Introducción
Se ha demostrado que la época del año influye en el comportamiento reproductivo de las vacas lecheras (Hansen, 2019), debido a una alteración del eje hipotalámico-pituitario-gonadal, esto especialmente en épocas de intenso calor (SouzaCácares et al. 2019; Wolfenson y Roth, 2019). En este sentido, el estrés calórico (EC) disminuye la fertilidad en las vacas lecheras provocando una disminución en la producción de leche (Mellado et al.2013), aumenta los días abiertos y el intervalo entre partos, y como consecuencia, aumenta la tasa de sacrificio de las vacas, lo que conlleva una pérdida económica considerable (Sammad et al., 2020). Las altas temperaturas ambientales afectan negativamente la eficiencia reproductiva (Wolfenson y Roth, 2019), a causa de la modificación del comportamiento estral de la vaca, alteración de la dinámica folicular (Sammad et al.2020), disminución de la competencia de ovocitos y calidad embrionaria (Hansen, 2019). Además, el EC aumenta el número de células apoptóticas en folículos (Sammad et al., 2020) y en embriones producidos in vivo e in vitro (Hansen, 2019). Paula-Lopes et al. (2012) mencionan, que en vacas Holstein el EC es un problema multifactorial que afecta la capacidad reproductiva y otras funciones fisiológicas y celulares en diversos tejidos (Wolfenson y Roth, 2019). El desarrollo embrionario en condiciones in vivo, se ve afectado por el EC durante los días 1 a 7 después del estro. En condiciones in vitro, los embriones fueron sometidos a temperaturas de 41 °C equivalentes a la temperatura rectal de vacas bajo condiciones de EC, donde se tuvieron resultandos de una baja producción de embriones que alcanzaron la etapa de blastocisto (Paula-Lopes et al. 2012). A pesar de estos estudios, se han realizado pocos estudios de obtención de ovocitos en diferentes épocas del año con la técnica de aspiración folicular transvaginal (OPU) in vivo y posterior producción embrionaria in vitro (PIVE) en vacas lecheras lactantes. Es por ello que el objetivo de este estudio fue evaluar la competencia de ovocitos y producción de embriones in vitro en diferentes épocas del año en vacas Holstein.
Materiales y métodos
Todo el manejo y mantenimiento de los animales utilizados en este estudio se realizó de acuerdo con la guía para el uso ético de animales para investigación. Ubicación del área de estudio y condiciones climáticas: el estudio se llevó a cabo en varias fincas lecheras comerciales cerca de la misma área (proporción de 35 km2 ) del norte de México, ubicadas en las coordenadas 25° 31 'N y 103° 13' W, a una altitud de 1,100 metros sobre el nivel del mar. Las condiciones climáticas en esta región semiárida son una precipitación media anual de 230 mm. La humedad relativa oscila entre el 20 y el 55%. Las temperaturas por temporada y máximas de 41 °C y mínimas -5 °C. Animales y grupos experimentales: para el desarrollo del experimento se utilizaron 5432 vacas Holstein de alto rendimiento entre dos y tres partos, con 60 a 90 días de lactancia, con una condición corporal de 3.5 en una escala de 1-5 (Bernabucci et al. 2005). Se monitorio la salud de todas las vacas desde el parto hasta la recolección de ovocitos y solo se seleccionaron las vacas que no presentaban trastornos reproductivos de acuerdo con el examen ginecológico. La alimentación y balanceo de la dieta se realizó de acuerdo con los requisitos descritos por la NRC (2001), para vacas con un peso de 650 kg y una producción diaria de leche de 35 kg. Durante las cuatro estaciones del año 2017, se realizó la OPU de acuerdo a la técnica descrita por Solis et al., (2012) en cada una de las vacas donantes de ovocitos (invierno, n = 957; primavera, n = 1571; verano, n = 1776; otoño, n = 1128). Posteriormente los complejos cúmulo-ovocito (COC) recogidos en cada sesión de aspiración fueron contados, evaluados morfológicamente y clasificados, tomando como referencia los criterios propuestos por De Loos et al. (1989), utilizando soló los ovocitos de grado I, II y III, los COC fueron sometidos al proceso PIVE de acuerdo a la técnica descrita por Paula-Lopes et al., (2012). Los embriones obtenidos fueron evaluados morfológicamente siguiendo el procedimiento de Bó y Mappletoft (2013). Las variables evaluadas en este experimento fueron; ovocitos totales, embriones totales producidos in vitro y porcentaje de competencia de ovocitos. La competencia para el desarrollo se define como la capacidad del ovocito para madurar y someterse a la fertilización y un mayor desarrollo embrionario (Roth, 2021). Análisis estadístico: los datos se evaluaron mediante un ANOVA en un diseño completamente aleatorizado (PROC GLM de SAS; SAS Inst. Inc., Cary, NC, EE. UU.). En caso de observar diferencias significativas entre temporadas, la comparación de medias se realizó con la opción PDIFF de SAS. Las diferencias se consideraron significativas a P≤0.05.
Resultados y Discusión
La producción total de ovocitos entre estaciones difirió (P < 0.05). El mayor número de ovocitos se obtuvo en invierno, seguido por otoño (P < 0.05). La menor producción de ovocitos se observó en primavera y verano, sin diferencia no significativa entre ellos (P> 0.05). En este estudio, se observó que el número de ovocitos obtenidos por vaca fue menor en las estaciones con calor más intenso (primavera y verano), esto probablemente se debió al efecto de mayor temperatura ambiental, que afectó el número de ovocitos (Paula-Lopes et al 2012), mientras que en invierno se observó una mayor cantidad de ovocitos producidos por vaca. Este efecto adverso de la temperatura ambiente elevada sobre la reproducción ha sido reportado en diversos estudios (Hansen, 2019; Wolfenson y Roth, 2019), los resultados en términos de ovocitos obtenidos en este trabajo y de estudios previos pueden deberse a la modificación de la dinámica folicular de las vacas durante el calor ambiental alto, lo que altera la dominancia folicular y disminuye el tamaño de los folículos de tamaño mediano (Roth, 2021). Además, la EC altera el desarrollo folicular y compromete el potencial de desarrollo de los ovocitos (Paula-Lopes et al. 2012) y esto, a su vez, podría afectar el número de folículos adecuados en el momento de la OPU. El alto calor ambiental altera el eje hipotalámico pituitariogonadal, folículos ováricos en las diferentes etapas de desarrollo, estos podrían modificar el patrón general de dinámica de ondas foliculares (Wolfenson y Roth, 2019) por lo tanto, afectar los ovocitos obtenidos de vacas sometidas a OPU.
Figura 1. Ovocitos totales (media ± SEM) recolectados por vaca vía OPU en vacas Holstein (n = 5432) durante las cuatro estaciones del año. a, b, c = letras diferentes indican diferencia estadística (P < 0.05).
Figura 2. Embriones totales (media ± SEM) derivados de ovocitos recolectados por vaca mediante la técnica OPU en vacas Holstein (n = 5432) durante las cuatro estaciones del año. a,b, = letras diferentes indican diferencia estadística (P < 0.05).
Se obtuvo un mayor número de embriones totales en las épocas de invierno y otoño en comparación a primavera y verano (P< 0.05). Respecto a la producción embrionaria los resultados fueron constantes con la competencia ovocitaria, ya que se produjeron menos embriones en la estación de verano, seguida por la primavera y hubo más producción estadísticamente significativa en invierno y el otoño. Una posible causa de los resultados en esta variable, son las altas temperaturas ambientales que se presentaron en el mes de mayo (41 °C) a las cuales estuvieron expuestas las vacas, teniendo como posibles respuestas daños en la maduración del citoplasma (Hansen 2019; Roth 2021). Aunado a esto se ha demostrado que los embriones durante las primeras etapas tempranas de su desarrollo, son más sensibles al EC (Hansen, 2019; Sammad et al., 2020). Esto debido posiblemente a la activación del genoma embrionario que se da en la etapa temprana del desarrollo embrionario y posterior a este permite al embrión desarrolle termotolerancia (Souza-Cácares et al., 2019).
El porcentaje de competencia de ovocitos a través de las épocas del año difirió significativamente. Es decir, se observó un mayor porcentaje de competencia (P < 0.05) durante el invierno, seguido de las temporadas de otoño y primavera y la competencia más pobre ocurrió durante el verano (P < 0.05). En este sentido, la competencia de los ovocitos es un proceso complejo que involucra la maduración integral del ovocito y la adquisición de la capacidad para lograr su desarrollo (Hansen, 2019). De la misma manera que se observó en las variables anteriores, la competencia de los ovocitos fue mayor en las épocas de clima templado en comparación con la época con cálido intenso. Algunos reportes señalan el efecto de la estación sobre el desarrollo de los ovocitos (Roth y Wolfenson 2019) y, al igual que en el presente estudio, se reportó una disminución en su crecimiento y maduración.
Figura 3. Porcentaje de competencia de ovocitos recolectados por vaca mediante la técnica OPU en vacas Holstein (n = 5432) que se desarrollaron en embriones (media ± SEM) durante las cuatro estaciones del año. a,b,c = literales asimiles indican diferencia estadística (P < 0.05).
Los mecanismos por el cual probablemente el EC afecto esta variable, implican daño celular y molecular, resultando en una falla en la maduración, fertilización de los ovocitos y producción de radicales libres que provocan la apoptosis en los embriones (Roth, 2021). Nuevamente, los resultados del presente estudio también podrían estar respaldados por lo propuesto por Wolfenson y Roth (2019), quienes mencionan que la EC por períodos prolongados podría alterar el microambiente folicular, dañando la competencia de la célula y por ello, los ovocitos. tendría menos capacidad de fertilizarse y convertirse en un embrión maduro (blastocisto). Estos hallazgos podrían explicar la disminución de la fertilidad de las vacas Holstein en los meses calurosos en la región donde se realizó el presente estudio
Se concluye que la competencia de los ovocitos y la producción de embriones in vitro se ven afectados durante los meses más calurosos del año.
