Maria Villagrasa
Casi todas las funciones fisiológicas y de comportamiento de los animales son rítmicas, incluidos los patrones de secreción de hormonas, los ciclos de sueño y vigilia, el metabolismo y la temperatura corporal central. Estos ritmos diarios evolucionaron como una estrategia común entre los animales para coordinar sistemas internos y sincronizar estos sistemas con el entorno.
Se denominan ritmos circadianos (es decir, ciclos de 24 h de procesos bioquímicos, fisiológicos o conductuales) si persisten en ausencia de señales ambientales. En los mamíferos, los relojes circadianos están regulados de forma jerárquica, con el reloj circadiano principal ubicado en el hipotálamo. Además, hay relojes periféricos en todos los órganos.
La función metabólica y los relojes circadianos están estrechamente conectados y regulados recíprocamente, de modo que los relojes impulsan los procesos metabólicos y varios parámetros metabólicos afectan a los relojes. El ganado lechero muestra ritmos circadianos de conducta alimentaria; concentraciones plasmáticas de hormonas metabólicas así como metabolitos (glucosa plasmática, ácidos grasos no esterificados, ácido β-hidroxibutírico y nitrógeno ureico).
Además, la duración del fotoperiodo afecta a la producción de leche. En particular, la exposición a un fotoperiodo de días largos durante una lactancia establecida aumenta la producción de leche sin alterar inicialmente el consumo de alimento, mientras que la exposición a un fotoperiodo de días cortos durante el periodo seco mejora el rendimiento de la lactación posterior.
Los objetivos de un estudio (Suarez-Trujillo et al., 2020) fueron determinar el efecto de la exposición a cambios crónicos del ciclo de luz-oscuridad de las vacas durante las últimas cinco semanas antes del parto sobre los ritmos circadianos de la temperatura corporal, la melatonina y el comportamiento (consumo de alimento y actividad), las concentraciones sanguíneas de glucosa, ácidos grasos no esterificados (AGNE), ácido β-hidroxibutírico e insulina y la producción y composición de la leche.
Un total de 32 vacas Holstein multíparas se asignaron a 1 de 2 tratamientos:
- Control (CTR): las vacas fueron expuestas a 16 h de luz y 8 h de oscuridad (las luces se encendían a las 04:30 h y se apagaban a las 20:30 h);
- Ciclo cambiado (CC): las vacas fueron expuestas a 16 h de luz y 8 h de oscuridad, pero la fase de luz se adelantó 6 h cada 3 días. Cada vaca se expuso al menos a 10 cambios de luz durante el tratamiento (de 35 a 3 días antes del parto).
Las vacas se secaron 60 días antes del día del parto esperado y se alojaron en corrales individuales donde desde el día 35 antes del parto hasta tres días antes del parto se expusieron a los tratamientos de fotofase. Desde tres días antes del parto hasta tres días después, los animales de ambos tratamientos fueron alojados en el establo de maternidad y expuestos a iluminación de control (16 h de luz y 8 h de oscuridad).
A los tres días en leche las vacas se trasladaron de nuevo a cubículos individuales, donde durante 15 días se expusieron a iluminación de control. A partir de los días 23 y 9 antes del parto y el día 5 después del parto, se tomaron muestras de sangre cada 4 h durante un total de 48 h. La temperatura se registró durante 48 h los días 23 y 9.
En condiciones naturales, los ritmos circadianos se sincronizan con los ciclos regulares de luz y oscuridad de 24 horas. En el estudio, la temperatura corporal de las vacas CTR se ajustó al ritmo circadiano entre los días 23 y 9 antes del parto, con el pico aproximadamente 2 h después del inicio de la fase oscura en ambos periodos de muestreo (22.38 h y 21.50 h, respectivamente).
Por otro lado, los cambios del ciclo natural de luz y oscuridad pueden alterar los relojes circadianos que es lo que se observó en el grupo de las vacas CC de modo que, aunque el pico de temperatura fue similar entre 23 y 9 días antes del parto se produjo a unas horas diferentes a las de las vacas CTR (03:22 h y 04:22 h, respectivamente).
El cambio en la sincronización de los ritmos de temperatura de las vacas CC probablemente reflejó un ajuste del sistema de sincronización circadiano a otras señales fiables que se producen de forma regular, que en el presente estudio fue el momento del primer ejercicio diario a las 04:30 h.
Hubo una diferencia de 0.5 °C entre el pico y el valle de la temperatura corporal en las vacas CTR, mientras que la diferencia para las vacas CC fue de 0.3 °C, lo que apoya la existencia de una amortiguación o atenuación de los ritmos circadianos en el tratamiento CC en relación con el tratamiento CTR.
Actividad de reposo
El tiempo total de descanso fue mayor durante el periodo preparto que durante el posparto. Las vacas CC descansaron más cada día que las vacas CTR (700 vs. 650 min) y el número de episodios de descanso a lo largo de un día también fue mayor en las vacas del grupo CC (11.8 vs. 10.2) pero su duración fue menor que en las vacas CTR (61.8 vs. 67.6), y este efecto fue más pronunciado en el periodo previo al parto.
Se observaron diferencias significativas en el tiempo total de descanso diurno en ambos tratamientos, siendo mayor el tiempo de descanso de la fase oscura (16.00–05.00 h) que el de la fase luminosa (05.00–16.00 h).
La luz inhibe la síntesis de melatonina y los cambios en los ritmos circadianos de la melatonina plasmática reflejan esta respuesta en las vacas CTR, con niveles casi indetectables durante la fase de luz. Por el contrario las vacas CC se ajustaban a los ritmos de 24 h solo a las tres semanas antes del parto.
El tratamiento no afectó al consumo de MS
El tratamiento no afectó al consumo de MS (16.4 kg/d). El consumo de alimento fue mayor en el periodo posparto que en el periodo preparto en ambos tratamientos (15.7 y 15.5 kg/d para CTR y CC, en el periodo preparto; 18.7 y 18.3 kg/d para CTR y CC, en el posparto).
Las concentraciones medias de glucosa en sangre fueron mayores en el preparto que en el posparto en ambos tratamientos (CTR: 78.5 y 68.0 mg/dL en pre y posparto, respectivamente; CC: 73.9 y 62.8 mg/dL en pre y posparto, respectivamente). El tratamiento tuvo un efecto general sobre la glucosa en sangre, de modo que se redujo en las vacas CC en relación a las vacas CTR (69.6 vs. 73.1 mg/dL).
Las concentraciones de ácido β-hidroxibutírico y AGNE fueron mayores en el periodo posparto. No hubo ningún efecto del tratamiento sobre ambos compuestos en sangre a las 06.00 h del muestreo. La concentración de AGNE fue mayor por la mañana que por la tarde en ambos tratamientos (CTR: 0.72 y 0.48 mEq/mL en mañana y tarde, respectivamente; CC: 0.89 y 0.69 mEq/mL en mañana y tarde, respectivamente).
El tratamiento no tuvo un efecto general sobre la concentración de insulina, pero el día del parto las vacas CTR tenían mayor concentración de insulina que las vacas CC.
Las vacas con el ritmo circadiano atenuado producen más leche
Hubo un efecto general del tratamiento sobre la producción de leche en los 60 días en leche: las vacas CC produjeron más que las vacas CTR (43.10 vs. 40.30 kg/día). No hubo diferencias en el porcentaje de grasa (4.79%) o proteína (3.08%), pero la producción diaria de grasa fue mayor en las vacas CC (1.89 vs. 1.67 kg/día).
Es posible que la atenuación de los ritmos circadianos en las vacas del grupo CC afecte a los relojes circadianos específicos de la glándula mamaria de modo que se incremente la proliferación del tejido mamario antes del parto y se refleje como un incremento en la producción de leche durante la lactación.
Estos hallazgos sugieren que la atenuación de los ritmos circadianos probablemente dé como resultado un medio más constante de hormonas y metabolitos que apoye el inicio de la producción de leche.
Referencia
Aridany Suarez-Trujillo, Grace Wernert, Hui Sun, Tabitha S. Steckler, Katelyn Huff, Shelby Cummings, Jackeline Franco, Rebecca N. Klopp, Jonathan R. Townsend, Michael Grott, Jay S. Johnson, Karen Plaut, Jacquelyn P. Boerman, and Theresa M. Casey. 2020. Exposure to chronic light–dark phase shifts during the prepartum nonlactating period attenuates circadian rhythms, decreases blood glucose, and increases milk yield in the subsequent lactation. J. Dairy Sci. 103:2784–2799.
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