Gestión reproductiva de las vacas lecheras – el futuro

La gestión de la salud del rebaño lechero está experimentando un período de cambio radical en todo el mundo. Los impulsores de este cambio son muchos e incluyen el aumento masivo de las tecnologías para ayudar en la gestión reproductiva de las vacas lecheras, la eliminación de las cuotas (dentro de Europa) y el aumento significativo del tamaño del rebaño / granja. Tras la supresión de las cuotas en Europa, muchos países están ampliando la producción lechera; por ejemplo, Irlanda tiene planes ambiciosos para aumentar la producción lechera en un 50%, lo que se conseguirá mediante una combinación de aumento del tamaño del rebaño y de la producción de leche por vaca. El presente documento pretende identificar algunos de los cambios que facilitarán el aumento de la producción, la mejora de la salud de las vacas lecheras y la gestión reproductiva.

En Europa, el tamaño y el número de los rebaños lecheros se han mantenido prácticamente estáticos desde 1984 hasta 2015. A partir de abril de 2015, se han eliminado las cuotas, lo que permite que se produzca una expansión, que probablemente adopte la forma de un aumento de los rendimientos de las vacas y de un aumento del número de vacas. En Irlanda, el informe Food Harvest 2020 (y respaldado por el informe Foodwise 2025 ) habla de la expansión de la producción láctea en un 50% entre 2015 y 2020. En los Países Bajos se está produciendo una expansión similar, aunque los límites de fosfatos totales están suponiendo un reto para la expansión del número de vacas en ese país. Esta revisión se centrará en los avances en las áreas de gestión de datos, estrategias nutricionales, estrategias genéticas, control de enfermedades, ganadería de precisión (tratamientos hormonales y tecnologías de sensores) y fertilidad masculina que tendrán un impacto potencial en el aumento de la producción de leche, la salud de las vacas y la fertilidad de las mismas.

Estrategias genéticas para mejorar la reproducción

Hasta principios de la década de 2000, los programas de selección genética de vacas lecheras en los países productores de leche seleccionaban tradicionalmente de forma predominante la producción de leche, a menudo a expensas de otros rasgos relevantes para la lechería, incluyendo la fertilidad y la salud . A principios de este siglo, los programas de cría empezaron a incluir la fertilidad (por ejemplo, mediante la inclusión de rasgos como la longevidad y los intervalos entre partos) y la salud como parte de los rasgos de selección. La inclusión de estos rasgos ha servido para invertir algunas de las tendencias anteriores que dieron lugar a la reducción de la fertilidad. En los últimos 15 años se reconoce que las tendencias tanto de la longevidad (aumento) como de los intervalos entre partos (disminución) han mejorado. Un reto importante para los programas de cría en cuanto a la incorporación de rasgos de fertilidad ha sido desarrollar fenotipos que tengan una heredabilidad razonable. Por ejemplo, muchos rasgos de fertilidad suelen tener estimaciones de heredabilidad bajas (por ejemplo, 0,1, en comparación con muchos rasgos de crecimiento y de canal en los que la heredabilidad es de 0,25-0,5). Un segundo problema importante para muchos rasgos de fertilidad es disponer de rasgos fenotípicos fáciles de medir o de marcadores genómicos (polimorfismos de un solo nucleótido; SNP) que se correlacionen con los rasgos de fertilidad adecuados.

Ahora pueden surgir oportunidades para la selección de nuevos rasgos que podrían incorporarse a los programas de cría. Un proyecto financiado por la UE «Genotipo más Entorno» (GplusE) tiene entre sus muchos objetivos la identificación de nuevos fenotipos basados en la leche que puedan utilizarse como predictores de los rasgos tradicionales, pero también de los difíciles de medir, registrar y seleccionar, como las tasas de concepción y la salud uterina (www.gpluse.eu). El objetivo de este proyecto es desarrollar, entre otras cosas, nuevos rasgos basados en la leche que correlacionen y predigan rasgos de salud y fertilidad en las vacas lecheras. Las estrategias utilizadas incluyen la medición del espectro infrarrojo medio (MIR) en la leche, los metabolitos en la leche y los glicanos en la fracción de inmunogammaglobulina (IgG) de la leche. El proyecto relaciona estos nuevos rasgos medibles con rasgos de fertilidad y salud, y luego relaciona tanto los rasgos nuevos como los tradicionales con nuevos marcadores genómicos (SNP), facilitando así la mejora de las estrategias de selección en el futuro. Este proyecto y el trabajo de otros laboratorios deberían dar lugar a más SNPs de fertilidad que podrían mejorar la selección genética para obtener mejoras adicionales en la fertilidad.

Nuevas herramientas y aplicaciones a nuevos fenotipos que pueden utilizarse en el sector lácteo

Un trabajo reciente en el University College de Dublín ha llevado al desarrollo de marcadores de glicanos para la salud uterina. Esto se ha desarrollado en una solicitud de patente (PCT/EP2014/068734: «Methods for predicting, diagnosing or monitoring infections or conditions»). De hecho, también se han desarrollado marcadores de glicanos basados en la leche que pueden identificar de forma predictiva a las vacas que tienen membranas placentarias retenidas. Tales biomarcadores, que se miden fácilmente en la leche, permitirían a los criadores de animales seleccionar las vacas con propensión a una mejor salud uterina y, por lo tanto, avanzar hacia las vacas que tendrían una mayor fertilidad.

Aunque la fertilización in vitro (FIV) y la transferencia de embriones son ahora herramientas importantes para aumentar la selección genética en el lado de las hembras con el ganado Bos indicus, actualmente la ovulación múltiple y la transferencia de embriones sigue siendo el método más rentable para el ganado Bos Taurus (incluyendo todas las razas lecheras importantes: Holstein-Friesian, Brown Swiss, Jersey, etc.) a nivel de población. Esto se debe a que las razas Bos Taurus sólo producen entre 5 y 20 folículos por evento de emergencia de la onda folicular , que es un número insuficiente para permitir un número adecuado de óvulos para el cultivo eficaz para la FIV.

Estrategias nutricionales para mejorar la reproducción

Las vacas lecheras modernas han sido seleccionadas predominantemente para una alta producción de leche en la lactancia temprana que se asocia con una capacidad muy alta para movilizar las reservas corporales durante este período. En un estudio de Tamminga et al. con 5 ensayos de producción con 295 vacas, los cálculos mostraron que las vacas pueden producir hasta entre 120 y 550 kg de leche a partir de las reservas corporales en base a la energía (media de 324 kg). La movilización máxima en 8 semanas ascendió a 41,6 kg de peso corporal vacío, 30,9 kg de grasa y 4,6 kg de proteína . La mayoría de las vacas pueden hacer frente a esta carga metabólica que se define como: «la carga energética total impuesta por la síntesis y la secreción de leche, que puede ser satisfecha mediante la movilización de las reservas corporales» . Sin embargo, el estrés metabólico se define como «la cantidad de carga metabólica que no puede sostenerse mediante esta movilización, lo que lleva a la regulación a la baja de algunos procesos energéticos, incluidos los que mantienen la salud general». Por lo tanto, la «sobre» movilización de las reservas corporales durante el periodo de NEB es un factor clave para la susceptibilidad a las enfermedades en el ganado lechero moderno. Además, además del equilibrio energético después del parto, la pérdida de condición corporal antes del parto también tiene consecuencias significativas para el estado metabólico, la composición de la leche y la salud posterior, y debe ser reconocida.

La movilización corporal impulsada genética y hormonalmente se agrava aún más por un grave desajuste entre la necesidad de energía y la capacidad de la vaca para tomar energía . Esta ultima a menudo se ve afectada negativamente por una inadecuada adaptacion tanto del tracto gastro-intestinal como del metabolismo intermediario en general y a menudo una elevada incidencia de enfermedades en el periodo posterior al parto. La ingesta máxima de alimento se produce comúnmente entre las 6 y 8 semanas de lactancia, que es mucho más tarde que el pico de producción, lo que hace que las vacas se encuentren típicamente en un balance energético negativo durante 5-7 semanas después del parto.

Los componentes de la reducción de la fertilidad en las vacas lecheras modernas incluyen el retraso en la reanudación de la ciclicidad ovárica normal, la salud uterina, la menor expresión de los síntomas de celo y las menores tasas de preñez en la primera inseminación y en las siguientes. Esto último se debe principalmente a una mayor incidencia de muerte embrionaria y fetal. Se han publicado artículos de revisión relevantes sobre los antecedentes mecánicos de la relación entre el estrés metabólico y el deterioro de la fertilidad en las vacas lecheras modernas posparto.

Las estrategias de manejo para las vacas en transición se centran principalmente en ayudar a las vacas a hacer frente a la carga metabólica mediante la optimización de la salud, la minimización del estrés (por ejemplo, reduciendo al mínimo los cambios de grupo o ración), la estimulación de la ingesta de materia seca y la función inmune. Para ello, el veterinario tiene grandes posibilidades de controlar y adaptar regularmente el manejo del rebaño. LeBlanc y Mulligan et al. identificaron las cuestiones clave que debería cubrir el profesional para guiar de forma óptima a los clientes ganaderos para optimizar el manejo de sus vacas de transición.

Además, la aplicación de dietas específicamente diseñadas para mejorar la fertilidad contrarrestando los mecanismos relacionados con el balance energético negativo (NEB) o apoyando una vía específica que es necesaria para el éxito de la fertilidad, siempre ha sido una forma muy atractiva de sortear el deterioro de la reproducción durante la lactancia temprana . Aunque se sabe que el sistema reproductivo está influenciado por múltiples hormonas que también están implicadas en la adaptación hacia la alta producción de leche (por ejemplo, la hormona del crecimiento; GH, el factor de crecimiento similar a la insulina I; IGF-I y la leptina), sólo se sabe que la insulina es relativamente sensible a los cambios en la composición de la ración . Los folículos ováricos contienen receptores de insulina y las vacas con niveles periféricos de insulina más bajos en el periodo postparto inmediato sufren un retraso en la reanudación ovárica postparto y en la ciclicidad normal, entre otros, por un mayor riesgo de padecer enfermedad ovárica quística . Por lo tanto, se han defendido las dietas glucogénicas en el periodo posparto inmediato con el objetivo de mejorar las concentraciones periféricas de insulina y adelantar la reanudación ovárica normal . Sin embargo, se ha demostrado que la insulina tiene efectos perjudiciales sobre la competencia de los ovocitos y los embriones y que estimula el catabolismo enzimático de la progesterona (P4) en el hígado. Esto último sugiere que las dietas glucogénicas sólo son ventajosas cuando se ofrecen en el periodo postparto inmediato, mientras que deberían evitarse cuando las vacas son inseminadas.

Se menciona generalmente que las raciones que conducen a altos niveles de urea periférica se asocian con menores tasas de preñez debido a sus efectos perjudiciales sobre el embrión . Sin embargo, las vías mecánicas por las que este efecto perjudicial puede ser causado y las concentraciones de urea periférica umbral, son ambas todavía cuestiones de debate. A este respecto, debe prestarse especial atención a la suplementación de harina de soja como principal fuente de proteínas en la ración. En un estudio reciente se demostró que la harina de soja disponible en el mercado contiene isoflavonas en concentraciones capaces de inducir aumentos en la concentración sanguínea de metabolitos de isoflavonas estrogénicamente activos (equol, O-desmetilangolensina, dihidrodaidzeína) en vacas lecheras de alto rendimiento después del parto, incluso cuando se suplementa en cantidades relativamente bajas (1,72 kg por día en promedio). En comparación con la harina de colza, la suplementación con soja se asoció además a una disminución de la angio y la esteroidogénesis a nivel del cuerpo lúteo (CL), según una biopsia realizada el día 9 del ciclo estral. Sin embargo, no fue posible demostrar ningún efecto sobre la concentración periférica de progesterona durante los 3 primeros ciclos estrales después del parto. Por lo tanto, aunque los resultados de ese estudio sugieren efectos negativos de la alimentación con soja sobre la función del CL en las vacas lecheras recién paridas, la contribución de este efecto sobre la concentración periférica de progesterona y, en consecuencia, sobre la fertilidad general de las vacas suplementadas, justifica la realización de nuevas investigaciones.

La adición de grasas es otra estrategia que ha sido ampliamente probada para reducir el deterioro de la capacidad reproductiva de las vacas lecheras. Un estudio que pretendía minimizar el balance energético negativo disminuyendo la síntesis de grasa de la leche y, por tanto, limitando la producción de energía a través de la leche mediante la suplementación de la ración con grasas exógenas, no tuvo éxito ya que las vacas simplemente produjeron más leche al reducir el NEB . Se cree que los ácidos grasos omega-6 tienen propiedades proinflamatorias y, por lo tanto, estimulantes de la prostaglandina F2alfa (PGF), lo que les confiere un valor adicional al principio del posparto, mientras que los ácidos grasos omega-3 pueden debilitar esta potencia inflamatoria, lo que lleva a una mayor probabilidad de supervivencia del embrión cuando se complementan durante el periodo periconceptual. Lamentablemente, los resultados de las investigaciones rara vez ofrecen un consenso en este tema. Las consecuencias de estas estrategias de alimentación con grasa sobre la calidad de los ovocitos y los embriones siguen siendo un tema de debate intrigante. La alimentación con grasa puede alterar el microambiente del ovocito en crecimiento y maduración del embrión temprano y mayor y, por tanto, puede afectar al resultado reproductivo . La investigación ha demostrado que las condiciones hiperlipidémicas inducidas por la dieta pueden ser perjudiciales para el desarrollo y el metabolismo del embrión . Sin embargo, hasta la fecha, los resultados de las investigaciones siguen siendo algo contradictorios, probablemente debido a las diferencias en las fuentes de grasa utilizadas, en la dieta y la duración de la suplementación y en el montaje experimental en general. Además, la sangre periférica de las vacas lecheras en periodo de lactancia contiene una mezcla de ácidos grasos de origen dietético y de descomposición del tejido corporal, siendo estos últimos muy abundantes en el periodo postparto inmediato y conteniendo una alta proporción de ácidos grasos saturados. Especialmente estos últimos han demostrado tener un efecto significativamente perjudicial tanto en la calidad de los ovocitos como de los embriones.

La adición de vitaminas y minerales adicionales a la dieta se ha sugerido a menudo como una solución de «bala de oro» para reducir la disminución de la fertilidad de las vacas por parte de varios intereses comerciales, mientras que los requisitos para una eficiencia reproductiva óptima en el ganado lechero moderno merecen una cuidadosa reevaluación basada en una investigación científica bien diseñada. Por lo general, los ganaderos adoptan con facilidad estas «soluciones de suplemento propuestas», ya que no implican un trabajo adicional, que suele ser su principal limitación. Determinar si la cantidad de estos compuestos es suficiente en la ración suele ser muy difícil para el profesional, ya que suele ser imposible incluso estimar el contenido de estas sustancias presentes en la ración básica de forraje. En los rebaños en los que las vacas reciben elevadas cantidades de concentrados para mantener el rendimiento máximo en el período inmediatamente posterior al parto, el riesgo de sufrir deficiencias específicas es menor debido a que los concentrados suelen estar altamente suplementados con vitaminas y minerales. En cuanto a su efecto sobre la respuesta inmunitaria y la calidad del embrión, debe prestarse especial atención a la vitamina E y al selenio. Esto último ha sido apoyado por el reciente hallazgo de que en rebaños con deficiencias de tocoferol durante el periodo seco, el tratamiento con vitamina E inyectable de 1000 UI cada semana durante las últimas 3 semanas de gestación no sólo redujo la incidencia de retención de placenta y mortinatos, sino que también disminuyó significativamente la pérdida de gestación (20,5% frente a 12,5%; P < 0,01) .

Controlar las enfermedades infecciosas

Los veterinarios que gestionan la fertilidad en los rebaños lecheros deben evaluar regularmente el estado de salud del rebaño para detectar los patógenos que se sabe que comprometen la eficiencia reproductiva. Se sabe que las infecciones por patógenos como Leptospira hardjo, la diarrea vírica bovina o los virus del herpes reducen las tasas de concepción, mientras que las infecciones por Neospora caninum y los virus emergentes como el de la lengua azul pueden causar pérdidas fetales y abortos. Se ha informado de que el herpesvirus bovino 4 tiene un tropismo por las células del endometrio y, por lo tanto, debe vigilarse y controlarse específicamente en los rebaños que padecen enfermedades uterinas, en particular cuando se controlan o descartan otros factores de riesgo. Además de una cuidadosa vigilancia continua y de planes de bioseguridad apropiados, puede ser necesario incluir protocolos de vacunación adecuados para prevenir la introducción de nuevos agentes en el rebaño y evitar la propagación dentro del mismo.

De especial interés entre las enfermedades bacterianas, es la minimización de la enfermedad uterina. En el ganado, la contaminación bacteriana del útero es omnipresente en el momento del parto. Sin embargo, esto no implica automáticamente el establecimiento de la enfermedad uterina y los subsiguientes problemas de fertilidad. Por lo general, es una supresión de la función inmunitaria uterina, además de la presencia de patógenos, lo que permite un cambio en las poblaciones bacterianas y el establecimiento de la enfermedad hasta en un 20% de los animales . A pesar de que se han publicado varios artículos con el objetivo de llegar a un acuerdo general sobre las definiciones de las enfermedades uterinas posparto basadas principalmente en los síntomas clínicos , sigue habiendo mucha confusión sobre estas definiciones entre los profesionales. Esta confusión en las definiciones da lugar a una gran variedad de protocolos de tratamiento preventivo y curativo que se aplican en este campo, muchos de los cuales no han demostrado científicamente su eficacia. La literatura reciente subraya la alta incidencia de la endometritis, especialmente subclínica, en los rebaños de alto rendimiento. El diagnóstico de esta alteración se basa en la toma de muestras intrauterinas para la citología, que por el momento no se realiza de forma rutinaria. Por lo tanto, el trabajo de Pascottini et al. informó del uso de la cinta de cribado que permite el muestreo en el posparto temprano y durante la inseminación, y facilita el perfil de la citología uterina en las vacas reproductoras de repetición. La necesidad generalmente aceptada de minimizar el uso de antibióticos en las vacas debería extenderse al tratamiento de las infecciones uterinas. Es importante determinar los factores de riesgo de las diferentes enfermedades uterinas, y diseñar programas de prevención y control para reducir la incidencia de la enfermedad.

Uso de la ganadería de precisión

Detección del estro

Los enfoques tradicionales de la gestión reproductiva y el uso de la inseminación artificial han incluido la observación visual del comportamiento del estro, o el uso de protocolos de inseminación a tiempo fijo (por ejemplo, OVSYNC ).

Para lograr altas tasas de sumisión a la inseminación artificial (IA), que son críticas para lograr un intervalo de partos de 365 días en rebaños con partos estacionales, se requiere un medio efectivo y práctico para identificar a cada vaca en celo. Ponerse de pie para ser montada se considera el principal signo de comportamiento que identifica un período de celo y se utiliza para determinar el momento correcto para inseminar. Tanto la actividad física como la actividad de monta inducida por el aumento de la producción de estradiol durante la fase folicular preovulatoria pueden ser monitoreadas de varias maneras. Las tasas de detección del celo (tasa de sumisión) varían de un rebaño a otro, con entre el 30 y el 70% de las vacas que muestran un comportamiento estral, que suelen ser detectadas en celo. Con una observación visual óptima de la actividad de monta durante 20 minutos, 5 veces al día, se pueden alcanzar tasas de detección de celo del 90 al 95%, pero se considera laborioso y requiere mucho tiempo. Con una menor frecuencia de observación, se consiguen menores tasas de detección del celo, especialmente con las vacas de mayor rendimiento (por ejemplo, sólo el 70% de las vacas detectadas en celo con dos o tres periodos de observación de 30 min de duración ).

Además, en las vacas lecheras Holstein-Friesian de alto rendimiento, el porcentaje de vacas que se muestran de pie para ser montadas por otras vacas ha disminuido, haciendo más difícil la detección del celo . Roelofs et al. descubrieron que sólo el 58% de las vacas se observaban en celo permanente. Esto, a su vez, disminuye la tasa de sumisión a la IA y, por lo tanto, contribuye significativamente a la reducción de la eficiencia reproductiva.

El éxito del rendimiento reproductivo basado en la detección del comportamiento del celo requiere la necesidad de detectar con precisión el inicio del celo en la mayoría de las vacas, y luego inseminar de 4 a 16 h después . Esto llevó a la práctica común de criar a las vacas de acuerdo con la regla am-pm, que requiere que las vacas sean observadas para el celo cinco veces al día, las que comienzan el celo por la mañana son inseminadas esa tarde y las que comienzan el celo después de las 12.00 del mediodía se inseminan a la mañana siguiente (el inicio del celo se define como el primer período de observación en el que se observa que la vaca se pone de pie para ser montada por otros compañeros del rebaño o por un toro provocador).

El enfoque de la observación del celo ha servido bien para los rebaños preparados para invertir el tiempo y el esfuerzo en una buena y precisa detección del celo. Sin embargo, requiere un compromiso significativo de mano de obra, una buena identificación de las vacas y personal capacitado en la detección del celo en las vacas.

Sensores para la detección del celo

Durante las últimas 2 décadas se han desarrollado varios sistemas para la automatización de la detección del celo con diversos grados de éxito.

Sensores de presión

El comportamiento característico del celo de las vacas en pie para ser montado puede ser monitoreado mediante el uso de sistemas tales como, tarjetas de raspado (por ejemplo, Estrotect; Rockway Inc., Spring Valley, WI), ampollas de colores (Kamar Products Inc., Zionsville, IN), toros vasectomizados provistos de un marcador de bolas en la barbilla, el uso de métodos para pintar la cola o el dispositivo electrónico HeatWatch .

Monitores de actividad

Una tecnología que ahorra trabajo y que está a disposición de los ganaderos para ayudar a aumentar la tasa de sumisión y disminuir las necesidades de mano de obra para la detección del estro es el uso de un monitor de actividad física. El podómetro, fijado a una pierna, detecta un aumento del número de pasos dados por hora durante el celo (por ejemplo, S.A.E. Afikim, Kibbutz Afikim, Israel) , mientras que el uso de un collarín (por ejemplo, Alpro; DeLaval International AB, Tumba, Suecia; Heatime, SCR, Netanya, Israel; MooMonitor; Dairy Master, Irlanda) identifica el aumento de la actividad física (caminar, montar, levantarse y tumbarse) expresado como un grupo de actividad (AC) y avisa al ganadero de cuándo empezó el AC (cuando las vacas entran en la sala de ordeño). Por lo tanto, puede identificar para el ganadero el momento óptimo para la IA, que es durante una ventana de 12 a 18 horas antes del momento previsto de la ovulación. En un estudio reciente, en el que se utilizó el monitor de actividad de cuello Heatime (SCR Engineers Ltd., Netanya, Israel), se identificó que las probabilidades de que una AC se encuentre en una fase folicular preovulatoria y no en una fase lútea mejoraban en un 29% por cada aumento de 1 unidad en la actividad máxima y en un 91% por cada aumento de 2 horas en la duración de una AC (Fig. 1, Fig. 2) . Utilizando uno de estos monitores de actividad (Heatime) el momento óptimo para inseminar fue entre 9 y 15 h después de que se disparara el cluster de actividad.

Perfiles endocrinos

Recientemente se ha desarrollado un sistema comercial de medición en línea para la elaboración de perfiles endocrinos (Herd Navigator, Delaval) para detectar metabolitos y la concentración de P4 en la leche . Mediante el uso de algoritmos, los perfiles de P4 pueden utilizarse para predecir los eventos estromales y, potencialmente, el estado de preñez. Sin embargo, hasta la fecha esta tecnología sigue siendo relativamente cara, lo que limita su adopción. Además, hay límites a su utilidad técnica.

i) el sistema se desarrolló inicialmente asumiendo la medición diaria de P4 en la leche, sin embargo en el formato comercializado a menudo se considera demasiado caro para utilizar las mediciones diarias y por lo general sólo se utiliza dos veces o una vez por semana en los rebaños equipados con esta tecnología.

ii) La fase folicular en el ganado puede variar de 3 a 7 días y es muy variable, incluso con las mediciones diarias la transición a la fase folicular (es decir, La transición a la fase folicular (es decir, de una P4 alta a una P4 baja está marcada por la caída de la P4) no es un buen predictor de la ovulación o del inicio del celo y, por lo tanto, no es lo suficientemente específico para programar las inseminaciones en la práctica. Sin embargo, puede identificar a las vacas en fase folicular que deben ser observadas específicamente en busca de signos de comportamiento estral (por otros medios) para permitir el momento de la inseminación. Cuando la medición es sólo una o dos veces por semana esto se vuelve mucho menos útil y a intervalos semanales la fase folicular puede ser inadvertida por completo.

iii) Como método para determinar el estado de preñez la P4 es más confiable como prueba de no preñez que para confirmar vacas preñadas positivas. Esto se debe a que una caída de la P4 18-24 días después de una inseminación correcta significa que no está preñada. Sin embargo, una P4 alta 18-24 días después de una inseminación puede deberse a una preñez; o a una inseminación inicial errónea (lo que significa que la vaca está ahora en una fase lútea no preñada); o a una CL persistente que aparece como un perfil de preñez temprana, en ausencia de una preñez (a menudo asociada a una infección uterina); o a una preñez inicial seguida de una pérdida de embriones que dará lugar a una progesterona alta, ahora en ausencia de una preñez. En todos estos casos, una mayor frecuencia de medición (es decir, diaria) ayudará a reducir estos problemas, pero no supera por completo las limitaciones del uso de la P4 como indicador del estado de gestación.

Sincronización del estro y sincronización de la ovulación

Los métodos tradicionales de sincronización del estro (es decir, los programas de sólo prostaglandina y los programas de progesterona de 12 días) se diseñaron para sincronizar el estro, pero generalmente seguían requiriendo la observación del estro para optimizar el momento de la cubrición y las tasas de gestación. Como excepción a esto, dos inyecciones de prostaglandina con 11 días de diferencia en las novillas pueden funcionar con la inseminación a tiempo fijo (FTAI) a las 72 y 96 horas o alternativamente a las 72 horas, y luego observar intensivamente el celo durante 3-4 días más e inseminar a las que entran tarde en celo, en respuesta al celo en pie (usando la regla am-pm). Este protocolo en las vacas requiere la observación del celo después de la segunda inyección de prostaglandina.

Los programas de sincronización de la ovulación fueron diseñados para facilitar el uso de la FTAI en los rebaños sin una inversión significativa de tiempo y trabajo en la detección del celo. Se desarrollaron a partir de principios de la década de 1990. Son más apropiados para rebaños grandes no estacionales en los que los intervalos entre partos son algo menos relevantes para el rendimiento económico del rebaño y a menudo se permite que los intervalos entre partos se extiendan más allá de 400-420 días. El principal problema de un programa básico de sincronización de la ovulación (OVSYNCH) es que las tasas de concepción de una sola ronda de OVSYNCH son aproximadamente del 30%; y en un contexto europeo son relativamente caras. Se han desarrollado estrategias para mejorar las tasas de preñez (por ejemplo, la doble OVSYNCH y la presincronización-ovulación (PRESYNCH-OVSNCH) que son aceptables en muchos rebaños estadounidenses (46 y 41% de tasas de concepción, respectivamente), pero conllevan costes sustanciales en términos de tiempo, costes de medicamentos, cumplimiento y percepción pública (en torno al uso rutinario de hormonas en la producción ganadera) que hacen que su uso sea cuestionable en los rebaños lecheros europeos. Para los rebaños estacionales, el tiempo de tratamiento requerido para los protocolos OVSYNCH, PRESYNCH-OVSYNCH y Double OVSYNCH es demasiado largo en relación con las tasas de concepción que pueden lograrse. Los programas basados en la progesterona (por ejemplo Los programas basados en la progesterona (por ejemplo, el protocolo de 7 u 8 días) que utilizan un dispositivo intravaginal que incorpora GnRH al principio y PGF al final (día 7) dan mejores resultados en términos de sincronización y tasas de preñez en vacas sanas.

Detección de la preñez

Métodos directos de detección de la preñez

Se dispone de varios métodos para determinar el estado de preñez, entre los que se incluyen el retorno al celo, la palpación rectal del tracto reproductivo y la ecografía para observar el tracto reproductivo. En la práctica, la vuelta al celo está plagada de dificultades asociadas a la observación del estro, por lo que actualmente la mayor parte de la detección de la preñez en las vacas se lleva a cabo mediante la ecografía del tracto reproductivo para detectar la presencia o ausencia del embrión temprano y del líquido fetal. Con este método, el estado de gestación se determina generalmente a partir del día 28 de gestación. Este método, aunque se utiliza de forma rutinaria, es demasiado tardío para permitir la recría en el momento óptimo (es decir 18 a 24 días después de la IA inicial) para las vacas no preñadas ya que el ciclo estral normal es de 18 a 24 días .

En realidad, una prueba de preñez temprana lo haría:

• Tener una alta sensibilidad (es decir, identificar correctamente las vacas embarazadas)

• Tener una alta especificidad (es decir, identificar correctamente las vacas novacas preñadas)

• Ser barato de realizar

• Ser una prueba sencilla al lado de la vaca (es decir, utilizable en condiciones de campo)

• Determinar el estado de preñez de manera oportuna (idealmente en el momento de realizar la prueba); (lista modificada de Fricke et al. ).

Métodos indirectos para la detección de la preñez en vacas lecheras

Los métodos indirectos para el diagnóstico precoz de la preñez utilizan medidas cualitativas o cuantitativas de las hormonas o de las sustancias específicas del conceptus en los fluidos corporales maternos como indicadores indirectos de la presencia de una preñez viable . Los métodos indirectos disponibles comercialmente para el diagnóstico de la preñez en las vacas lecheras incluyen pruebas de progesterona en la leche y pruebas de glicoproteínas asociadas a la preñez (PAG) en la sangre o en la leche.

Los ensayos de progesterona son más útiles como prueba de no preñez en el día 21 . Sin embargo, es inexacto como prueba de preñez ya que la reversión a P4 baja en vacas no preñadas es muy variable debido a las pérdidas embrionarias tempranas. Se ha probado comercialmente, pero no ha sobrevivido debido a estos problemas. La prueba de P4 en línea (como se mencionó anteriormente) tiene potencial si los costes de los análisis repetidos pueden ser competitivos.

La medición de PAG es un método viable para determinar el estado de preñez en las vacas lecheras, sin embargo, la precisión de la detección de PAG sólo es buena después del día 35 a 40. También pueden producirse interferencias por el arrastre de PAG de la preñez anterior durante 40-50 días, lo que da lugar a un riesgo de falsos positivos. También puede dar resultados falsos positivos después de la pérdida del embrión.

El trabajo descrito en la solicitud de patente del Reino Unido nº 1520248.4 ha llevado al desarrollo de una prueba basada en el diagnóstico de glicanos utilizando la fracción IgG de la leche. Esta tecnología puede detectar el estado de embarazo desde el día 16 y ha dado lugar a la presentación de una patente prioritaria (presentada el 17 de noviembre de 2015; solicitud de patente del Reino Unido nº 1520248.4). Es importante destacar que la detección temprana del estado de preñez permitiría una estrategia para resincronizar y volver a criar a las vacas antes del día 21 después de la inseminación inicial fallida (Fig. 3).

El lado masculino de la historia

Aunque la mayoría de las evidencias sugieren que la presión sobre la eficiencia reproductiva en los rebaños lecheros modernos está principalmente relacionada con las hembras de alta producción, es obvio que el papel del macho no debe ser olvidado. Mientras que los veterinarios suelen pasar por alto la importancia de esta cara de la moneda, los ganaderos suelen culpar a cuestiones como la calidad del esperma y la pericia del técnico de IA, sobre todo porque la naturaleza humana prefiere culpar a otro en lugar de ser crítico contra las deficiencias personales. En un estudio en el que se examinó el resultado de la preñez de 5883 inseminaciones, uno de los 35 toros que entregaron semen se asoció con un aumento de 2 a 2,5 veces en las tasas de preñez . En otro estudio del mismo grupo en el que se examinaron los resultados de gestación de 10.965 inseminaciones, no sólo se observaron diferencias entre los toros, sino también diferencias drásticas entre los inseminadores. La probabilidad de preñez era casi 4 veces menor cuando una vaca era inseminada por el peor en comparación con el mejor inseminador.

El éxito de una inseminación depende, entre otros factores, de la deposición de un número adecuado de espermatozoides con una buena capacidad fecundante en el lugar apropiado del tracto reproductivo en el momento adecuado en relación con la ovulación. El potencial de fertilidad de una dosis de inseminación artificial está en función de la cantidad, la calidad y el estado de salud del semen que contiene. Es tarea de la industria de la IA seguir manteniendo intensos programas de control de calidad para garantizar que las dosis de semen criopreservado que se ponen a la venta están libres de enfermedades y cumplen los criterios mencionados. Una amplia encuesta sobre las prácticas de procesamiento de semen en las empresas de IA en múltiples países informó de que la dosis media de IA criopreservada contiene aproximadamente 20 × 106 espermatozoides totales. Se ha calculado que esta cifra es, por término medio, de 2 a 20 veces superior a las estimaciones de los umbrales mínimos necesarios para garantizar unas tasas de fertilización normales. Sorprendentemente, los toros que se sabe que producen un semen de calidad marginal a menudo logran una fertilidad inferior a la media a pesar de los aumentos compensatorios en el número de espermatozoides por dosis y viceversa.

En 2003, Pace revisó los avances tecnológicos que ha adoptado la industria de la IA desde su establecimiento a finales de la década de 1930 y concluyó que «desde un punto de vista tecnológico, la industria láctea está recibiendo el semen de mayor calidad jamás producido». Los avances tecnológicos en el tratamiento del semen se reflejan en las tasas de fecundación con semen crioconservado a finales de los años 90 y principios de los 2000, comparables a las registradas con el semen no congelado en los años 50. Las técnicas innovadoras probadas recientemente en la industria de la IA son técnicas de criopreservación que mejoran la supervivencia de los espermatozoides después de la descongelación y, por tanto, reducen la sensibilidad al momento óptimo de la inseminación. En este sentido, se ha probado la microencapsulación de espermatozoides para una liberación sostenida en el tiempo o técnicas diseñadas para reducir la magnitud de la capacitación inducida por la criopreservación.

El uso de semen de sementales con alta fertilidad probada es probablemente la recomendación más obvia y sencilla. Sin embargo, cuando se empieza a utilizar toros de súper fertilidad de forma generalizada en vacas que sufren problemas de fertilidad, se plantea la cuestión de en qué sentido esto último puede afectar a los datos de fertilidad comunicados para estos toros. El uso de semen de otras razas en las que el declive de la fertilidad no es un problema tan grave como en la raza Holstein, también puede considerarse como una alternativa para mejorar la fertilidad del rebaño, especialmente si se utiliza semen de toros adecuadamente probados en progenie de razas con niveles de producción comparables. Sin embargo, debemos tener en cuenta que los cruces no son per se una mejora genética y que la selección genética sigue siendo muy recomendable dentro de las razas utilizadas.

Recientemente se han publicado informes que demuestran que algunos toros se comportan mejor en escenarios de IA cronometrada que otros . Esto último debería estimular a los gestores y veterinarios a analizar los datos de fertilidad de su rebaño en relación con el uso de toros específicos. Por otro lado, todavía no se sabe si de esta manera se estimula la selección hacia animales que se adaptan mejor a protocolos específicos de tiempo fijo en lugar de estimular la selección hacia una mayor fertilidad.

Otro factor que contribuye es el lugar de deposición del semen. Aunque generalmente se acepta que el cuerpo uterino es el lugar adecuado para la deposición del semen, en un experimento en el que se utilizó la radiografía de contraste para evaluar la precisión de los inseminadores profesionales, la deposición del semen en el cuerpo uterino sólo tuvo éxito en el 39% de los intentos, mientras que en el 25% de los casos, el semen se depositó en el cuello uterino . Aunque varios estudios observaron una mejora de la fertilidad en respuesta a la cría con cuernos (inseminación bicorne profunda en la que la dosis completa de inseminación se divide entre ambos cuernos uterinos o inseminación unicorne profunda tras un examen ecográfico previo para detectar el lugar del folículo ovulatorio a fin de permitir la inseminación ipsilateral), la mayoría de los estudios comparativos no indicaron ninguna diferencia . Recientemente, se ha desarrollado un nuevo dispositivo que facilita considerablemente la inseminación intrauterina profunda, aunque los autores no han podido demostrar una mejora de los resultados del embarazo con este dispositivo frente a la inseminación convencional en el cuerpo uterino. La inseminación intrauterina profunda se probó para la inseminación de dosis de bajo número de células de esperma clasificado por sexo. Aunque la citometría de flujo/clasificación celular ha demostrado ser un procedimiento fiable para diferenciar los espermatozoides con cromosoma X de los que tienen cromosoma Y, el uso de semen sexado sólo suele recomendarse para novillas nulíparas debido a los decepcionantes resultados de fertilidad en animales multíparos. Como conclusión, DeJarnette et al. revisando los artículos disponibles, mencionan que la principal preocupación es asegurar que la deposición del semen tenga lugar cranealmente del orificio cervical interno. En este contexto, cabe destacar el artículo de López-Gatius y Hunter en el que los autores informan sobre el éxito de la inseminación intrafolicular en vacas reproductoras de repetición bajo estrés térmico. Este último estudio, sin embargo, necesita ser confirmado con estudios adicionales.

Uso y disponibilidad de «big data»

Práctica común en la ciencia láctea

Antes de la era del «Big Data», los investigadores lácteos explotaron con éxito los datos de los ensayos controlados aleatorios para explorar la compleja relación entre la producción y la reproducción en el ganado lechero . Se han diseñado múltiples estudios observacionales para identificar los factores de riesgo (metabólicos) que influyen en esta relación en el ganado lechero . Se han realizado múltiples estudios en este ámbito y se han publicado con éxito en publicaciones científicas de gran valor . Sin embargo, como describe Leblanc , las asociaciones temporales que se han identificado, no implican causalidad. Muchos otros aspectos de la industria láctea han cambiado en las últimas décadas confundiendo la relación. La aleatorización no excluye los factores de confusión. Sigue existiendo la posibilidad de que otras variables distintas del tratamiento se asocien de forma independiente con la intervención e incluso con el resultado. Aunque los ensayos clínicos controlados y aleatorios bien diseñados siguen siendo el estándar de oro a la hora de evaluar los tratamientos experimentales, el potencial de Big Data en la ciencia láctea reside en la combinación de los datos recogidos tradicionalmente con estas nuevas formas de datos, tanto a nivel animal como poblacional. En medicina humana, este tipo de datos se ha descrito como evidencia del mundo real . La mencionada abundancia de pruebas del mundo real en los animales podría ayudar a desentrañar relaciones complejas, como el antagonismo producción-reproducción descrito a menudo en las vacas lecheras. Una encuesta reciente de Rutten et al. documenta exactamente la falta de información integrada y de herramientas de apoyo a la toma de decisiones para la tecnología actual en la investigación lechera. Hasta el año 2013 no se informó de ninguna publicación científica en las áreas de metabolismo y reproducción que utilizara «Big Data». La encuesta confirma los desafíos metodológicos científicos observados en el análisis de Big Data.

Las técnicas utilizadas para el análisis y la visualización de datos lácteos tradicionales no son adecuadas para Big Data. El volumen, la velocidad, la variedad, la distribución y la naturaleza incremental de estos datos imponen retos a los métodos tradicionales de análisis de datos.

Estrategias de gestión de la fertilidad y de los datos

Históricamente, el énfasis en la medicina veterinaria se ha centrado en la vaca individual afectada por una enfermedad clínica. Sin embargo, hace unos 30 años, se reconoció que las enfermedades subclínicas eran la principal causa de pérdidas económicas en los rebaños lecheros y los veterinarios comenzaron a investigar la naturaleza multifactorial de estas enfermedades subclínicas . Esto resultó ser eficaz para mejorar el estado de salud general del rebaño y, por tanto, la rentabilidad. Este enfoque se denominó gestión de la salud del rebaño y se ha aplicado en la enseñanza veterinaria durante al menos tres décadas. Durante el mismo periodo de tiempo, la tecnología de Internet y de la comunicación ha surgido y se ha integrado en la gestión de la salud del rebaño para aprovechar la comprensión de los registros de las vacas. La generación y el uso de datos relacionados con las vacas se ha producido durante más de 100 años. El primer informe sobre el registro y la recopilación de datos de producción de leche procede de un sindicato de productores de leche en Dinamarca en 1895. En 1906, se fundó la primera asociación de registro de leche de EE.UU. . Desde los años 50, los ordenadores se utilizan como herramienta de gestión en las explotaciones lecheras . En las décadas siguientes, el software de gestión del rebaño lechero ha evolucionado rápidamente y el ordenador personal se ha convertido en una importante herramienta de gestión para controlar la producción, la reproducción y la salud . Las tecnologías de recogida y almacenamiento de datos han evolucionado a un ritmo más rápido que la velocidad a la que se han descubierto nuevos conocimientos en la ciencia lechera. El aumento exponencial del volumen y la velocidad a la que se crean los datos, lo que se conoce como Big Data, ha planteado nuevos retos para la investigación en la ciencia láctea. La forma en que los investigadores tienen que aprovechar el poder de los Big Data ha sido el centro de atención desde la tendencia de publicación que comenzó alrededor de 2009 . Cómo abordar estos desafíos será el principal ámbito de la investigación futura.

Datos disponibles para los profesionales del sector lácteo

1. Las organizaciones oficiales de registro de la leche están recogiendo de 4 a 8 muestras de leche semanales para detectar los componentes de la leche. Los nuevos métodos analíticos están detectando más metabolitos para evaluar el rendimiento (re)productivo de la leche. Por ejemplo, se ha propuesto que todo el espectro infrarrojo medio (MIR) de la leche sirva para predecir enfermedades en las vacas lecheras. En la actualidad se dispone de predicciones MIR para rasgos de la composición de la leche como la grasa, la proteína y los ácidos grasos; se están desarrollando ecuaciones de predicción adicionales para permitir la predicción de gases de efecto invernadero y nuevos rasgos de rendimiento y salud. Los servicios de diagnóstico analizan de forma rutinaria multitud de parámetros en muestras de sangre, leche y heces de las vacas lecheras. Recientemente, la información genómica de los animales machos y hembras se ha comercializado, creando un nuevo conjunto de datos. Estos centros de datos secundarios fuera de la granja, que contienen principalmente datos de registro de la leche, información genómica y de diagnóstico, se han levantado en diferentes países, cada uno de los cuales contiene un subconjunto de datos que representan el mundo real de las vacas lecheras.

2. En la granja, los sistemas de ordeño convencionales y robotizados están equipados con más y mejores sensores que recogen información además de la cantidad de leche producida. Los sensores en línea detectan la composición de la leche, el recuento de células somáticas, la temperatura y el color. Los biosensores recogen nuevos biomarcadores, como la progesterona (reproducción), la L-lactato deshidrogenasa (salud de la ubre), la urea y el beta-hidroxibutirato (salud metabólica). Las básculas y las cámaras tridimensionales captan el peso corporal y la puntuación de la condición corporal del animal durante el ordeño. Desde el inicio de la tecnología de sensores, las vacas están equipadas con podómetros y acelerómetros que captan los movimientos del animal para predecir comportamientos específicos como el celo y las enfermedades en las vacas lecheras . Ejemplos de innovaciones en fase inicial que se están aplicando a las vacas lecheras son los bolos de temperatura y pH ruminal, los sensores de temperatura intravaginal y las mediciones del ritmo cardíaco. El volumen o el formato de los datos ya no supone una limitación importante, por lo que el volumen total de datos relacionados con las vacas que se recogen al día ha aumentado rápidamente.

Nuevas fuentes de datos en la industria láctea

1. La importancia de los factores ambientales, como la temperatura y la humedad, en la reproducción de las vacas lecheras es innegable . Los datos basados en la localización se han hecho públicos en las últimas décadas, creando la capacidad de superponer mapas físicos y conocimientos basados en la localización sobre otros datos disponibles. El enfoque de combinar dispositivos de la Internet de las Cosas (IoT) en tiempo real con el análisis de datos históricos no se ha explotado en la ciencia láctea. Por lo tanto, los datos transmitidos desde los registradores de datos automatizados para los factores ambientales ofrecen nuevas aplicaciones en términos de recopilación y uso de grandes datos para alterar la toma de decisiones y la gestión.

2. La velocidad y la capacidad del hardware informático han aumentado, mientras que los costos han disminuido . Esto ha facilitado el registro de datos a través de dispositivos móviles baratos y centros de datos basados en la nube de alta disponibilidad que permiten una captura más consistente y precisa de los eventos de reproducción, enfermedad y tratamiento introducidos manualmente a nivel de la vaca. El uso de estos datos para crear modelos predictivos que anticipen los resultados de las enfermedades a partir de los planes de tratamiento actuales y para perfeccionar estos modelos en tiempo real mejorará los conocimientos científicos sobre la eficacia de los tratamientos, que por el momento se limitan a los estudios de observación.

3. Además, los datos anecdóticos y no estructurados capturados por el móvil de los ganaderos, las notas de los veterinarios y otras fuentes constituyen una gigantesca frontera de conocimientos sin explotar. Hoy en día, los investigadores reconocen que el 85% de la información mundial no está estructurada, y que se compone de texto, audio y vídeo de forma libre, en lugar de campos reconocibles organizados de forma ordenada. Aunque la necesidad de una entrada estandarizada de datos sobre enfermedades está reconocida desde hace mucho tiempo, falta una implementación efectiva en el software actual. El procesamiento del lenguaje natural consiste en múltiples técnicas computacionales para procesar el lenguaje de forma humana a partir de textos no estructurados legibles por máquinas. Esto se ha aplicado con éxito en la medicina humana, pero todavía no en la ciencia de los productos lácteos, que sepamos. Capturar y explotar estos datos enriquecerá enormemente los análisis y las perspectivas.