Manejo reprodutivo em vacas leiteiras – o futuro

O manejo sanitário do rebanho leiteiro está passando por um período de mudanças radicais em todo o mundo. Os motores desta mudança são muitos e incluem o aumento maciço de tecnologias para auxiliar no manejo reprodutivo das vacas leiteiras, remoção de cotas (dentro da Europa) e o aumento significativo do rebanho / tamanho da fazenda. Após a remoção das quotas na Europa muitos países estão expandindo a produção leiteira, por exemplo a Irlanda tem planos ambiciosos para expandir a produção leiteira em 50%, isto deve ser alcançado através de uma combinação de aumento do tamanho do rebanho e maior produção de leite por vaca. O presente documento visa identificar algumas das mudanças que facilitarão o aumento da produção, a melhoria da saúde das vacas leiteiras e do manejo reprodutivo.

Na Europa, o tamanho e o número do rebanho leiteiro tem sido em grande parte estático de 1984 até 2015. A partir de abril de 2015, as cotas foram removidas permitindo que a oportunidade de expansão ocorresse, isto provavelmente tomará a forma tanto de aumento na produção quanto de aumento no número de vacas. Na Irlanda, o relatório Food Harvest 2020 (e sustentado pelo relatório Foodwise 2025) discute a expansão da produção leiteira em 50% entre 2015 e 2020. Expansão semelhante está ocorrendo na Holanda, embora os limites totais de fosfato estejam colocando um desafio à expansão do número de vacas naquele país. Esta revisão irá focalizar os desenvolvimentos nas áreas de manejo de dados, estratégias nutricionais, estratégias genéticas, controle de doenças, pecuária de precisão (tratamentos hormonais e tecnologias de sensores) e fertilidade masculina que terão impacto potencial no aumento da produção de leite, saúde e fertilidade das vacas.

Estratégias genéticas para melhorar a reprodução

Até ao início dos anos 2000, programas de seleção genética de leite nos países produtores de leite tradicionalmente selecionados predominantemente para a produção de leite, muitas vezes às custas de outros traços relevantes da produção de leite, incluindo fertilidade e saúde . Os programas de reprodução no início deste século começaram a incluir a fertilidade (por exemplo, incluindo características como longevidade e intervalos entre partos) e a saúde como parte dos traços de seleção. A inclusão desses traços serviu para reverter algumas das tendências anteriores que deram origem à redução da fertilidade. Nos últimos 15 anos, reconhece-se agora que as tendências tanto na longevidade (aumento) como nos intervalos de parto (diminuição) melhoraram. Um grande desafio para os programas de reprodução em termos de incorporação de características de fertilidade tem sido desenvolver fenótipos que tenham uma hereditariedade razoável. Por exemplo, muitos traços de fertilidade têm tipicamente apenas estimativas baixas de hereditariedade (por exemplo, 0,1, em comparação com muitos traços de crescimento e carcaça onde a hereditariedade é de 0,25-0,5). Um segundo grande problema para muitos traços de fertilidade é ter traços fenotípicos ou marcadores genômicos facilmente mensuráveis (polimorfismos de nucleotídeos simples; SNPs) que se correlacionam com traços de fertilidade apropriados.

Oportunidades podem estar surgindo agora para a seleção de novos traços que poderiam ser incorporados em programas de reprodução. Um projeto financiado pela UE “Genótipo mais Ambiente” (GplusE) tem entre seus muitos objetivos a identificação de novos fenótipos baseados em leite que podem ser usados como preditores para os tradicionais, mas também as características difíceis de medir, registrar e selecionar, como taxas de concepção e saúde uterina (www.gpluse.eu). Este projeto visa desenvolver, entre outras coisas, novos traços baseados no leite que correlacionam e predizem traços de saúde e fertilidade em vacas leiteiras. As estratégias utilizadas incluem a medição de espectros de infravermelho médio (MIR) no leite, metabólitos no leite e glicanos na fração imuno-gama-globulina (IgG) do leite. O projeto está relacionando estes novos traços mensuráveis com a fertilidade e os traços de saúde e, em seguida, relacionando tanto os traços novos como os tradicionais com os novos marcadores genômicos (SNPs), facilitando, eventualmente, estratégias de seleção melhoradas no futuro. Este projeto e trabalho de outros laboratórios deve resultar em mais SNPs de fertilidade que podem melhorar a seleção genética para melhorias adicionais na fertilidade.

Novas ferramentas e aplicações para novos fenótipos que podem ser usados no setor lácteo

O trabalho recente no University College Dublin levou ao desenvolvimento de marcadores glicoscópicos para a saúde uterina. Isto foi desenvolvido em um pedido de patente (PCT/EP2014/068734: “Métodos para prever, diagnosticar ou monitorar infecções ou condições”). De facto, também foram desenvolvidos marcadores de glicanos à base de leite que podem identificar de forma preditiva as vacas que retiveram membranas placentárias. Tais biomarcadores, que são facilmente medidos no leite, permitiriam aos criadores de animais selecionar para vacas com propensão para a melhoria da saúde uterina e, portanto, avançar para vacas que teriam aumentado a fertilidade.

Embora a fertilização in-vitro (FIV) e a transferência embrionária sejam agora ferramentas significativas para aumentar a seleção genética do lado feminino com o gado Bos indicus , atualmente a ovulação múltipla e a transferência embrionária continua sendo o método mais econômico para o gado Bos Taurus (incluindo todas as raças leiteiras significativas: Holstein-Friesian, Brown Swiss, Jersey etc.) a nível populacional. Isto porque as raças Bos Taurus produzem apenas entre 5 a 20 folículos por evento de emergência de onda folicular , o que é um número insuficiente para permitir um número adequado de óvulos para uma cultura eficaz para FIV.

Estratégias nutricionais para melhorar a reprodução

Bovinos leiteiros modernos têm sido predominantemente selecionados para uma alta produção de leite no início da lactação que está associada a uma capacidade muito alta de mobilização de reservas corporais durante este período. Num estudo de Tamminga et al. com 5 ensaios de produção utilizando 295 vacas, os cálculos mostraram que as vacas podem produzir entre 120 e 550 kg de leite das reservas corporais com base na energia (média de 324 kg). A mobilização máxima em 8 semanas foi de 41,6 kg de peso corporal vazio, 30,9 kg de gordura e 4,6 kg de proteína . A maioria das vacas pode lidar com esta carga metabólica que é definida como: A carga energética total imposta pela síntese e secreção de leite, que pode ser satisfeita pela mobilização de reservas corporais. O stress metabólico é definido como ‘a quantidade de carga metabólica que não pode ser suportada por esta mobilização, levando à desregulação de alguns processos energéticos, incluindo os que mantêm a saúde em geral’ . Assim, a mobilização “excessiva” das reservas corporais durante o período de EEB é um fator chave para a suscetibilidade a doenças no gado leiteiro moderno. Além disso, além do balanço energético pós-parto, a perda de energia pré-parto na condição corporal também tem consequências significativas para o estado metabólico, composição do leite e subsequente saúde e deve ser reconhecida.

A mobilização corporal geneticamente e hormonal é ainda agravada por um grave descasamento entre a necessidade de energia e a capacidade da vaca de absorver energia . Esta última é frequentemente ainda mais afectada negativamente por uma adaptação inadequada tanto do tracto gastrointestinal como do metabolismo intermediário global e frequentemente por uma elevada incidência de doenças no período após o parto. A ingestão máxima de ração ocorre geralmente entre 6 a 8 semanas de lactação, o que é muito mais tardio que o pico de produção, fazendo com que as vacas tipicamente estejam em balanço energético negativo por 5-7 semanas pós-parto .

Os componentes da redução da fertilidade em vacas leiteiras modernas incluem o retorno retardado da normalidade do ciclo ovariano, saúde uterina, menor expressão de sintomas de cio e menores taxas de gestação para a primeira e subsequentes inseminações. Esta última é causada principalmente por uma maior incidência de morte embrionária e fetal. Artigos de revisão relevantes têm sido publicados sobre os antecedentes mecanicistas da relação entre o estresse metabólico e o comprometimento da fertilidade em vacas leiteiras pós-parto modernas .

As estratégias de manejo para vacas de transição estão focadas principalmente em ajudar as vacas a lidar com a carga metabólica, otimizando a saúde, minimizando o estresse (por exemplo, minimizando as mudanças no grupo ou na ração), estimulando a ingestão de matéria seca e a função imunológica. Existem grandes oportunidades para o veterinário monitorar e adaptar regularmente o manejo do rebanho para que isso seja feito. LeBlanc e Mulligan et al. identificaram as questões-chave que devem ser abordadas pelo médico para orientar de forma ideal os clientes dos criadores a optimizar o seu maneio das vacas de transição.

Outras vezes, a aplicação de dietas especificamente concebidas para melhorar a fertilidade, contrariando mecanismos relacionados com o balanço energético negativo (EEB) ou apoiando um caminho específico necessário para o sucesso da fertilidade, tem sido sempre uma forma muito atractiva de contornar o problema da reprodução durante a lactação precoce. Embora se saiba que o sistema reprodutivo é influenciado por múltiplos hormônios que também estão envolvidos na adaptação para a alta produção de leite (por exemplo, hormônio do crescimento; GH, fator de crescimento I semelhante à insulina; IGF-I e leptina), sabe-se que apenas a insulina é relativamente responsiva a mudanças na composição da ração . Os folículos ovarianos contêm receptores de insulina e as vacas com níveis mais baixos de insulina periférica no período pós-parto imediato sofrem de retardo na retomada dos ovários pós-parto e de ciclo normal, entre outros, por um risco maior de sofrer de doença cística ovariana. Portanto, dietas glucogênicas têm sido defendidas no período pós-parto imediato com o objetivo de melhorar as concentrações de insulina periférica e avançar o recomeço normal dos ovários. No entanto, tem sido demonstrado que a insulina tem efeitos prejudiciais na competência dos oócitos e embriões e tem demonstrado estimular o catabolismo enzimático da progesterona (P4) no fígado . Esta última sugere que as dietas glucogénicas só são vantajosas quando oferecidas no período pós-parto imediato, ao passo que devem ser evitadas quando as vacas são inseminadas.

Rações que levam a níveis elevados de ureia periférica são geralmente mencionadas como estando associadas a taxas de gravidez mais baixas devido aos seus efeitos prejudiciais sobre o embrião . No entanto, as vias mecanicistas pelas quais este efeito prejudicial pode ser causado e o limiar de concentração da ureia periférica, são ambos ainda questões de debate. A este respeito, deve ser dada especial atenção à suplementação da farinha de soja como principal fonte de proteína na ração. Em um estudo recente foi demonstrado que a farinha de soja comercialmente disponível contém isoflavonas em concentrações capazes de induzir aumentos na concentração sanguínea de metabólitos de isoflavonas estrogênicas ativas (equol, O-desmetilangolensina, dihidrodidzeína) em vacas leiteiras de alta produção pós-parto, mesmo quando suplementadas em quantidades relativamente baixas (1,72 kg por dia em média) . Quando comparada com a farinha de colza, a suplementação de soja foi ainda associada a uma diminuição da angio e esteroidogênese ao nível do corpus luteum (CL) com base na biópsia no 9º dia do ciclo do oestro. Entretanto, não foi possível demonstrar qualquer efeito sobre a concentração periférica de progesterona durante os 3 primeiros ciclos do oestrous após o parto. Portanto, embora os resultados desse estudo sugiram efeitos negativos da alimentação com soja na função CL em vacas leiteiras recém paridas, a contribuição desse efeito sobre a concentração periférica de progesterona e consequentemente sobre a fertilidade geral das vacas suplementadas justifica pesquisas adicionais .

Adding fats é outra estratégia que tem sido extensivamente testada para reduzir a capacidade reprodutiva prejudicada das vacas leiteiras. Um estudo com o objetivo de minimizar o balanço energético negativo, diminuindo a síntese de gordura do leite e, portanto, limitando a produção de energia através do leite, suplementando a ração com gorduras exógenas, não teve sucesso, uma vez que as vacas simplesmente produziram mais leite ao reduzir a NBE. Acredita-se que os ácidos graxos ômega-6 têm propriedades estimulantes pró-inflamatórias e, portanto, prostaglandina F2alfa (PGF), tornando-os de valor extra no início do pós-parto, enquanto os ácidos graxos ômega-3 podem enfraquecer esta potência inflamatória, levando a uma maior chance de sobrevivência do embrião quando suplementado durante o período periconceptual. Infelizmente, os resultados da pesquisa raramente fornecem um consenso neste tópico. As consequências destas estratégias de alimentação de gordura sobre a qualidade dos oócitos e embriões continuam a ser uma questão intrigante para o debate. A alimentação com gorduras pode alterar o microambiente do oócito em crescimento e maturação do embrião inicial e do embrião mais velho e, portanto, pode afetar o resultado reprodutivo. Pesquisas demonstraram que condições hiperlipidêmicas induzidas pela dieta podem ser prejudiciais para o desenvolvimento e metabolismo embrionário. Contudo, até à data, os resultados da investigação continuam a ser algo contraditórios, muito provavelmente devido às diferenças nas fontes de gordura utilizadas, na dieta e na duração da suplementação e na instalação experimental em geral. Além disso, o sangue periférico das vacas leiteiras em lactação conterá uma mistura de ácidos gordos de origem alimentar e de degradação do tecido corporal, sendo este último largamente abundante no período pós-parto imediato e contendo uma elevada proporção de ácidos gordos saturados . Especialmente estes últimos têm demonstrado ter um efeito significativamente prejudicial tanto no oócito como na qualidade do embrião .

A adição de vitaminas e minerais extras à dieta tem sido frequentemente sugerida como uma solução “bala de ouro” para reduzir o declínio da fertilidade da vaca por vários interesses comerciais, enquanto as exigências para uma eficiência reprodutiva ótima em bovinos leiteiros modernos merecem uma reavaliação cuidadosa com base em pesquisas científicas bem projetadas . Normalmente os produtores adotam prontamente estas “soluções de suplemento propostas”, uma vez que elas não envolvem trabalho extra, o que muitas vezes é a sua principal restrição. É muitas vezes muito difícil para o profissional afirmar se a quantidade destes compostos é suficiente na ração, já que geralmente é impossível até mesmo estimar o conteúdo destas substâncias presentes na ração básica de alimentos grosseiros. Nos rebanhos em que as vacas recebem grandes quantidades de concentrados para manter o pico de produção no período pós-parto imediato, o risco de sofrer de deficiências específicas é menor devido ao facto de os concentrados serem normalmente suplementados com vitaminas e minerais. Em termos do seu efeito na resposta imunológica e na qualidade do embrião, deve ser dada especial atenção à vitamina E e ao selênio. Esta última foi apoiada pela recente descoberta de que, em rebanhos com deficiência de tocoferol durante o período seco, o tratamento com vitamina E injetável de 1000 UI por semana nas últimas 3 semanas de gestação não só reduziu a incidência de placenta retida e natimorto, mas também diminuiu significativamente a perda de gravidez (20,5% vs. 12,5%; P < 0,01) .

Controlar doenças infecciosas

Veterinários controlando a fertilidade em rebanhos leiteiros devem avaliar regularmente o status de saúde do rebanho para patógenos conhecidos que comprometam a eficiência reprodutiva. Infecções com patógenos como Leptospira hardjo, diarréia viral bovina ou vírus do herpes são conhecidos por reduzir as taxas de concepção, enquanto infecções com Neospora caninum e vírus emergentes como o vírus da febre catarral podem causar perdas fetais e abortos. O vírus do herpes 4 bovino tem um tropismo para células endometriais e, portanto, deve ser especificamente monitorado e controlado em rebanhos que sofrem de doenças uterinas, particularmente quando outros fatores de risco são controlados ou descartados. Além de um monitoramento cuidadoso contínuo e planos de biossegurança apropriados, pode ser necessária a inclusão de protocolos de vacinação apropriados para prevenir a introdução de novos agentes no rebanho e para prevenir a propagação dentro do rebanho .

De especial interesse entre as doenças bacterianas, é a minimização da doença uterina. No gado, a contaminação bacteriana do útero é ubíqua no parto. No entanto, isto não implica automaticamente o estabelecimento de doença uterina e subsequentes problemas de fertilidade. É geralmente uma supressão da função imunológica uterina, além da presença de patógenos, que permite uma mudança nas populações bacterianas e o estabelecimento da doença em até 20% dos animais. Apesar de vários artigos terem sido publicados visando chegar a um acordo geral sobre as definições de doenças uterinas pós-parto baseadas principalmente em sintomas clínicos , ainda há muita confusão sobre estas definições entre os profissionais. Esta confusão nas definições dá origem a uma grande variedade de protocolos de tratamento preventivo e curativo sendo aplicados no campo, muitos dos quais não estão cientificamente comprovados como eficazes. A literatura recente sublinha a alta incidência de endometrite subclínica especialmente em rebanhos de alto rendimento. O diagnóstico desta deficiência é baseado em amostras intra-uterinas para citologia, o que não é feito rotineiramente no momento. Portanto, trabalhos de Pascottini et al. relataram o uso da citotina que permite a amostragem precoce pós-parto e durante a inseminação, e facilita o perfil da citologia uterina em vacas reprodutoras de repetição. A necessidade geralmente aceita de minimizar o uso de antibióticos em vacas deve ser estendida ao tratamento de infecções uterinas. É importante determinar os fatores de risco para as diferentes doenças uterinas e desenhar programas de prevenção e controle para reduzir a incidência de doenças.

Utilização de pecuária de precisão

Detecção do destruidor

As abordagens tradicionais de manejo reprodutivo e uso de inseminação artificial incluíram ou a observação visual do comportamento do destruidor, ou o uso de protocolos de inseminação a tempo fixo (por exemplo OVSYNC ).

Para alcançar altas taxas de submissão à inseminação artificial (IA), que são críticas para alcançar um intervalo de parição de 365 dias em rebanhos de parição sazonais, é necessário um meio eficaz e prático de identificar cada vaca em cio. A postura a ser montada é considerada o principal sinal comportamental que identifica um período de oestro e é usada para determinar o tempo correto para inseminação. Tanto a atividade física quanto a atividade de montagem induzida pelo aumento da produção de estradiol durante a fase folicular pré-ovulatória podem ser monitoradas de várias maneiras. As taxas de detecção de cio (taxa de submissão) variam de rebanho para rebanho, com 30 a 70% das vacas exibindo comportamento oestradiol geralmente sendo detectadas em cio. Com a observação visual ótima da atividade de montagem por 20 min 5 vezes por dia as taxas de detecção de cio de 90 a 95% podem ser alcançadas, mas são consideradas trabalhosas e demoradas. Com menor freqüência de observação, taxas mais baixas de detecção de cio são alcançadas especialmente com vacas de maior rendimento (por exemplo, apenas 70% das vacas detectadas em cio com dois ou três períodos de observação de 30 minutos de duração).

Outras vezes, em vacas leiteiras Holstein-Frísia de alto rendimento, a porcentagem de vacas que exibem em pé para serem montadas por outras vacas diminuiu, deixando mais difícil a detecção de cio. Roelofs et al. descobriram que apenas 58% das vacas foram observadas em cio em pé. Isto, por sua vez, diminui a taxa de submissão à IA e assim contribui significativamente para reduzir a eficiência reprodutiva .

O desempenho reprodutivo bem sucedido baseado na detecção de comportamento oestrutivo requer a necessidade de detectar com precisão o início do oestro na maioria das vacas, e então inseminar de 4 a 16 h mais tarde . Isto levou à prática comum de vacas reprodutoras de acordo com a regra am-pm que exige que as vacas sejam observadas para o cio cinco vezes por dia, as que iniciam o cio de manhã são inseminadas nessa noite e as que iniciam o cio depois das 12 horas.O meio-dia é inseminado na manhã seguinte (início do cio definido como o primeiro período de observação em que a vaca é observada para ser montada por outros companheiros de rebanho ou por um touro de teaser).

A abordagem da observação do cio tem servido bem para rebanhos preparados para investir tempo e esforço na detecção boa e precisa do cio. No entanto, requer um compromisso significativo de trabalho, boa identificação das vacas e pessoal treinado na detecção do cio em vacas.

Sensores para detecção de oestros

Nos últimos 2 décadas vários sistemas para automação da detecção de oestros foram desenvolvidos com vários graus de sucesso.

Sensores de pressão

O comportamento característico dos oestros de pé a serem montados pode ser monitorado através do uso de sistemas como, raspadinhas (por exemplo Estrotect; Rockway Inc., Spring Valley, WI), ampolas de cor (Kamar Products Inc., Zionsville, IN), touros vasectomizados equipados com um marcador de bolas de queixo, o uso de métodos de pintura de cauda ou o dispositivo electrónico HeatWatch .

Monitores de actividade

Uma tecnologia de poupança de mão-de-obra disponível para os agricultores para ajudar a aumentar a taxa de submissão e diminuir os requisitos de mão-de-obra para a detecção do oestro é o uso de um monitor de actividade física. O pedômetro, preso a uma perna, detecta um aumento no número de passos tomados por hora durante o cio (por exemplo, S.A.E. Afikim, Kibbutz Afikim, Israel) , enquanto que o uso de um colar cervical (por exemplo Alpro; DeLaval International AB, Tumba, Suécia; Heatime, SCR, Netanya, Israel; MooMonitor; Dairy Master, Irlanda) identifica o aumento da atividade física (andar, montar, levantar e deitar) expressa como um conjunto de atividades (CA) e alerta o produtor sobre quando o CA começou (quando as vacas entram na sala de ordenha). Portanto, ele pode identificar para o produtor o tempo ideal para a IA, que é durante uma janela de 12 a 18 horas antes do tempo previsto para a ovulação. Um estudo recente, usando o monitor de atividade do colar cervical Heatime (SCR Engineers Ltd., Netanya, Israel), identificou que a probabilidade de uma CA estar em uma fase folicular pré-ovulatória ao invés de uma fase luteal melhorou em 29% para cada aumento de 1 unidade no pico de atividade e em 91% para cada aumento de 2-h de duração de uma CA (Fig. 1, Fig. 2) . Usando um desses monitores de atividade (Heatime) o tempo ideal para inseminar foi entre 9 e 15 h após o acionamento do cluster de atividade .

Endocrine profiling

Um sistema de medição em linha disponível comercialmente para o perfil endócrino foi recentemente desenvolvido (Herd Navigator, Delaval) para detectar metabólitos e concentração de P4 no leite . Usando os algoritmos de perfis P4 podem ser usados para prever eventos de oestroestro e estado potencial de gravidez. No entanto, até à data esta tecnologia ainda é relativamente cara, o que está a limitar a sua adopção. Além disso, há limites para sua utilidade técnica.

i) o sistema foi inicialmente desenvolvido assumindo a medição diária de P4 no leite, porém no formato comercializado é freqüentemente considerado muito caro para ser usado em medições diárias e geralmente só é usado duas ou uma vez por semana em rebanhos equipados com esta tecnologia .

ii) A fase folicular em bovinos pode variar de 3 a 7 dias e é altamente variável, mesmo com medições diárias a transição para a fase folicular (ou seja P4 alto para P4 baixo é marcado pela queda em P4) não é um bom preditor de ovulação ou início de cio e, portanto, não é suficientemente específico para o tempo de inseminação na prática. No entanto, pode identificar vacas em fase folicular que devem então ser observadas especificamente para sinais de comportamento destrutivo (por outros meios) para então permitir o momento da inseminação. Quando a medição é apenas uma ou duas vezes por semana, isto torna-se muito menos útil e em intervalos semanais a fase folicular pode ser inadvertidamente perdida por completo.

iii) Como método para determinar o estado de gestação P4 é mais fiável como um teste de não gestação do que a confirmação de vacas grávidas positivas. Isto porque uma queda em P4 18-24 dias após uma inseminação correta significa não prenhez. No entanto, um P4 18-24 dias após uma inseminação pode ser devido à gravidez; ou uma inseminação inicial errada (o que significa que a vaca está agora numa fase luteal não grávida); ou uma CL persistente que aparece como um perfil de gravidez precoce, na ausência de uma gravidez (frequentemente associada a uma infecção uterina); ou uma gravidez inicial seguida de perda embrionária que resultará numa elevada progesterona, agora na ausência de uma gravidez. Em todos estes casos, uma maior frequência de medição (ou seja, diariamente) ajudará a reduzir estes problemas, mas não ultrapassam completamente as limitações do uso de P4 como indicador do estado de gravidez.

Sincronização do cio e sincronização da ovulação

Métodos tradicionais de sincronização do cio (ou seja, programas apenas de prostaglandina e programas de 12 dias de progesterona) foram concebidos para sincronizar o cio, mas geralmente ainda exigiam a observação do cio para optimizar o tempo de acasalamento e as taxas de gravidez. Como excepção a estas duas injecções de prostaglandina com 11 dias de intervalo em novilhas solteiras pode trabalhar com inseminação a tempo fixo (FTAI) às 72 e 96 h ou, alternativamente, às 72 h, e depois observar intensivamente o cio por mais 3-4 dias e inseminar aqueles que chegam tardiamente ao cio, em resposta ao cio em pé (usando a regra am-pm) . Este protocolo em vacas requeria a observação do cio após a segunda injeção de prostaglandina.

Programas de sincronização da ovulação foram desenhados para facilitar o uso de FTAI em rebanhos sem investimento significativo de tempo e mão-de-obra na detecção do cio. Estes foram desenvolvidos a partir do início dos anos 90. Eles são mais apropriados para grandes rebanhos não sazonais onde os intervalos entre partos e partos são um pouco menos relevantes para o desempenho econômico do rebanho e muitas vezes os intervalos entre partos são permitidos para além de 400-420 dias. As principais questões para um programa de sincronização da ovulação básica (OVSYNCH) é que as taxas de concepção para um único ciclo de OVSYNCH são de aproximadamente 30%; e em um contexto europeu são relativamente caras. Foram desenvolvidas estratégias para melhorar as taxas de gravidez (por exemplo, Dupla OVSYNCH e sincronização de pré-sincronização-ovulação (PRESYNCH-OVSNCH) que são aceitáveis em muitos rebanhos dos EUA (46 e 41% de taxas de concepção, respectivamente), mas implicam custos substanciais em termos ou tempo, custos de medicamentos, cumprimento e percepções públicas (em torno do uso rotineiro de hormonas na produção de gado bovino) que deixam o seu uso questionável nos rebanhos leiteiros europeus. Para os rebanhos sazonais o tempo de tratamento necessário para os protocolos OVSYNCH, PRESYNCH-OVSYNCH e Double OVSYNCH são demasiado longos em relação às taxas de concepção que podem ser alcançadas. Os programas baseados em progesterona (por exemplo protocolo de 7 ou 8 dias) usando um dispositivo intravaginal incorporando GnRH no início e PGF no final (Dia 7) dá melhores resultados em termos de sincronização e taxas de gestação em vacas saudáveis .

Detecção de gravidez

Métodos directos de detecção de gravidez

Disponibilização de vários métodos para determinar o estado de gestação, incluindo o retorno ao cio, palpação rectal do tracto reprodutivo e ecografia para observar o tracto reprodutivo . Na prática, o retorno ao cio é dificultado pelas dificuldades associadas à observação do cio, portanto, atualmente a maior parte da detecção de gravidez em vacas é realizada por ultra-sonografia do trato reprodutivo para detectar a presença ou ausência do embrião precoce e do líquido fetal. Usando este método o estado de gestação é geralmente determinado a partir do 28º dia de gestação. Este método, embora usado rotineiramente, é demasiado tarde para permitir a recria no momento óptimo (isto é.., 18 a 24 dias após a IA inicial) para vacas não prenhes, pois o ciclo normal do oestro é de 18 a 24 dias.

De facto, um teste de gravidez precoce seria:

• Disponibilizar alta sensibilidade (ou seja, identificar corretamente as vacas prenhas)

• Disponibilizar alta especificidade (ou seja, identificar corretamente as vacas não prenhes)

  vacas prenhas)

• Ser barato de conduzir

• Ser um teste simples do lado da vaca (ou seja, utilizável em condições de campo)

• Determinar o estado de gestação de forma atempada (idealmente no momento da realização do teste); (lista modificada de Fricke et al. ).

Métodos indirectos para detecção da gravidez em vacas leiteiras

Métodos indirectos para diagnóstico precoce da gravidez utilizam medidas qualitativas ou quantitativas de hormonas ou substâncias específicas do conceito nos fluidos corporais maternos como indicadores indirectos da presença de uma gravidez viável . Os métodos indiretos comercialmente disponíveis para o diagnóstico de gravidez em vacas leiteiras incluem testes de progesterona do leite e testes de glicoproteínas associadas à gravidez (PAGs) no sangue ou no leite .

Os testes de progesterona são mais úteis como teste de não gravidez no 21º dia . No entanto, é impreciso como teste de gravidez, uma vez que a reversão para baixo P4 em vacas não prenhes é altamente variável devido a perdas embrionárias precoces. Foi tentado comercialmente, mas não sobreviveu devido a estes problemas. O teste P4 em linha (como mencionado anteriormente) tem potencial se os custos de análises repetidas puderem se tornar competitivos.

A medida PAG é um método viável de determinação do estado de gestação em vacas leiteiras, no entanto, a precisão da detecção de PAG só é boa após os 35 a 40 dias. Também pode ocorrer interferência da transferência de PAG da prenhez anterior por 40-50 dias, dando origem a um risco de falsos positivos. Também pode dar resultados falso positivos após a perda do embrião.

Trabalho descrito no Pedido de Patente do Reino Unido No.1520248.4 levou ao desenvolvimento de um teste baseado no diagnóstico de glicanos usando a fração IgG no leite. Esta tecnologia pode detectar o estado de gravidez a partir do 16º dia e levou a um pedido de patente prioritário (depositado a 17 de Novembro de 2015; Pedido de Patente do Reino Unido No.1520248.4). Uma importante detecção precoce do estado de gestação permitiria uma estratégia de ressincronização e recriação das vacas no 21º dia após a inseminação inicial sem sucesso (Fig. 3).

O lado masculino da história

Embora a maioria das evidências sugiram que a pressão sobre a eficiência reprodutiva nos rebanhos leiteiros modernos esteja principalmente relacionada com as fêmeas de alta produção, é óbvio que o papel do macho não deve ser esquecido. Enquanto os veterinários frequentemente ignoram a importância deste lado da moeda, os fazendeiros muitas vezes culpam questões como a qualidade do esperma e a experiência do técnico em IA, principalmente porque é de natureza humana preferir culpar alguém em vez de ser crítico em relação às deficiências pessoais. Em um estudo examinando o resultado da gravidez de 5883 inseminações, 1 dos 35 touros que deram à luz sêmen foi associado a um aumento de 2 a 2,5 vezes nas taxas de gravidez. Em outro estudo do mesmo grupo em que foram examinados os resultados da gravidez de 10.965 inseminações, observou-se não só uma diferença entre os touros, mas também diferenças dramáticas entre os inseminadores. A probabilidade de uma gestação foi quase 4 vezes menor quando uma vaca foi inseminada pelo pior em comparação com o melhor inseminador.

O sucesso de uma inseminação depende, entre outros fatores, da deposição de números apropriados de espermatozóides com boa capacidade de fertilização no local apropriado no trato reprodutivo, no momento apropriado em relação à ovulação. O potencial de fertilidade de uma dose de inseminação artificial é uma função da quantidade, qualidade e estado de saúde do sémen contido na mesma. É tarefa da indústria da IA continuar a manter programas intensos de controle de qualidade para garantir que as doses de sêmen criopreservado liberadas para venda sejam livres de doenças e atendam aos critérios acima mencionados. Um grande levantamento das práticas de processamento de sêmen em empresas de inseminação artificial em vários países relatou que a dose média de AI criopreservada contém aproximadamente 20 × 106 espermatozóides totais. Isto foi estimado como sendo em média 2 a 20 vezes maior do que as estimativas dos números mínimos necessários para garantir taxas normais de fertilização. Notavelmente, os touros que são conhecidos por produzir sêmen de qualidade marginal frequentemente alcançam fertilidade abaixo da média, apesar dos aumentos compensatórios no número de espermatozóides por dose e vice versa .

Em 2003 Pace analisou os avanços tecnológicos que foram adotados pela indústria de IA desde o estabelecimento no final da década de 1930 e concluiu que “do ponto de vista tecnológico, a indústria de laticínios está recebendo o sêmen de qualidade mais alta já produzido”. Os avanços tecnológicos no processamento de sêmen se refletem nas taxas de fertilização utilizando sêmen criopreservado no final da década de 1990, início dos anos 2000, comparáveis aos relatados para o sêmen não congelado na década de 1950. Técnicas inovadoras recentemente testadas na indústria da IA são técnicas de criopreservação que melhoram a sobrevivência dos espermatozóides pós-descongelação e, assim, reduzem a sensibilidade ao momento ideal da inseminação. Nesse sentido, foi testada a microencapsulação de espermatozóides para liberação de tempo sustentada ou técnicas projetadas para reduzir a magnitude da capacidade induzida pela criopreservação.

O uso de sêmen de garanhões com alta-fertilidade comprovada é provavelmente a recomendação mais óbvia e simples. Entretanto, quando se começa a utilizar touros de super fertilidade de forma generalizada em vacas que sofrem de problemas de fertilidade, surge a questão de em que sentido estes últimos podem afetar os dados de fertilidade relatados para estes touros. O uso de sémen de outras raças em que o declínio da fertilidade não é um problema tão grave como na raça Holstein, também pode ser considerado como uma alternativa para melhorar a fertilidade do rebanho, especialmente se o sémen for usado de touros de progenitores adequadamente testados de raças com níveis de produção comparáveis. Entretanto, devemos ter em mente que o cruzamento não é por si só um melhoramento genético e que a seleção genética ainda é fortemente recomendada dentro das raças utilizadas.

Recentemente foram publicados relatórios mostrando que alguns reprodutores têm melhor desempenho em cenários de IA cronometrados do que outros . Estes últimos devem estimular os gerentes e veterinários a analisar os dados de fertilidade de seu rebanho em relação ao uso de touros específicos. Por outro lado, ainda não se sabe se desta forma estimulamos a seleção para animais que são melhores em lidar com protocolos específicos de tempo fixo ao invés de estimular a seleção para melhorar a fertilidade.

Um outro fator que contribui é o local de deposição do sêmen. Embora o corpo uterino seja geralmente aceite como o local adequado para a deposição do sémen, numa experiência utilizando radiografia de contraste para avaliar a precisão dos inseminadores profissionais, a deposição do sémen no corpo uterino foi bem sucedida em apenas 39% das tentativas, enquanto em 25% dos casos o sémen foi depositado no colo do útero. Enquanto vários estudos observaram melhora da fertilidade em resposta à reprodução do corno (inseminação bicornual profunda na qual a dose total de inseminação é dividida entre os dois cornos uterinos ou inseminação unicornual profunda após um exame ultra-sonográfico prévio para detectar o local do folículo ovulatório a fim de permitir a inseminação ipsilateral), a maioria dos estudos comparativos não indicou diferença. Recentemente, foi desenvolvido um novo dispositivo que facilita significativamente a inseminação intra-uterina profunda, embora os autores não tenham sido capazes de demonstrar resultados de gravidez melhorados utilizando este dispositivo em relação à inseminação convencional no corpo uterino. A inseminação intra-uterina profunda foi testada para a inseminação de baixas doses de espermatozóides com baixo número de células. Embora a citometria de fluxo/seleção celular tenha demonstrado ser um procedimento confiável para diferenciar os espermatozóides portadores do cromossomo X dos do Y, o uso de sêmen sexuado muitas vezes é recomendado apenas para novilhas nulíparas, devido aos resultados decepcionantes de fertilidade em animais multiparos. Como conclusão, DeJarnette et al., revisando os trabalhos disponíveis, mencionaram que a principal preocupação é assegurar que o depósito de sêmen ocorra cranialmente do osso cervical interno. Destaca-se neste contexto o trabalho de López-Gatius e Hunter no qual os autores relatam o sucesso da inseminação intrafolicular em vacas reprodutoras repetidas sob estresse cio. Este último estudo, entretanto, precisa de confirmação com estudos adicionais.

Uso e disponibilidade de “grandes dados”

Prática comum na ciência leiteira

Antes da era dos “Grandes Dados”, os pesquisadores leiteiros exploraram com sucesso dados de ensaios controlados aleatórios para explorar a complexa relação entre produção e reprodução em bovinos leiteiros . Estudos observacionais múltiplos foram projetados para identificar fatores de risco (metabólicos) que influenciam essa relação em gado leiteiro . Estudos múltiplos foram conduzidos nesta área e publicados com sucesso em publicações científicas de alto valor . No entanto, como descrito por Leblanc , as associações temporais que foram identificadas não implicam em causalidade. Muitos outros aspectos da indústria leiteira têm mudado nas últimas décadas confundindo a relação. A aleatoriedade não exclui o confundimento. Resta a possibilidade de que outras variáveis além do tratamento possam estar associadas independentemente com a intervenção e mesmo com o resultado. Embora ensaios clínicos controlados aleatorizados bem desenhados continuem sendo o padrão ouro na avaliação de tratamentos experimentais, o potencial dos Grandes Dados na ciência leiteira reside na combinação de dados tradicionalmente coletados com estas novas formas de dados, tanto em nível animal quanto em nível populacional. Na medicina humana, este tipo de dados tem sido descrito como evidência do mundo real. A abundância de evidências do mundo real em animais, acima mencionadas, pode potencialmente ajudar a desvendar relações complexas, tais como os antagonismos de produção-reprodução frequentemente descritos nas vacas leiteiras. Uma pesquisa recente de Rutten et al. documenta exatamente a falta de informação integrada e ferramentas de apoio à tomada de decisão para a tecnologia atual na pesquisa de vacas leiteiras. Nenhuma publicação científica foi relatada até 2013 nas áreas de metabolismo e reprodução utilizando “Grandes Dados”. A pesquisa confirma os desafios metodológicos científicos observados na análise dos “Big Data”.

As técnicas utilizadas para análise e visualização dos dados tradicionais do setor lácteo não são adequadas para os “Big Data”. O volume, velocidade, variedade, distribuição e natureza incremental desses dados impõem desafios aos métodos tradicionais de análise de dados.

Estratégias de fertilidade e gerenciamento de dados

Histórico, a ênfase na medicina veterinária tem se concentrado no indivíduo afetado por uma doença clínica. No entanto, há cerca de 30 anos atrás, reconheceu-se que a doença subclínica era a principal causa de perdas econômicas em rebanhos leiteiros e os veterinários começaram a investigar a natureza multifatorial dessas doenças subclínicas. Isto revelou-se eficaz para melhorar o estado geral de saúde do rebanho e, consequentemente, a sua rentabilidade. Esta abordagem foi chamada de manejo sanitário do rebanho e tem sido implementada na educação veterinária por pelo menos 3 décadas. Durante o mesmo período de tempo, a internet e a tecnologia de comunicação surgiram e se integraram ao manejo sanitário do rebanho para alavancar a compreensão dos registros das vacas. A geração e o uso de dados relacionados às vacas tem ocorrido há mais de 100 anos. O primeiro relato do registro e da coleta de dados de produção de leite é de um sindicato de produtores de leite na Dinamarca, em 1895. Em 1906, foi fundada a primeira associação americana de registro de leite. Desde a década de 1950, computadores têm sido usados como ferramenta de gerenciamento na produção de leite. Nas décadas seguintes, o software de gerenciamento do rebanho leiteiro evoluiu rapidamente e o computador pessoal surgiu como uma importante ferramenta de gerenciamento para monitorar a produção, reprodução e saúde . As tecnologias de coleta e armazenamento de dados têm evoluído a um ritmo mais rápido em comparação com a velocidade com que novos conhecimentos da ciência dos laticínios têm sido descobertos. O aumento exponencial do volume e da velocidade com que os dados são agora criados, comumente chamados de Grandes Dados, tem trazido novos desafios para a pesquisa na ciência do laticínio. A forma como os pesquisadores têm que alavancar o poder dos Grandes Dados tem estado no centro das atenções desde a tendência de publicação que começou por volta de 2009 . Como enfrentar esses desafios será o principal escopo para futuras pesquisas.

Dados disponíveis para os profissionais do leite

1. As organizações oficiais de registro de leite estão coletando de 4 a 8 amostras semanais de leite para detectar componentes do leite. Novos métodos analíticos estão detectando mais metabólitos para avaliar (re)desempenho produtivo no leite. Como exemplo, todo o espectro de leite mid-infra-red (MIR) tem sido proposto como um preditor de doenças em vacas leiteiras. As previsões MIR estão agora prontamente disponíveis para traços de composição do leite como gordura do leite, proteína e ácidos graxos; em desenvolvimento estão equações de previsão adicionais para permitir a previsão de gases de efeito estufa e novos traços de desempenho e saúde. Os serviços de diagnóstico estão analisando rotineiramente uma infinidade de parâmetros em sangue, leite e amostras fecais de vacas leiteiras. Recentemente, a informação genómica tornou-se comercialmente disponível tanto para machos como para fêmeas, criando um novo conjunto de dados . Estes chamados centros secundários de dados fora da fazenda, contendo principalmente dados de registro de leite, informações genômicas e de diagnóstico, foram criados em diferentes países, cada um contendo um subconjunto de dados que representam o mundo real das vacas leiteiras .

2. Em fazendas, os sistemas de ordenha convencionais e robóticos estão equipados com mais e melhores sensores que coletam informações além da quantidade produzida de leite. Os sensores em linha estão detectando a composição do leite, contagem de células somáticas, temperatura e cor. Biosensores estão coletando novos biomarcadores como a progesterona (reprodução), L-lactato desidrogenase (saúde do úbere), uréia e beta-hidroxi-butirato (saúde metabólica) . Balanças de pesagem e câmeras tridimensionais estão capturando o peso corporal do animal e a pontuação da condição corporal durante a ordenha . Desde o início da tecnologia de sensores, as vacas têm sido equipadas com pedômetros e acelerômetros que capturam os movimentos do animal a fim de prever comportamentos específicos, como o cio e doenças em vacas leiteiras . Exemplos de inovações em fase inicial aplicadas às vacas leiteiras são a temperatura ruminal e os bolos de pH , sensores de temperatura intravaginal e medições de freqüência cardíaca . O volume ou formato dos dados não apresenta mais uma grande restrição, portanto o volume total de dados relacionados às vacas que são coletados por dia aumentou rapidamente .

Novas fontes de dados na indústria leiteira

1. A importância de fatores ambientais como temperatura e umidade na reprodução leiteira são inegáveis . Dados baseados em localização tornaram-se publicamente disponíveis nas últimas décadas, criando a capacidade de colocar mapas físicos e insights baseados em localização em cima de outros dados disponíveis. A abordagem de combinar dispositivos de Internet das Coisas (IoT) em tempo real com análise de dados históricos está inexplorada na ciência leiteira. Assim, os dados transmitidos por registradores de dados automatizados para fatores ambientais oferecem novas aplicações em termos de grande coleta de dados e uso para alterar a tomada de decisão e gerenciamento .

2. A velocidade e capacidade do hardware do computador aumentou, enquanto os custos diminuíram . Isto levou a uma gravação de dados mais fácil através de dispositivos móveis baratos e de centros de dados baseados em nuvens de alta disponibilidade que permitem uma captura mais consistente e precisa dos eventos de reprodução, doença e tratamento inseridos manualmente a nível da vaca. A utilização destes dados para construir modelos preditivos para antecipar os resultados da doença a partir dos planos de tratamento actuais e refinar esses modelos em tempo real irá melhorar o conhecimento científico em torno da eficácia do tratamento, que está limitado a estudos observacionais no momento .

3. Outras fontes, os dados móveis capturados anedóticos e não estruturados dos agricultores, notas de veterinários e outras fontes é uma fronteira gigantesca de insights inexplorados. Hoje em dia, tem sido reconhecido pelos pesquisadores que 85% da informação do mundo é não-estruturada, composta de texto, áudio e vídeo de forma livre, em vez de campos reconhecíveis ordenadamente organizados. Embora a necessidade de uma entrada de dados padronizada sobre doenças já tenha sido reconhecida há muito tempo , falta uma implementação eficaz no software atual . O processamento da linguagem natural consiste em múltiplas técnicas computacionais para processar a linguagem humana a partir de textos não estruturados legíveis por máquina. Isto tem sido aplicado com sucesso na medicina humana, mas ainda não na ciência dos lacticínios para o nosso conhecimento. Capturar e explorar estes dados irá enriquecer imensamente a análise e insights.