicular,
entretanto, os folículos pré-ovulatórios tornam-se cistos foliculares. Esta é uma
condição normalmente associada com mudanças no comportamento sexual e pelo
xxv
aumento da liberação de LH, com insensibilização do feedback positivo com o E2
(Wiltbank et al., 2002).
No prolongamento do anestro pós-parto, as perdas embrionárias e gestacionais
são os principais fatores que afetam diretamente a eficiência produtiva de um rebanho
(Santos et al., 2001). Os fatores que afetam a duração do período de anestro pós-parto
em ruminantes são: o estado nutricional (medidos pela condição corporal),
amamentação, raça, idade, número de partos, produção de leite, estação de parição,
presença ou ausência do reprodutor, involução uterina tardia e distocias (Ducrot et al.,
1994).
A concentração de gonadotrofinas no final da gestação é baixa, devido ao
feedback negativo entre a progesterona e o estrógeno. Após o parto, as concentrações do
hormônio folículo estimulante (FSH) aumentam entre o 5º - 10º dia pós-parto, enquanto
o pulso do LH inicia sua ascensão do 10º ao 20º dia pós-parto. Contudo, em animais que
amamentam, este intervalo tende a aumentar, prolongando o intervalo entre a primeira
ovulação pós-parto (Crowe et al., 1998). O crescimento e o desenvolvimento de
folículos é detectado 1 a 2 dias após o aumento significante das concentrações do FSH
no pós-parto (Beam & Butler, 1997) e o surgimento de um folículo dominante ocorre
por volta do 10º a 14º dia pós-parto (McDougall et al., 1995), podendo este ovular ou
entrar em atresia e ser substituído por um ou mais folículos da onda subseqüente.
A ovulação ocorre quando a produção de E2, pelo mesmo, é suficiente para
estimular o surgimento pré-ovulatório do LH e FSH. A produção do E2 é dependente de
um aporte suficiente de gonadotrofinas, com amplitude e freqüência do LH associados a
aumentos na concentração do fator de crescimento semelhante à insulina – I (IGF-I)
(Beam & Butler, 1999).
xxvi
2.1.3 Mudanças hormonais e de metabólitos no pós-parto
2.1.3.1 Hormônios relacionados à reprodução
Os efeitos do estresse energético no eixo hipotálamo-hipófise-ovário têm sido
observados no hipotálamo e na hipófise anterior (Tsigos & Chrousos, 2002). No
entanto, a restrição energética no pós-parto, em vacas, não apresenta alterações na
quantidade de receptores para o hormônio liberador de gonadotrofinas (GnRH) (Moss et
al., 1985).
O restabelecimento de secreções pulsáteis dos níveis de LH tem promovido o
desenvolvimento de folículos pré-ovulatórios. Esta função está relacionada ao tipo de
evento para retomar o ciclo ovariano durante o balanço energético negativo no pós-parto
(Figura 4) (Lamming et al., 1981; Canfield & Butler, 1990).
Parto LH
E2
Nível BE
BEN nadir
IGF-1 E2
IGF-1Insulina
E2Resposta ao LH
Pico LH
atresia
FSH
Parto LH
E2
Nível BE
BEN nadir
IGF-1 E2
IGF-1Insulina
E2Resposta ao LH
Pico LH
atresia
FSH
Figura 4 – Modelo do desenvolvimento folicular bovino in vitro, associado ao
restabelecimento dos níveis pulsáteis do hormônio luteinizante (Adaptado de Butler,
2000).
Estudos anteriores, realizados durante a primeira onda folicular no pós-parto (8-
12 dias), relatam que vacas com folículos dominantes anovulatórios em
desenvolvimento apresentam uma freqüência dos pulsos de LH mais baixa do que em
vacas com desenvolvimento folicular ovulatório (Beam & Butler, 1998). Peters et al.
(1985), trabalhando com vacas entre 3º e 8º dias pós-parto, administraram 2,5 �g de
GnRH a cada duas horas durante 48 horas, e observaram que a indução do LH
promoveu liberação de E2 plasmático, porém um pico pré-ovulatório de LH foi exibido
somente em uma das nove vacas.
xxvii
Em vacas, no início do pós-parto, ocorre uma redução na atividade do GnRH
pulsátil, gerador da expressão pulsátil de LH, que dá suporte a esteroidogênese folicular
necessária para indução do surgimento do LH e da ovulação. Porém, baixas freqüências
nos pulsos de LH (2 pulsos a cada 6 horas) são suficientes para a sustentação do
desenvolvimento do folículo dominante. No período de crescimento e de diferenciação
dos folículos dominantes, durante a metade da fase luteal do ciclo estral, observa-se um
pulso de LH de baixa freqüência (Driancourt et al., 1991).
A divisão de nutrientes em um período de maior requerimento energético, como
a lactação, é facilitada pelo eixo do hormônio do crescimento – fator de crescimento
semelhante à insulina (GH/IGF) (Fenwick et al., 2006). Logo, sob o estímulo do
hormônio liberador do hormônio do crescimento, as células somatotrópicas, na pituitária
anterior, secretam o GH (Veerkamp et al., 2003).
O GH é um hormônio metabólico com extensões no metabolismo e no
crescimento de tecidos e órgãos (Davidson, 1987). Em ruminantes, o GH atua
diretamente nas ações catabólicas, estimulando o aumento da lipólise, diminuindo a
glicogênese e restringindo o transporte da glicose (Eigenmann et al., 1984).
Indiretamente, ajusta o IGF-I, receptores e proteínas ligantes (Malozowski et al., 1995).
Os receptores do GH (GHR) estão localizados em maior concentração no fígado (Lucy
et al., 1998), onde sua expressão relaciona-se com o estado nutricional (Pell et al.,
1993) e o estado fisiológico (Kobayashi et al., 1999).
Butler et al. (2003) verificaram a relação existente entre a insulina, GH e fatores
de crescimento em vacas no pós-parto. Eles observaram que a administração de insulina
estimula a expressão do receptor do hormônio do crescimento 1A e IGF-I, aumentando
a concentração plasmática do IGF-I e diminuindo as concentrações do GH. Contudo,
no tecido adiposo desses animais, a insulina inibiu a expressão do GHR e IGF-I (Figura
5).
xxviii
núcleo
núcleo
hiperinsulinemiahepatócito
adipócito
� GHR eExpressão
do gene IGF
� da superfíciecelular GHR e da
ligação ao GH
� do estímulo do GH à lipólise
� IGF plasmático
� IGF plasmático
� GHR 1A eexpressão do
gene IGF
��������� �
�����GHR e daligação ao GH
núcleo
núcleo
hiperinsulinemiahepatócito
adipócito
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� da superfíciecelular GHR e da
ligação ao GH
� do estímulo do GH à lipólise
� IGF plasmático
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� GHR 1A eexpressão do
gene IGF
��������� �
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Figura 5 – Modelo de interação entre a insulina plasmática e o eixo GH/IGF no fígado
e tecido adiposo no pós-parto (Adaptado de Butler et al., 2003).
Durante o pós-parto, a diminuição nas concentrações plasmáticas de insulina e
de IGF-I reduzem as concentrações das proteínas ligantes de IGF-I (IGFBPs) (Webb et
al., 1999). As IGFBPs transportam e aumentam a meia vida dos IGFs, e a redução
dessas proteínas de ligação limitam a atuação dos IGFs sobre suas células-alvo nos
folículos. Em bovinos, as concentrações de IGF-I circulantes provavelmente estão
correlacionadas com as concentrações de IGF-I do fluido folicular de grandes folículos
(Echternkamp, 1990).
Similarmente, a insulina e o IGF-I mostram ter um efeito sobre a função das
células foliculares in vitro, estimulando a esteroidogênese, a proliferação da teca (Spicer
& Stewart, 1996) e das células da granulosa (Spicer et al., 1993). As células tecais de
bovinos são induzidas pelo IGF-I, que aumenta o número de sítios ligantes do LH,
induzindo a produção de progesterona e androstenediona in vitro (Stewart, et al., 1994).
Já nas células da granulosa, foi observado que o E2 e o FSH aumentam o número de
receptores para IGF-I (Spicer et al., 1993).
xxix
Os hormônios da tireóide, tiroxina (T4) e triiodotironina (T3) são liberados sob
influência do hormônio estimulante da tireóide. Esses hormônios atuam sobre o
crescimento e diferenciação de diferentes tecidos, estimulam o consumo de oxigênio,
contribuindo para o aumento da taxa metabólica (Veerkamp et al., 2003).
Os hormônios da tireóide são influenciados por vários fatores ambientais, tais
como temperatura (Mcguire et al., 1991), ingestão e componentes da dieta nos bovinos
(Tiirats, 1997), caprinos (Todini et al., 1992) e ovinos (Souza et al., 2002). Em períodos
de restrição alimentar há uma diminuição desses hormônios (McGuire et al., 1991).
Portanto, T3 e T4 podem ser considerados bons indicadores do metabolismo e do status
nutricional nos ruminantes (Todini et al., 2007). Em cabras lactantes, as elevadas
concentrações e produção, respectivamente, de GH (Moraes e Amorim et al., 2006) e de
leite (Tiirats, 1997) correlacionam-se negativamente com as concentrações dos
hormônios tireoidianos, o que tem sido associado à diminuição na performance
reprodutiva (Todini et al., 2007).
Suriyasathaporn (2000) demonstrou que o T3 e o T4 apresentam uma importante
ação sobre a atividade ovariana. Eles verificaram que, em vacas no anestro pós-parto,
baixos níveis plasmáticos estiveram associados a baixas concentrações de E2 e
diminuição da manifestação do estro. O efeito estimulatório de T3 e T4 sobre a atividade
ovariana também foi verificado in vitro, no qual se observou a atuação destes hormônios
sobre a esteroidogênese pelas células da teca e da granulosa (Spicer et al., 2001).
Um outro hormônio atuante sobre a função reprodutiva é a leptina, que é uma
proteína produzida pelo tecido adiposo. Ela está relacionada com a regulação central e
periférica da homeostase energética corporal, e atua sobre a fertilidade (Williams et al.,
2002) e as funções imunes (Kershaw & Flier, 2004), sendo secretada por padrões
pulsáteis, em ovinos (Blache et al., 2000) e bovinos (Wylie et al., 2001).
Delavaud et al. (2000) observaram que os níveis circulantes de leptina estiveram
positivamente correlacionados à variação da composição corporal de gordura (20-40%)
em ovelhas ovariectomizadas submetidas a níveis energéticos diferentes. Assim, em
vacas de leite, em déficit energético no início da lactação, verifica-se uma redução do
tecido adiposo e diminuição da expressão do mRNA dos receptores de leptina,
associados à redução dos níveis plasmáticos desta proteína (Block et al., 2001).
Estudos com a concentração plasmática de leptina apresentam uma correlação
positiva entre as concentrações de insulina e glicose, e negativa entre as concentrações
do GH e AGNEs. Amstalden et al. (2000), trabalhando com novilhas submetidas a um
xxx
curto período de jejum (48h), observaram uma diminuição da leptina e da expressão de
seu gene associada com reduções nas concentrações do IGF, insulina e na freqüência do
pulso do LH.
Os efeitos da leptina são mediados, em parte, pelo neuropeptídeo Y (NPY), que
atua regulando a secreção de gonadotrofinas, inibindo a secreção do LH em ovelhas.
Nesta fase, o NPY aumenta no hipotálamo, ativando as vias orexigênicas. Este
incremento do consumo induzido pelo NPY no pós-parto é denominado de hiperfagia da
lactação (Sorensen et al., 2002).
2.1.3.2 Principais metabólitos afetados no período pós-parto
Os fatores que sinalizam o desequilíbrio no metabolismo estão ligados ao déficit
de energia, que envolve algumas características endócrinas, balanço energético
negativo, e início da lactação (Wathes et al., 2007).
Os AGNEs são liberados das reservas corporais, e são utilizados pela glândula
mamária, ou são oxidados no fígado, como fonte alternativa de energia (Duffield, 2000).
Após a produção dos AGNEs pelo fígado, eles podem ser oxidados a CO2 para gerar
energia; ser parcialmente oxidados para produção de corpos cetônicos, que são
transportados e utilizados em outra parte do corpo; ou ser esterificados a triglicerídios
ou fosfolipídios (Drackley et al., 2001) e armazenados no fígado.
A concentração dos AGNEs no plasma é paralela à mobilização da gordura
corporal. O aumento nos AGNEs no plasma no período de transição e na subnutrição
(Dunshea et al.,1988, 1990) é correlacionado com o déficit energético. Em vacas, o
tratamento de insulina no pós-parto demonstrou diminuir em 50% a concentração
circulante dos AGNEs (Butler et al., 2003).
As elevações nas concentrações plasmáticas de AGNEs apresentam um impacto
negativo sobre a fertilidade (Canfield et al., 1990; Grummer et al., 1995), pois
deprimem a produção de progesterona e a proliferação das células da granulosa.
Entretanto, a diminuição nas concentrações dos AGNEs no fluido folicular e o consumo
de AGNEs pelo ovário, durante o diestro, não estão bem estabelecidos (Rabiee et al.,
1997).
In vivo, Yung et al. (1996) correlacionaram altas concentrações de AGNEs com
baixas concentrações de progesterona e diminuição do peso do corpo lúteo (CL).
Entretanto, em outros estudos foram encontrados CLs de baixo peso durante o balanço
xxxi
energético negativo, porém, sem evidências de associação com as baixas concentrações
de progesterona (Rhodes et al., 1995). Assim, nenhum efeito dos AGNESs foi
observado no intervalo pós-parto sobre a concepção após o primeiro serviço em vacas
com alto potencial genético (Reist et al., 2000; Snijders et al., 2001).
Vários fatores contribuem com a concentração de uréia plasmática no período de
transição em ruminantes: (1) o aumento no catabolismo de aminoácidos, pela síntese
protéica, aumentando a produção de uréia (Bell, 1995); (2) pela dieta e sua relação com
a síntese protéica pelos microrganismos ruminais (Drackley et al., 2001); (3) pelo
aumento nos níveis do cortisol sobre o catabolismo de protéicas corporais (Coffey et al.,
2006).
Durante a adaptação, no período inicial da lactação, vacas leiteiras mobilizam
primariamente gordura corporal, e posteriormente proteínas, resultando em uma elevada
concentração de uréia plasmática. Além disso, os triglicerídeos acumulados no fígado
desses animais podem resultar numa alta concentração de amônia, devido à inibição da
ureogênese (Zhu et al., 2000).
El-Sherif & Assad (2001) observaram, em ovelhas Barki, que os níveis
plasmáticos de uréia exibem um aumento na 10ª semana de gestação, alcançando o pico
no parto, principalmente quando a nutrição for deficiente no terço final da gestação
(Taylor et al., 2003). Já em vacas, a concentração plasmática de uréia encontra-se mais
elevada em primíparas, devido ao aumento na produção de leite, enquanto em
pluríparas, seu aumento tem uma correlação positiva com o escore corporal ao parto
(Wathes et al., 2007).
xxxii
2.2. PRODUÇÃO E COMPOSIÇÃO DO LEITE
O mecanismo de produção e síntese do leite inicia-se com o completo
desenvolvimento mamário durante a gestação e a lactação (Topper & Freeman, 1980).
As etapas de proliferação, diferenciação e involução fazem parte dos ciclos de lactação
(Clarke et al., 2003) durante toda a vida do animal (Turner & Hyuynh, 1991), sendo a
diferenciação a etapa crucial para o adequado desenvolvimento da glândula mamária
(Holland & Holland, 2005).
O ciclo da lactação é controlado por três categorias hormonais: os hormônios
reprodutivos, como o estrógeno, a progesterona, o lactogênio placentário, a prolactina e
a ocitocina; os hormônios metabólicos, dentre eles o GH, os corticoteróides, a insulina e
os hormônios tireoideanos e gastrintestinais; e os hormônios produzidos localmente
como o GH, prolactina, hormônio da paratireóide e a leptina (Svennersten-Sjaunja &
Olsson, 2005).
A produção do leite é controlada pelos hormônios lactogênicos, a prolactina e o
GH (Flint & Knight, 1997). O leite é ejetado para o alvéolo quando há contração das
células mioepiteliais, em resposta à liberação na circulação de ocitocina pela pituitária.
Ao desmame, os tecidos secretórios sofrem involução através da apoptose das células da
glândula mamária (Capuco et al., 2001), restando apenas a camada de células
mioepiteliais.
Em vacas lactantes, a administração do GH aumenta a produção de leite. No
entanto, em cabras Toggenburg, a administração GH durante a lactação não influenciou
a produção de leite (Moraes e Amorim et al., 2006).
Os mecanismos envolvidos no efeito galactopoiético do GH, em vacas em
lactação, podem ser classificados em três tipos: aumento na capacidade de síntese da
glândula mamária (Nielsen, 1988) – ação mediada pela somatomedina mais específica,
o IGF-1, pois o tecido mamário não possui receptores para a somatotropina (Prosser &
Mepham, 1989); alteração na glândula mamária, que promove a utilização de nutrientes
e a mobilização de substratos que fornecem nutrientes essenciais para a síntese do leite
(Soderholm et al., 1988); e aumento preferencial no fluxo sangüíneo para a glândula
mamária (Mepham et al., 1984).
O leite é um líquido energético essencial que satisfaz os requerimentos
nutricionais de crescimento e de desenvolvimento dos neonatos. Os precursores dos
constituintes do leite são os aminoácidos livres, glicose, acetato, ácidos graxos e
xxxiii
triglicerídeos, que são requeridos para formar a gordura, proteína e lactose do leite
(Svennersten-Sjaunja & Olsson, 2005), além de numerosos fatores de crescimento
(Lamote et al., 2004). Alguns destes constituintes são transportados inalterados do
sangue, enquanto outros são produzidos somente pela glândula mamária.
A produção e a composição do leite dependem da capacidade das células da
glândula mamária de retirar nutrientes do sangue, convertendo-os em constituintes do
leite, e, em seguida, liberá-los para o alvéolo (Jeínek et al., 1996). Uma limitação em
qualquer um destes precursores reduz a produção e leva a mudanças em sua composição
(Eknæs et al., 2006). As células da glândula mamária lactante utilizam 80% dos
nutrientes ingeridos (Collier, 1985) e aproximadamente 80% do turnover da glicose
(Kronfeld, 1982) para a síntese de leite.
A gordura do leite, é um dos componentes mais importantes da qualidade
nutricional do leite (Chilliard et al., 2003) e possui uma composição variável (Baumam
& Griinari, 2001), sendo caracterizada, nos caprinos, por misturas de triglicerídeos com
grande proporção de ácidos graxos a partir das seguintes fontes: lipídeos circulantes no
sangue, cerca de 60%; pela síntese de novo nas células epiteliais; pelo acetato e o �-OH
(Treacher & Cajá, 2002).
A lactose é o principal carboidrato encontrado no leite, sintetizado pela
combinação da glicose com a galactose, com a participação das proteínas �-
lactalbumina , �-lactoglobulina, �-lactalbumina e caseína, no qual é sintetizadas pelos
aminoácidos circulantes (Treacher & Cajá, 2002).
Os constituintes protéicos dividem-se em duas categorias, os que são
sintetizados pelas células mamárias (90%) e os que são provenientes do sangue –
albuminas e as imunoglobulinas (Treacher & Caja, 2002). A principal proteína do leite é
a caseína. Ela representa 80 a 90% das proteínas totais insolúveis. As principais
caseínas são �, � e �, que são fosfoproteínas ricas em prolina (8 a 17% são
aminoácidos), mas pobres em cisteína. Elas se encontram na forma de micelas
compostas da associação de caseína � + �, presas por uma caseína �. As proteínas
minerais ou pequenas proteínas são solúveis. Apresentam-se precipitadas em micelas de
caseína, encontrando-se divididas em três membros: proteínas de ligação de metais
como ferro e o cobre – lactoferrina e a transferrina; as glicoproteínas; e enzimas (44
enzimas diferentes tem sido características no leite bovino e de outras espécies), das
quais a galactiltransferase, a lactoperoxidade, a xantineoxidade, além de enzimas que
xxxiv
limitam os glóbulos de gordura das membranas, como a lipoproteína lipase (Hartmann
et al., 1998).
No início da lactação, um aumento na produção na gordura do leite em relação
à proteína indica uma grande mobilização de gordura corporal (Grieve et al., 1986),
produzindo um leite com alto conteúdo gorduroso. Nessa fase, os conteúdos de gordura
e proteína são altos, diminuindo com o pico da lactação e, posteriormente, aumentam
com a diminuição da produção. O conteúdo de lactose demonstra uma pequena
variação. Sendo assim, a quantidade de lactose sintetizada pode ser usada para
determinar a produção de leite (Bencini & Pulina, 1997).
A secreção láctea de diferentes espécies contém a mesma classe de
componentes, mas a quantidade relativa destes varia entre as espécies domésticas
(Oftedal & Iverson, 1995). Por exemplo, Linzell (1974) descreveu que para cada litro de
leite sintetizado em fêmeas caprinas são retirados do sangue 75g de glicose, 13 g de
lactose, 28 g de acetato, 17g �-OH, 40g de triglicerídios, 26g de aminoácidos essenciais,
19g de aminoácidos não essenciais, acetoácido, ácidos graxos livre, fosfolipídios e
glicerol.
Os fatores que afetam a produção de leite são genótipo do animal, nível da
nutrição durante a gestação, número de crias em amamentação, número de ordenhas
realizadas, além do nível e padrão de ingestão das fêmeas em lactação (Treacher &
Cajá, 2002).
Em ovinos, o número de cordeiros lactentes exerce uma influência significativa
na produção de leite, uma vez que ovelhas com mais de uma cria produzem 40% de
leite a mais que uma ovelha com apenas uma cria (Treacher, 1987). E ainda, o pico de
lactação além de ser maior, é alcançado precocemente, mas decresce mais rapidamente
(Ransey et al., 1984). Por outro lado, ovelhas com um cordeiro apresentam o pico de
lactação mais tarde, entre a terceira e a quinta semana de lactação. Logo, um aumento
no estímulo resulta no aumento da freqüência e duração da lactação.
xxxv
2.3. MECANISMOS DE ATUAÇÃO DA INSULINA SOBRE O
METABOLISMO DAS FÊMEAS RUMINANTES NO PERÍODO DE TRANSIÇÃO
2.3.1 Insulina e metabolismo
A insulina é um hormônio peptídeo que atua sobre o metabolismo dos
carboidratos, lipídeos, proteínas, no tecido adiposo, muscular e hepático. (Hayrli et al.,
2002). Assim, a insulina estimula o armazenamento de glicose sob a forma de
glicogênio pelo aumento da atividade da enzima glicogênio sintetase e por suprimir a
atividade do glicogênio fosforilase (Hayrli et al., 2006). Quando há uma redução dos
níveis da glicose, o metabolismo das células hepáticas é mediado pelo glucagon e
adrenalina (Desvergne, et al., 2006).
Ao mesmo tempo da glicogênese, a insulina estimula a glicólise no fígado e no
músculo. O fluxo de glicose é direcionado ao piruvato e lactato pela ação da
fosfofrutoquinase e da piruvato quinase. A insulina também estimula a glicogênese.
Entretanto, os ruminantes têm pouca atividade da glicoquinase no fígado (Brockman e
Laarveld, 1986). Desta forma, o fígado de ruminantes produz pequenas quantidades de
glicose em condições fisiológicas. Assim, no fígado de ruminantes, a hexoquinase
determina um papel na ativação da produção da glicose (Brockman, 1984).
No tecido adiposo, a insulina facilita a entrada de glicose nas células por meio da
GLUT- 4 pelo mesmo mecanismo de sua entrada no tecido muscular (Katzung, 1995).
A glicose é oxidada a �-glicerofosfato, que será utilizada para esterificação de ácidos
graxos livres durante a lipogênese (Hayirli et al., 2006).
No tecido adiposo e muscular, a insulina decorrente do aumento dos ácidos
graxos livres leva a um aumento na síntese de triglicerídeos, sendo esta reação realizada
pela enzima lipoproteína lipase (LPL). Além disso, a insulina suprime a lipólise por
diminuir o nível de AMP cíclico (AMPc) e inibe a atividade da proteína quinase A e do
hormônio sensível a lipase (Berne & Levy, 1993).
O acetato é o maior precursor da lipogênese no tecido adiposo dos ruminantes,
enquanto a glicose é o maior precursor em animais não ruminantes. Embora os
precursores da lipogênese sejam diferentes (Prior e Scott, 1980), o papel estimulatório
da insulina sobre a lipogênese no tecido adiposo de ruminantes e não ruminantes é o
mesmo que na lipogênese hepática (Brockman & Laarveld, 1986).
No fígado, a insulina estimula a lipogênese e inibe a cetogênese. Os ácidos
graxos livres produzidos no fígado são re-esterificados com a glicerofosfato, derivados a
xxxvi
partir da glicólise, estimulada pela insulina ou pelo glicerol formado pela glicerofosfato
quinase. O Acetil coenzima A (Acetil CoA) mitocondrial, gerado pela piruvato
deidrogenase durante a glicólise, é transferido ao citoplasma e convertido em malonil
CoA pelo acetil-CoA carboxilase. Essa é a taxa limitante para a lipogênese hepática
estimulada pela insulina (Hayirli et al., 2006).
Os efeitos anti-cetogênicos da insulina no fígado de ruminantes e de não
ruminantes são os mesmos (Brockman & Laarveld, 1986). A insulina diminui a
produção hepática de AGNEs através do estímulo da lipogênese e inibição da lipólise
no tecido adiposo, aumentando, assim, a utilização de corpos cetônicos pelos tecidos
periféricos, alterando a atividade enzimática e a disponibilidade de substratos
envolvidos na cetogênese no fígado (Brockman, 1979). A insulina diminui a atividade
da carnitina palmitoiltransferase (CPT-1) e aumenta a afinidade do CPT-1 da
translocação de ácidos graxos de cadeia longa do citoplasma para a mitocôndria,
enquanto ele se divide para a esterificação e oxidação. Além disso, os efeitos inibitórios
da insulina sobre a cetogênese é também relatado para ações estimulatórias sobre a
atividade do Acetil CoA carboxilase e a formação do malonil coA, que por sua vez inibe
a atividade do CPT-1 e ordena o fluxo do acetil CoA para a lipogênese (Zammit, 1996).
Os ruminantes usam uma grande quantidade de glicose para a lipogênese. O
NADPH2 e a �-glicerofosfato gerados durante a oxidação direta da glicose via desvio
da hexose monofosfato são indispensáveis para a formação de síntese de ácidos graxos
proveniente do lactato e acetato (Prior e Scott, 1980). O efeito da insulina sobre a
carboxilação do Acetil Coa, derivado do acetato, é o mesmo sobre o derivado da glicose
em não ruminantes (Brockman & Laarveld, 1986). Em ruminantes, o fígado não é o
órgão primário para a lipogênese. O trato gastrintestinal e o fígado contribuem somente
com 8% da lipogênese corporal (Ingle et al., 1972). Além disso, a mobilização dos
AGNEs pelo tecido adiposo é a fonte primária da lipogênese hepática (Emery et al.,
1992).
xxxvii
2.3.2 Administração exógena da insulina em animais de produção
A insulina humana tem sido utilizada em animais de produção (Hayirli et al.,
2002). As diferenças estruturais da insulina produzidas por diferentes espécies
mamíferas são de pouca importância, pois somente as posições da cadeia A e B são
diferentes (Hsu & Crump, 1989). Essas diferenças não alteram a potência biológica da
insulina utilizada interespécie (Hadley, 1986). Contudo, a insulina bovina quando
utilizada tem causado reações de imunogenicidade (reação de hipersensibilidade,
choque anafilático e formação de plaquetas e anticorpos). Atualmente, encontram-se
comercialmente disponíveis: a insulina porcina modificada e a insulina humana
recombinante. A duração e a disponibilidade da ação da insulina varia dependendo do
método de liberação e do tipo de insulina (Reynolds, 1989).
De acordo com a farmacocinética e compatibilidade, a insulina é caracterizada
como de rápida liberação (cristalina ou regular), liberação intermediária (Isofano e
lenta), e lenta liberação (insulina protamina-zinco, ultralenta). A injeção subcutânea de
insulina de liberação rápida, intermediária ou de liberação lenta alcança pico de
concentração 0,5 a 1,5; 4 às 12 e 10 às 24 horas seguintes à aplicação e o efeito final às
7, 24 e 36 horas, respectivamente. Além disso, a aplicação intramuscular acelera a ação
da insulina, pela alta irrigação no tecido muscular, quando comparado ao tecido adiposo
(Reynolds, 1989).
2.3.2.1 Efeitos da insulina exógena sobre a ingestão de alimentos e a produção de
leite
A insulina é um potente regulador da ingestão alimentar (Grovum, 1995) e
divisão de nutrientes (Kronfeld, 1982). Além disso, a insulina aumenta a absorção de
ácidos graxos voláteis indiretamente por estimular o desenvolvimento das papilas
ruminais (Sakata et al., 1980), evitando o acúmulo dos ácidos graxos voláteis e
mantendo a estabilidade do pH ruminal. Conseqüentemente, permite a melhora na
ingestão alimentar.
Os efeitos da insulina sobre a ingestão alimentar de ruminantes são
inconsistentes e escassos. Caprinos submetidos à insulina de liberação lenta (ILL) por
um dia (100 a 160 UI, SC) e por 14 dias (80 UI) apresentaram hiperinsulinemia e
hipoglicemia, sem alterar a ingestão de alimentos (Baile & Mayer, 1968). Deetz &
xxxviii
Wagsness (1981) reportaram que cinco aplicações de insulina de liberação rápida (ILR)
(6 UI/Kg/PV), durante 24 horas, levaram a uma diminuição de 8,5% da ingestão
alimentar em animais do grupo tratamento insulina, quando comparados aos ovinos do
grupo controle, que receberam injeção com salina (intravenoso – IV). Já Deetz &
Wagsness (1980) observaram que uma alta dose de ILR (2000 UI/Kg/PV) causou uma
grave hipoglicemia que não afetou a ingestão de alimentos, enquanto que a aplicação de
uma dose moderada de ILR (6 UI/Kg/PV) diminuiu a ingestão de alimentos sem causar
hipoglicemia.
Em vacas, no período pós-parto inicial (5º dia), que receberam uma única dose
de ILL (0; 0,14; 0,29 e 0,43 UI Humulin/Kg/PV/IM), ocorreu um aumento quadrático
na ingestão de alimentos (Hayrli et al., 2002), mas neste estudo, as doses 0,29 e 0,43
UI/Kg/PV apresentaram hipovolemia, sendo, então, indicada a dose de 0,14 UI/Kg/PV.
Deetz et al. (1980) demonstraram que um aumento gradativo nas doses de ILR (0, 2, 4 e
6 UI/Kg/PV), administradas intraportal, diminuiu a ingestão de alimentos linearmente.
O contrário foi observado quando se realizou um aumento na dose da ILR IV, que
melhorou quadraticamente a ingestão de alimentos. Em ovinos, foi observada uma
ingestão máxima quando estes receberam 4 UI/kg/PV. Desta forma, esses estudos
demonstram que o tipo, a dose e os meios de administração podem interagir com outros
metabólitos e regular a ingestão alimentar. Além disso, se observou que os ruminantes
não superam a hipoglicemia através do aumento da ingestão alimentar (Deetz et al.,
1980).
As respostas da produção de leite à insulina são escassas na literatura. Hayirly et
al. (2002) observaram um aumento quadrático na produção de leite quando a ILL foi
administrada no início da lactação (5º dia pós-parto). Em vacas, Kronfeld et al. (1963),
utilizando várias doses de ILR (0,2 – 0,6 UI/Kg/PV/IM) e Schmith (1966) (0,35
UI/Kg/PV/IM), observaram a diminuição da produção de leite e do conteúdo de lactose
no leite. Nesses estudos, a produção de leite foi restabelecida após a infusão de
dextrose, sugerindo que a depressão da produção de leite foi devida à hipoglicemia, e
não a ação direta da insulina.
A divisão dos nutrientes pela insulina ocorre pela responsividade dos tecidos à
insulina (tecido adiposo e muscular), que os distribui e armazena. Além disso, a insulina
exógena pode direcionar a disponibilidade de glicose para o tecido mamário (Kronfeld,
1982), facilitando o transporte da mesma pela GLUT-1, realizado pela glândula
mamária (Zhao et al., 1993).
xxxix
2.3.2.2 Uso da insulina exógena em decorrência do mecanismo de resistência à
insulina e desenvolvimento de doenças metabólicas
A resistência à insulina explica o estado em que o nível fisiológico da produção
de insulina é menor do que a resposta biológica normal (Kahn, 1978). Berson & Yalow
(1970) descrevem a resistência à insulina como uma condição na qual uma grande
quantidade de insulina é requerida para produzir uma resposta normal, sugerindo que a
resistência à insulina pode ser alterada pelo fornecimento de insulina exógena. Deste
modo, a verdadeira resistência à insulina é devida aos defeitos localizados nos pré-
receptores da mesma. Contudo, o fornecimento de insulina exógena pode não alterar a
resistência à insulina, quando os defeitos são localizados no receptor ou pós-receptor.
A resistência à insulina é um termo que pode avaliar a responsividade a insulina
(resposta da insulina a glicose), a sensibilidade da insulina (responsabilidade dos tecidos
a insulina), ou ambos (Sano et al., 1991). O mecanismo molecular da resistência à
insulina pode ser localizado (1) antes da interação da insulina com os receptores (pré-
receptor), no qual inclui diminuição da produção de insulina, aumento da degradação de
insulina, ou ambos; (2) em uma alteração da interação da insulina com seu receptor (no
receptor), no qual inclui uma diminuição do número de receptores e diminuição da
afinidade de ligação e (3) um defeito associado com alteração nas etapas intracelular na
ação da insulina (pós-receptor), no qual inclui um prejuízo na sinalização intracelular e
translocação das GLUTs. Em geral, os defeitos no pré-receptor causam hipoinsulinemia;
defeitos no receptor causam uma redução na responsividade à insulina; e os defeitos
pós-receptor causam uma redução na sensibilidade à insulina (Figura 7) (Kahn, 1978).
xl
Deficiência deInsulina
� secreção de insulina
estimulada pela glicose
� Resposta tecidual a insulina
Resistência aInsulina
� Resposta tecidual a insulina
� Resposta tecidual a insulina
Hiperglicemia
Função das células �prejudicadas
Hiperinsulinemia
Defeito Pós-
preceptor
� Transporte de glicose
� ligação da glicose
Deficiência deInsulina
� secreção de insulina
estimulada pela glicose
� Resposta tecidual a insulina
Resistência aInsulina
� Resposta tecidual a insulina
� Resposta tecidual a insulina
Hiperglicemia
Função das células �prejudicadas
Hiperinsulinemia
Defeito Pós-
preceptor
� Transporte de glicose
� ligação da glicose
Figura 6 – Fatores envolvidos no mecanismo da resistência à insulina
(Adaptado de Hayrli et al., 2006).
A resistência à insulina é multifatorial, caracterizado por acidose metabólica,
hiperglicemia, intolerância à glicose, glicosúria, cetonemia, cetonúria, diurese,
hipovolemia, desidratação, polidpsia, depressão do sistema nervoso central (McCance &
Huether, 1994). Estes eventos fisiopatológicos são também observados em animais com
lipidose hepática e cetose (DeBoer et al., 1985; Drackley et al., 1992). Ela é comumente
observada durante o terço final da gestação e no início da lactação (Petterson et al.,
1994). A utilização de glicose pelos tecidos periféricos é mais baixa em animais
gestantes do que nos animais não gestantes e lactantes (Nieuwhuizen et al., 1998).
Durante o terço final da gestação, o consumo fetal de glicose é aproximadamente de 42-
50% da produção da glicose (Prior & Christenson, 1978). A produção de glicose e o
número de GLUTs no músculo cardíaco, e no tecido adiposo branco e o marrom são
mais baixos em ratos gestantes que não gestantes (Nieuwhuizen et al., 1998).
Schlumohn e colaboradores (1997) demonstraram que o consumo imediato de glicose
pelo tecido muscular e adiposo e a inibição da lipólise mediada por insulina foram
xli
diminuídas durante a gestação. Hjolliund et al. (1986) relataram que a insulina reduz a
lipogênese basal no tecido adiposo, a resposta máxima a lipogênese, e a oxidação de
glicose em mulheres gestantes. Guesnet et al. (1991) observaram, em ruminantes
gestantes, que a redução da sensibilidade de tecidos periféricos a insulina foi específico
à utilização de glicose, e não a utilização de lipídeos. Isto sugere que a administração de
insulina pode reduzir a lipólise sem causar hipoglicemia e por meio disso prevenir
doenças metabólicas no período próximo ao parto em fêmeas ruminantes.
Durante o final da gestação, um aumento na concentração sorológica de
hormônios como o estrógeno, progesterona e prolactina afetam a sensibilidade dos
tecidos periféricos a insulina. Ryan & Enns (1988) avaliaram os efeitos destes
hormônios sobre a ação da insulina em células isoladas do tecido adiposo de ratos
gestantes, não gestantes e nulíparos, e verificaram que a adição do gonadotrofina
coriônica humana na cultura não modificou o número de GLUT-4; a adição de
estrógeno ao meio de cultura aumentou significativamente a ligação à insulina; a adição
de progesterona e cortisol diminuiu o transporte de glicose e a ligação máxima da
insulina; a adição de prolactina e lactogênio placentário diminuiu o transporte da glicose
sem modificar a ligação da insulina. Sendo assim, sugere-se que o estrógeno aumenta a
ação da insulina em animais não prenhes e a lactantes e a progesterona suprimi a ação
da insulina durante o final da gestação.
O aumento da concentração plasmática de AGNEs é comum, em dietas ricas em
gordura, devido uma incompleta oxidação da mesma. Uma alimentação gordurosa causa
redução na sensibilidade à insulina, que é caracterizada por uma redução na taxa de
glicose no músculo esquelético e diminuição na supressão na produção de glicose
hepática (Oakes et al., 1997). Ruth & Kor (1992) relataram que a redução na
concentração dietética de gorduras de 40 para 30% melhora a tolerância de glicose pelos
ratos in vivo.
Ruth (1992) simulou um estudo para esclarecer o mecanismo pelo qual uma
dieta rica em gordura reduz a tolerância de glicose e encontrou um aumento na
concentração dietética de gordura de 21 e 60%, que resultou em uma diminuição no
número de receptores e ligações da insulina bem como na oxidação da glicólise e
lipogênese. Watari et al. (1988) demonstraram que dietas ricas em gordura resultam na
redução do consumo de glicose (65%) pelos adipócitos de ratos e uma redução de 50%
da ligação da insulina, e atividade quinase.
xlii
As dietas cetogênicas elevam as concentrações dos AGNEs e conseqüentemente,
causam resistência a insulina pelo aumento agudo da insulina e por não fornecer
lipídeos ao músculo e ao fígado, pela elevada oxidação dos lipídeos se opor ao estimulo
da insulina na oxidação da glicose e supressão da gliconeogênese no músculo, pela
diminuição da permeabilidade de membrana e do número da GLUT-4, pela diminuição
da atividade da glicoquinase no fígado e no músculo e pela redução na sinalização da
transdução da insulina no receptor e no pós-receptor (Sebokova et al., 1995).
A subnutrição causa um desequilíbrio na homeostase da glicose e intolerância à
glicose (Okitolonda et al., 1988), e, portanto, seu prolongamento resulta na redução no
número e no tamanho das ilhotas pancreáticas, e conseqüentemente, redução na
secreção de insulina (Tse et al., 1998).
Durante o final da gestação e o início da lactação, o fluxo de nutrientes para o
tecido mamário e o feto são responsáveis por um alto grau de prioridade metabólica
(Baird, 1981). Esta prioridade é conhecida com a baixa responsividade e sensibilidade
dos tecidos extra-hepáticos à insulina (Nieuwenhuizen et al., 1998), que é o principal
determinante no desenvolvimento das doenças metabólicas em fêmeas ruminantes
(Steen et al., 1997).
Vacas com cetose apresentam uma baixa responsividade à insulina (Sakai et al.,
1993) e a cetoacidose é uma das razões para a resistência à insulina (Steen et al., 1997).
Van Putten et al. (1985) realizaram um estudo com intuito de elucidar o
mecanismo no qual a cetoacidose causa a resistência à insulina in vitro e verificaram
que ao expor os adipócitos a um pH baixo e cetoácidos por um período de 48 h ocorreu
uma diminuição no pH de 7,4 para 6,9 e uma redução de 50% das proteínas ligantes à
insulina.
As concentrações plasmáticas da glicose e insulina são mais elevadas em
ruminantes saudáveis que naqueles com cetose. A relação glicose:insulina aumenta duas
vezes em paciente com cetoacidose, sem modificar as concentrações basais de glicose,
sugerindo assim, que a diminuição na concentração dos corpos cetônicos aumenta a
sensibilidade à insulina (Steen et al., 1997).
No período de transição, metabólitos e metabólitos hormonais refletem as
atividades catabólicas do balanço energético negativo. Porém, pouco se conhece sobre o
potencial de alterar a sensibilidade e a administração de insulina no período pré-parto e
pós-parto visando prevenir doenças metabólicas em ruminantes (Hayirli et al., 2006).
xliii
A insulina tem sido a principal terapia utilizada para aliviar a severidade do
balanço energético negativo, com aplicação de injeções subcutâneas de ILL (100 –
200UI) concomitantes à infusão de dextrose, sugerido como tratamento para a lipidose
hepática (Pearson & Maas, 1990) e cetose (Fleming, 1990). Sakai et al. (1993)
demonstraram que uma aplicação de ILL (200UI) com dextrose, comparada a uma
injeção de dextrose, durante quatro dias, aumenta a eficácia do tratamento para cetose e
diminui o período de recuperação. Em fêmeas bovinas, a administração apenas de
insulina (40 -50 UI/IV) (Sato et al., 1994) e a adição de dextrose (120 – 160 UI/IM)
(Tayoda et al., 1987) por três dias foi efetiva no tratamento de hiperlipoproteinemia e
lipidose hepática.
Para determinar qual a dose de ILL que diminuísse a concentração de
triglicerídeos hepáticos sem causar hipoglicemia e hipofagia, Hayirli et al. (2002)
realizaram somente uma aplicação no quinto dia de lactação de várias doses de ILL
(0,14; 0,29 e 0,43 UI/Kg/PV/IM), observando que uma vaca que recebeu 0,29 e duas
que receberam 0,43 UI/Kg/PV apresentaram choque hipoglicêmico (< 20 mg/dl). A
concentração sorológica do glucagon aumentou linearmente e as concentrações dos
AGNEs e �-OH diminuíram quadraticamente com o aumento da dose de insulina
exógena. Esses parâmetros retornaram aos níveis basais com 24h, mas o efeito da
insulina sobre os mesmos continuou durante o segundo dia relativo à aplicação. A
concentração máxima de insulina foi às 12h após aplicação. Além disso, o aumento da
dose de insulina diminuiu a concentração de triglicerídeos hepáticos e a relação
triglicerídeos:glicogênio no fígado aumentado a concentração do glicogênio neste
órgão.
xliv
3. JUSTIFICATIVA
A espécie caprina é de elevada importância econômica para a produção de carne,
leite e de pele em diversos países do mundo. Entretanto, apesar do seu reconhecido
valor, pouco se conhece a respeito das mudanças no perfil metabólico-hormonal no
período de transição entre a gestação e lactação, na fase na qual ocorre o balanço
energético negativo.
No início da lactação, as exigências nutricionais em cabras aumentam
consideravelmente (AFRC, 1998). O pico de lactação ocorre por volta de 3-5ª semana
pós-parto, e freqüentemente a fêmea lactante tem dificuldade em fornecer nutrientes em
quantidades suficientes, por esta razão ela utiliza suas reservas corporais durante o
início da lactação.
O balanço energético negativo que ocorre logo após o parto afeta adversamente
a produção de leite, o crescimento dos cabritos e o subseqüente desempenho
reprodutivo. Em rebanhos caprinos, esta problemática e pouco estudada e torna-se
necessário a realização de pesquisas que visem buscar um melhor desempenho
produtivo nesta espécie.
A aplicação de insulina tem sido estudada com um modulador da função
reprodutiva em animais de produção. Os fatores de crescimento e hormônios
metabólicos incluindo somatotropina, insulina fator semelhante à insulina (IGF) têm
recebido uma atenção na regulação da função ovariana (Totey et al., 1996). Estudos in
vitro, em bovinos, revelaram que insulina e o IGF são importantes mediadores do
desenvolvimento folicular, esteroidogênese, maturação oócitária e subseqüente
desenvolvimento embrionário (Gong et al., 1997). No entanto, informações a respeito
da influência da insulina sobre o retorno da atividade ovariana no período pós-parto em
caprinos são escassas.
Fisiologicamente, vários mensageiros metabólicos, incluindo a insulina e a
glicose tem influenciado o estado nutricional e outros sistemas do organismo.
Conseqüentemente, vários autores têm descrito que o tratamento de animais com
modificadores metabólicos, como a insulina, podem afetar a resposta produtiva. Neste
contexto, vale ressaltar a importância de se estabelecer o perfil metabólico-hormonal e a
resposta produtiva em caprinos submetidos a tratamento com insulina.
xlv
4. OBJETIVOS
Objetivo Geral
Fornecer um protocolo simples e eficiente na estimulação do metabolismo no
período pós-parto em cabras Saanen, proporcionando o melhor desempenho produtivo.
Objetivos Específicos
• Comparar os parâmetros de produção e qualidade do leite em cabras tratadas e
não tratadas com insulina durante o período de estimulação metabólica.
• Verificar as concentrações de insulina plasmática em cabras tratadas e não
tratadas com insulina durante o período de estimulação metabólica.
• Verificar as concentrações de Glicose, Uréia e Ácidos graxos não-esterificados
plasmáticos em cabras tratadas e não tratadas com insulina durante o período de
estimulação metabólica.
• Comparar as concentrações de Gama glutamil transferase (GGT), Glutamil
piruvico transaminase (TGP), glutamil oxaloacetico transaminase (TGO) e
Creatinina plasmáticas em cabras tratadas e não tratadas com insulina durante o
período de estimulação metabólica.
xlvi
5. CAPÍTULO 1
PRODUÇÃO DE LEITE E RESPOSTA METABÓLICA EM CABRAS
LEITEIRAS TRATADAS COM BAIXAS DOSES DE INSULINA DE
LIBERAÇÃO INTERMEDIÁRIA REPETIDAS DURANTE O INÍCIO DA
LACTAÇÃO
(Milk Production and Metabolic Response in Dairy Goats Treated with Repeated Low
Doses of Intermediate-release Insulin during Early Lactation)
Livestock Production Science
(Submetido)
xlvii
Milk Production and Metabolic Response in Dairy Goats Treated with
Repeated Low Doses of Intermediate-release Insulin during Early Lactation
Menezes, E.S.B. 1, Rondina, D. 1a, Galeati G.2, Souza A.L. 1, Arruda I.J. 1, Govoni
N. 2, Alencar A.A. 1, Pinheiro D.C. 1, Salles M.G. 1
1* Faculdade de Veterinária, Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza, Ceará, Brazil; 2 Facoltà di Veterinaria, Università di Bologna, Ozzano dell’Emilia, Bologna, Italy.
O objetivo deste estudo foi verificar se repetidas administrações de baixas doses de insulina
durante o início da lactação pode afetar a resposta produtiva e metabólica em cabras de
leite. O experimento foi realizado no Lar Antônio de Pádua (Pacatuba, Brasil) localizado a
3º43’ S e 38º 38’ W. Para tanto, 42 cabras Saanen multíparas tiveram seu estro sincronizado
pelo efeito macho e submetidas à monta natural. Após 30 e 45 dias da estação da monta,
exames ultra-sonoghráficos foram realizados para deteção de prenhez. Vinte cabras saanen
de gestação múltipla foram selecionadas e divididas aleatoriamnete em dois grupos
experimentais. Após o parto, no 2º, 9º e 14º dia, dez cabras receberam tratamento
subcutâneo de insulina (0.14 UI/Kg/PV). Durante 42 dias após o parto, todos animais foram
pesados semanalmente e a produção de leite mensurada diariamente. Nos 28 dias após o
parto também foram coletadas amostras de leite semanalmente para analise dos conteúdos
de gordura e proteína. Semanalmente, 15 dias antes do parto e a cada três dias, do 1ºao 28º
dia pós-parto, antes da alimentação e administração da insulina, foram colheitas amostras
sanguíneas por venopunção da jugular em tubos heparinizados. Os hormônios e metabólitos
analisadosas foram insulina, ácidos graxos não-esterificados, glicose, uréia, creatinina,
gama glutamil transferase (GGT), glutamil purúvico transferase (GPT) e glutamil
oxaloacético transaminase (GOT). Os resultados deste trabalho demonstraram um aumento
significativo na produção, conteúdos de gordura e proteína do leite nas quatro primeiras
semanas após o parto. O pico de lactação foi alcançado uma semana antes nos animais
tratados, e a lactação declinou uma semana mais tarde no mesmo grupo. Os animais
tratados demonstraram altos níveis dos ácidos graxos não-esterificados e glicose plasmática.
O tratamento evidenciou efeito sobre a perda de peso e a concentração plasmática de
insulina, porém, no quarto dia após o parto, altos níveis foram observados nas cabras
tratadas com insulina. A concentração plasmática da uréia foi significativamente maior nos
animais não tratados, enquanto, nenhum efeito foi registrado para outros metabólitos.
Concluindo-se que cabras Saanen tratadas com repetidas administrações de baixas doses de
insulina no inicio da lactação melhora a resposta produtiva sem consequências a vida do
animal.
xlviii
Milk Production and Metabolic Response in Dairy Goats Treated with Repeated
Low Doses of Intermediate-release Insulin during Early Lactation
Menezes, E.S.B. 1, Rondina, D. 1a, Galeati G.2, Souza A.L. 1, Arruda I.J. 1, Govoni
N. 2, Alencar A.A. 1, Pinheiro D.C. 1, Salles M.G. 1
1* Faculdade de Veterinária, Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza, Ceará, Brazil; 2 Facoltà di Veterinaria, Università di Bologna, Ozzano dell’Emilia, Bologna, Italy.
* Institute where the work was accomphish.
Author’s address (for correspondence): Prof. Davide Rondina
Laboratório de Nutrição e Produção de Ruminantes
Universidade Estadual do Ceará – Faculdade de Veterinária.
Av. Paranjana, 1700. Campus do Itaperi, 60740-000, Fortaleza, Ceará, Brazil
Tel: +55-85-31019858 Fax: +55-85-31019840.
E-mail: [email protected]
Abstract
Ten of a total of twenty adult Saanen goats were submitted, during the postpartum
period, to subcutaneous administration of intermediate-acting insulin (0.14 UI/kgBW) at
2, 9 and 14 days postpartum. During 42 days after parturition all animals were weighed
weekly and milk yield was measured daily. Also in the 28 days after parturition, milk
samples were collected weekly for fat and protein content analyses. Weekly, starting
from 15 days before parturition and every three days from 1 to 28 day postpartum,
insulin and NEFA levels were assessed. In the same period after parturition, glucose,
urea, GGT, creatinine, GOT and GPT concentration were quantified. ANOVA results
showed a significant increased effect (P < 0.01) of insulin treatment in the four weeks
postpartum for milk yield, milk fat and protein contents. Peak of lactation was achieved
one week before in the insulin goats, and lactation dropped one week later in the same
group. Treated animals also showed a higher (P < 0.01), NEFA (P < 0.01) and glucose
(P < 0.05) levels. Treatment did not show an overall effect (P > 0.05) on weight loss and
insulin plasma concentration, however on the fourth day after parturition, a higher level
was observed in goats treated with insulin. Urea concentration was significantly higher
(P < 0.01) in untreated animals, whereas no effect (P > 0.05) was registered for the other
xlix
metabolites. Collectively, these results indicate that repeated administration of insulin in
dairy goats during early lactation improves a productive response without substantial
consequences to the animal’s health.
Keywords: goat, insulin, milk, postpartum, lactation
Introduction
In goats, as well as other ruminants, the period between parturition and peak of lactation
is characterized by prolonged negative energy balance (NEB) and represents a crucial
point for the entire productive cycle of females (Mulligan et al., 2006). This phase is the
main one responsible for affecting milk production, fertility, health of goat and kid and
profitable farm productivity (Jouany, 2006). Nutritive management plans usually used
in this period are aimed at maximizing feed intake or increasing diet energy density and
ultimately improving the availability of glucogenic precursors in the rumen (Hayirli,
2006). Low insulin concentration in plasma is associated with negative energy balance
in the early postpartum period; therefore several authors suggest that optimizing the
nutrient uptake altered concentrations of this metabolic hormone (Molento et al., 2005).
This approach appears to be a consistent tool, especially in many tropical areas, where
the main drawback of dairy husbandry continues to be how to sustain alimentary intake
at high temperatures, and where programs of high-energy diets to properly nourish the
animals with high-quality feed are often competitive with human diet. In ruminants it is
well known and recognized that insulin is a signal for mediating changes in metabolism
and a powerful regulator of nutrient portioning (Sasaki, 2002). Insulinaemia is improved
by administration of propylene glycol, the precursor of ruminal propionate that is a
common-place therapy for energy deficit in dairy cows during post-partum (Nielsen &
Ingvartsen, 2004). However, when insulin is directly administered the magnitude of
animal response can vary according to the dosage and time of release (Hayirli, 2006).
An elevated dosage can induce a severe feed intake and milk depression (Mashek et al.,
2002; Molento et al., 2005) or cause hypoglycemia (Kronfeld et al., 1963; Schmidt,
1966); by contrast, low doses can be usefully employed against lipidosis and ketosis in
cows (Hayrly et al., 2002). Thus, the aim of this study was to verify whether a repeated
administration of low doses of insulin during early lactation can affect the productive
and metabolic responses of dairy goats.
l
Materials and Methods
Animals and Experimental Design
The experiment was carried out at the farm “Lar Antônio de Pádua” (Pacatuba-CE,
Brazil), located at 3o 43’ S and 38o 30’ W, from August 2006 to March 2007. The mean
ambient temperature recorded during the experimental period was 26.9 ± 0.78 °C (mean
± SD).
Forty-two multiparous Saanen adult cyclic female goats had their estrus synchronized
by the buck effect and mated naturally with Saanen bucks from August to September
2006. These animals were part of a herd of 150 does kept housed at ground level and
grouped (n=10) according to parity in boxes with free access to water and mineral salt,
as well as to open paddock areas. Goats were fed twice a day with a diet of elephant
grass (Pennisetum purpureum), leucaena leaves (Leucaena leucocephala) (30% on a
fresh basis) chopped in the though, and concentrate meal (29% soybean meal, 45%
corn, 21% wheat bran, and 5% mineral and vitamin supplement) to provide the
requirements of gestation and lactation (AFRC, 1998). At 45 days after mating,
pregnancy was detected by US, and 20 goats with twin fetuses were chosen with similar
parity 2.4 ± 0.69 (mean ± SD) and kept in the flock. At parturition, all animals showed a
similar BC score (3.38 ± 0.18) and live weight 55.40 ± 2.14 kg (mean ± SD). Kids were
separated from their mothers 24 hours after parturition to permit them to suckle the first
day colostrum.
At 2, 9 and 14 days after parturition (D=0), ten goats were treated subcutaneously with
0.14 UI/kgBW/day human intermediate-acting insulin, (100 IU/ml; Humulin NPH,
human insulin rDNA in isophane suspension, Eli Lilly Co., Fegersheim, France). From
parturition to the 42nd day postpartum, the goats were weighed weekly and the milk
yield was measured twice daily (4:30 AM, 1:30 PM) starting from separation from the
kids. Milk samples were collected at 7, 14, 21 and 28, days postpartum to determine
protein and fat contents (AOAC, 1997).
Blood Collection and Plasma Measurements
From fifteen days before parturition (weekly) and from 1 to 28 days postpartum (every
three days), before feeding and insulin administration, blood samples were collected in
heparinized tubes by venipuncture. The plasma was subsequently assayed for insulin,
NEFA, glucose, urea, creatinine, gamma-glutamyl transferase (GGT), glutamyl pyruvic
transaminase (GPT) and glutamyl oxaloacetic transaminase (GOT). Insulin and NEFA
li
concentration were quantified by RIA kit (Medical Systems, Genova, Italy) as
previously described (Rondina et al. 2005). Plasma glucose, urea, creatinine, GGT,
GOT and GPT were quantified by enzymatic assay (Wiener Laboratórios, Rosário,
Argentina). For these parameters, analyses were performed only in postpartum samples.
Statistical Analyses
Data was analyzed using the GLM procedures of SAS program software (SAS Institute,
Cary, NC, USA). The factors used in the model included insulin treatment (treated,
untreated), time (day or week depending on the data analyzed), and interaction. For the
comparison among treatments, the t test was used, while the differences between
sampling intervals were performed by paired t test. Results were expressed as mean ±
SEM and differences were taken as statistically significant from P < 0.05.
Results
Liveweight Changes
ANOVA results did not show a significant overall effect (P > 0.05) of insulin treatment
on liveweight changes during 42 days postpartum, whereas ANOVA showed statistical
significance for time effect (P < 0.01). Mean weight loss in the four weeks of lactation
was 1.04 ± 0.18 and 1.19 ± 0.20 kg for untreated and treated groups, respectively. These
data were equivalent to a decrease of 5.04 ± 0.74 and 6.16 ± 0.54 % (4.15 ± 1.01 vs.
4.74 ± 0.81; P > 0.05) of initial weight (Figure 1). Recovery of body weight starts at the
fourth and fifth weeks in untreated and treated goats, respectively.
Milk Production
Milk yield on the first day postpartum was similar (P > 0.05) for both groups (2.54 ±
0.21 kg/doe). Treatment and time effects were significant for the milk production at four
weeks of lactation (P < 0.01). In this period, the average of milk yield was 3.12 ± 0.05
and 3.38 ± 0.04 kg/d (P < 0.01) for untreated and treated goats, respectively.
Furthermore, the total amount of milk produced was higher in the treated animals
(101.41 ± 6.19 kg vs. 90.21 ± 7.94). Peak of lactation (Figure 1) in insulin goats was
reached in the third weeks postpartum (3.48 ± 0.15 kg/doe), about one week before the
untreated group (3.32 ± 0.12 kg/doe). Milk yield dropped in treated animals in the fifth
week of lactation, one week later than the untreated group.
Milk Fat and Protein Contents
Treatment and time effects were significant (P < 0.01) for milk fat and protein contents.
Also for the fat, interaction was significant (P < 0.01). The mean percentage of fat and
lii
protein was 3.12 ± 0.12 vs. 3.67 ± 0.17 % and 3.00 ± 0.19 vs. 3.78 ± 0.22 % for the
untreated and treated groups, respectively. During the first four weeks postpartum
(Figure 2), fat content of insulin goats was higher (P < 0.05) than in the untreated
animals at 7 and 14 days after parturition. By contrast in milk protein (Figure 2), the
difference between the groups was significant (P < 0.05) starting 21 days postpartum.
Insulin and Metabolites
Plasma insulin concentration did not show significant effect of treatment or time (P >
0.05). However in treated goats a significantly increase of insulin level was observed
between 1 and 4 days postpartum (P = 0.013) (Figure 3), when the untreated group
showed a higher concentration (P = 0.0086).
Treatment effect was significant in NEFA (P < 0.01), glucose (P < 0.05) and urea (P <
0.01) plasma concentration. For NEFA levels (Figure 3), the treated group exhibits
higher concentration when compared to untreated goats at 10 days (P = 0.035) and 19
days (P = 0.0056) postpartum. Similar results were observed for glucose levels (Figure
3) at 7 days (P = 0.027) and 28 days (P = 0.010) postpartum. The untreated animals
showed higher levels of urea (Figure 3) then the insulin group at 14 days (P = 0.0436),
21 days (P = 0.014) and 28 days (P = 0.0063) postpartum.
Figure 4 show the mean values for GGT, creatinine, GOT and GPT. In these
metabolites no significant effect of treatment, time, interaction (P > 0.05) were found,
nor any differences at individual point, except for creatinine at 1 day postpartum when
goats treated with insulin presented a higher level than in the untreated animals (P =
0.0287).
Discussion
The results obtained in the present study have shown that repeated low doses of
intermediate release insulin administrated during early lactation have a positive effect
on qualitative and quantitative milk production in dairy goats. Additionally, the
metabolites pattern registered during postpartum showed that sustained milk yield did
not generate post-kidding disorders in treated goats.
Results of insulin level showed that in the first seven days postpartum insulinaemia in
treated animals was increased, by contrast in the untrated group was observed a
pronounced decrease. Generally, exogenous insulin induces an increase in plasma
glucose and plasma insulin; however the magnitude of this response can vary according
to the dosage as well as the type of insulin (rapid, intermediate and slow release)
liii
(Hayirli, 2006). As shown in the glucose rates generated in this experiment from the
administration of insulin, stimulation of insulinaemia induced a higher response of
glucose concentration during the first four weeks postpartum. Hayirli et al., (2002)
reported a quadratic increase in milk yield of lactating cows injected with a crescent
dose of slow release insulin. These authors suggesting that the effect of insulin on milk
synthesis is indirect, and attributes to hypoglycemia the depression of milk yield related
in other studies with cows also treated with exogenous insulin (Kronfeld et al., 1963;
Schmidt, 1966). The hypoinsulinemia of early lactation is part of the changes that occur
during the transition period in support of lactation. Low plasma insulin levels reduce
glucose uptake by insulin-responsive adipose tissue and promote greater uptake of
glucose by the mammary gland, which is not insulin-responsive (Patton et al., 2004).
The onset of lactation is a vulnerable phase of the productive cycle. During this period,
due of energetic cost of rising milk production, goats go through a high body tissue
mobilization. In the first month postpartum, it is typical for lactating goats to lose 5–
10% of their initial body weight at parturition (Kabasa et al., 2004; Freitas et al., 2004).
This data was in agreement with our findings. Although weight loss occurred for an
extensive period in treated goats, cumulative body changes were similar in both groups.
On the other hand, in the same time interval an increased concentration of NEFA was
observed in the insulin group, which was maintained throughout the first four weeks
postpartum. This is not surprising and demonstrated the higher values of fat milk in the
first two weeks postpartum (Chilliard et al., 2003). When energy balance is negative,
animals mobilize lipids stored in adipose tissues, mainly in the form of NEFA (Bell,
1995). Chilliard et al., (2003) reported that in early lactation energy balance, plasma
NEFA and milk fat content are highly correlated in goats. It is recognized that insulin
enhances lipogenesis and suppresses lipolysis in adipose tissue (McNamara, 1991).
However in this experiment plasma NEFA was not decreased with treatment of insulin,
in agreement with data by Hayirli et al., (2002). These authors, supported by previous
observations (Van Putten et al., 1985; Garvey et al., 1986; Van Epps-Fung et al., 1997),
suggests that increasing blood insulin may cause down regulation of insulin receptors or
higher plasma NEFA concentration, may disabling insulin receptors and compromising
translocation of GLUT 4.
The increased NEFA mobilization during the negative energy balance is due to a
decrease in the re-esterification of fatty acids associated with increased lipolysis
(Dunshea et al., 1990). In general, lipogenesis greatly decreased in cows by 15 d
liv
postpartum, with a smaller drop in esterification (McNamara, 1991). Concentration of
liver triglyceride is negatively correlated with plasma glucose and serum insulin
concentrations and positively correlated with plasma NEFA (Studer et al, 1993). NEFA
is correlated negatively with energy balance in early lactating and can therefore be used
as an indicator of energy balance and metabolic disorder (Mulligan, 2006).
However in this study the insulin protocol adopted was not shown to promote an
excessive quantity of non-esterified fatty acids in goats. During the experimental period,
an alarm level threshold of 0.4 mmol/L of NEFA in plasma which is considered a cut-off
point of hyperketonemia for lactating cows in early lactation (Whitaker, 1997), was not
attained. Furthermore, the regular hepatic and renal activity verified for metabolites
strongly suggests the non-appearance of subclinical metabolic disorders in goats treated
with insulin.
The type and dosage of insulin utilized in this experiment was capable of improving
protein milk contents. However this parameter have different pattern relation to fat milk
during the four weeks of lactation—while milk fat showed an expected drop in both
groups, protein content decreased in goats treated with insulin slowly and values
remained high with respect in relation to the untreated group.
Early lactating goats had a tendency for decreased milk fat content (Sauvant et al.,
1991). According to Chilliard et al., (2003) two phenomena are related to this: a
dilution effect due to the increase in milk volume until peak of lactation, and a decrease
in plasma NEFA, since lowered NEFA concentrations lead to decreased NEFA uptake
by the mammary gland. Protein synthesis is very sensible to insulin and its action
regulates protein metabolism in goats by clearly decreasing in vivo proteolysis
(Tessereaud et al., 1993). This mechanism is considered an adaptation phenomena
originating from an amino acid deficit during early lactation (Tesseraud et al., 2007).
These results indicated that this process was consistent and was confirmed for moderate
urea concentration observed throughout the postpartum period in animals treated with
insulin. Enhancement of glucose availability increased milk protein by decreasing of
amino acid requirements for gluconeogenesis, thus limiting the spared amino acids due
to the increase of protein synthesis in the mammary gland (Griinari et al., 1997). A
decreased rate of protein synthesis in muscle and skin tissue corresponds to a reduction
in the use of amino acids in the extra mammary tissues, which makes amino acids
available to the mammary gland (Tesseraud et al., 2007).
lv
In summary, we found that insulin in periparturient dairy goats can be used successfully
to enhance the productive response, increasing milk yield and the qualitative
components thereof. In addition, metabolic and insulin plasmatic patterns demonstrated
that increased productivity was not associated with any significant sign of hepatic or
renal effort. Based on our observation, we propose this protocol as a practical
productive management tool to be considered in areas where nutrition is an important
limiting factor during early lactation in goat herds.
Acknowledgements
E.S.B. Menezes, was the recipient of a scholarship from CNPq/Brazil. The authors
would like to thank the entire staff of the “Lar Antônio de Pádua” Farm for the care,
handling and management of the experimental animals. We are also grateful to Mr.
Lopes F.C. for the cession of GGT, creatinine, GOT and GPT kit analyses.
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Figure 1: Cumulative weight loss and average milk production during 42 days
postpartum in goats treated with insulin (white mark) and untreated goats (dark mark).
Differences at individual time point are indicated by * (P < 0.05). Values are given in
means ± SEM
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Figure 2: Milk fat and protein contents in the 4 weeks after parturition of goats treated
with insulin (white mark) and untreated goats (dark mark). Differences at individual
time point are indicated by * (P < 0.05). Values are given in means ± SEM.
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Figure 3: Insulin and NEFA levels from 15 days before parturition to 28 days
postpartum and glucose and urea levels during 4 weeks postpartum in goats treated with
insulin (white mark) and untreated goats (dark mark). Differences at individual time
point are indicated by * (P < 0.05). Values are given in means ± SEM.
lxii
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Figure 4: GGT, Creatinine, GPT and GOT levels during the 28 days postpartum in goats
treated with insulin (white mark) and untreated goats (dark mark). Differences at
individual time point are indicated by * (P < 0.05). Values are given in means ± SEM.
lxiii
6. CONCLUSÃO GERAL
O tratamento de cabras Saanen com baixas doses de insulina exógena na fase
inicial do pós-parto demonstrou-se ser um protocolo simples e eficiente na estimulação
do metabolismo, promovendo o aumento significativo na produção e na qualidade do
leite, sem induzir um desgaste hepático e renal do animal.
lxiv
7. PERSPECTIVAS
Nossos resultados deixam a perspectiva da utilização de insulina exógena no
pós-parto inicial em sistemas de manejo de confinamento intensivo. Nesse contexto,
pesquisas adicionais devem ser desenvolvidas a fim de se estabelecer protocolos de
administração de insulina em diferentes períodos no pós-parto, visando estudar as
implicações sobre atividade reprodutiva do animal.
lxv
8. REFERÊNCIAS GERAIS
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lxxxix
9. ANEXOS
ANEXOS 1
FOTOS DO EXPERIMENTO
AA BB
CC
Painel 1. Animais da raça Saanen. (A e B) efeito macho, (C) monta natural durante
o período experimental.
xc
AA
BB
CC
Painel 2. Determinação da Gordura e Porteína do leite. (A) Método de Gerber, (B)
Determinação colorimétrica do Nitrogênio Total – espectofotometria e (C) Digestor
(Método de Baethgen & Alley).
