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MANIPULAÇÃO DO CICLO ESTRAL EM BOVINOS DE CORTE DINÂMICA OVARIANA E DESENVOLVIMENTO FOLICULAR João Bosco Barreto Filho João Henrique Moreira Viana Flamarion Tenório de Albuquerque UFLA - Universidade Federal de Lavras FAEPE - Fundação de Apoio ao Ensino, Pesquisa e Extensão DMV – Departamento de Medicina Veterinária Lavras – MG 2004 Parceria UFLA - Universidade Federal de Lavras DMV – Departamento de Medicina Veterinária FAEPE - Fundação de Apoio ao Ensino, Pesquisa e Extensão PFIZER - Divisão de Saúde Animal Reitor Fabiano Ribeiro do Vale Vice-Reitor Antônio Nazareno Guimarães Mendes Pró-Reitor de Extensão Ricardo de Souza Sette Chefe do Departamento de Medicina Veterinária Flamarion Tenório de Albuquerque Presidente do Conselho Deliberativo da FAEPE Antônio Eduardo Furtini Neto Coordenador do Curso Marcos Aurélio Lopes ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO ...........................................................................................................4 _Toc69896953 3. FOLICULOGÊNESE ..................................................................................................8 4. MODIFICAÇÕES MORFOFUNCIONAIS NOS FOLÍCULOS DURANTE A FOLICULOGÊNESE .................................................................................................12 4.1. Alterações estruturais........................................................................................12 4.2. Mecanismos fisiológicos relacionados ao recrutamento, seleção e dominância do folículo ovulatório .........................................................................................15 4.3. Diferenciação do folículo dominante .................................................................21 4.3.1. Capacidade esteroidogênica:.................................................................21 4.3.2. Aquisição da capacidade ovulatória pelo folículo, luteólise e ovulação.................................................................................................23 5. FATORES INTRÍNSECOS AO OVÁRIO QUE INFLUENCIAM A DINÂMICA OVARIANA E O DESENVOLVIMENTO FOLICULAR .............................................25 5.1. O hormônio somatotrófico e os fatores de crescimento semelhantes à insulina – suas relações com a regulação do desenvolvimento folicular ..........................28 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................30 1 INTRODUÇÃO Até o início dos anos 1980 a dinâmica ovariana e o crescimento dos folículos foram estudados utilizando-se técnicas de avaliação histológica que consistiam na mensuração, contagem de folículos e avaliação dos ovários de animais mortos em diversos momentos ou fases do ciclo estral, ou por meio de marcação dos folículos com corantes especiais, seguida de laparoscopia seriada. Até esta época vários grupos de investigação consideravam que o desenvolvimento folicular seria contínuo e independente da fase do ciclo estral. Na última década, diversos trabalhos foram conduzidos com o objetivo de se conhecer o processo de desenvolvimento ou crescimento folicular. O crescimento dos folículos ovarianos, durante o ciclo estral dos bovinos, ocorre dentro de um padrão distinto, que é conhecido como ondas de desenvolvimento folicular. Ondas de desenvolvimento folicular iniciam-se aproximadamente de 10 em 10 dias, durante o ciclo estral, ocorrendo, em média, entre seis a quinze dias. É interessante notar que estas ondas ocorrem em diversos estados fisiológicos do animal, e não só durante o ciclo estral. Sendo assim, ondas de desenvolvimento folicular são observadas durante a gestação, o que possibilita a aspiração de folículos guiados pela ultra-sonografia em animais gestantes, na fase pré-puberal. Hoje, já se realizam a punção e a maturação in vitro de ovócitos de bezerras, o que é uma importante ferramenta de melhoramento genético – e também estas ondas são de ocorrência comum em animais que apresentam anestro, o que possibilita a manipulação hormonal para a indução de cio e ovulação. Inegavelmente, o advento da ultra-sonografia e o desenvolvimento das sondas ultra-sonográficas transretais, que permitiram a avaliação reprodutiva e visualização dos ovários nas espécies bovina e eqüina, trouxeram grandes avanços ao estudo da dinâmica ovariana e ampliaram-se muito os conhecimentos relativos aos mecanismos de crescimento, recrutamento e seleção do folículo ovulatório. O ultra-som permitiu a avaliação da dinâmica ovariana sem a necessidade de traumas cirúrgicos e o seqüenciamento do crescimento e regressão dos folículos ovarianos em tempo real. 2 PADRÕES DE DESENVOLVIMENTO FOLICULAR NA VACA Talvez a informação mais importante que a ultra-sonografia tenha gerado é que o crescimento folicular não é contínuo, mas as vacas apresentam duas ou três ondas de desenvolvimento folicular durante o ciclo estral. Estas ondas são caracterizadas pelo aparecimento contemporâneo de 3 a 6 folículos com diâmetro maior ou igual a 5 milímetros (mm). Poucos dias após a emergência de uma onda, um folículo apresenta tamanho maior que os demais e permanece crescendo, enquanto ocorre regressão dos demais folículos. Em ciclos de duas ondas, o primeiro folículo dominante é anovulatório, assim como os dois primeiros folículos dominantes do ciclo de três ondas, e então um terceiro folículo desenvolve-se até a ovulação. Ainda há certa discordância entre qual padrão seria “preferencial” ou “alternativo”, isto é, qual seria aquele que ocorreria com maior ou menor freqüência. Na figura 1 podem ser vistos os padrões de desenvolvimento folicular e ovulação em ciclos com duas e três ondas. UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 6 FIGURA 1: Diâmetro dos folículos dominantes e subordinados (mm), assim como área do corpo lúteo (mm2) em ciclos que apresentam duas e três ondas de crescimento folicular. Observar que o diâmetro do folículo ovulatório está entre 12-16mm e que a luteólise ocorreu entre os dias 14 e 16 no ciclo de duas ondas e entre os dias 18 e 20 no ciclo de três ondas. Vários pesquisadores observaram que ciclos que apresentam três ondas têm duração maior que ciclos de duas ondas. Adaptado de GINTHER et al., 1989. Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 7 Existem diferenças quanto ao padrão de ondas de desenvolvimento folicular no pós-parto de vacas de corte e leite, como se observa na figura 2. Na vaca de leite, o primeiro folículo dominante aparece por volta do nono dia e normalmente é ovulatório. Já na vaca de corte, o número de ondas de crescimento folicular é maior, provavelmente devido a falhas na ovulação – a amamentação tem efeito negativo sobre a capacidade ovulatória – e não devido ao não desenvolvimento de folículos e divergência do dominante. Estes problemas serão considerados posteriormente no curso, em outros módulos. FIGURA 2: Esquema proposto para o retorno da atividade ovariana e o aparecimento de folículos dominantes em vacas de leite e corte que não tenham sofrido estresse nutricional. A freqüência de pulsos de LH é aquela que ocorre em um período de oito horas. As amostras de sangue foram colhidas em intervalos de 15 minutos. Adaptado de ROCHE et al., 1992. 3 FOLICULOGÊNESE Em diversas espécies, evidências experimentais mostram que os estágios iniciaisdo crescimento folicular ocorrem vagarosamente. Nos mamíferos, os ovários apresentam um conjunto de folículos primordiais, pré-antrais, tendo apenas uma camada de células da granulosa e contendo um ovócito quiescente, cuja divisão meiótica foi interrompida na fase de prófase I. O desenvolvimento destes folículos pode iniciar-se no período fetal, tal como ocorre nos ruminantes, ou dar-se no período neonatal, como ocorre em roedores e no coelho, por exemplo. Após a formação do antro, o crescimento folicular passa a ser mais rápido. Na espécie bovina, o número de folículos primordiais presentes ao nascimento é de aproximadamente 150.000, quantidade que é drasticamente reduzida para cerca de 3000, por volta dos 15 a 20 anos de idade da vaca, e terão ocorrido, neste período, em torno de 300 ovulações. Após o início da atividade ovariana, os folículos primordiais iniciam seu desenvolvimento. Desde que o crescimento de um folículo individual tenha começado, ele é contínuo e seqüencial, e o folículo terminará por ovular ou entrar em atresia (figura 3). Na ovelha, existem estimativas de que o tempo necessário para que um folículo primordial desenvolva-se até o estágio de folículo dominante duraria cerca de seis meses. Na vaca, aparentemente, o tempo para que um folículo primordial ativado cresça até o tamanho ovulatório é de cerca de 60 dias. Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 9 FIGURA 3: Etapas da foliculogênese, mostrando o desenvolvimento folicular, usando- se como modelo biológico a ovelha. Observar a assimetria das taxas de atresia folicular e as diferentes fases de modulação e dependência do estímulo das gonadotrofinas. Adaptado de FINDLAY, 1994. De toda forma, o desenvolvimento inicial dos folículos em mamíferos ainda é tema bastante especulativo, e estudos de sua dinâmica e cinética de desenvolvimento ainda pouco elucidados, pois muitos destes folículos têm dimensões microscópicas, e estão além dos limites de resolução do ultra-som. Na verdade, para os propósitos deste curso, são de maior interesse os fenômenos envolvidos nos estágios finais do desenvolvimento do folículo da vaca, a partir de quando estes folículos adquirem um diâmetro de quatro milímetros (mm) e podem ser rastreados pela ultra-sonografia até sua ovulação, apresentando um diâmetro de aproximadamente 15mm, conforme o diagrama apresentado na figura 4. UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 10 FIGURA 4: Fases finais do desenvolvimento folicular na vaca. A partir de 3-4 mm de diâmetro, os folículos podem ser rastreados pelo ultra-som até o momento da ovulação. Adaptado de WILTBANK, 1998. Aparentemente, existem dois padrões de desenvolvimento de grandes folículos antrais nos mamíferos: em um primeiro padrão, que ocorre em primatas, camundongos e suínos, o desenvolvimento folicular até o tamanho ovulatório só ocorre na fase folicular do ciclo, sendo suprimido na fase luteal. No segundo padrão, onde se incluem as espécies bovina, ovina e eqüina, este desenvolvimento se dá tanto na fase luteal como na folicular, ocorrendo, portanto, ao longo de todo o ciclo estral (figura 5). Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 11 FIGURA 5: Padrões de desenvolvimento folicular em diferentes espécies de mamíferos. Observar que na vaca, ovelha e égua existe crescimento folicular tanto na fase luteal como folicular do ciclo estral. Já em primatas, na porca e camundonga, este crescimento só é observado na fase folicular, sendo inibido na luteal. Asteriscos representam a ovulação. Adaptado de FORTUNE, 1994. São dois os eventos que levam ao desenvolvimento do folículo ovulatório. Primeiramente, um processo conhecido como recrutamento resulta no crescimento de um conjunto de folículos contemporâneos a partir do qual o folículo ovulatório será selecionado. Como resultado deste segundo processo, conhecido como seleção, um folículo se torna dominante e cresce até a ovulação, enquanto os demais folículos, chamados subordinados, são levados à regressão e entram em atresia. O número de folículos que chegará à ovulação é espécie-específico, podendo variar também com a raça, dentro de uma mesma espécie. O processo de crescimento diferencial do folículo dominante é conhecido como divergência. 4 MODIFICAÇÕES MORFOFUNCIONAIS NOS FOLÍCULOS DURANTE A FOLICULOGÊNESE 4.1. ALTERAÇÕES ESTRUTURAIS Sob o ponto de vista morfológico, é importante examinarem-se algumas alterações estruturais que o folículo apresenta ao longo do seu desenvolvimento, para que os padrões temporais de crescimento e atresia possam ser compreendidos. Algumas destas alterações foram estudadas por HIRSHFIELD, principalmente no que diz respeito ao desenvolvimento e número de camadas de células da granulosa, que o levaram a formular hipóteses acerca do mecanismo de crescimento e seleção do folículo ovulatório. Classicamente sempre se acreditou que a atresia pudesse ocorrer em qualquer estágio do desenvolvimento folicular, o que, provavelmente, é verdade. Entretanto, em diversas espécies, inclusive na bovina, verifica-se que o padrão de atresia não é igualmente prevalente para todas as fases do crescimento folicular (figura 6 A). Hirshfield analisou os padrões de desenvolvimento e atresia em relação ao número de camadas de células da granulosa apresentado pelo folículo. Ele considerou que o desenvolvimento folicular seria uma série de gerações de células da granulosa – o folículo primordial apresenta apenas uma camada destas células – como já foi visto, e uma geração poderia ser definida como “o tempo necessário para que o número de células da granulosa, visível na maior secção transversal do folículo, duplicasse”. Algumas constatações surgiram como resultado desta análise, que inicialmente foi realizada em folículos de camundongos: primeiramente, que havia uma assincronia no desenvolvimento de células da granulosa entre os estágios inicial – mais lento, e final – mais rápido, da foliculogênese. A segunda importante observação foi que, até a sétima geração de células da granulosa, os índices de atresia eram baixos, mas, por outro lado, a maioria dos Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 13 folículos que estava na oitava ou nona geração de células tornava-se atrésica, ou seja, a atresia era mais freqüente nestes folículos. Esta observação foi um indício de que o crescimento folicular, até um certo ponto, poderia ocorrer na presença de concentrações basais de gonadotrofinas – hormônio folículo estimulante (FSH) e hormônio luteinizante (LH), fatores de crescimento e hormônios metabólicos (tema que será abordado posteriormente nesta seção). Mas, a partir daí, quando os folículos tivessem alcançado a oitava ou nona geração de células da granulosa, eles precisariam de estímulos ou sinais adicionais para que pudessem apresentar a décima geração de células da granulosa, ou seja, continuar a crescer e ovular. Estes dados foram posteriormente validados para a espécie bovina. Folículos com seis e oito gerações de células da granulosa apresentaram índices atrésicos de 2% e 7%, respectivamente. A título de comparação, o diâmetro do folículo ovulatório no camundongo é de 0,9 a 1,0 mm, enquanto na vaca é de aproximadamente 15 mm (13 - 16 mm). Por outro lado, foi observado que a atresia era muito maior em folículos com 12 a 13 gerações de células da granulosa. Estes folículos, que tinham diâmetros de 3,68- 8,57 mm ou >8,57 mm, que é quando ocorrea divergência nesta espécie, como será visto posteriormente, apresentaram percentuais de atresia de 67% e 60%, respectivamente. Isto significa que poucos folículos são capazes de crescer além do ponto onde apresentam 12 a 13 gerações de células e que é necessária uma diferenciação funcional destes folículos para que eles possam continuar o seu desenvolvimento. UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 14 FIGURA 6 A: Padrão de crescimento e atresia folicular durante o ciclo estral de bovinos (linhas cheias denotam crescimento e linhas pontilhadas atresia). A inclinação das linhas sólidas mostra a taxa relativa de desenvolvimento folicular. Adaptado de SPICER et al., 1985. FIGURA 6 B: Crescimento folicular, divergência do folículo dominante e ovulação durante o ciclo estral em novilha com duas ondas de desenvolvimento folicular. Normalmente, o folículo dominante da primeira onda é anovulatório. Adaptado de WILTBANK, 1998. Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 15 4.2. MECANISMOS FISIOLÓGICOS RELACIONADOS AO RECRUTAMENTO, SELEÇÃO E DOMINÂNCIA DO FOLÍCULO OVULATÓRIO O termo recrutamento refere-se ao crescimento folicular além do estágio no qual a maioria dos folículos entraria em atresia. O processo de recrutamento não é aleatório, pois, na verdade, um conjunto de folículos é recrutado, indicando que estes folículos receberam um sinal fisiológico que lhes permite continuar seu desenvolvimento, em vez de regredir e degenerar (figura 7). O número de folículos que é recrutado é maior que o número de folículos ovulatórios, em uma determinada espécie, aparentemente porque pode haver degeneração de alguns destes folículos durante o processo de desenvolvimento. Apenas um pequeno número destes folículos recrutados continuará seu crescimento e atingirá o tamanho ovulatório. Diz-se, então, que ocorreu o processo de seleção (figuras 6B e 7). Estes folículos selecionados se tornarão folículos dominantes porque eles exercerão um papel de inibição na continuação do desenvolvimento e diferenciação do conjunto de folículos contemporâneos que foi recrutado, que são os subordinados. FIGURA 7: Sumário dos principais eventos que ocorrem durante uma onda de desenvolvimento folicular, mostrando o recrutamento, seleção, fase de dominância e ovulação. Adaptado de DRIANCOURT, 2000. UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 16 ��Quais são os processos fisiológicos envolvidos no recrutamento, seleção e dominância folicular? ��Qual é a natureza do sinal que os folículos recebem para continuar seu desenvolvimento? Já foi observado que o desenvolvimento de folículos antrais até o estágio de recrutamento parece ser independente da presença de gonadotrofinas, pois, pelo menos em algumas espécies, como na ovelha, a hipofisectomia não impede o crescimento folicular nesta fase. Alguns autores dividem, então, a foliculogênese em basal (independente do estímulo gonadotrófico) e foliculogênese tônica, que tem início quando os folículos atingem 4,0 mm de diâmetro e é influenciada pela presença do LH e FSH. Na vaca, o desenvolvimento de um pequeno folículo antral (0,1 mm de diâmetro) até que atinja o diâmetro de um milímetro dura cerca de trinta dias. De folículo antral de 1,0 mm a 4,0 mm, por volta de dez dias, e do tamanho de 4,0 mm até o folículo pré- ovulatório (15,0 mm), aproximadamente mais sete dias. Nesta última fase (4,0-15,0 mm), o desenvolvimento folicular é estritamente dependente do estímulo de gonadotrofinas e é quando ocorre a seleção do folículo dominante e maiores índices de atresia. Existem estudos na ovelha mostrando que tanto a presença de FSH como a administração de LH são necessárias para promover o recrutamento de folículos no animal em anestro. Na vaca, por outro lado, principalmente com o uso da transferência de embriões e prática da superovulação, ficou demonstrado que concentrações basais de LH são suficientes para que os processos de recrutamento e seleção de folículos (adicionais) ocorram nesta espécie. O crescimento folicular até o momento da divergência depende do FSH (figura 8) e, aparentemente, este hormônio desempenha um papel crítico na regulação do número de folículos selecionados como dominantes e que ovularão. Existem evidências que nos levam a crer que os folículos se diferenciam e tornam-se dominantes por exercerem efeitos de retroalimentação negativa sobre a secreção de gonadotrofinas. Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 17 FIGURA 8: Padrão de secreção de hormônio folículo estimulante (FSH) durante o ciclo estral em novilhas com duas ondas de crescimento folicular. Observar que há um aumento nas concentrações de FSH quando ocorre o recrutamento e que, após a divergência, só o folículo dominante é capaz de crescer, quando a concentração deste hormônio é baixa. Adaptado de WILTBANK, 1998. A produção de FSH diminui durante a fase folicular na vaca e na ovelha. Admite- se que a produção de estradiol e inibina pelo folículo dominante seria responsável por esta diminuição, que seria inibitória para o desenvolvimento dos folículos subordinados. Entretanto, não se observa redução nas concentrações de FSH durante a fase de dominância de folículos não ovulatórios (primeira onda) na vaca e, como já foi comentado, só existe esta redução na fase folicular – o que depõe contra a insuficiência de FSH ser responsável pela atresia dos folículos subordinados. ��Como o folículo dominante estaria apto a continuar seu desenvolvimento, ou seja, como escaparia da atresia? É possível que o folículo dominante tenha alcançado um estágio de diferenciação no qual ele poderia manter seu desenvolvimento, mesmo em circunstâncias onde a concentração de FSH é muito baixa. Seguramente, o folículo dominante mantém sua capacidade de desenvolvimento nesta situação. Sabe-se, porém, que o FSH permanece sendo necessário para o folículo dominante, mesmo após a divergência, pois, experimentalmente, já foi comprovado que UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 18 reduções drásticas no FSH plasmático estão correlacionadas com a parada de crescimento e, em alguns casos, com a degeneração do folículo. Algumas hipóteses têm sido levantadas para explicar esta capacidade do folículo dominante e pode ser que seu desenvolvimento seja mantido porque haveria um aumento do fluxo sanguíneo folicular e/ou esta capacidade também estaria relacionada à aquisição de receptores de LH pelas células da granulosa do folículo dominante (ver figura 9). Sabe-se que as células da granulosa do folículo dominante começam a expressar receptores para o LH próximo à divergência, ao passo que os folículos subordinados não expressam estes receptores e necessitam de concentrações maiores de FSH para sua sobrevivência. FIGURA 9: Mecanismo de ação das gonadotrofinas nas células da granulosa. G: subunidade reguladora da adenilciclase ativada por guanina e magnésio; C: subunidade catalítica da adenilciclase; C11: subunidade reguladora da quinase protéica; PKC: subunidade catalítica da quinase protéica; Proteínas-P: proteínas fosforiladas; AMPc-R11:R11 fosforilada. Adaptado de IRELAND, 1987. Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 19 Por outro lado, não há aumentono número de receptores de FSH nas células da granulosa do folículo dominante. Acontece que, após a divergência, o desenvolvimento folicular é dependente da secreção pulsátil de LH (figura 10). A inibição experimental da secreção de LH, já se demonstrou, levará à parada de crescimento do folículo dominante e, muito provavelmente, ao início de uma nova onda de desenvolvimento folicular. Sabe-se que este não é o único mecanismo implicado na dominância, mas é muito importante e deve ser levado em consideração, principalmente em estratégias de sincronização do ciclo estral. FIGURA 10: Padrões de secreção de LH e FSH durante o ciclo estral em vacas que apresentam três ondas de crescimento folicular. Observar que o RECRUTAMENTO ocorre na presença de altas concentrações de FSH, a SELEÇÃO quando as concentrações de FSH são baixas e o turnover do folículo dominante ocorre quando a freqüência de pulsos de LH é mínima. O diâmetro máximo do folículo dominante da segunda onda é reduzido em função da baixa freqüência de pulsos de LH nesta fase. Adaptado de DRIANCOURT, 2000. ��Quais são as evidências experimentais que sustentam a importância do LH para o fenômeno da dominância e aquisição da capacidade de ovulação pelo folículo? Quando se usam progestágenos sintéticos em vacas, em baixas concentrações, observa-se um aumento na freqüência de pulsos de LH (a progesterona é suficiente UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 20 para inibir o pico ovulatório de LH, mas não inibe sua secreção pulsátil). Trabalhos desenvolvidos nas Universidades de Cornell e Wisconsin verificaram que, nestas condições, havia a formação de um grande folículo persistente, cuja dominância impedia a emergência de uma nova onda de crescimento folicular. No caso de serem restabelecidas as concentrações luteais normais de progesterona, utilizando-se, subseqüentemente, um segundo implante de progesterona, ocorria a regressão do folículo persistente e o restabelecimento de uma nova onda. Portanto, a duração da onda de desenvolvimento folicular, o número de ondas em um ciclo estral e a extensão da fase de dominância dependem da freqüência de pulsos de LH que mantém o folículo dominante. O uso de progestágenos em concentrações inadequadas e por longos períodos de tempo normalmente leva a baixas taxas de fertilidade quando na sincronização do cio. Na verdade, como já foi dito, baixas concentrações de progesterona sintética inibem o comportamento de cio e o pico de LH responsável pela ovulação, mas não inibe a secreção pulsátil normal de LH. Isto deve ser levado em consideração em programas de sincronização, pois folículos que apresentam receptores para LH e já passaram do período de divergência serão estimulados a crescer e acabarão por formar folículos persistentes. A fertilidade do estro, quando é ovulado um folículo persistente, é baixa. Trabalhos mostram taxas de 14% (folículo persistente) X 73% (folículo normal), na ovulação de novilhas e, aparentemente, esta baixa fertilidade deve-se a uma ativação precoce do ovócito e a um restabelecimento prematuro da meiose. Quanto ao mecanismo de inibição do crescimento de pequenos folículos pelo folículo dominante, supõe-se que o dominante, por meio de sua secreção de estradiol e inibina, influencia negativamente as concentrações basais de LH e/ou FSH, inibindo o desenvolvimento de folículos dependentes de suporte gonadotrófico. As concentrações plasmáticas de FSH diminuem logo após a seleção do folículo dominante e um aumento nos níveis de FSH antecede, por um a dois dias, a emergência de ondas de crescimento folicular. Além disso, as concentrações de estradiol aumentam concomitantemente com o desenvolvimento do folículo dominante. A inibição da secreção de FSH cessa o desenvolvimento folicular, que é restabelecido com a administração deste hormônio. Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 21 4.3. DIFERENCIAÇÃO DO FOLÍCULO DOMINANTE 4.3.1. Capacidade esteroidogênica O folículo dominante não só diferencia-se dos demais pelo seu desenvolvimento, mas também por modificações fisiológicas que vão conferir-lhe capacidade para ovulação, influenciar a fertilização e implantação (figura 11). FIGURA 11: Ciclos de desenvolvimento do folículo dominante e sua influência nos eventos fisiológicos do ciclo estral na vaca. Adaptado de IRELAND, 1987. A capacidade esteroidogênica e a secreção de quantidades gradativamente maiores de estradiol são importantes e diferenciam o folículo divergente do pool de subordinados. A síntese de estradiol depende da ação do LH sobre as células da teca, que produzirão andrógenos e da aromatização destes andrógenos pelas células da granulosa, em resposta ao FSH, como pode ser observado na figura 12. Após a seleção, a ação das células da granulosa é controlada por ambas as gonadotrofinas. UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 22 FIGURA 12: Esteroidogênese nas células da teca e da granulosa. Observar que as células da granulosa utilizam os andrógenos das células da teca como precursores para a síntese de estradiol. Adaptado de IRELAND, 1987. As células da granulosa dos folículos pré-antrais expressam receptores para o FSH, mas não para o LH, até que o folículo forme o antro. Já as células da teca apresentam receptores para o LH, mesmo no estágio pré-antral, mas nunca irão expressar receptores para o FSH. O FSH induz a expressão de seus próprios receptores e aos de LH nas células da granulosa e é necessário para a manutenção destes receptores durante toda a foliculogênese. As células indiferenciadas da teca apresentam receptores para o LH, mesmo antes de terem desenvolvido sua capacidade esteroidogênica. Durante a foliculogênese, as células da granulosa, que não produzem andrógenos, também não sintetizam estradiol, até que as células da teca estejam completamente diferenciadas e produzindo andrógenos (figura 12). Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 23 Aparentemente, esta diferenciação é um fenômeno importante também para a fase de dominância. Estudos mostram, na vaca, que folículos dominantes não ovulatórios, oriundos da primeira onda de crescimento, apresentam altas concentrações de estradiol e baixas concentrações de andrógenos, quando comparados aos seus contemporâneos subordinados. Portanto, mesmo folículos selecionados durante a fase luteal apresentam uma alta capacidade esteroidogênica tanto para as células da teca como para as células da granulosa. As baixas concentrações de andrógenos exibidas pelas células da teca podem ser explicadas porque estes andrógenos são usados como precursores do estradiol pelas células da granulosa. 4.3.2 Aquisição da capacidade ovulatória pelo folículo, luteólise e ovulação Existe uma relação temporal entre a divergência do folículo dominante e sua capacidade de ovulação. A divergência ocorre quando o folículo da vaca apresenta um diâmetro maior que 10 mm. Folículos com diâmetro inferior a 10 mm não são capazes de ovular, mesmo quando usadas doses farmacológicas de LH (40 mg). Quando atingem 10 mm, à época da seleção, os folículos apresentam capacidade para ovular, provavelmente pela expressão de receptores para LH, mas necessitam de doses maiores de LH para ovulação, em relação a folículos maiores, que apresentam diâmetro maior ou igual a 12 mm. Se as concentrações de progesterona permanecem em níveis luteais normais (não havendo luteólise), o folículo dominante não aumenta sua secreção de estradiol. O efeito de retroalimentação negativa é, então, suprimidoe um novo aumento nas concentrações basais de FSH ocorre, levando, então, ao início de uma nova fase de recrutamento. Se há luteólise, o folículo é capaz de secretar estradiol até promover o pico de LH e ovulação. Células da teca e da granulosa obtidas de novilhas nas quais a luteólise foi induzida por prostaglandina apresentam grande capacidade de produção de andrógenos em resposta ao LH e crescente capacidade de aromatização, respectivamente, principalmente entre 12 a 24 horas após o início da luteólise. Entretanto, é importante verificar que a ovulação após a indução da luteólise está também associada à fase de desenvolvimento do folículo dominante, fato observado na figura 13. UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 24 FIGURA 13: Crescimento e regressão de folículos depois da aplicação de uma dose de PGF-2alfa. (a) – fase de crescimento do folículo dominante; (b, c) – início da fase de platô; (d) – final da fase de platô; seta indica momento da injeção de PGF-2alfa. Linha pontilhada representa as concentrações de progesterona. Observa-se que, quando o folículo ainda está crescendo ou está no início da fase de platô, ele acaba por ovular. Em momentos posteriores, novas ondas de crescimento folicular dão origem ao desenvolvimento de um novo folículo dominante. Adaptado de FORTUNE et al., 1991. 5 FATORES INTRÍNSECOS AO OVÁRIO QUE INFLUENCIAM A DINÂMICA OVARIANA E O DESENVOLVIMENTO FOLICULAR Como foi visto na seção anterior, a foliculogênese é um processo dinâmico, caracterizado por proliferação e diferenciação de células somáticas e componentes do folículo, que culmina com o processo de ovulação e liberação do gameta feminino. Primariamente, a foliculogênese é regulada pelas gonadotrofinas que, por meio de mecanismos endócrinos, controlam o desenvolvimento folicular. Acontece que os processos de seleção e dominância do folículo divergente não podem ser completamente explicados pelo mecanismo clássico de retroalimentação do eixo hipotálamo–adenohipófise–ovário. Desde a década passada até os dias atuais, uma série de fatores intra– foliculares, como a inibina, ativina, fatores de crescimento semelhantes à insulina (IGF) e suas proteínas de ligação (IGFBP), citocinas, e outros, foi identificada no fluido folicular de bovinos. Estudos in vitro demonstraram que estes fatores têm ação endócrina, parácrina ou autócrina e que poderiam modular o crescimento folicular estimulado pelas gonadotrofinas (ver figura 14). UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 26 FIGURA 14: Receptores presentes das células da teca e da granulosa. I= insulina; GH= hormônio do crescimento; EGF= fator de crescimento epidermal; IGF= fator de crescimento semelhante à insulina; �2= hormônios beta – adrenérgicos; GABA= ácido gama amino butírico; PRL= prolactina; PG= prostaglandina; HDL, LDL= lipoproteínas de alto e baixo peso molecular; P= progesterona; A= Androstenediona; G= Glucocorticóides. Adaptado de IRELAND, 1987. O mecanismo de ação destes fatores intrafoliculares ainda não é completamente conhecido e permanece sendo objeto de estudos e especulação; portanto, faremos uma breve abordagem a respeito de suas possíveis funções. Na seção anterior, mencionou-se que o folículo dominante seria capaz de secretar, além do estradiol, a INIBINA, que estaria relacionada à inibição do crescimento dos folículos subordinados. A INIBINA, assim como a FOLISTATINA, tem efeito de retroalimentação negativa na secreção de FSH na vaca, enquanto a ATIVINA tem um efeito de retroalimentação positiva. Estes efeitos seriam endócrinos, mas sabe- se também que estes três fatores, e também o IGF e IGFBP, apresentam funções Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 27 autócrinas ou parácrinas que estimulam ou inibem a função das células da teca e da granulosa. Parece haver uma relação antagônica entre estes fatores, ou seja, a inibina antagonizaria a ação da ativina, a ativina a da folistatina e as IGFBP a ação do IGF, e vice-versa (figura 15). FIGURA 15: Mecanismos relacionados à dominância funcional do folículo. Antes da seleção, o FSH reduz as concentrações de IGFBP2 e estimula a produção de folistatina e PAPP – A, uma protease que degrada IGFBP4. Isto resulta em aumento de insulina e IGF-1. O IGF-1 sinergiza com o FSH e induz a secreção de aromatase. Durante a dominância, a principal gonadotrofina é o LH, cujo efeito principal é estimular a produção de andrógenos pelas células da teca. IGF-1, gerado pela proteólise de IGFBP4, potencializa a ação do LH. A inibina tem efeito parácrino de potencializar a ação do LH. Adaptado de DRIANCOURT, 2000. De maneira geral, pode-se dizer que estes fatores poderiam atenuar, amplificar ou modular os efeitos que as gonadotrofinas circulantes exercem sobre a função das células da teca e da granulosa ou, por outro lado, regular o grau de exposição destas células às gonadotrofinas circulantes, por meio do controle do suprimento sanguíneo do folículo. As evidências experimentais que demonstram a atividade destes fatores são várias. A título de ilustração, sabe-se que o folículo dominante apresenta concentrações mais baixas de IGFBP de baixo peso molecular que os folículos subordinados. Estas UFLA/DMV/FAEPE/PFIZER – Manipulação do ciclo estral em bovinos de corte João Bosco Barreto Filho et al. 28 baixas concentrações podem estar relacionadas à maior disponibilidade de IGF-I, que é capaz de amplificar a ação das gonadotrofinas nas células da teca e da granulosa do folículo dominante, quando comparado aos subordinados. Fatores angiogênicos são responsáveis pelo desenvolvimento da rede capilar dos folículos em crescimento, todos relacionados à família do fator de crescimento vascular do endotélio. Estes fatores podem estar relacionados ao maior aporte de gonadotrofinas ao folículo, assim como podem ser responsáveis, por via indireta, pela interrupção de suprimento sanguíneo do folículo levando-o, conseqüentemente, à atresia. O fator de crescimento epidermal (EGF) e seu homólogo estrutural, fator modificador de crescimento alfa (TGF-�) são fatores mitogênicos que atuam por meio de receptor comum nas células da granulosa. Estes fatores estimulam a proliferação, tanto de células da teca como da granulosa, ao passo que inibem a diferenciação celular estimulada pelas gonadotrofinas. Por outro lado, já foi demonstrado que as células da teca, na espécie bovina, produzem o fator modificador de crescimento beta (TGF-�) em cultura de tecidos, e o TGF-� inibe a proliferação tanto das células da teca como da granulosa, e também aumenta a eficiência da esteroidogênese estimulada pelas gonadotrofinas. Na família dos fatores de crescimento do fibroblasto (FGF), o FGF-2 é o mais estudado. As células da granulosa, em bovinos, são capazes de produzir este fator que, por sua vez, apresenta capacidade mitogênica para as células da teca. Os FGF têm potente atividade angiogênica em virtude de seu efeito estimulatório sobre a proliferação de células endoteliais. 5.1. O HORMÔNIO SOMATOTRÓFICO E OS FATORES DE CRESCIMENTO SEMELHANTES À INSULINA – SUAS RELAÇÕES COM A REGULAÇÃO DO DESENVOLVIMENTO FOLICULAR O hormônio somatotrófico (ST) e o fator de crescimento semelhante à insulina (IGF) são hormônios importantes no controle do desenvolvimento folicular, e as células foliculares apresentam receptores para ambos. Além de apresentarem os receptores, as células da granulosa e da teca são locais de síntese, respectivamente,tanto de IGF- I como de IGF-II. Os IGFs são importantes para o desenvolvimento folicular porque atuam, sinergisticamente com as gonadotrofinas, no crescimento e diferenciação dos folículos ovarianos, além de estimular a esteroidogênese. A administração de ST recombinante leva a um aumento no desenvolvimento folicular, aumento este que pode ser devido a uma ação direta do hormônio em seus receptores ovarianos ou indiretamente, por elevar as concentrações de IGF-I, quando de sua aplicação. Dinâmica ovariana e desenvolvimento folicular João Bosco Barreto Filho et al. 29 A importância destes hormônios está diretamente ligada ao metabolismo da vaca especialmente no pós-parto, quando a atividade reprodutiva será imediatamente influenciada, como será visto em módulo posterior. Em vacas de leite, o animal no pré- parto tem baixas concentrações sanguíneas de ST e altas concentrações de IGF-I. Com a parição e o início da lactação, os níveis de ST aumentam e os de IGF-I declinam. Uma diminuição nos níveis de insulina e glicose nos animais no pós-parto é também observada e é associada com a queda de IGF-I. O aumento de ST no pós-parto pode ser secundário à queda de IGF-I, pois este fator apresenta efeito de retroalimentação negativo para a secreção de ST (animais com baixas concentrações de IGF-I apresentam maiores concentrações de ST). As taxas sanguíneas de IGF-I decrescem no pós-parto quando a demanda energética da vaca é maior que seu consumo. Animais com baixa condição corporal ao parto ou que não conseguem recuperar a condição corporal no início da lactação também apresentam baixas concentrações de IGF-I. Já foi demonstrado, tanto em gado de leite como em gado de corte, que vacas em anestro pós-parto apresentam níveis mais baixos de IGF-I em relação aos animais que estão ciclando. Aparentemente, o desenvolvimento folicular e a esteroidogênese em animais no pós-parto estão correlacionados com a capacidade de secreção de LH, assim como as elevadas concentrações sanguíneas de IGF-I. Também foi observada correlação positiva entre as concentrações plasmáticas de estradiol, na primeira onda de desenvolvimento folicular no pós-parto, e as concentrações séricas de IGF-I. Ao que tudo indica, a função ovariana no pós-parto depende tanto dos pulsos de LH como do IGF-I. É difícil, entretanto, estabelecer a importância individual de cada hormônio, pois, tanto os pulsos de LH como as concentrações de IGF-I aumentam com o avançar do período pós-parto, aumentando também quando a nutrição é melhorada. Portanto, a monitoração da condição corporal no gado de corte, assim como a avaliação de pastagens e o plano nutricional do rebanho devem ser monitorados, para que se consigam bons índices de eficiência reprodutiva em programas de sincronização do ciclo estral e inseminação artificial. 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Adams G.P.; Matieri, R.L.; Kastelic, J.P. et al. Association between surges of follicle- stimulating hormone and emergence of follicular waves in heifers. J. Reprod. 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