Kristy M Daniels PhD 2014 Colombia Introducción La Universidad de Ohio State La Universidad de Ohio State Embrión feto ternera vaca Biología Manejo La crianza de ternera parece diferente ID: 579462
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Slide1
Nutrición y desarrollo de la glándula mamaria
Kristy M. Daniels, PhD2014ColombiaSlide2
IntroducciónSlide3
La Universidad de Ohio StateSlide4
La Universidad de Ohio StateSlide5
Embrión – feto – ternera -- vaca
Biología
Manejo Slide6
La crianza de ternera parece diferenteUSA
Region tropical en BrazilSlide7
Desarrollo de la glándula mamaria
Genética
Ambiente
NutriciónSlide8
Colombia como yo la entiendoZona tropical pero diferentes climas
Lecherias en pastoreoCruces de razas común – Hoy, enfocados a HolsteinSlide9
Algunos retos de la industria lechera colombiana, como yo los entiendo Parásitos internos y externos
Adaptación de las razas lecheras para alcanzar la producción deseada (genética)Ambiente (estres por temperatura)Manejo nutricional Slide10
Las terneras de hoy serán las vacas del futuroSlide11
La crianza de terneras es costosa
Los costos de criar terneras son en promedio el 20% de los costos de la finca , (Heinrichs, 1993)Slide12
Resumen de encuesta de Wisconsin 2013:costos de una novilla desde el nacimiento hasta el mes 23
Nacimiento a destete (69 d) costo
Destete a 23 meses
costo, $
Costo
total
$
Bajo
168
770
938
Pro
363
1,863
2,226
Alto
904
3,806
4,710
Hoard’s Dairyman. March 10, 2014. Calf Care Takes Money and Time. M.
Hagedorn
Hoard’s Dairyman. March 25, 2014. Feed Costs Consume Heifer Rearing Expenses. T.
Kohlman
Mayores costos = concentrado y labores Slide13
Beneficios de reducir la edad al primer partoAcortar periodo no productivo de la vida
Leche en el tanque de enfriamiento antesRetornos sobre la inversión mas rápidosSlide14
La edad el primer parto a venido decreciendo en los últimos 25 años
Sources: Sejrsen et al., 1982; USDA, 1996, 2002, 2007
27-30Slide15
Edad al primer servicio a bajado también en los últimos 25 años
18-21Slide16
Peso corporal en la pubertad no ha cambiado en los últimos 25 años
Ocurre alrededor de 280 a 290 kg como lo muestran:Sejrsen et al., 1982Capuco et al., 1995Radcliff et al., 1997Lammers et al., 1999Meyer et al., 2006Zanton and Heinrichs, 2007Entonces, ¿como bajar la edad a la pubertad? Slide17
La edad a la pubertad puede ser reducido al incrementar la ganancia media diaria (GMD)Estudios de:
Sejrsen et al., 1982Capuco et al., 1995Radcliff et al., 1997Lammers et al., 1999Meyer et al., 2006
Pubertad alcanzada a los
245 a los 359 dSlide18
Una ilustración para alcanzar la pubertad : llegando a un punto de partida mas rápido
43 kgal nacimiento43 kg
al
nacimiento
285 kg
pubertad
285 kg
pubertad
GMD
= 1.0 kg
GMD
= 0.5 kg
_____ d
a
pubertad
_____ d
a
pubertad
242
484Slide19
Crianza rápida y primer partoEsta parece ser una buena estrategia, cierto?
Hay puntos negativosPrimera lactación más baja y menores rendimientos de por vida (a veces, pero no siempre; el tiempo es importante)Slide20
De esto sabemos por casi 100 años
Estudio métodos prácticos para levantar novillasLe preocupaban:Costos del concentrado
La influencia de las estrategias de manejo sobre el valor del animal
University of Missouri Archives
C.H.
Eckles
, circa 1916Slide21
Algunas novillas de Eckles
animal altamente alimentado a los 30 mesesanimal levemente alimentado a los 30 meses
1287 lb
52.7
pulgadas
a la
cruz
5
meses
a primer
preñez
843 lb
48.4
pulgadas
a la
cruz
5.5
meses
a primer
preñez
Eckles
, 1915Slide22
Conclusiones mayores, 100 años atrás Animales altamente alimentados muestran rápido crecimiento del esqueleto, después se vuelven gordos
Novillas altamente alimentadas fueron levemente inferiores en producción de leche“Aparentemente algunos efectos negativos en la producción de leche vinieron de la alta ración de grano”. ~ Eckles, 1915Se puede atribuir algo de esto a la genética?Slide23
Estudio en gemelas, Swanson (1960)
7 pares de novillas gemelasGrupo de controlGrupo altamente alimentado5 pares empezaron a los 3 meses1 par empezo a los 7 meses1 par empezo a los 11 meses
Novillas gemelas altamente alimetadas produjeron menos leche que sus hermanas “normalmemte” alimentadas. Slide24
Curva de lactación promedio de 7 pares de gemelas idénticas, comparando fuerte alimentación vs. alimentación normal antes del primer parto
Figure 4 in E. W. Swanson, 1960 JDSSlide25
Producción de leche en segunda lactación, mismos animales
Figure 5 in E. W. Swanson, 1960 JDSSlide26
En el estudio de Swanson (1960)
Dada una genética muy similar, la baja producción de novillas altamente alimentadas llevan a sospechar que la ubres no funcionaban normalmentePosible efecto directo de la ingesta de nutrientes Se decidió entonces mirar el tejidoSlide27
“Sección de la ubre de la pareja 2 que fue altamente alimentada mostrando un desarrollo incompleto del sistema lóbulo-alveolar”
Figure 6 in E. W. Swanson, 1960 JDS
Foto tomada cerca del final de la 2da lactación.Slide28
Swanson también noto…
Aunque números experimentales son pequeños Fue una indicación que las novillas altamente alimentadas desde las edades tempranas se vieron mas afectadas (3 meses a 7 meses de vida)Esto llevo a más estudios…
E. W. Swanson, 1960 JDSSlide29
El estudio más citado en esta área
Figure 1 in Sinha and Tucker, 1969 JDS
La constante de equilibrio, α, indica si un órgano esta creciendo más rápido que (alometría; α > 1) o a la misma tasa que (isometría; α = 1) el cuerpo.
3 a
10
meses
de
edadSlide30
¿Qué está pasando acá?
De ~ 3 a 10 meses de edad, la glándula mamaria crece más rápido que el resto del cuerpo (Sinha and Tucker, 1969)Esto se ve como la base para el desarrollo de la glándula mamaria reducido en novillas alimentadas con dietas de alta energíaSlide31
Después de que el estudio de
Sinha and Tucker fue publicadoLa regla del pulgar se volvió:“No sobrealimentar a sus novillas”Especialmente cuando tienen ~3 a 10 meses de edad.
La glándula mamaria es muy sensible a efectos de
sobrealimentaci
ó
n a esta edad
Razón: Parece que reduce el desarrollo de la glándula mamaria y por ende, la producción de leche (inferido a partir de estudios previos)Slide32
El factor: Medir el tiempo Dietas de alta energía permiten rapida
ganancia de BW y excesos de grasa de 3 a 10 meses de edad muestran un peor desarrollo de la glándula mamaria (Sejrsen and Purup, 1997; Swanson 1960)Tasas aumentadas de ganancia en los primeros 2 meses de vida? Generalmente, efectos positivos en glándula mamariaSlide33
Los primeros 2 meses de vida
Estatus nutricional elevado, parece benefico (Brown et al., 2005)Muy bajo, no es perjudicial. (Meyer et al., 2006; Daniels et al., 2009)Slide34
Producción de leche en respuesta a pre-destete o uso de lactoreemplazador
EstudioLeche, kgFoldager and
Krohn
, 1991
1,405
s
Bar-
Peled
et
al., 1998
453
t
Foldager
et al., 1997
519
t
Ballad et al., 2005 (@200 DIM)
700
s
Shamay
et al.,
2005 (post-weaning protein)
981
s
Davis-Rincker et al., 2011
416
ns
Drackley
et al., 2007
835
ns
Raith
-Knight et al., 2009
718
ns
Terre et al.,
2009
624
ns
Morrison et al., 2009
(no diff in calf growth)
0
ns
Moallem
et
al., 2010 (post-weaning protein)
732
s
Soberon
et al., 2012
522
sSlide35
Meta para los próximos minutosIlustrar como las ubres crecen y se desarrollan en el tiempo
Ambiente (Estrés al calor)GenéticaNutrición FotoperiodoSlide36
La ubre es un ó
rgano únicoMayoría de actividad es post-parto
Crecimiento:
Cambio en tamaño
Desarrollo:
Cambio en estructura o función
Parturition
PREGNANCY
SECRETORY PHASE
Conception
INVOLUTION
Conception
Postpuberty
Prepuberty
Embryonic
Fetal
No
es
funcional
hasta la primer
preñezSlide37
Origen y desarrollo de la glándula Mamaria
La glandula mamaria son glándulas de pielProvienen de 2 capas embrionariasEctodermoMesodermoSlide38
EctodermoEquivalente a la piel embrionariaOrigina el epitelio mamario
Parénquima (PAR)Será la parte funcional de la glándula
ParénquimaSlide39
Mesodermo
Origina el tejido conectivoMesénquimaEstromaAlmohadilla de grasa mamaria (MFP)Ejemplos de estructuras derivadas del mesodermo Aereolar, fibroso, y tejído
conectivo elástico
Adipocitos (células grasas)
Nervios
Vasos sanguíneos
Vasos linfáticos
MFPSlide40
Tejído mamario en el útero
~30días del embrión en el bovino (Tiempo de implantación)Ectodermo embrionario se engruesa por el lado ventralAdapted from Larson (1985)
dorsal
ventral
Mesénquima
, parte del
mesodermo
(Rosado)
=
Comienzo
del MFP
Ectodermo
(Negro)
=
Comienzo
de
parénquimaSlide41
Estadio
EmbriónCorteEdad del embrión, días
Banda
32
Raya
34
Linea
35
Cresta
37
Axón
40
Brote
43
Crecimiento embrionario de la GlándulaSlide42
Formación del Pezón en el feto
MesénquimaEctodermo
Proliferación
rápida
de
celulas
del
mesénquima
forza
el
brote
hacía
la
superficie
del
epitelio
circundante
Turner (1930)
dorsal
ventralSlide43
Cranial
Caudal
Formaci
ó
n inicial del PezónSlide44
Cranial
Caudal
Brote
Primario
Brotes
secundarios
Canalización
del
brote
primario
Brotes primarios y secundariosSlide45
Formación del Canal del Pezón
A medida que se desarrolla el pezón, la punta se invagina. La superficie se keratiniza, formando asi el canal del pezónSlide46
Histología
del Pezón. Vaca Madura; vista longitudinal
Pliegues
rosetta
Epidermis (
epitelio
keratinizado
)
Cisterna del
Pezón
Esfínter
(
epitelio
keratinizado
)Slide47
Cranial
Caudal
Secondary sprouts
Gland cistern
Teat cistern
Streak canal
Hair buds
Cisternas del pezón del esfínter son formadas en el periodo fetalSlide48
Estadío
IlusatraciónDías de GestaciónFormación temprana del
Pezón
65
Brote
Primario
80
Brote
Secundario
90
Canalización
del
Brote
Primario
100
Desarrollo
del
pezón
y de la
glándula
Gland Cistern
Teat
Cistern
110
130
Desarrollo
del
ligamento
medio
suspensorio
180
Desarrollo Mamario en el feto (adaptado de Larson, 1985)Slide49
Crecimiento del embrión y de la glándula mamaria
Aparentemente autónomoEfectos en:Estrés al calorGenéticaNutrición de la madre
Turner, 1930Slide50
Estrés al calor durante periodo secoreduce la siguiente lactancia
Tao et al., 2011
Vacas
en
frío
Vacas
con
estrés
al
calorSlide51
Estrés al calor durante periodo seco afecta la proliferación de células epiteliales en la glándula mamaria
Tao et al., 2011
Vacas
en
frío
Vacas
con
estrés
al
calorSlide52
Estrés al calor durante periodo seco afecta peso de la ternera al nacer
Tao et al., 2011Para pensar: el estrésal calor puede
afectar
crecimiento
de la
glándula
mamaria
en
las
crias
. Se
requieren
más
estudios
!
Variable
Estres
Calórico
Cooling
SEM
P value
Peso
al
nacer
, kg
36.5
42.5
1.2
<0.01
Peso
al
destete
, kg
65.9
78.5
4.0
0.04Slide53
Crecimiento y desarrollo de la glándula mamaria después de nacerNacimiento hasta 2 meses de edad
Almohadilla continua creciendoDuctos epiteliales se elongan y ramificanInvasión de la almohadilla Ventral a DorsalDuctos epiteliales se infiltran, remodelan y reemplazan la almohadillaToma aumentada de nutrientes, aparentemente ventajosoSlide54
La ubre: Nacimiento a 2 meses de edad.
Nacimiento
a 1
mes
1
a
2
meses
Adapted from Smith; Physiology of Lactation, 1959
MFP
PARSlide55
Novillas de 8 semanas alimentadas en una de las dos dietas
Moderada
Alta
Item
(n=5)
(n=6)
SEM
P > F
Total
glándula
, g
106
185
16
0.01
Total
glandula
, g/100 kg BW
181
255
22
0.05
Parénquima, g
1.2
4.5
0.9
0.03
Parénquima, g/100 kg BW
1.9
6.2
1.1
0.03
Almoadilla
(MFP), g
10.7
36.0
4.4
0.005
Almohadilla
(MFP), g/100 kg BW
18.1
49.5
6.1
0.009
Brown et
al.,
2005Slide56
Parénquima “invade” la almohadilla
Corte transversal vertical de los cuartos traseros de una novilla
prepuberta
From R. M. Akers, 2002Slide57
Epithelial tissue;
parenchyma
Fat pad
Teat cistern
Dorsal
Ventral
Novilla Holstein 8 semanas de edadSlide58
Tejído mamario en oveja en prepubertad, resaltando la Parénquima
Disecsion de una glándula
PAR a 10x Slide59
Crecimiento alométrico de la glándula en la prepubertad
2
a
4
meses
4
a
9
meses
Adapted from Smith; Physiology of Lactation, 1959
Toma
elevada
de
nutrientes
,
es
considerada
mala en
este
momentoSlide60
Crecimiento durante la gestacion en la pubertad
9 to 24 mo
From H.D. Tyler, Iowa State University
Adapted from Smith; Physiology of Lactation, 1959
Toma
elevada
de
nutrientes
no
esta
considerada
mal.
Pero
cuidado
!Slide61
Ubre
en lactante
Tejído
glandularSlide62
Glándula en lactanteSlide63
Génetica y crecimiento de la glándulaHolsteins
puras (Comparadas a Gyr) muy probablemente tendrán:Mayor número de células epiteliales al nacerEstas, tienen potencial de producción de leche Ventaja para toda la vidaMayor actividad de producción por célula por lactancia Evidencia: Estudio comparativo de crecimiento y desarrollo de glándula mamaria entre novillas
Hereford
y
Holstein
(
Keys
et al., 1989)Slide64
Keys et al., 1989 Slide65
FotoperiodoNovillas
LactantesSecasMecanismo endocrino incluye Melatonina y IGF-I (Insulin-like growth factor 1)Slide66
Percepción y transducción de señal del fotoperiodoSlide67
Fotoperiodo y lactanciaLuz llega al ojo, estimula los receptores de luz en la retina que transducen
una señal INHIBITORIA a la glándula pineal del cerebroSlide68
Localización de la glándula pineal en relación a otras estructurasSlide69
La glándula pineal“Tercer ojo”Aceptada como la mediadora activa de efectos del fotoperiodo
Luz inhibe la actividad de la N-acetiltransferasa, enzima que regula la sintesis de malatoninaSecreción de Melatonina es muy baja durante la exposición a la luzSecreción de Melatonina es muy alta en la oscuridadSlide70
Oscuridad es CriticaEn ausencia de oscuridad – animales no pueden tener noción del día, y el ritmo circadiano se interrumpe
Ritmo CircadianoDel Latin: circa, “alrededor”; diem, ”día"Manejado endogenamente, ciclo de ~24h”Incluido" (Autosostenible), acciones fisiológicas que se ajustan a señales externasSeñal primaria = luz del díaSlide71
Estudios en Venados Rojos
En primavera (días largos):Incremento del tamaño corporal
Incremento
en IGF-I
Decrece
la
melatoninaSlide72
In Ganado…Luz que llega al ojo, suprime la secreción de melatonina Vacas usan patrón del día para mantener el reloj interno influenciando la secreción de IGF-I (
Insulin-like growth factor 1)Slide73
IGF-I en el Ganado…Incrementos en IGF-I aumenta crecimiento de la glándula y producción de leche.
Entonces, incremento en horas del dia, disminuye cantidad de melotonina en la vaca. Esto aumenta produccion de IGF-I, lo cual incrementa crecimiento de la glándula y por ende, producción de lecheSlide74
Manipulación del fotoperiodo en novillas prepubertas
16 h
8 h
8 h
16
h
Fotoperiodo
de
Día
corto
4
meses
en
uno
de los dos
fotoperiodos
Al final,
Fotoperiodo
de
dia
largo
aumentó
IGF-I, Parénquima y
tejído
Fotoperiodo
de
Día
Largo Slide75
Manipulación del fotoperiodo en lactantes
16 h
8 h
8 h
16
h
Fotoperiodo
de
Día
largo
Fotoperiodo
de
Día
corto
Switch fromSlide76
Manipulación del fotoperiodo en lactantes
Día
Corto
Día
largo
Dahl, 2000Slide77
Resumen de estudios con incremento en el fotoperiodo en lactantes establecidas
Dahl and Peticlerc, 2003
Producción
aumenta
al
menos
2.5 kg/
vaca
/
díaSlide78
Manipulación del fotoperiodo en lactantes
16 h
8 h
Fotoperiodo
de
Día
largo
Esta
vez
,
alimentaron
con
melatonina
tambien
Efecto
del
fotoperiodo
?
Dahl, 2000
Dia
Largo +
melatonina
Dia
LargoSlide79
Manipulación del fotoperiodo en el periodo seco
16 h
8 h
8 h
16
h
Día
Largo
Dia
Corto
C
u
al
es
mejor
esta
vez
??Slide80
Manipulación del fotoperiodo en el periodo seco
En la
siguiente
lactancia
Dahl, 2000Slide81
Fotoperiodo de día corto para vacas secasParece que “Resetea” la habilidad de la vaca para responder a fotoperiodos de dia largo en la proxima lactancia
Esto implica, desde un punto de vista biológico que las cas secas NO deberian tener la misma luminosidad que vacas lactantesSlide82
Dónde están las mayores oportunidades?
Dahl, 2000Slide83
Mapa de latitudes en USA
Columbus, 4/25/14
Amanece
, 6:40 AM
Puesta
del sol
, 8:20 PM
Longitud
del
día
= 13h, 40 min
Mayoría
de
Junio
, Columbus
tendrá
15 h de
luz
naturalSlide84
Luz Natural y luz suplementariaSlide85
Manejo de la longitud del periodo seco: Importancia del periodo seco?
Un periodo seco es necesario para regeneración de tejído y células por ende, crucial para obtener máximas producciones de leche.Ciclo de Lctancia ideal para Holsteins (USA)10 meses lactando305 días2 meses secas (Periodo seco)60 díasSlide86
Manejando el periodo secoRESUMEN NACIONAL
DESEMPEÑO PRODUCTIVO Y REPRODUCTIVOABRIL 2011Indicador
Valor
Producción
de
leche
diaria
, kg
20.6
Promedio
edad
a primer
parto
,
meses
31.9
Tiempo
entre
partos
,
meses
15.0
Días
secos
96
Días
en
leche
205
Pico de
producción
, kg
28.1
http://www.holstein.com.co/index.php?doc=raza
Slide87
Investigación que incluye periodo seco óptimo se enfoca en:
Ganar más dias productivosNo perdiendo producción en proxima lactancia
Dias
secos
Producción
de
leche
en prox.
lactancia
.
<14
>90
45
a
70Slide88
Fisiología mamaria durante la involución
Involución activaInvolución mantenidaRe-desarrolloColostrogénesis y lactogénesisSlide89
1. Involución Activa
Transición entre glándula activa a inactivaEmpieza con al cesacion de ordeñoDesteteSecar las vacasResultados de “milk stasis”En vaca, completo en 30 días despues del secadoSlide90
Reversión hacia fenotipo indiferenciadoSlide91
Día 0 de involución (Lactando normal)
Holst et al., 1987; J. Dairy Sci
apical
NucleoSlide92
Día 30 de involución
Holst et al., 1987; J. Dairy Sci
apical
Nucleo
No hay
evidencia
de
vacuolas
o
secreciónSlide93
Día 0 de involución (Lactancia Normal)
Holst et al., 1987; J. Dairy SciSlide94
Día 30 de Involución
Holst et al., 1987; J. Dairy Sci
Alveolos
colapsados
Más
estromaSlide95
Colapso alveolarSlide96
2. Involución mantenida(mid dry period)
Longitud de este periodo depende del total de días de periodo secoSi la involución activa dura ~4 semanas para completarse y redesarrollo toma 3 a 4 semanas, entonces estadío mantenido es muy corto o inexistente.Activo: ~4 sem = ~28dias
Mantenido: variable
Redesarrollo: ~3
to
4
sem
= 21 a 28 días
Base
para
tener
45 – 60
días
de
periodo
secoSlide97
3. Redesarrollo
Transición de inactivo a estadío activoDivisión Celular (Nuevas células)Diferenciación de (lactogénesis)No se conoce mucho.Pero, empieza 3 a 4 sem prepartoSlide98
Embrión – Feto – Ternera – Novilla -- Vaca
Biología
Manejo
Slide99
GRACIAS!PREGUNTAS?
daniels.412@osu.edu