Abstract
Dopo 80 anni di uso commerciale dell’inseminazione artificiale (AI) nella specie bovina, questa metodica continua ad offrire in tutto il mondo numerosi vantaggi rispetto all’inseminazione naturale, tra cui il miglioramento genetico. L’efficienza dell’AI dipende, tra gli altri fattori, dalla possibilità di depositare un numero sufficiente di spermatozoi privi di anomalie nel sito corretto del tratto riproduttivo al momento appropriato dell’estro. La clearance metabolica degli ormoni steroidei e delle proteine associate alla gravidanza, assieme agli effetti negativi di diversi tipi di stress correlati alla lattazione rendono la bovina da latte ad alta produzione un buon modello per lo studio dei fattori che influenzano la fertilità. Nonostante ciò, studi dettagliati hanno dimostrato una correlazione positiva tra alta produzione e alta fertilità a livello individuale. Quando una bovina diviene gravida, gli effetti della perdita della gravidanza sul suo ciclo riproduttivo rappresentano un tema dibattuto. Questa review analizza i fattori di natura non infettiva che influiscono sulla fertilità della bovina da latte in seguito alla AI. Particolare attenzione viene posta agli eventi connessi all’animale, al suo ambiente e alla conferma dell’estro al momento dell’inseminazione. Il mantenimento della gravidanza durante la fase embrionale tardiva e fetale precoce è considerato e discusso come momento critico. Infine, l’uso dell’ultrasonografia Doppler viene descritta come strumento di ricerca indispensabile per migliorare le nostre conoscenze attuali sulla salute del conceptus e delle strutture del tratto riproduttivo.
Management
Sebbene negli ultimi anni l’infertilità sia spesso stata considerata conseguenza dell’alta produzione lattea, la correlazione genetica tra le due è scarsa ed è difficile determinare quali siano i meccanismi attraverso cui la produttività possa influire sulla efficienza riproduttiva. E’ stato invece dimostrato che l’ambiente e la gestione della mandria hanno effetti sulla fertilità. Il miglioramento delle tecniche di gestione (che comportano l’aumento del benessere per gli animali) nelle stalle ad alta produttività comparate con aziende a produzione minore, sembrano incrementare la fertilità delle bovine piuttosto che la resa in latte. L’infertilità nelle moderne aziende da latte è stata attribuita a molteplici fattori tra cui la frequenza della mungitura (tre vs. due), il fecondatore, il toro utilizzato, il numero di lattazioni, la sindrome repeat-breeder (bovine che ricevono quattro o più AI) ed altri ancora da approfondire.
L’influenza del toro e del personale che esegue la AI in genere non sono presi sufficientemente in considerazione. In uno studio condotto su 5883 inseminazioni uno dei 35 tori utilizzati veniva associato ad un aumento di 4.7 volte del pregnancy rate mentre in un altro lavoro che considerava 10965 AI ottenute da 45 tori, questa diminuiva per 3 dei riproduttori utilizzati (dello 0.35, 0.43 e 0.44, rispettivamente). Nell’ultimo studio si evidenziavano differenze tra i fecondatori: la probabilità di gravidanza variava di 0.25 tra il migliore ed il peggiore.
Sessaggio del seme
Al giorno d’oggi la tecnica maggiormente impiegata per la divisione degli spermatozoi con cromosoma X ed Y è la citometria a flusso con separazione delle cellule. Tuttavia l’efficienza di questa procedura è di circa il 22%, la velocità di esecuzione è bassa e vi sono ripercussioni negative sulla vitalità e qualità spermatica. Il seme bovino sessato è stato impiegato con successo in procedure che richiedevano un basso numero di spermatozoi come la fertilizzazione in vitro e l’iniezione intracitoplasmatica dello spermatozoo. Di recente è stato osservato che le percentuali di gravidanza in manze inseminate nel corpo uterino con basse dosi di seme sessato e congelato (1.0-3 x 105 spermatozoi) raggiungevano il 70-90% di quelle stimate usando un seme controllo (20 x 106 di spermatozoi, non sessato). Un altro lavoro condotto su 16587 AI nelle manze, il pregnancy rate era del 15% minore per il seme sessato (21 x 106) rispetto al controllo (20 x 106). L’uso di seme sessato è al momento consigliabile solo nelle manze.
Ambiente
La presenza di un toro nella mandria può influenzare positivamente le manifestazioni estrali mentre alimentazione scadente, utilizzo delle riserve corporee (bilancio energetico negativo), pavimentazioni in cemento o imbrattate hanno effetto contrario. Molti studi evidenziano il fattore stagione come uno dei più importanti per la fertilità in quanto lo stress da caldo sembra accelerare l’invecchiamento oocitario.
Il range di termoneutralità della specie bovina varia da 5°C a 25°C; in questo intervallo di comfort per l’animale si ottengono le massime produzioni con il minimo costo. In uno studio condotto nel 2000 in Spagna si distinguevano nell’anno un periodo freddo (ottobre-aprile) e caldo (maggio-settembre); il conception rate alla prima AI era del 43% nel primo contro il 22% del secondo.
Il Temperature Humidity Index (THI) è un indicatore che riassume l’effetto della temperatura e dell’umidità ambientale sulla sensazione di comfort termico dell’uomo ideato da Thom, ma il “Livestock Conservation Institute” lo ha adattato a strumento di previsione dello stress termico nella bovina da latte. Alte temperature e/o THI sembrano avere effetti sul conception rate, specialmente quando si verificano nell’intervallo di tempo compreso tra 3 giorni prima ed un giorno dopo la AI.
Sito di deposizione del seme
L’esperienza del fecondatore è considerata come uno degli elementi più importanti per il successo della AI, sebbene questo aspetto tenda ad essere sottovalutato. Attualmente il pregnancy rate supera di rado il 40%, un valore ben al di sotto del 60% riportato negli anni 1960; ciò ha portato a suggerire la modifica del sito di deposizione del seme. L’ipotesi è che con l’inseminazione uterina profonda si assicuri la presenza di un maggior numero di spermatozoi vicino alla giunzione utero-tubarica prima dell’ovulazione.
In uno studio eseguito con radiografie a contrasto che valutava l’accuratezza nella deposizione del seme di fecondatori esperti, solo 228 su 586 inseminazioni (39%) erano eseguite nel corpo uterino e nel 25% di tutte le AI gli spermatozoi venivano deposti in cervice. Studi successivi hanno suggerito la tecnica dell’inseminazione bicornuale o uni-cornuale profonda. Nella prima, il catetere da inseminazione viene fatto avanzare in un corno uterino finchè si incontra resitenza: qui viene depositata metà dell’unità di seme mentre la restante viene rilasciata nel corno opposto. Nella seconda, la palpazione permette di individuare il follicolo preovulatorio ed il seme verrà depositato nel corno ipsilaterale. I risultati di entrambe queste tecniche sono ancora oggetto di discussione. L’inseminazione cornuale può favorire il trasporto degli spermatozoi nel caso in cui si faccia uso di seme di scarsa qualità o quando il microambiente uterino non è ottimale, condizioni che si verificano spesso in campo. E’ stata osservata diminuzione del pregnancy rate quando l’inseminazione veniva eseguita nel corno precedentemente gravido: si ipotizza che i residui della gravidanza e del parto possano interferire con il trasporto degli spermatozoi e diminuire la probabilità di fertilizzazione. L’inseminazione cornuale profonda può bypassare l’effetto del corno precedentemente gravido ma di contro richiede un addestramento specialistico molto lungo per il fecondatore.
Per quanto riguarda l’asimmetria delle corna uterine nella bovina, si tratta di un fenomeno ben conosciuto ma gli studi effettuati non hanno riscontrato un effetto sul pregnancy rate, indipendentemente dal lato di deposizione degli spermatozoi.
Ulteriore tecnica per evitare l’azione selettiva dell’apparato riproduttore femminile è l’inseminazione intraperitoneale. Attualmente viene utilizzata nella riproduzione assistita in medicina umana anche se sono stati pianificati studi nella specie bovina come tentativo di migliorare la fertilità nelle repeat-breeders. Il trasporto di spermatozoi negli ovidotti è regolato dall’adesione di questi ultimi all’epitelio oviduttale; nella inseminazione intraperitoneale l’adesione al mesotelio peritoneale potrebbe condizionare la frazione di ritenzione e la formazione di una riserva spermatica, sebbene sia ancora da chiarire se il legame degli spermatozoi al mesotelio peritoneale sia seguito dalla capacitazione.
L’inseminazione intrafollicolare è stata riportata spontaneamente nella specie umana e nel tenrec comune. E’ stato osservato di recente che l’iniezione intrafollicolare di una sospensione di spermatozoi nella specie bovina può consentire l’instaurarsi di gravidanza con percentuali di successo simili alla tecnica intrauterina.
Conferma dell’estro
La causa maggiore di mancato concepimento è l’esecuzione della AI al di fuori del periodo ottimale, per errore nella conferma dell’estro. Inoltre alcune bovine vengono inseminate nonostante siano gravide e ciò può comportare perdita embrionale ed aborto. La corretta identificazione dell’estro è fondamentale: la palpazione trans-rettale o l’ultrasonografia permettono una diagnosi accurata. Una bovina può essere considerata pronta per la AI quando il corpo luteo è assente o raggiunge il diametro massimo di 10 mm, il follicolo di diametro maggiore si presenta fluttuante sotto pressione ed ha diametro di 12-25 mm, l’utero manifesta tonicità in seguito a palpazione e il muco vaginale appare abbondante, fluido e limpido. Il muco vaginale può essere raccolto facilmente per aspirazione dalla porzione craniale della vagina utilizzando una guaina da inseminazione e una siringa da 50 ml.
In Israele i fecondatori sono addestrati a verificare il tono e la simmetria delle corna uterine e ad analizzare il muco vaginale nelle bovine inviate alla inseminazione; contemporaneamente vengono verificati altri fattori indicativi di estro per evitare di sottoporre ad AI bovine gravide o che non sono nel momento appropriato del ciclo estrale. Durante uno studio condotto in Israele, gli inseminatori respinsero il 16% delle bovine; di queste, con una accuratezza del 95%, il 44% era rappresentato da animali gravidi. Altre motivazioni di rifiuto erano i caratteri del muco vaginale e la mancanza di tono uterino.
Alla palpazione si possono riconoscere tre stadi principali attraverso cui il follicolo preovulatorio evolve: consistenza ferma/cedevole (follicolo preovulatorio giovane), consistenza soffice/fluttuante (follicolo preovulatorio maturo), depressione post-ovulatoria. Poiché uno dei tre stadi è presente al momento della AI, uno studio ha valutato come questi possono influenzare la fertilità. Su 2365 inseminazioni, 1689 (71%), 593 (25%) e 83 (3.5%) si associavano rispettivamente allo stadio di soffice/fluttuante, consistenza ferma/cedevole e depressione post-ovulatoria. L’analisi di regressione logistica stabiliva che non c’era influenza di tipologia di reperto ovarico, qualità del muco vaginale, stagione, giorni di lattazione, ordine di parto, sincronizzazione o estro naturale e toro utilizzato sul pregnancy rate. Si notava invece diminuzione del pregnancy rate da 0.86 a 0.82 quando venivano inseminate bovine con follicolo di consistenza ferma/cedevole nella stagione fredda vs. calda. Si riportava ulteriore diminuzione di un fattore 0.09 in bovine con depressione post-ovulatoria inseminate nella stagione calda. Il gruppo controllo era rappresentato da bovine con follicolo di consistenza soffice/fluttuante inseminate nella stagione fredda.
I risultati mostrano che lo stato del follicolo preovulatorio influenza l’esito della AI e che le capacità di riconoscimento del momento migliore per l’inseminazione possono essere migliorate.
Perdita della gravidanza durante la fase embrionale tardiva e fetale precoce
Attualmente viene riportata una percentuale di perdite entro i 90 giorni di circa il 10-12%. Le concentrazioni di progesterone sub-ottimali, probabilmente dovute alla intensa produzione, possono giustificare una parte dei dati ottenuti; l’ipotesi è avvalorata dalla diminuzione delle perdite di gravidanza entro i 90 giorni tramite l’uso di dispositivi intravaginali per il rilascio di progesterone. La maggio parte delle morti embrionali/fetali si verifica prima del giorno 50, quando la placentazione non è ancora completata.
Le categorie maggiormente a rischio di morte embrionale o aborto sono rappresentate da:
- Vacche in lattazione pluripare (3.6 volte rispetto alle manze)
- Vacche con disordini postparto come ritenzione delle membrane fetali, piometra (1.8-2.6 vs. vacche sane)
- Vacche inseminate con un particolare toro (da 2 a 22 volte rispetto ad altri tori)
- Stress estivo da caldo
La gemellarità incrementa la probabilità di morte embrionale/fetale da 3 a 7 volte ed è aumentata fino al 9% negli ultimi 20 anni. Le doppie ovulazioni raggiungono il 20-25% nelle bovine più produttive alla seconda/terza lattazione. Tra le conseguenze delle gravidanze gemellari vi sono un maggiore incidenza di aborto, patologie postpartali, l’aumentato intervallo parto-inseminazione, mortalità nei vitelli, costi delle terapie e freemartinismo. Poiché la bovine con gravidanza gemellare partoriscono circa 7 giorni prima rispetto alla media, avrebbero bisogno di un opportuno periodo di asciutta e di una gestione più attenta al parto.
Per ciò che riguarda la presenza di un corpo luteo accessorio, uno studio su 4006 gravidanze ha riscontrato l’1.7% di perdite nelle bovine gravide con più di un corpo luteo rispetto al 9.9% di quelle con un solo corpo luteo. Sembra quindi che la partecipazione del corpo luteo accessorio alla produzione di progesterone favorisca il mantenimento della gravidanza. Si può comunque osservare regressione spontanea del secondo corpo luteo o di entrambi, con perdita embrionale/fetale, probabilmente per competizione metabolica tra le strutture ovariche, l’utero ed il suo contenuto e la mammella per la lattazione, sebbene l’eziologia di tale evento non sia ancora chiarita.
Ricerche basate sull’ultrasonografia Color Doppler
L’ultrasonografia in B-mode è comunemente utilizzata nella pratica ginecologica, per diagnosticare patologie ovariche, per confermare la gravidanza e per la determinazione del corretto momento per l’inseminazione. L’inserimento della modalità Doppler ha permesso di ottenere ulteriori informazioni anatomiche e funzionali sulla vascolarizzazione dell’apparato riproduttivo e di migliorare le nostre conoscenze del follicolo preovulatorio e dell’utero prima dell’inseminazione, nonché del corpo luteo e del conceptus dopo. Il corpo luteo è uno degli organi maggiormente vascolarizzati dell’organismo e poiché è necessario per tutta la durata della gravidanza nella bovina, il monitoraggio del suo stato di salute può rivelarsi utile per il controllo della gestazione o della perdita embrionale/fetale.
Factors of a noninfectious nature affecting fertility after artificial insemination in lactating dairy cows. A review.
Autori: Lopez-Gatius F.
Theriogenology 77 (2012) 1029-1041
