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IV Seminario Internacional de la calidad de la leche y prevención de la mastitis

Adaptaciones del Tejido Graso al Inicio de la Lactancia y Sus Implicaciones en La Salud Mamaria

Publicado el: 9/2/2018
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Las vacas lecheras al final de la gestación y al inicio de la lactancia tienen altos requerimientos energéticos derivados del rápido desarrollo fetal en el último trimestre de gestación y del inicio de la lactancia. Al mismo tiempo, estos animales muestran una marcada reducción en el consumo voluntario de materia seca relacionado con cambios físicos, metabólicos, hormonales, y de comportamiento característicos del periparto (6). El imbalance entre la energía que las vacas consumen y la energía necesaria para las demandas fisiológicas y de producción ha sido denominado balance energético negativo (BEN). Durante este estado, las reservas hepáticas de glicógeno son rápidamente consumidas y se aumenta el uso de otros substratos energéticos incluyendo aminoácidos y ácidos grasos (AG). Las vacas se adaptan a periodos de BEN movilizando las reservas grasas ubicadas en el tejido adiposo por medio del proceso de movilización de lípidos (8). Además de proveer AG como substrato energético, el tejido adiposo también presenta cambios en su función endocrina que, especialmente en la lactancia temprana, garantizan la priorización de la glucosa para la lactogenesis en el tejido mamario (1). La movilización de lípidos y las alteraciones en la función endocrina, comunes en todos los mamíferos al inicio de la lactancia, son exacerbadas en las vacas lecheras que han sido genéticamente seleccionadas para producir grandes cantidades de leche. Estos cambios conducen a alteraciones en la homeostasis de los lípidos sanguíneos que están directamente relacionados con desordenes metabólicos como cetosis, hígado graso, y desplazamiento de abomaso y con enfermedades inflamatorias como mastitis, metritis, y cojeras (6).

Movilización de lípidos

Los adipocitos movilizan constantemente moléculas de AG para cumplir sus funciones fisiológicas de “buffers” energéticos. Durante la lipogenesis, estas células incorporan AG en triglicéridos almacenándolos en gotas lipídicas citoplasmáticas. En contraste, el proceso lipolitico libera AG de los triglicéridos y los lleva a la sangre donde son transportados por la albumina y las lipoproteínas. Durante periodos de BEN, el proceso de lipolisis predomina sobre el de lipogenesis y resulta en altos niveles de AG no esterificados (AGNE) en plasma. Estos lípidos pueden ser usados como fuente energética celular a través de oxidación en la mitocondria o pueden ser convertidos por los hepatocitos en cuerpos cetonicos principalmente beta hydroxybutirato (BHB) que son otra fuente alterna de energía. En conjunto AGNE y BHB son comúnmente utilizados como marcadores de la movilización de lípidos. Además, son esenciales en el monitoreo de los programas de manejo de vacas próximas y en lactancia temprana (7). Por ejemplo, en un estudio epidemiológico del noreste de los EE.UU que evaluó más de 2000 lactancias en 90 lecherías se encontró que hatos con más del 15% de vacas con concentraciones preparto (14 a 2 días) de AGNE ≥ 0.27 mEq/L. y posparto (3 a 14 días) de BHB ≥ 0.10 mg/dL y AGNE ≥ 0.7 mEq/L tenían una mayor incidencia de enfermedades inflamatorias y metabólicas, además de una marcada reducción en la producción de leche durante la lactancia (14, 15)

La lipolisis modifica la composición de lípidos sanguíneos

Los lípidos en sangre se pueden dividir en 3 fracciones de acuerdo a sus características físico-químicas: AGNE, fosfolípidos, y lípidos neutrales (triglicéridos, esteres de colesterol). Durante periodos de BEN, la liberación de AG por parte de los adipocitos aumenta la concentración de los ácidos palmítico y esteárico en la fracción AGNE. Al mismo tiempo, en la fracción de fosfolípidos las concentraciones de ácido linoleico se aumentan y las de los ácidos omega-3 EPA y DHA se disminuyen significativamente (3).

Cambios en la concentración y composición de lípidos sanguíneos afectan la función inmune 

Durante el inicio de la lactancia, las vacas lecheras sufren disfunción inmune que aumenta su susceptibilidad a enfermedades inflamatorias como la mastitis, y que es explicada en parte por alteraciones en la homeostasis de los lípidos sanguíneos. Por ejemplo, neutrófilos expuestos a concentraciones de AGNE similares a las observadas en vacas al inicio de la lactancia, tienen viabilidad y habilidad de endocitosis disminuida y su capacidad de producir estrés oxidativo se aumenta considerablemente (10, 17). De igual forma, altas concentraciones de ácido palmítico en sangre activan a las células inmunes, generan citotoxicidad, y exacerban la duración e intensidad de las respuestas inflamatorias (18). Otro factor que amplifica el proceso de inflamación es el aumento en el contenido de ácido linoleico en los fosfolípidos de las células inmunes que incrementa la síntesis de oxylipidos pro inflamatorios como el ácido 13-hydroxyoctadecadienoic (13-HODE) (4, 16). En contraste, bajos niveles de ácidos omega-3, como EPA y DHA disminuyen la producción de oxylipidos derivados de estos ácidos, como las resolvinas y lipoxinas, que son los principales mediadores de resolución de la inflamación (19). En síntesis, alteraciones composicionales y de concentración de los lípidos sanguíneos reducen la eficiencia de la respuesta inmune, aumentan la intensidad y duración de la inflamación y retrasan el proceso de resolución.

Un reflejo claro de estos cambios inducidos por la excesiva movilización de lípidos es la respuesta inflamatoria a infecciones intramamarias por coliformes que es significativamente más intensa y de lenta resolución durante la lactancia temprana en comparación con el final de la lactancia (5, 12). 

Función endocrina del tejido adiposo al inicio de la lactancia 

El órgano adiposo es reconocido ahora como un importante tejido endocrino. En la transición de gestación a lactancia, la dinámica de la secreción de adipokinas, hormonas derivadas de los  adipocitos, sufre importantes cambios que aseguran la eficiente priorización de la energía para producción de leche y la recuperación del balance energético positivo. Por ejemplo la leptina, adipokina que reduce el apetito, se disminuye significativamente durante las primeras semanas de lactancia (2). Similarmente, la adiponectina, que es una hormona que aumenta la respuesta a la insulina en hepatocitos y miocitos alcanza sus niveles más bajos en plasma inmediatamente después del parto (9). Bajos niveles de leptina postparto promueven la recuperación rápida del consumo voluntario de materia seca. Al mismo tiempo, la limitada circulación de adiponectina asegura el flujo de glucosa a las células epiteliales mamarias que expresan el transportador de glucosa GLUT1, que es independiente de la insulina (13).

Impacto de las adipokinas en la función inmune 

Estudios en ratones con ausencia del gen que codifica la leptina demuestran que esta adipokina es necesaria para el funcionamiento adecuado del proceso de fagocitosis en los macrófagos y la inmunidad mediada por linfocitos en donde es necesaria para la activación de las células dendríticas (11). De otra parte, la adiponectina es requerida para la modulación de las respuestas inmune ya que reduce la expresión de citoquinas pro inflamatorias como el factor necrótico tumoral alfa (TNFa) y promueve la producción de interleukina 10 que acelera la resolución de los procesos inflamatorios (9). En resumen, la disminución en la expresión de leptina y adiponectina durante las primeras semanas de la lactancia predispone a respuestas inflamatorias excesivas por parte de las células inmunes que son poco efectivas y con un periodo de resolución extendido.

Evaluación de la función del tejido adiposo en vacas lecheras 

Aunque la medición de AGNE y BHB en plasma son efectivas para la evaluación del grado de lipolisis al inicio de la lactancia, la estimación rutinaria de la condición corporal es una herramienta  práctica que se puede utilizar para monitorear la efectividad de los programas nutricionales y de manejo de los grupos de vacas secas y próximas. Aunque es por naturaleza subjetiva y solo mide la cantidad de grasa subcutánea, el examen visual permite identificar vacas con acumulación  excesiva de grasa y/o pérdida excesiva de condición corporal. En contraste con la evaluación visual de la condición corporal, la medición seriada con ultrasonido de la profundidad de distintos depósitos de grasa incluyendo subcutáneo, peri-renal y retroperitoneal es objetiva y puede tener un valor predictivo para la estimación del desempeño de las vacas al inicio de la lactancia (9). Por ejemplo la reducción en el espesor de la grasa subcutánea y retroperitoneal entre el inicio del periodo seco y el momento del parto está altamente correlacionada con la concentración de AGNE en plasma (9). Finalmente la identificación de marcadores tempranos de inflamación puede mejorar la capacidad de diagnóstico de problemas en vacas secas cuyos niveles de AGN y BHB, no tienen valor predictivo. Los oxylipidos, que son derivados de AG movilizados durante la lipolisis, son candidatos ideales dada su alta estabilidad y temprana aparición durante la respuesta inflamatoria. Estudios iniciales de nuestro grupo han identificado al 9 y 13-HODE y a algunos derivados del ácido araquidónico como alternativas viables de buen valor diagnostico (16).

 

Conclusiones 

El monitoreo constante de la intensidad del proceso de movilización de lípidos al final de la gestación y al principio de la lactancia es una herramienta imprescindible para el manejo adecuado de las vacas lecheras durante el periodo de transición. Sin embargo, investigaciones recientes han identificado otras aspectos asociados a las adaptaciones del tejido adiposos durante el periparto como los cambios en la composición de los lípidos sanguíneos y las alteraciones en la función endocrina del adipocito. Estos hallazgos serán importantes para el desarrollo de futuras intervenciones farmacológicas o nutricionales para el mejoramiento de la producción y la salud de las vacas lecheras.

 

References 

  1. Bell AW and Bauman DE. Adaptations of glucose metabolism during pregnancy and lactation. Journal of mammary gland biology and neoplasia 2: 265-278, 1997.
  2. Chilliard Y, Delavaud C, and Bonnet M. Leptin expression in ruminants: Nutritional and physiological regulations in relation with energy metabolism. Domestic animal endocrinology 29: 3-22, 2005.
  3. Contreras GA, O'Boyle NJ, Herdt TH, and Sordillo LM. Lipomobilization in periparturient dairy cows influences the composition of plasma nonesterified fatty acids and leukocyte phospholipid fatty acids. Journal of dairy science 93: 2508-2516, 2010.
  4. Contreras GA, Raphael W, Mattmiller SA, Gandy J, and Sordillo LM. Nonesterified fatty acids modify inflammatory response and eicosanoid biosynthesis in bovine endothelial cells. Journal of dairy science 95: 5011-5023, 2012.
  5. Contreras GA and Rodríguez JM. Mastitis: comparative etiology and epidemiology. Journal of mammary gland biology and neoplasia 16: 339-356, 2011.
  6. Contreras GA and Sordillo LM. Lipid mobilization and inflammatory responses during the transition period of dairy cows. Comp Immunol Microbiol Infect Dis 34: 281-289, 2011.
  7. Grummer RR, Mashek DG, and Hayirli A. Dry matter intake and energy balance in the transition period. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice 20: 447-470, 2004.
  8. Herdt. Ruminant adaptation to negative energy balance. Influences on the etiology of ketosis and fatty liver. Vet Clin North Am Food Anim Pract 16: 215-230, 2000.
  9. Kabara E, Sordillo LM, Holcombe S, and Contreras GA. Adiponectin links adipose tissue function and monocyte inflammatory responses during bovine metabolic stress. Comparative Immunology, Microbiology and Infectious Diseases 37: 49-58, 2014.
  10. Lacetera N, Scalia D, Franci O, Bernabucci U, Ronchi B, and Nardone A. Short Communication: Effects of Nonesterified Fatty Acids on Lymphocyte Function in Dairy Heifers. J Dairy Sci 87: 1012-1014, 2004.
  11. Lam QL and Lu L. Role of leptin in immunity. Cell Mol Immunol 4: 1-13, 2007.
  12. Lehtolainen T, Suominen S, Kutila T, and Pyörälä S. Effect of Intramammary Escherichia coli Endotoxin in Early- vs. Late-Lactating Dairy Cows. Journal of dairy science 86: 2327-2333, 2003.
  13. O’Boyle NJ, Contreras GA, Mattmiller SA, and Sordillo LM. Changes in glucose transporter expression in monocytes of periparturient dairy cows. Journal of dairy science 95: 5709-5719, 2012.
  14. Ospina PA, Nydam DV, Stokol T, and Overton TR. Association between the proportion of sampled transition cows with increased nonesterified fatty acids and [beta]-hydroxybutyrate and disease incidence, pregnancy rate, and milk production at the herd level. Journal of Dairy Science 93: 3595-3601, 2010.
  15. Ospina PA, Nydam DV, Stokol T, and Overton TR. Associations of elevated nonesterified fatty acids and [beta] ydroxybutyrate concentrations with early lactation reproductive performance and milk production in transition dairy cattle in the northeastern United States. Journal of Dairy Science 93: 1596-1603, 2010.
  16. Raphael W, Halbert L, Contreras GA, and Sordillo LM. Association between polyunsaturated fatty acid-derived oxylipid biosynthesis and leukocyte inflammatory marker expression in periparturient dairy cows. Journal of dairy science 97: 3615-3625, 2014.
 
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