Rivisitare i tempi dell’inseminazione all’estro spontaneo nei bovini da latte

Introduzione

I bovini, come altri ruminanti, sono stati utilizzati per trasformare i prodotti vegetali in latte e carne fin dall’inizio dell’agricoltura, essendo l’allevamento del bestiame uno dei pilastri dello sviluppo economico fin dal Neolitico. Infatti, le relazioni sociali tra le specie animali, tra cui l’uomo, sono state fondamentali per l’evoluzione della specie umana. Esempi del risultato di queste relazioni includono concetti di fertilità umana derivati dalla prima conoscenza della fisiologia animale; interazioni uomo-vacca che portano alla mutazione genetica che consente agli esseri umani di produrre lattasi in modo che il latte possa essere ingerito per tutta la vita; o la produzione di un vaccino contro il vaiolo utilizzando materiale proveniente da vacche fin dal XVIII secolo. Più di recente, l’introduzione dell’inseminazione artificiale (AI), principalmente nei bovini da latte, ha rivoluzionato le procedure di riproduzione animale e umana nel corso del XX secolo. In effetti, da più di 80 anni, l’IA nei bovini da latte è stata considerata il più importante progresso tecnologico nell’allevamento animale. Lo sviluppo dell’IA è stato stimolato dall’intensificazione dell’allevamento da latte. I record riproduttivi delle vacche sono essenziali per l’IA. Inoltre, la formazione degli addetti all’inseminazione dà un contributo significativo al successo dell’IA nell’allevamento di bovini da latte. Di conseguenza, la formazione degli addetti all’inseminazione ed i miglioramenti della procedura rimangono argomenti di grande interesse. Tuttavia, il corretto rilevamento dell’estro rimane una sfida, considerando che circa il 20% delle inseminazioni può essere eseguito in vacche gravide.

I segni comportamentali dell’estro sono un predittore del tempo dell’ovulazione ed una guida al momento ottimale dell’inseminazione. È generalmente accettato che l’ovulazione avvenga 10-12 ore dopo la fine dell’estro. Le vacche possono mostrare un periodo di estro con comportamento estrale stazionario di 8-20 ore, ma diventare refrattarie al toro circa 10-12 ore prima dell’ovulazione. Gli spermatozoi devono rimanere nel tratto riproduttivo femminile per 6-8 ore prima di essere in grado di fecondare, e gli spermatozoi capacitati devono essere presenti nelle tube di Falloppio al momento dell’ovulazione. Il rischio di invecchiamento dei gameti, in particolare dell’ovocita postovulatorio, diventa critico al momento dell’IA nei bovini. A causa delle difficoltà nel rilevare correttamente l’estro, i protocolli ormonali per l’IA a tempo fisso (FTAI) sono stati incorporati nei programmi di gestione di routine riproduttiva intensiva dell’allevamento da latte. Tuttavia, la maggior parte dell’IA in tutto il mondo viene eseguita in estro spontaneo ed i trattamenti ormonali hanno incontrato una forte opposizione da parte dei consumatori in alcuni paesi. Inoltre, l’uso di seme sessato è aumentato enormemente nell’ultimo decennio e, nei bovini da carne, questa pratica è stata recentemente raccomandata solo nelle vacche che esprimono l’estro seguendo i protocolli FTAI.

In questa review di Fernando López-Gatius pubblicata su Animals vengono esaminati i risultati che potrebbero aiutare ad identificare il momento ottimale dell’IA nei bovini da latte con estro spontaneo.

I tempi dell’inseminazione 

Il momento ottimale dell’IA è stato stabilito utilizzando seme fresco negli studi classici di Trimberger e Davis. Le vacche sono state esaminate mediante palpazione per via rettale ad intervalli di due ore durante e dopo il comportamento dell’estro in piedi (non segni secondari) per individuare la fine dell’estro ed il momento dell’ovulazione. I tassi di concepimento più elevati (79%) sono stati ottenuti quando le bovine sono state inseminate tra la metà e la fine dell’estro (da 24 a 6 ore prima dell’ovulazione). A scopo comparativo, questi primi dati forniti da Trimberger sono presentati per intervalli di 12 ore nella Tabella 1.

Questi risultati hanno portato all’uso estensivo di linee guida “a.m.-p.m.”. Questi affermano che le vacche rilevate in estro al mattino (a.m.) dovrebbero essere sottoposte all’IA quel pomeriggio (pomeriggio), e le vacche in estro nel pomeriggio dovrebbero essere inseminate la mattina successiva. Studi successivi hanno confermato il lavoro precedente in cui i migliori risultati sono stati ottenuti quando le manze o le vacche sono state inseminate con seme fresco o congelato da 7 a 18 ore dopo il rilevamento dell’estro. Tuttavia, in due studi approfonditi che hanno coinvolto un totale di 51.947 IA, non sono state rilevate differenze tra le vacche che ricevevano un’unica IA a metà mattina, quando la maggior parte delle vacche sarebbe in estro precoce o intermedio, e le vacche inseminate una volta al giorno rispetto alle linee guida “a.m.-p.m.”. Questi ampi intervalli nel momento ottimale per l’inseminazione delle vacche possono riflettere l’effetto di una frequenza variabile di osservazione dell’estro, o un’efficienza variabile delle tecnologie utilizzate per rilevare le vacche in estro.

Più recentemente, utilizzando seme congelato-scongelato in vacche a stabulazione fissa, Sumiyoshi et al. hanno ottenuto un tasso di concepimento del 63% quando l’IA è stata eseguita da 30 a 6 ore prima dell’ovulazione, che era significativamente superiore ai tassi di concepimento risultanti da inseminazioni eseguite prima o dopo questo intervallo. L’estro è stato confermato in base a otto segni estrali: prima gonfiore ed iperemia della vulva mediante osservazione visiva, successivamente gonfiore e rilassamento della parte intravaginale dell’utero ed apertura dell’orifizio uterino esterno utilizzando uno speculum sterile, viscosità del muco cervicale, e contrazione dell’utero e diametro del corno uterino all’ecografia transrettale. L’ovulazione è stata valutata a intervalli di 6 ore mediante ecografia rettale. La tabella 1 mostra i dati registrati ad intervalli di 12 ore.

L’uso di tecnologie di rilevamento automatizzato dell’estro offre potenzialmente un alto livello di accuratezza. Usando seme congelato-scongelato, Roelofs et al. hanno studiato gli effetti dell’intervallo di inseminazione-ovulazione sulla qualità dell’embrione sette giorni dopo l’IA. Il tempo di ovulazione dopo l’inizio dell’estro (determinato tramite contapassi od osservazione visiva) è stato valutato ogni 4 ore mediante ecografia rettale. Quando i dati sono stati stratificati per intervalli di 12 ore, i tassi di embrioni di buona qualità erano significativamente più alti per l’IA prima dell’ovulazione che dopo l’ovulazione (Tabella 1). Di conseguenza, la più alta percentuale di embrioni di buona qualità (67,6%) è stata rilevata quando l’IA è stata eseguita da 24 a 12 ore prima dell’ovulazione. All’interno di questo intervallo, la percentuale di embrioni buoni è aumentata all’89% quando l’IA è stata eseguita da 16 a 13 ore prima dell’ovulazione. Nello stesso studio, i tassi di fecondazione erano significativamente più alti quando l’IA veniva condotta tra 36-24 ore e 24-12 ore prima dell’ovulazione (85% e 82%, rispettivamente) rispetto all’IA dopo l’ovulazione (56%).

In un ulteriore studio che utilizzava seme congelato-scongelato, il più alto tasso di gravidanza (50,8%) è stato registrato per le IA eseguite da 16 a 0 ore prima dell’ovulazione. I tassi di gravidanza erano significativamente più bassi per le IA eseguite da 32 a 16 ore prima dell’ovulazione (28,7%) e per le IA eseguite dopo l’ovulazione (20%). Il tempo di ovulazione è stato valutato ogni 12 ore mediante ecografia rettale dopo IA. Utilizzando seme congelato sessato, che è subfertile rispetto al seme convenzionale, gli intervalli IA da 0 a 32 ore dall’inizio dell’estro non hanno influenzato i tassi di concepimento. Tuttavia, i tassi di concepimento erano più alti in risposta all’IA condotta da -4 a 4 ore (57,1%) rispetto a -12 a -4 ore (37,7%) o 12-20 ore (30,3%) dalla fine dell’estro, mentre utilizzando il seme convenzionale, l’intervallo IA dall’inizio e dalla fine dell’estro non ha influenzato i tassi di concepimento. Questi autori hanno suggerito che il tempo della fine dell’estro è un indicatore migliore del momento ottimale per l’IA con l’uso di seme sessato rispetto al momento dell’inizio dell’estro.

Mentre è possibile ottenere tassi di concepimento elevati quando l’IA viene eseguita entro un ampio intervallo di ore, da 30 a 6 ore prima dell’ovulazione, sembra che la qualità dell’embrione e il tempo di ovulazione suggeriscano che questo intervallo dovrebbe essere ridotto. Questa riduzione potrebbe migliorare i tassi di gravidanza in determinate circostanze, ad esempio quando la qualità dello sperma è scarsa.

La fine dell’estro è la miglior guida per i tempi di inseminazione?

Sulla base dell’estro permanente come segno più accurato di questa fase, gli intervalli tra l’inizio dell’estro e l’ovulazione vanno da 16 a 61 ore, con una media di 27-40 ore. Al contrario, gli intervalli tra la fine dell’estro e l’ovulazione vanno da 3 a 18 ore e in media da 9 a 12 ore. Pertanto, la fine del comportamento estrale di stazione in piedi è un predittore più accurato del tempo di ovulazione rispetto all’inizio dell’estro. Il problema, tuttavia, è che non tutte le vacche in fase di ciclo estrale mostrano il comportamento di stazione in piedi. Infatti, la percentuale di vacche in estro che si preparano a essere montate è diminuita dall’80% al 50% negli ultimi decenni. Raggruppando diversi segni comportamentali dell’estro, il 95% delle vacche era in estro, con intervalli tra l’inizio dell’estro e la fine dell’ovulazione molto variabili tra le vacche. È stata anche descritta un’elevata variabilità individuale in entrambi gli intervalli rispetto al tempo dell’ovulazione utilizzando monitoraggi di attività dell’animale automatizzati. Ciò limita il loro uso come predittore pratico dell’ovulazione. Tuttavia, sia il rilevamento visivo che automatico dell’estro indicano che c’è un aumento dell’attività fisica che raggiunge il picco e poi diminuisce. Questo rende facile condurre l’IA verso la fine dell’intervallo di estro di ciascuna vacca. Attualmente l’uso di sistemi automatizzati di solito non supera il 20% delle mandrie da latte ed il comportamento di estro in piedi può essere rilevato in almeno il 50% delle vacche negli allevamenti rimanenti.

Indicatori fisiologici del tardo estro

Insieme alla ridotta attività comportamentale estrale, alcuni segni fisiologici possono essere utilizzati come predittori della fine dell’estro al momento dell’IA. Utilizzando uno speculum sterile, il rilassamento della parte intravaginale dell’utero è molto evidente da 18 a 6 ore prima dell’ovulazione e questo è stato considerato il momento ottimale per l’IA. Tra 24 e 6 ore prima dell’ovulazione, il muco cervicale riduce la sua viscosità al massimo, diventando altamente idratato, le sue proprietà ultrastrutturali e fisiche cambiano marcatamente alla fine dell’estro manifesto. Una minore viscosità del muco cervicale all’IA è stata associata a un tasso di gravidanza più elevato. Per cronometrare l’IA, il test di routine del muco ottenuto dalla vagina può aiutare a distinguere tra estro precoce, quando il muco è meno idratato (Figura 1A) ed estro tardivo, quando è più idratato (Figura 1B). Infine, la consistenza del follicolo pre-ovulatorio all’IA può anche indicare il momento ottimale per l’IA. Durante l’estro, la palpazione rettale del follicolo pre-ovulatorio, indipendentemente dalle sue dimensioni, rivela la sequenza: follicolo giovane (estro precoce: sodo/morbido), follicolo maturo (tardo estro: molto molle) e infine follicolo ovulatorio (dopo l’estro: svuotato). In un ampio studio che ha coinvolto 2365 IA, il più alto tasso di gravidanza è stato osservato nelle vacche con un follicolo maturo all’IA. In questo studio, il periodo caldo dell’anno, che compromette chiaramente la fertilità nell’area geografica dello studio, non ha avuto alcun impatto negativo sulla fertilità delle vacche con un follicolo maturo all’inseminazione.

Un attento esame degli organi riproduttivi non dovrebbe causare danni all’animale. La stimolazione uterina innesca il rilascio di ossitocina e la palpazione delle ovaie può accorciare l’intervallo tra la fine dell’estro e l’ovulazione. Questi effetti sono simili a quelli indotti dall’accoppiamento o dalle tradizionali tecniche di intelligenza artificiale. L’incorporazione degli esami degli organi genitali nelle routine dell’IA dovrebbe migliorare il successo di questa procedura.

Osservazioni conclusive

L’inizio del comportamento dell’estro come predittore del tempo dell’ovulazione è stato tradizionalmente considerato la migliore guida temporale per l’IA. Tuttavia, questo riferimento ha due aspetti negativi. In primo luogo, la sua elevata variabilità individuale e, in secondo luogo, è difficile individuare con precisione il vero inizio dell’estro. Al contrario, una volta che una vacca è stata rilevata in estro, la sua attività di picco ed il declino di questa attività verso la fine dell’estro possono essere un riferimento migliore per stimare quando avrà luogo l’ovulazione.

L’intervallo di tempo da 24 a 6 h prima dell’ovulazione è ampiamente accettato come il momento ottimale per l’inseminazione. Tuttavia, recenti scoperte suggeriscono che questo intervallo dovrebbe essere ridotto a 16-6 ore prima dell’ovulazione. In altre parole, l’IA più vicina alla fine dell’estro è un tempo di inseminazione migliore. Poiché l’ovulazione si verifica 10-12 ore dopo la fine del comportamento estrale, gli indicatori fisiologici dell’estro tardivo come l’essere pronta per l’inseminazione possono essere rilevati semplicemente e direttamente all’IA . Pertanto, prevedendo meglio il tempo di ovulazione, i tassi di gravidanza rispetto all’IA possono essere migliorati.

L’inseminazione della vacca è l’ultima, ma non la meno importante fase della riproduzione. L’atto dell’inseminazione richiede la conoscenza dell’anatomia e della fisiologia riproduttiva della vacca, la pratica ed una buona immagine tattile-mentale dei normali segni di estro degli organi genitali. Il primo obiettivo dell’inseminatore dovrebbe essere quello di identificare positivamente il momento ottimale dell’IA in una vacca rilevata in estro. I risultati ovarici, uterini e vaginali possono essere predittori significativi degli esiti dell’IA. Il rifiuto delle vacche che non sono pronte per l’inseminazione è un’ulteriore opportunità per migliorare il successo dei programmi di IA. Questo tipo di intervento dovrebbe aumentare il tasso di gravidanza durante il periodo riproduttivo ottimale.

Tratto da: “Revisiting the Timing of Insemination at Spontaneous Estrus in Dairy Cattle“, di Fernando López-Gatius. Animals 2022, 12(24), 3565; doi.org/10.3390/ani12243565