Fisiopatología del periodo de transición: Déficits energéticos durante el periodo vital e inmunosupresión Dr. Víctor Absalón Medina Universidad de Pennsylvania

Periodo de transición Principales características Tres semanas preparto Reducción en consumo voluntario de materia seca CVMS Elevada concentración de hormonas esteroideas Actividad ovárica baja Tres semanas postparto CVMS reducido Desconexión en el eje IGF-GH Energía destinada para la producción de leche Inmunosupresión

The importance of energy metabolism in the lactating dairy cow Milk Production Health -Liver (Trigs, genes) -Uterus (infection) Energy Metabolism Ovarian Function - early Ovulation Reproduction/fertility during Lactation Butler, 2015

Periodo Vital Transición -60 -30 30 Días Pre-Parto Días Post-Parto

Periparturient transition period Cascade of metabolic and physiological changes important for milk production, health and future reproductive performance Rapid mobilization of lipid & protein stores for energy metabolism-lactation Nutrient accrual – body reserves and fetus Calving -3 weeks 0 + 3 weeks Butler, 2015

Removal of suppression by hormones of pregnancy Resumption of ovulation postpartum requires recovery from pregnancy and parturition Removal of suppression by hormones of pregnancy Gonadotropins LH & FSH Pulses Gluconeogenesis Fatty Acid Oxid. IGF- I Butler, 2015

Postpartum patterns of follicular development and estradiol production Butler, 2015

Utilización de Nutrientes

Cambios crónicos Homeorhesis del Periodo Vital AA + Glucogenólisis Lipólisis Gluconeogénesis Dieta Reservas hepáticas y musculares Reservas de tejido adiposo Parto y Puerperio Lactogénesis Galactopoiesis Feto-Placenta y Útero

Requerimientos Feto-placentarios y Uterinos Metabolismo Fetal Metabolismo Útero-placenta Glucosa 50-60% vía lactato intermediario Acetato 10-15% Ácidos grasos y cuerpos cetónicos Transporte limitado Amino ácidos 30-40% MP 3x NP Ejemplo 74 g/d para deposición de proteína requiere 220 g/d 5% requerimientos de energía destinados para deposición de grasa Placentomas, endometrio y miometrio 20% del peso total del útero grávido 35-50% consumo de O2 65% de la glucosa absorbida Glucosa 30-40% conversión a lactato Circulación materna (carúncula y útero) y fetal (reciclado).

Distribución de Nutrientes: recursos maternos Vaca Feto Glucosa 46% Amino Ácidos 72% Acetato 12%

Estado nutricional: efectos de la energía y proteína Requerimientos energía y nitrógeno Placenta Difusión facilitada Gradiente responsable en cambios maternos de glicemia Rumiantes son susceptibles a hipoglicemia en el ultimo trimestre de gestación Mala nutrición tiene efectos sobre la distribución de amino ácidos dirigidos a la miogénesis Adaptación Materna Incremento de la producción de glucosa Sustratos glucogénicos endógenos Amino ácidos, glicerol, lactato Estos cambios son exacerbados en un escenario de mala nutrición

Adaptación Materna: Preparto Catabolismo Muscular Lactato Muscular Ciclo de Cori Compensar (insuficiente) lactato placentario Disminución de Acetato disponible Debido a CVMS disminuido Utilización del tejido adiposo NEFAs Cuerpos cetónicos Aumento aún cuando se alimentan de la mejor manera BHBA Aumenta cuando hay una oxidación hepática incompleta de NEFAs Hiperplasia e hipertrofia hepática para aumentar la síntesis de proteína Reducción de catabolismo hepático proteico BUN bajo

Adaptación Materna: Peri-parto Comparación de valores estimados requeridos (uterinos vs. mamarios) a los 250 días de gestación. Bell, 1995

Tejido adiposo: Ácidos grasos Estimulación adrenérgica G-protein Adenylciclasa cAMP PKA HSL Perilipins Lipólisis Lipogénesis reducida Resistencia a insulina Tejido muscular también Movilización de NEFA y AA Glucosa moderada

Cambios en Epitelio del Rumen Dietas altas en energía NFC 43% 22% Almidón Proceso fisiopatológico Cuando no hay aclimatación suficiente Desconexión GH-IGF-I Apoptosis de las células epiteliales ruminales Menos producción y absorción de ácidos grasos Riesgos de acidosis ruminal Disminución apetito Ya sabemos lo demás! Steele et al. 2015

Eventos durante el peri-parto Aumento de estrógenos Perdida de apetito Respuesta adrenérgica Lipólisis NEFA y Glicerol Glucosa, AA y Acetato dirigidos hacia feto y glándula mamaria Formación de cuerpos cetónicos

Cuerpos Cetónicos Acetyl-CoA Acumulada Almacenada en forma de Acetoacety-CoA 2 Acetyl-CoA Matirx mitocondrial Cuerpos cetónicos llegan a tejidos extra hepáticos

Cuerpos Cetónicos Niveles altos en aceto-acetato y BHBA Bajan el pH causando acidosis Concentraciones altas de CC Resultan en cetosis

As early as 3 weeks prepartum, differences in DMI, insulin, IGF-I and EBAL (OV vs. NOV)

Ovulation Failure: Follicle grows to similar large size Estradiol production from large follicle (<60% of peak levels) LH pulse frequency (50%) and LH responsiveness due to low plasma glucose and insulin IGF-I (70%) Delayed NEBAL nadir Physiologically the metabolic and gonadotropin signals are related: FSH stimulates granulosa cell receptors (IGF-I, Ins, GH); IGF-I, Ins, and LH pulses provide the positive stimuli for follicle growth, maturation, and ovulation.

Days relative to calving Variation among cows in NEBAL is more related to feed intake than milk production - DMI is related to timing of ovulation DMI (kg/d) BWT** Milk* Loss(kg) (kg/d) OV 16 15 20 -41 49 NOV 15 12 18 -68 49 -21 -8 -1 0 30 Days relative to calving ** 1 body condition score = 56 kg * Avg. energy corrected milk, d 0-30

Relationships between negative energy balance (NEBAL), body condition score (BCS) and conception rate (CR) to first insemination in high producing dairy cows High milk production and NEBAL results in tissue mobilization and BCS loss. Greater BCS loss during early lactation lowers fertility to insemination; Higher BCS @ AI = Higher fertility. Strong agreement among many studies eg. BCS < 2.75 > CR% = 23 vs. 51; Galvao and Santos, Reprod.Dom.An. 45:439,2010. BCS change from calving to AI (70 DIM; 6400 cows) CR% Pregnancy % Odds Ratio Pregnancy loss, % > 1 unit 28 Referent 20.5 < 1 unit 37 1.4 14.5 No Change 42 1.7 10.7 BCS loss Santos et al., An.Reprod.Sci. 110:207, 2009 CR % among quartiles milk yield to 90 DIM – NS

Actividad Ovárica Consumo voluntario de materia seca es clave Eventos por tejidos Ovario Independiente del estado energético Crecimiento folicular en la primera semana postparto Ovulación, atresia o quiste Hígado Resistencia a insulina IGF-I E2 (Folicular) Beam y Butler, 1999

Actividad Inmunológica Estallido Respiratorio Disminución PMN preparto Retención de placenta Metritis Calidad de PMN reducida Reservas de glucógeno en PMN reducidas Estallido respiratorio insuficiente Endometritis subclínica (30-40 post-parto) Hoeben et al. 2000

Trabajo en el Trópico Mexicano

Trabajo en el Trópico Mexicano

Trabajo en el Trópico Mexicano

Trabajo en el Trópico Mexicano Tercer trimestre de gestación Periodo crítico Deficiencias energéticas Proteína? Conclusiones preliminares Suplementación energética necesaria en este periodo principalmente Buena alimentación desde primer parto mejor rendimiento productivo Absalón-Medina et al. 2011

Bajo rendimiento productivo: Resumen Reproducción Retención placentaria y endometritis Inmunosupresión Desconexión del eje ST-IGF Esteroidogénesis Capacidad folicular Capacidad del óvulo Calidad del endometrio Producción de leche Mantenimiento de las células mioepiteliales

Referencias Pathways to Pregnancy and Parturition. Second Revised Edition. P.L. Sengler. 2003. Anatomy and Physiology of Farm Animals. R. D. Franson., W. L. Wilke., A.A. Fails. 2009. Seventh Edition. Lehninger Principles of Biochemestry. D. L. Nelson., M. M. Cox. 2008. Fifth edition. Diapositivas en Inglés: Contribución por el Dr. W.R. Butler de la Universidad de Cornell en los EE.UU.