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Eficiência reprodutiva aliada a sustentabilidade (parte 1)

Conceitualmente, desenvolvimento sustentável seria capaz de suprir as necessidades da geração atual, sem comprometer a capacidade de atender as necessidades das futuras gerações. É o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro. ver comentarios

1 Vera F. M. Hossepian de Lima; 2Aline Costa de Lucio; 3Letícia Zoccolaro de Oliveira; 3Adriana do Carmo Santana;  4Beatriz Costa Aguiar Alves

 

1Professora Adjunta do Departamento de Medicina Veterinária Preventiva e Reprodução Animal, FCAV-UNESP, Jaboticabal; e-mail: veralima@fcav.unesp.br

 

2Pós-graduanda em Genética e Melhoramento Animal, Departamento de Medicina Veterinária Preventiva e Reprodução Animal, FCAV-UNESP, Jaboticabal / Bolsista CNPq

 

3Pós-graduanda em Medicina Veterinária, Departamento de Medicina Veterinária Preventiva e Reprodução Animal, FCAV-UNESP, Jaboticabal / Bolsistas CAPES/FAPESP

 

4Pesquisadora do Centro de Biotecnologia da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil

 

 

 

Conceitualmente, desenvolvimento sustentável seria capaz de suprir as necessidades da geração atual, sem comprometer a capacidade de atender as necessidades das futuras gerações. É o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro. Concretamente, o seu objetivo é reduzir a taxa em que os recursos naturais são utilizados, reduzir a quantidade de poluição criada, proporcionando produtos em quantidade suficiente para satisfazer as necessidades básicas da população. Dessa forma a indústria sustentável tem como requisitos:

 

         ser economicamente viável: desenvolver produtos em que o custo é compatível com o benefício;

 

         ser compatível com o ambiente: não esgotar os recursos naturais

 

         ser socialmente responsável: produzir quantidade de produto suficiente para a tender a demanda

 

 Considerando os aspectos da eficiência reprodutiva e da estimativa da fertilidade analisaremos, a seguir, o cenário das algumas tecnologias da reprodução utilizadas em reprodutores e matrizes 

 

 

1. Impacto da fertilidade do touro na produtividade da pecuária nacional

 

A pecuária nacional ocupa uma posição de destaque no mercado mundial para produção animal, uma vez que possui o maior efetivo populacional comercial bovino (com um rebanho composto por mais de 200 milhões de cabeças, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, IBGE, 2009) e ocupa o posto de maior exportador de carne bovina do mundo. Entretanto, o país também se caracteriza por apresentar baixos índices de desempenho zootécnico quando comparado aos países desenvolvidos, apresentando uma baixa taxa de desfrute (19%) causada, entre outros fatores, pela baixa fertilidade de seu rebanho (60% de taxa de nascimentos; Fonseca, 2008).

 

O potencial reprodutivo dos touros possui influência direta nestes baixos índices de produtividade apresentados pela pecuária nacional, caracterizada pela criação extensiva. Durante a estação de monta, cada touro cobre em média 25 fêmeas (FONSECA, 2000). Entretanto, em uma população não selecionada de touros de 20 a 40% dos animais apresentam infertilidade ou subfertilidade por qualidade seminal inadequada e/ou alterações físicas que impedem a cópula ou diminuem a libido. O descarte dos touros de baixa fertilidade representa uma das maiores fontes de prejuízo da pecuária de corte. Diversos levantamentos feitos na região centro-sul, que possui a maior concentração de bovinos do país, revelam que 30% dos reprodutores em atividade são estéreis ou subférteis (FONSECA, 2000).

 

Com o objetivo de realizar uma seleção rápida de características relacionadas com a produção, biotécnicas aplicadas à reprodução, como inseminação artificial (IA), transferência de embriões (TE) e fertilização in vitro (FIV) têm sido utilizadas em maior escala pelo setor produtivo para acelerar o melhoramento (OLIVEIRA & CURI, 2008). Destas, a IA é a mais antiga, mais simples e de maior impacto na produção animal, pois permite maior aproveitamento de reprodutores com mérito genético comprovado (NEVES et al., 2010). Segundo o autor, em condições de monta natural, um touro produz até 50 bezerros/ano, enquanto que com a inseminação artificial, pode produzir 5.000 ou mais bezerros/ano. A análise da qualidade seminal apresenta grande eficiência na detecção de touros de baixa fertilidade, porém não permite distinguir entre touros de moderada a alta fertilidade (RODRIGUEZ-MARTINEZ et al., 1997). Desta maneira, faz-se necessário à complementação do exame andrológico com análises que aumentem a acuidade da estimativa do verdadeiro potencial reprodutivo do touro (FONSECA, 2000). Assim, a busca por parâmetros in vitro para estimar a fertilidade de touros, tem sido objeto de estudos (WHITFIELD & PARKINSON, 1992) e, principalmente, da indústria de inseminação artificial (LARSSON & RODRIGUEZ-MARTINEZ, 2000), pois parâmetros como concentração, motilidade, vigor e criotolerância, utilizados para avaliar a qualidade do sêmen, possuem certas limitações como valores preditivos da qualidade dos espermatozóides de touros (RAJAMAHENBRAN et al., 1994).

 

Esse quadro mostra claramente a necessidade de se adotar um método eficiente para estimar a fertilidade de touros candidatos a doadores de sêmen ainda na fase de avaliação zootécnica, evitando-se a manutenção e produção de sêmen congelado de touros de baixa fertilidade em centrais de inseminação artificial (TARTAGLIONE & RITTA, 2004).

 

Embora testes convencionais de qualidade de sêmen sejam amplamente utilizados para verificar a fertilidade de um animal, eles ainda são considerados inconsistentes como preditores da eficiência reprodutiva (ZHANG et al., 1999). A principal referência para avaliação do potencial de fertilidade de um touro tem sido a taxa de retorno ao estro, medida que se baseia na porcentagem de vacas inseminadas e não re-inseminadas em determinado intervalo de tempo. De fato, dados de fertilidade e de progênie revelaram que um subgrupo de touros de alto mérito não possui a habilidade em produzir prenhezes a termo, apesar de apresentarem níveis aceitáveis de motilidade e morfologia de seus espermatozóides (características compensáveis) (CHENOWETH, 2007); estas observações indicam alterações moleculares ou celulares (características não-compensáveis) que afetam a habilidade do espermatozóide em fertilizar e contribuir para o bom desenvolvimento embrionário (FEUGANG et al., 2010).

 

Segundo dados da Associação Brasileira de Inseminação Artificial (ASBIA), em 2010 foram comercializadas no Brasil 10,4 milhões de doses, 13,8% e 13,2% a mais do que no ano anterior para raças de corte e de leite, respectivamente. Entre as raças de corte, 49% do total de doses foram provenientes de animais das raças Nelore e Nelore Mocho, e 30% de Angus preto e vermelho. Entre as raças leiteiras, 59,3% das doses vieram de animais da raça Holandêsa, 16,8% da raça Jersey, 15,6% da raça Gir e 6,6% de Girolando (ASBIA, 2011a).

 

Ainda de acordo com a ASBIA, a média atual de não retorno é de 65-70%, enquanto o ideal seriam valores acima de 75% (ASBIA, 2011b). Com o intuito de alcançar taxas ideais de retorno, a indústria de inseminação artificial está focada no desenvolvimento de métodos capazes de identificar a fertilidade em amostras de sêmen congelado (LALANCETTE et al., 2008). Valores ideais de taxa de retorno poderiam ser alcançados com o uso associado de métodos convencionais de análise de sêmen e de marcadores moleculares espermáticos de fertilidade.

 

 

2. Aumento da eficiência reprodutiva dos reprodutores 

 

No sistema de cria, um dos maiores investimentos para o produtor rural é o touro utilizado.  O retorno quanto ao capital investido em reprodutores testados, somente se iguala quando levada em conta a habilidade deste reprodutor em transmitir mérito genético para suas filhas.  Após três gerações, aproximadamente 87% do rebanho de matrizes refletem o efeito genético dos touros utilizados (BROWN, 2000). 

 

            Muitas publicações discutem a importância do controle ponderal, das DEP’s (Diferença Esperada na Progênie) e do pedigree na escolha de um reprodutor. Entretanto, depois de feita a escolha do reprodutor, um obstáculo ainda existe: Será que o touro está apto para servir as fêmeas do rebanho?

 

            Existem três requisitos básicos que o touro deve possuir para ser considerado como reprodutor. Ele deve: (1) possuir integridade nos seus sistemas locomotor e genital, (2) ter capacidade de produzir espermatozóides viáveis para a fertilização do óvulo e, (3) ser capaz identificar a fêmea em cio e ter habilidade de copular com ela.

 

 

3. Critérios para seleção de touros

 

O aumento da eficiência da pecuária passa obrigatoriamente por um programa de melhoramento genético do rebanho nacional. Assim sendo, a escolha dos animais que serão os pais das futuras gerações, principalmente dos touros (devido a seu grande impacto genético na população), é de fundamental importância para o sucesso de um programa de melhoramento animal.

 

O aumento da eficiência reprodutiva na pecuária depende dos programas de melhoramento genético do rebanho nacional. Nesses programas, a seleção dos touros é de fundamental importância para o aumento da produção devido ao seu impacto genético na população.

 

Pequenas mudanças nas características reprodutivas, como a porcentagem de bezerros nascidos, podem ter grande efeito na lucratividade da produção (KRIESE et al, 1991).

 

A escolha correta dos touros para serem utilizados permite ao criador realizar mudanças genéticas no rebanho na direção desejada, levando a um equilíbrio apropriado das características do rebanho, garantindo lucratividade de seu empreendimento.

 

O planejamento para fertilidade garantirá um baixo custo operacional através da maximização do uso do reprodutor devido à possibilidade de seleção para: (a) precocidade sexual; (b) aumento da capacidade de serviço; (c) adaptação ao ambiente.

 

Economicamente, o mérito reprodutivo é 5 vezes mais importante que o desempenho de crescimento (?) e 10 vezes mais importante que qualidade do produto (carcaça) (PALASZ et al., 1994).

 

 

4. Avaliação do potencial do sêmen para a fecundação

 

            Uma série de eventos biológicos esta envolvidos desde a formação do espermatozóide até a fertilização do óvulo. Devido as grandes variações individuais do potencial reprodutivo entre animais, os critérios de seleção para identificar touros com elevada capacidade reprodutiva não estão totalmente definidos.

 

            A fertilidade de um touro é uma característica variável, podendo se alterar durante a estação reprodutiva, o ano ou a vida útil do reprodutor. Diversos são os fatores que a influenciam: nutrição, idade, estresse calórico, doenças infecciosas, agentes tóxicos, integridade anatômicas, qualidade do sêmen 

 

            Ainda não existe um único teste in vitro capaz de predizer com grande acuidade a fertilidade do reprodutor, sendo necessário à combinação dos diferentes testes disponíveis.

 

O aprimoramento dos testes disponíveis e o desenvolvimento de novas técnicas de avaliação se fazem necessárias tanto para o campo como para a indústria de inseminação artificial. A meta da indústria de inseminação artificial é maximizar o número de bezerros produzidos por inseminação, utilizando sêmen congelado de touros geneticamente superiores, a fim de, concomitantemente, incrementar a sua produtividade e acelerar o progresso genético nos programas de melhoramento animal (DEN DAAS, 1997).  

 

O número total de espermatozóides utilizados por inseminação artificial pode chegar até cerca de 50 x 106. Essa quantidade de espermatozóides é utilizada para assegurar taxas de prenhez satisfatórias quando não se consegue avaliar com confiabilidade a fertilidade dos touros. Entretanto, um menor número de vacas pode ser inseminado por ejaculado, pois será produzido um menor numero de doses e, conseqüentemente, serão gerados menos descendentes de cada touro, sendo menor a influência dos mesmos no melhoramento genético da população. Esta circunstância ganha uma importância especial quando a procura do sêmen de um reprodutor ultrapassa a oferta. Assim, a indústria da IA tem constantemente que ponderar a necessidade do criador em obter uma fêmea prenhe, com o menor número possível de doses de sêmen de touros de alto padrão genético. Através do conhecimento do real potencial fecundante do sêmen, é possível ajustar o numero de espermatozóides necessários por dose, sem alterar a fertilidade a campo, aumentando assim o numero de doses produzidas por touro (DEN DAAS, 1997).

 

No campo, o conhecimento do potencial fecundante do touro também se faz importante, pois 95% do rebanho nacional utilizam a monta natural para produção de bezerros.

 

O teste mais acurado para se determinar à fertilidade de um touro ou de sêmen congelado é o seu uso em um número suficiente de fêmeas de boa fertilidade. Porém seu uso na prática se torna restrito devido ao grande número de reprodutores a se testar a cada estação reprodutiva e a enorme produção de sêmen preservado para uso em inseminação artificial (BARTH & OKO, 1989). Quando estes testes de campo são utilizados, deve-se levar em consideração que eles podem ser influenciados por fatores do meio ambiente (estação do ano, falhas técnicas, mês do ano, idade da vaca) e podem superestimar a verdadeira taxa de concepção (JANSEN & LAGERWEIJ, 1987). Além disso, a estimativa da fertilidade de touros através de dados de campo consome tempo e é onerosa (DEN DAAS, 1997).

 

A análise da qualidade seminal apresenta grande eficiência na detecção de touros de baixa fertilidade, porem não permite distinguir entre touros de moderada a alta fertilidade (RODRIGUEZ-MARTINEZ et al., 1997). Desta maneira, faz-se necessário à complementação do exame andrológico com novos exames no intuito de se aumentar o poder de estimativa do verdadeiro potencial reprodutivo do touro.

 

A motilidade espermática é uma avaliação importante da função do espermatozóide, sendo um aspecto a ser considerado na análise da qualidade do sêmen (FONSECA, 2000). O método clássico de acessar a viabilidade dos espermatozóides é determinando a porcentagem de células com motilidade progressiva usando a microscopia óptica. No entanto, apesar de ser uma forma prática e simples de avaliar indiretamente a atividade metabólica, este método mostra grande subjetividade e variabilidade nos resultados (GARNER et al., 1997).

 

As análises padrão da avaliação seminal como indicadores da resistência dos espermatozóides do macho a criopreservação incluem ainda o vigor espermático, determinado visualmente de acordo com a intensidade em que os espermatozóides se movimentam, a concentração espermática, estimada com auxílio da câmara de Neubauer, e a avaliação morfológica, na qual o percentual de defeitos classificados como maiores ou menores são avaliados microscopicamente, o teste de termo-resistência lento responsável por determinar a longevidade do sêmen, e o teste hiposmótico, para a verificação da funcionalidade e permeabilidade das membranas plasmática e acrossomal.

 

O desenvolvimento de ensaios laboratoriais para predizer com acurácia a capacidade fertilizante do sêmen há muitos anos instiga os pesquisadores (CELEGHINI, 2005). No entanto, tais metas têm sido de difícil obtenção, uma vez que a maior parte dos problemas reside nas características que o espermatozóide deve possuir para fecundar o oócito. Até o momento, infelizmente não se desenvolveu nenhum teste laboratorial que isoladamente fosse capaz de estimar o potencial de fertilidade do sêmen (ARRUDA et al., 2007), devido à complexidade do espermatozóide, do mecanismo de fecundação (OURA & TOSHIMORI, 1990) e dos fatores que levam ao sucesso do desenvolvimento embrionário (BRAUNDMEIER & MILLER, 2001).

 

Por esta razão é necessário associar testes de fertilidade espermática, a fim de melhorar a acurácia de predição do real potencial reprodutivo do sêmen (Rodriguez-Martinez & Barth, 2007).

 

 

5. A Criotolerância e a capacidade dos espermatozóides para a fecundação in vitro

 

A criopreservação de espermatozóides contribui para a expansão das técnicas reprodutivas, assim como a inseminação artificial e a fertilização in vitro (MEDEIROS et al., 2002). A inseminação artificial com sêmen congelado é essencial em cruzamentos e programas de seleção contribuindo para melhorar a produção de animais domésticos (BARABAS & MASCARENHAS, 2009). A congelação e a descongelação de sêmen associadas a outras tecnologias da reprodução são muito utilizadas para a preservação de espécies ameaçadas de extinção e também para resolver problemas de infertilidade masculina em humanos (ANDRABI & MAXWELL, 2007).

 

             A habilidade de um espermatozóide em fertilizar um oócito e sustentar um desenvolvimento embrionário esta relacionado com parâmetros como motilidade, metabolismo, integridade da membrana plasmática, do acrossoma e do DNA (FOOTE, 2003). A criopreservação é conhecida por afetar todos esses parâmetros, reduzindo a porcentagem de espermatozóides adequados para a fertilização brutalmente para 50% (HALLAP et al., 2006). Em sêmen congelado/descongelado, existe um declínio na motilidade, viabilidade e progressão retilínea dos espermatozóides no trato reprodutivo da fêmea, o que promove uma redução na fertilidade (SALAMON & MAXWELL, 2000). Os processos de congelação/descongelação aumentam a maturação das membranas espermáticas e a proporção de espermatozóides capacitados que sofreram reação acrossomal (BARABAS & MASCARENHAS, 2009), afeta a função mitocondrial (JANUSKAUSKAS et al., 2005), altera a estrutura da cromatina espermática (THUNDATHIL et al., 1999) e induz a formação de espécies reativas de oxigênio (ROS) que prejudica a fertilidade (O’FLAHERTY et al., 1997). Os danos causados a membrana incluem mudanças na composição lipídica, na fluidez e na permeabilidade das membranas plasmática e acrossomal (JANUSKAUSKAS et al., 2003). Todos estes resultados mostram uma redução na longevidade e um prejuízo na habilidade do espermatozóide em fertilizar o oócito e sustentar um desenvolvimento embrionário (DEFOIN et al., 2008).

 

A variação individual na congelabilidade do sêmen é reconhecida em muitas espécies domésticas, incluindo os bovinos (PARKINSON & WHITFIELD, 1987), e tal variação tem sido relatada pela incidência de sub-populações móveis (NUÑES-MARTÍNEZ et al., 2006a,b) e morfologicamente  distintas de espermatozóides (RUBIO-GUILLÉN, et al., 2007). Diferenças na porcentagem de motilidade total e motilidade progressiva, assim como a velocidade e o movimento retilíneo progressivo do espermatozóide, sugerem que exista um componente genético que poderia ser a base para a reprodução das diferenças de motilidade (HOFLACK et al., 2007), provavelmente como resultado da alta pressão de seleção de touros férteis (SÖDERQUIST et al., 1991).

 

A criotolerância varia entre touros e entre ejaculados de um mesmo touro. Se a criotolerância dos espermatozóides de um determinado touro puder ser predita antes da congelação do sêmen, isto permitirá descartar antes da criopreservação, partidas que não terão espermatozóides com motilidade progressiva suficiente para o processo de fecundação. No entanto, 5 a 15% dos ejaculados são, usualmente, descartados após o congelamento pelas centrais de inseminação artificial (DEFOIN et al., 2008).  Predizer a criotolerância, também poderá ajudar a descartar touros que possuem espermatozóides com baixa congelabilidade ou otimizar o número de espermatozóides por palheta, de cada ejaculado, evitando o excesso de células espermáticas e permitindo o otimização do uso de touros com sêmen de alta qualidade (AMANN & KATZ, 2004).

 

           

 

6. Análise computadorizada do movimento espermático – (“Computer Assisted Semen Analyses” - CASA)

 

Nas últimas décadas, diversos sistemas de análise computadorizada do movimento espermático (CASA) têm sido propostos e aplicados na tentativa de aumentar a acurácia da avaliação convencional do sêmen, além de incrementar o estudo da andrologia (Amann & Katz, 2004).

 

CASA refere-se a um sistema automatizado (“hardware e software”) que visualiza e digitaliza imagens sucessivas dos espermatozóides móveis. Estes são posteriormente identificados em imagens que são analisadas e, desta forma, obtêm-se o estabelecimento de sua trajetória, fornecendo informações precisas e significativas da cinética das células (FARREL  et al.,1998). Os resultados desses processamentos são refletidos em uma série de parâmetros que definem precisamente o exato movimento de cada espermatozóide (QUINTERO-MORENO et al., 2003).

 

A avaliação automatizada da motilidade dos espermatóizoides é de grande interesse devido ao fato da cinética espermática ter relevância na determinação do potencial de fertilidade dos espermatozóides (ARRUDA et al., 2007). Dentre esses parâmetros, a velocidade progressiva e os padrões de movimentação celular têm sido correlacionados com migração trans-membrana (HONG et al.,1991), penetração no muco cervical, penetração em oócitos de hamster e resultados de FIV (JANUSKAUSKAS et al., 1999).

 

Apesar do seu alto custo, o sistema CASA oferece automatismo, rapidez e objetividade nas avaliações, possibilitando detalhar melhor a qualidade do sêmen analisado, fornecendo assim, informações e detalhes adicionais sobre as características de movimentação dos espermatozóides (FARREL  et al., 1998). Outra vantagem é que a repetibilidade existente entre as análises e equipamentos permite, uma vez que se tenha realizado padronização do “setup” (RIJSSELAERE et al., 2003), a comparação dos resultados apresentados por diferentes laboratórios, servindo de base para o intercâmbio tecnológico.

 



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