un aggiornamento sulla fisiologia riproduttiva della cavalla

Ippologia, Anno 16, n. 1, Marzo 2005
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UN AGGIORNAMENTO SULLA FISIOLOGIA
RIPRODUTTIVA DELLA CAVALLA
AN UPDATE ON REPRODUCTIVE PHYSIOLOGY OF THE MARE
BARRY A. BALL, DVM, PhD, Diplomate ACT
Department of Population Health and Reproduction
School of Veterinary Medicine - University of California, Davis - Davis, CA 95616
Riassunto
Regolazione dello sviluppo follicolare nelle fattrici – deviazione e dominanza follicolare: dopo l’avvento dell’ecografia
transrettale per la valutazione dell’apparato riproduttore della fattrice, le dinamiche dello sviluppo follicolare e dell’ovulazione sono state studiate ampiamente. Lo sviluppo follicolare nelle fattrici avviene sotto forma di ondate di sviluppo che sono
caratterizzate dalla crescita coordinata di un certo numero di follicoli (da 7 a 11). In un arco di tempo della durata di diversi
giorni emerge un follicolo dominante che continua a crescere, mentre quelli restanti, subordinati, vanno incontro ad atresia
e regrediscono di dimensioni. Durante il ciclo estrale delle fattrici, le ondate di sviluppo follicolare sono definite primarie se
il follicolo dominante diviene quello ovulatorio durante l’estro. In alcune fattrici, all’inizio del diestro si può avere un’ondata
secondaria di sviluppo follicolare. Questa può portare alla comparsa di un follicolo di grandi dimensioni che va incontro ad
atresia o può ovulare durante il diestro (ovulazione nel diestro). Quindi, le fattrici possono presentare un’ondata follicolare
durante il ciclo estrale che può essere preceduta o meno durante il diestro da un’ondata follicolare secondaria. Sembra che
nel susseguirsi dei cicli estrali le fattrici manifestino una certa tendenza alla costanza di questo quadro, benché l’effetto possa essere influenzato anche da altri fattori come la stagione. Durante la crescita follicolare nelle fattrici, i piccoli follicoli (6
mm) iniziano a crescere in modo coordinato all’insorgenza dell’ondata follicolare fino a che non si verifica una deviazione
del diametro dei singoli follicoli con un cambiamento delle velocità di accrescimento dei due più grandi. Questa fase di crescita coordinata sembra durare circa 6 giorni nelle fattrici prima dell’insorgenza della deviazione follicolare e della selezione
di un follicolo preovulatorio dominante. Nell’ondata follicolare primaria (ovulatoria) nelle fattrici questa deviazione delle dimensioni del follicolo più grande si verifica a circa 22,5 mm. La distruzione o l’ablazione del follicolo più grande a questo
punto fa sì che quello successivo in ordine di grandezza assuma il ruolo di follicolo dominante. Durante la crescita follicolare, il follicolo che raggiunge per primo il diametro di 20 mm diventa quello dominante nel 93% dei casi circa. A fini pratici,
nella fattrice un follicolo può essere definito come dominante quando raggiunge i 30 mm.
Regolazione della riproduzione stagionale: anche se il ruolo del fotoperiodo nella regolazione dell’attività riproduttiva
stagionale è stato ben definito nella fattrice, le ricerche condotte negli ultimi anni hanno ulteriormente accertato gli effetti
modulatori della nutrizione, della condizione corporea, del clima e di altri fattori per determinare l’insorgenza dell’attività riproduttiva nelle fattrici. Inoltre, conosciamo meglio i fattori neuroendocrini che regolano la stagione riproduttiva nelle fattrici e quindi siamo potenzialmente in grado di intervenire maggiormente su di essa. Anche se il fotoperiodo è il fattore predominante che regola la riproduzione stagionale nelle fattrici, la temperatura ambientale e la nutrizione/condizione corporea
modulano chiaramente la risposta. Le differenze nell’insorgenza dell’ovulazione nelle fattrici da un anno all’altro sono risultate correlate alla temperatura ambientale. Analogamente, i soggetti in condizione corporea scadente (BCS < 5/9) presentavano un intervallo più prolungato prima della prima ovulazione rispetto alle fattrici con una condizione corporea migliore.
Anche il pascolo delle fattrici è stato associato ad un’insorgenza precoce della stagionalità riproduttiva, confermando così
l’esistenza di un effetto “erba verde” in questi animali.
Riconoscimento materno della gravidanza nelle fattrici: il processo con cui il conceptus equino previene la lisi del corpo luteo e il successivo mantenimento di elevate concentrazioni di progesterone viene detto riconoscimento materno della
gravidanza. Anche se la natura precisa del segnale embrionale responsabile del riconoscimento della gravidanza nelle fattrici non è ancora stato determinato, esiste una considerevole quantità di informazioni nuove sul processo di luteolisi e sulle
modalità con cui il conceptus influisce su di essa. È chiaro che la mobilità del prodotto del concepimento all’interno dell’utero fino al 16° giorno circa dopo l’ovulazione risulta critica per il processo di riconoscimento della gravidanza. In particolare, durante il periodo fra il giorno 10 ed il giorno 14 esiste un’estesa mobilità del conceptus all’interno dell’utero che sembra essere diretta dalla secrezione di prostaglandine (molto probabilmente da parte del conceptus stesso). Come già ricordato, la natura esatta del segnale inviato dal prodotto del concepimento e responsabile del riconoscimento della gravidanza
da parte nelle fattrici non è stata ben definita; tuttavia, è chiaro che la presenza del conceptus in utero serve a ridurre marcatamente la secrezione di PGF2α nelle fattrici gravide in confronto a quelle che non lo sono. Una recente indagine ha dimostrato che l’espressione della ciclossigenasi-2 (COX-2) da parte dell’endometrio equino è significativamente minore nelle
fattrici gravide rispetto a quelle non gravide e che la soppressione della COX-2 da parte del conceptus può rappresentare un
passo chiave per il blocco della secrezione di PGF2α da parte dell’endometrio nelle fattrici gravide. La COX-2 è importante
nella conversione enzimatica dell’acido arachidonico in PGH2, una prostaglandina intermedia instabile che viene ulteriormente metabolizzata in PGF2α. L’inibizione della COX-2 può rappresentare un punto critico nel blocco del rilascio endometriale della PGF2α e nella luteostasi durante l’inizio della gravidanza nella fattrice.
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Un aggiornamento sulla fisiologia riproduttiva della cavalla
Summary
Regulation of follicular development in mares – follicular deviation and dominance: Since the advent of transrectal ultrasonography for evaluation of the mare’s reproductive tract, the dynamics of follicular development and ovulation has been
studied extensively. Follicular development in mares occurs in waves of development that are characterized by the coordinated
growth of a number of follicles (7 to 11). Over several days, a dominant follicle emerges and continues to grow whereas the
remaining subordinate follicles undergo atresia and regress in size. During the estrous cycle of mares, waves of follicular development are characterized as primary if the dominant follicle becomes the ovulatory follicle during estrus. In some mares, a
secondary wave of follicular development may occur earlier in diestrus. This secondary wave of follicular development may
lead to a large follicle that either undergoes atresia or may ovulate during diestrus (diestrous ovulation). Therefore, mares may
have a primary follicular wave during the estrous cycle which may or may not be preceded during diestrus by a secondary follicular wave. There appears to be some tendency for this pattern to be consistent within mares across estrous cycles although
other factors such as season may also influence this effect. During follicular growth in mares, small follicles (6 mm) begin to
grow in a coordinated fashion at the onset of the follicular wave until there is a deviation in the diameter of individual follicles
with a change in the growth rates between the two largest follicles. This coordinated growth phase appears to last about 6
days in mares before the onset of follicular deviation and selection of a dominant, preovulatory follicle. In the primary (ovulatory) follicular wave in mares this deviation in the size of the largest follicle occurs at approximately 22.5 mm. Destruction or ablation of the largest follicle at this point results in the next-largest follicle assuming the role of the dominant follicle. During follicular growth, the follicle which first reaches 20 mm in diameter will become the dominant follicle approximately 93% of the
time. For practical purposes, a follicle can be defined as a dominant follicle when it reaches 30 mm in the mare.
Regulation of Seasonal Reproduction: Although the role of photoperiod in regulation of seasonal reproductive activity has
been well established in the mare, research over the past few years has further defined the modulating effects of nutrition, body
condition, climate as well as other factors in determining the onset of reproductive activity in mares. In addition, we have a better understanding of the neuroendocrine factors which regulate reproductive season in mares with potentially better means to
manipulate reproductive season in mares. Although photoperiod is the predominant factor regulating seasonal reproduction in
mares, environmental temperature and nutrition / body condition clearly modulate the response. Differences in the onset of
ovulation in mares between years were correlated with environmental temperature. Likewise, mares in poor body condition
(BCS < 5 / 9) had a longer interval to first ovulation than did mares in higher body condition. Pasture grazing of mares has also
been associated with an early onset of reproductive seasonality, thus supporting a “green grass” effect in mares.
Materal recognition of pregnancy in mares: The process whereby the equine conceptus prevents lysis of the corpus luteum with subsequent maintenance of elevated progesterone concentrations is termed maternal recognition of pregnancy. Although the precise nature of the embryonic signal responsible for pregnancy recognition in mares has yet to be determined,
there is considerable new information about the process of luteolysis and about how the conceptus affects luteostasis. It is
clear that conceptus mobility within the uterus up through approximately D16 after ovulation is critical to the process of pregnancy recognition. In particular, during the period between Day 10 to 14, there is extensive conceptus mobility within the
uterus that appears to be driven by prostaglandin secretion (most likely by the conceptus). As noted above, the precise nature
of the conceptus signal responsible for pregnancy recognition in mares has not been defined; however, it is clear that the presence of the conceptus in the uterus serves to markedly reduce the secretion of PGF2α in pregnant compared to cyclic mares. A
recent study has demonstrated that the expression of cyclooxygenase-2 (COX-2) by the equine endometrium is significantly
lower in pregnant versus nonpregnant mares and that suppression of COX-2 by the conceptus may represent a key step in
blocking PGF2α secretion by the endometrium in pregnant mares. COX-2 is important in the enzymatic conversion of arachidonic acid to PGH2, an unstable intermediate prostaglandin that is further metabolized to PGF2α. Inhibition of COX-2 may represent a critical step in blocking endometrial release of PGF2α and luteostasis during early pregnancy in mares.
INTRODUZIONE
Questo articolo fornisce degli aggiornamenti sui nuovi
sviluppi nella conoscenza della fisiologia riproduttiva nella
cavalla non gravida con un taglio applicativo prettamente
clinico.
REGOLAZIONE DELLO SVILUPPO FOLLICOLARE
NELLE FATTRICI – DEVIAZIONE E DOMINANZA
FOLLICOLARE
Dopo l’avvento dell’ecografia transrettale per la valutazione dell’apparato riproduttivo della fattrice, le dinamiche dello sviluppo follicolare e dell’ovulazione sono state
studiate ampiamente. Lo sviluppo follicolare nelle fattrici
avviene sotto forma di ondate caratterizzate dalla crescita
coordinata di un certo numero di follicoli (da 7 a 11). In
un arco di tempo della durata di diversi giorni emerge un
follicolo dominante che continua a crescere, mentre quelli
restanti, subordinati, vanno incontro ad atresia e regrediscono di dimensioni. Durante il ciclo estrale delle fattrici,
le ondate di sviluppo follicolare sono definite primarie se
il follicolo dominante diviene quello ovulatorio durante
l’estro. In alcune fattrici, all’inizio del diestro si può osservare un’ondata secondaria di sviluppo follicolare, la quale
può portare alla formazione di un follicolo di grandi dimensioni che può andare incontro ad atresia od ovulare
durante il diestro (ovulazione diestrale).
Di conseguenza, le fattrici possono presentare un’ondata follicolare primaria durante il ciclo estrale che può essere preceduta o meno, durante il diestro, da un’ondata follicolare secondaria. Si ritiene che nel susseguirsi dei cicli
estrali questo quadro si manifesti con una certa costanza
nelle fattrici, tuttavia, tale situazione può essere influenzata anche da altri fattori come la stagione.
Ippologia, Anno 16, n. 1, Marzo 2005
Negli anni passati le ricerche condotte presso i laboratori del Dr. O. J. Ginther hanno esaminato i meccanismi
alla base della crescita e dello sviluppo del follicolo nelle
specie monovulari, ivi comprese bovina ed equina
(Ginther et al. 2001; Ginther et al. 2003). Questo studio
ha condotto all’elaborazione di una teoria unificata concernente la crescita follicolare e la conseguente selezione
di un singolo (nella maggior parte dei casi) follicolo dominante che andrà poi incontro ad ovulazione. Grazie a
tale lavoro si è giunti ad una migliore comprensione della
regolazione endocrina dello sviluppo follicolare così come dei processi di selezione (deviazione) di un unico follicolo dominante.
Durante la crescita follicolare, nella fattrice, i follicoli
piccoli (6 mm) iniziano a crescere in modo coordinato al
sorgere dell’ondata follicolare finché si osserva una deviazione nel diametro di un numero ristretto di follicoli con
un cambiamento nel tasso di accrescimento tra i due follicoli più grandi. Questa fase di crescita coordinata sembra
durare circa 6 giorni prima del sopraggiungere della deviazione e selezione di un follicolo dominante, preovulatorio.
Nella cavalla, durante l’ondata follicolare primaria (ovulatoria) la deviazione, legata alla dimensione del follicolo più
grande, si osserva intorno ai 22,5 mm (Ginther et al.
2001). A questo punto la distruzione o ablazione del follicolo più grande fa sì che il secondo follicolo più grande diventi quello dominante. Durante la crescita follicolare il
follicolo che per primo raggiunge i 20 mm di diametro diventerà quello dominante nel 93% dei casi. A fini pratici
possiamo definire, nella cavalla, un follicolo dominante
quando raggiunge i 30 mm.
Per spiegare la delicata regolazione della crescita follicolare e selezione del follicolo dominante, Ginther ha proposto un modello caratterizzato da un duplice ruolo dell’FSH nel controllo della crescita follicolare (Ginther et al.
2001). Durante lo sviluppo follicolare, nella cavalla, l’FSH
raggiunge un picco quando il follicolo ha un diametro di
circa 13 mm e l’FSH subirebbe poi un declino per diversi
giorni prima della deviazione del presunto follicolo dominante. Durante questo periodo, i follicoli continuano a dipendere dall’FSH anche se il feedback negativo esercitato
dall’inibina riduce le concentrazioni di FSH in circolo.
Questa riduzione dell’FSH in circolo pare essere necessaria per la deviazione follicolare, sembra infatti che il presunto follicolo dominante sia più recettivo, rispetto ai follicoli più piccoli, ai bassi livelli di FSH. Dopo la deviazione
sembra esserci un unico follicolo in grado di soddisfare
entrambe le condizioni: grandi dimensioni e recettività alle
basse concentrazioni di FSH. Se il follicolo più grande viene distrutto, le concentrazioni di FSH aumentano nuovamente e il secondo follicolo più grande diventerà quello
dominante. Nel follicolo in accrescimento oltre alla produzione di inibina, importante nel declino dell’FSH, la secrezione di estradiolo aumenta il giorno antecedente la deviazione; sia l’inibina sia l’estradiolo andrebbero a sopprimere ulteriormente la secrezione di FSH.
Anche l’ormone luteinizzante (LH) pare giochi un ruolo
importante nell’attivazione del presunto follicolo dominante. Le cellule della granulosa del follicolo più grande
acquisiscono recettori per l’LH prima della deviazione ed
il transitorio aumento della secrezione di LH in questo periodo pare essere importante per consentire un’elevata se-
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crezione di estradiolo ed inibina. Pertanto, un importante
cambiamento nel presunto follicolo dominante sarebbe
l’aumentata recettività all’FSH e all’LH con l’acquisizione
dei recettori per LH appena prima che la deviazione abbia
luogo. In seguito, quando il follicolo cresce dai 25 ai 30
mm si osserva un’aumentata sintesi degli enzimi necessari
per la produzione di estradiolo, e sembra probabile che
l’aumento nella quantità di estradiolo intrafollicolare sia il
fattore responsabile dell’incrementata recettività del presunto follicolo dominante alle gonadotropine. Sembrano
inoltre coinvolti nello sviluppo del follicolo fattori di crescita quali l’insulin-like growth factor 1 (IFG-1), infatti,
nel follicolo più grande si osservano livelli crescenti di
IGF-1 e di estradiolo appena prima della deviazione. Sembrerebbe poi che ci sia un meccanismo di feedback locale
tra questi due fattori intrafollicolari che potrebbe stimolare la recettività alle gonadotropine nel presunto follicolo
dominante.
SUPEROVULAZIONE
La comprensione dei meccanismi che regolano la crescita follicolare ha consentito l’elaborazione di protocolli più
efficaci per indurre la superovulazione nella cavalla (Dippert et al. 1992; Scoggin et al. 2002). Per esempio si è scoperto che anticipare la somministrazione di estratti di ipofisi equina alle fattrici durante le prime fasi di diestro (5 o
6 giorni dopo l’ovulazione; prima della deviazione follicolare) migliora gli effetti di tale procedura.
Per quanto non ci siano al momento preparati a base
di FSH approvati dalla Food and Drug Administration
negli Stati Uniti, è disponibile in commercio, per i veterinari, un reagente in grado di indurre la superovulazione
nella fattrice derivato da estratti di ghiandola ipofisaria.
(http://www.equinefsh.info/). Il protocollo per la somministrazione di questo preparato è il seguente:
Prima fase
Cinque o sei giorni dopo l’ovulazione, effettuare un’ecografia e iniziare a somministrare 1 mL di eFSH due volte
al giorno (12,5 mg/mL).
Nota bene: Ricostituire l’eFSH* in 2 mL usando della
normale soluzione salina e somministrare 1 mL due volte al
giorno. La frazione ricostituita non usata deve essere refrigerata e gettata via dopo 24 ore.
Seconda fase
Somministrare una singola iniezione di prostaglandine
(Lutalyse o Estrumate) il secondo giorno di trattamento.
Terza fase
Continuare le iniezioni finché la maggior parte dei follicoli non ha superato i 35 mm, quindi somministrare 2500
UI di hCG e interrompere l’eFSH.
* Preparato commerciale sterile, liofilizzato che contiene eFSH attivo equivalente a 25 mg di B-FSH-ReF-001 Standard* (*Bioniche Life Sciences Standard) prodotto da Bioniche Animal Health USA, Inc., Athens, GA 30601
(888-549-4503). Tratto da: http://www.equinefsh.info/ Dr. E. L. Squires; Animal Reproduction and Biotechnology Laboratory; Colorado State University.
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Un aggiornamento sulla fisiologia riproduttiva della cavalla
Quarta fase
Monitoraggio ecografico quotidiano per confermare il
numero di ovulazioni.
Quinta fase
Effettuare il recupero degli embrioni, 7 o 8 giorni dopo
la prima ovulazione.
Nota bene:
a) Se la fattrice presenta un follicolo più grande di 30 mm
al primo esame (giorno 5 o 6), più difficilmente andrà
in contro a superovulazione.
b) Se non si ottengono più follicoli dopo 10 giorni, il trattamento andrebbe sospeso.
Con questo protocollo il numero di follicoli preovulatori si aggira intorno ai 4,2/fattrice con 3,6 ovulazioni per cavalla e 1,9 embrioni raccolti al giorno 7.
REGOLAZIONE DELLA RIPRODUZIONE
STAGIONALE NELLA FATTRICE –
NUOVI SVILUPPI SUL RUOLO DI FATTORI
DIVERSI DAL FOTOPERIODO
Sebbene il ruolo del fotoperiodo nella regolazione dell’attività riproduttiva stagionale nella cavalla sia ben noto,
ricerche condotte negli ultimi anni hanno dimostrato un
ruolo modulatorio esercitato dalla nutrizione, dalle condizioni corporee, dal clima così come da altri fattori nel determinare l’insorgere dell’attività riproduttiva nella fattrice. Inoltre, disponiamo ora di conoscenze più approfondite sui fattori neuroendocrini che regolano la stagionalità
riproduttiva nella cavalla con conseguenti mezzi potenzialmente più efficaci per manipolare l’attività riproduttiva
stessa della fattrice.
La cavalla è simile ad altri animali poliestrali stagionali
nel senso che presenta un ritmo riproduttivo endogeno,
circannuale che è soggetto a fattori esterni come il fotoperiodo, la temperatura, la nutrizione e le condizioni corporee (Nagy et al. 2000). Nel complesso sembra esserci un
ritmo riproduttivo regolato sulla stagione, sulla base di
appropriati stimoli ambientali. Le fattrici con fotoperiodo
costante (sia esso lungo o breve) sembrano avere un ritmo
circannuale con tendenza a diventare fotorefrattarie: le
cavalle mantenute con fotoperiodo costante e lungo (16
ore di luce, 8 ore di buio) tornano ad un periodo anovulatorio e viceversa.
Fattori metabolici: nonostante il fotoperiodo rappresenti il fattore predominante nella regolazione dell’attività
riproduttiva della cavalla, la temperatura ambientale e la
nutrizione/condizioni fisiche modulano in maniera netta
tale risposta. Le differenze nell’insorgenza dell’ovulazione
nelle fattrici da un anno all’altro sono risultate correlate
alla temperatura ambientale (Guerin and Wang 1994).
Analogamente, le cavalle con scarsa condizione fisica
(body condition score BCS < 5 / 9) presentavano un intervallo più lungo antecedente la prima ovulazione rispetto
alle fattrici con condizione fisica migliore (Henneke et al.
1984). Anche il pascolo delle fattrici è stato associato ad
un’insorgenza precoce della stagionalità riproduttiva,
confermando un effetto “erba verde” nelle cavalle (Carnevale et al. 1997).
Diversi studi hanno evidenziato i potenziali effetti metabolici sulla stagionalità riproduttiva della cavalla; da
queste ricerche si evince come la risposta riproduttiva al
ridursi del numero di ore di luce sia associata alle condizioni fisiche in relazione alle variazioni di concentrazione
di leptina circolante (Fitzgerald e McManus 2000). La
leptina è un ormone secreto nel tessuto adiposo con notevoli variazioni stagionali e sembra essere un importante
segnale tra il bilancio energetico complessivo e l’ipotalamo. Pertanto, le concentrazioni di leptina nel sangue variano con il variare del grasso di deposito. In uno studio
condotto da Gentry et al., le fattrici sottoposte a restrizione alimentare e con una condizione fisica bassa (BCS
3 – 3,5 / 9) avevano in autunno livelli sierici di leptina
più bassi rispetto a quelle cavalle alimentate in modo tale
da mantenere una condizione fisica migliore (7,5 – 8,5)
(Gentry et al. 2002). In questo studio, tutte le cavalle del
gruppo con BCS alto, tranne una, hanno continuato ad
avere attività follicolare durante l’anaestro invernale
mentre le cavalle con BCS basso sono entrate in un periodo di profondo anaestro caratterizzato da una marcata
atrofia ovarica (Gentry et al. 2002). Queste fattrici con
condizioni fisiche scarse presentavano un periodo anovulatorio molto più lungo (da 6 a 7 mesi) rispetto a quelle
con condizioni corporee migliori che o non avevano periodo anovulatorio o, qualora presente, estremamente
breve e caratterizzato da continuo sviluppo follicolare.
Sembra che le cavalle con condizioni corporee migliori
abbiano depositi ipofisari di LH e prolattina maggiori,
come risulta dalle misurazioni effettuate sotto stimolazione di GnRH o TRH, rispettivamente. Le fattrici con BCS
basso, invece, avevano livelli ematici di leptina, IGF-I e
prolattina più bassi durante il periodo anovulatorio.
Sembra che la prolattina faciliti l’instaurarsi dell’attività
riproduttiva durante la transizione primaverile; tuttavia il
meccanismo d’azione preciso della prolattina resta dubbio; la prolattina potrebbe agire a livello ovarico stimolando i recettori per l’LH e l’FSH (Nagy et al. 2000). La
somministrazione di prolattina alle fattrici stimola l’insorgenza della prima ovulazione e stimola la caduta del
pelo (Thompson, Jr. et al. 1997).
Regolazione neuroendocrina della stagionalità riproduttiva nella fattrice: la secrezione di melatonina da parte
della ghiandola pineale rappresenta un meccanismo chiave nella trasduzione dei cambiamenti del fotoperiodo in
variazioni dell’attività riproduttiva nella cavalla (Ginther
1992). Durante le ore di buio la secrezione di tale ormone aumenta, e questo cambiamento sembra essere il più
importante nella regolazione fotoperiodica della stagionalità riproduttiva. Inoltre, la melatonina medierebbe gli
effetti sulla secrezione di GnRH da parte dell’ipotalamo
in maniera indiretta attraverso diversi neurotrasmettitori
(Nagy et al. 2000).
In particolare, durante la stagione non-ovulatoria, sembra esserci un’inibizione sul rilascio di GnRH sia opiodergica sia dopaminergica (Nagy et al. 2000). Questi neurotrasmettitori incrementerebbero l’inibizione tonica della
secrezione di GnRH nell’ipotalamo o direttamente o incrementando un meccanismo di feedback negativo nei
confronti della sensibilità all’estradiolo durante la stagione
non riproduttiva.
Ippologia, Anno 16, n. 1, Marzo 2005
METODOLOGIE FARMACOLOGICHE
PER MANIPOLARE L’INSORGERE DELLA
TRANSIZIONE PRIMAVERILE NELLE FATTRICI
GnRH: la somministrazione di una singola dose di GnRH
nelle fattrici in fase anovulatoria comporterà un incremento
transitorio del rilascio di LH e di FSH da parte dell’ipofisi.
Queste scoperte dimostrano come l’ipofisi sia in grado di rispondere alla somministrazione esogena di GnRH durante
la stagione anovulatoria, situazione prevedibile in base alle
attuali conoscenze sul controllo della stagionalità riproduttiva nel cavallo. Diversi studi hanno dimostrato che la somministrazione di GnRH può stimolare lo sviluppo follicolare e l’ovulazione nelle fattrici anovulatorie. Sono stati usati
diversi tipi di piani nutrizionali e alcuni analoghi del GnRH
per stimolare lo sviluppo follicolare e l’ovulazione durante il
periodo anovulatorio e o di transizione nella cavalla. In un
primo lavoro, con la somministrazione di GnRH, si è tentato di fornire dei frequenti “pulses” di GnRH (ogni ora) per
stimolare il rilascio di gonadotropine. Nel trattamento con
GnRH, nonostante la somministrazione pulsatile di GnRH
possa incrementare la risposta rispetto alla somministrazione continua, diversi studi hanno dimostrato che un apporto
costante di GnRH o di un suo analogo è efficace nello stimolare lo sviluppo del follicolo e la sua ovulazione. La somministrazione di un potente agonista del GnRH due volte al
giorno ha stimolato la prima ovulazione nelle cavalle anovulatorie o in periodo di transizione.
Sebbene la somministrazione di GnRH o di suo analogo in cavalle in periodo anovulatorio induca una risposta
follicolare e l’ovulazione in alcune fattrici, tale trattamento sembra essere più efficace in fattrici che sono già entrate nel periodo di transizione ed hanno quindi già alcuni
follicoli in fase di sviluppo. Le fattrici in pieno anaestro
impiegano più tempo a rispondere al GnRH esogeno e
probabilmente rientreranno in uno stato anovulatorio dopo l’ovulazione indotta; infatti alcune fattrici in cui l’ovulazione era stata indotta con il GnRH durante l’anaestro
non sono riuscite a sviluppare un corpo luteo. In seguito
ad ovulazione indotta con il GnRGH in fattrici in profondo anaestro (follicoli < 15 mm) il tasso di gravidanza al
giorno 11 era pari a 64%; comunque, il grado di perdita
di gravidanza al giorno 40 era del 64%.
Queste perdite sembrano correlate a basse concentrazioni sieriche di progesterone, infatti il corpo luteo che si viene
a formare in queste fattrici dopo l’ovulazione non sarebbe
completamente funzionante. Quando l’ovulazione veniva,
invece, indotta in quelle fattrici in fase di transizione, con le
ovaie attive, non si osservava nessun incremento nella perdita di embrioni. Pertanto, l’utilizzo di GnRH per indurre lo
sviluppo follicolare e l’ovulazione sembra ottenere maggiori
benefici nelle cavalle che sono già entrate nella fase di transizione e con uno sviluppo follicolare già evidente (> 20
mm) nel momento in cui il trattamento ha inizio.
Sono stati usati diversi metodi per somministrare il
GnRH, tra cui l’uso di una minipompa osmotica, che ne
consente un continuo rilascio (Alzet pump), impiantata nel
sottocute rilasciando il GnRH nell’arco di diversi giorni.
Sono state usate con successo anche serie di diverse iniezioni (effettuate a diversi intervalli: da un’iniezione all’ora fino
a due sole al giorno), ma questo tipo di trattamento è troppo intensivo per un’applicazione pratica. Esistono anche
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dei sistemi a rilascio pulsatile, ma l’apparecchiatura risulta
troppo costosa per la routine. Il sistema più promettente
per il rilascio di GnRH consiste nell’utilizzo di impianti a
rilascio controllato che forniscono un quantitativo costante
di un agonista del GnRH per un lungo lasso di tempo, fino
ad un mese. In tutti i casi, le fattrici, durante il periodo di
transizione, ovulavano circa 18 giorni dopo l’inizio del trattamento. La fertilità nelle fattrici indotte ad ovulare nel periodo di transizione con il GnRH sembra sovrapponibile a
quella delle fattrici di controllo. Il tasso di gravidanza in
queste cavalle indotte ad ovulare con il GnRH nel periodo
di transizione era alto (pari all’80% in uno studio), tuttavia
sono necessari ulteriori studi per meglio caratterizzare la
fertilità nelle fattrici trattate con GnRH in transizione.
Sembra probabile che alcuni tipi di preparati a base di
GnRH, probabilmente sotto forma di un prodotto a rilascio controllato, possano essere presto commercialmente
disponibili. McKinnon et al., (McKinnon et al. 1997) hanno dimostrato che la somministrazione a giorni alterni di
impianti di deslorelina (Ovuplant), per un totale di sei impianti, ha stimolato l’ovulazione nelle fattrici in transizione.
Nonostante la somministrazione di GnRH sia stata ampiamente documentata in merito alla capacità di facilitare l’insorgere dell’ovulazione nella transazione primaverile, la
mancanza di prodotti prontamente disponibili per il rilascio controllato del GnRH e dei suoi analoghi ha limitato
l’uso di questa sostanza per manipolare la durata della
transizione primaverile nelle fattrici.
Antagonisti della dopamina: gli antagonisti specifici per
il recettore D2 della dopamina sono stati usati con successo in diversi studi per lo stimolo dell’insorgenza dell’ovulazione nella transizione primaverile nelle fattrici. Due di
questi antagonisti della dopamina, il sulpiride e il domperidone, vengono ora usati nella clinica in maniera frequente per controllare l’insorgenza dell’attività riproduttiva nella cavalla (Nagy et al. 2000). La somministrazione di
domperidone (1,1 mg/kg, p.o.; sid) in cavalle in anaestro
a partire dal 15 di gennaio (nell’emisfero boreale) ha significativamente ridotto l’intervallo tra le ovulazioni in
confronto al gruppo di controllo (51 vs. 129 giorni dall’inizio del trattamento, rispettivamente) (Brendemuehl e
Cross 2000). La popolazione follicolare nelle fattrici trattate è incrementata di dimensioni e di numero nel giro di
due settimane dopo la somministrazione iniziale di domperidone. Il trattamento con questa molecola è stato anche associato ad un aumento della concentrazione ematica di prolattina, estradiolo ed LH nelle cavalle trattate
(Brendemuehl and Cross 2000). Il sulpiride, un altro antagonista della dopamina, è stato usato in diversi studi per
stimolare l’insorgere dell’ovulazione nel periodo di transizione (2002; Besognet et al. 1997; Daels et al. 2000). La
risposta alla somministrazione di antagonisti della dopamina sembra però essere condizionata da diversi fattori
tra cui lo stadio di anaestro e l’inizio del trattamento. Infatti, le fattrici che erano in profondo anaestro necessitavano di un trattamento prolungato (da 50 a 60 giorni) con
sulpiride prima che si osservasse la prima ovulazione,
mentre le fattrici in transizione primaverile ovulavano intorno ai 12 - 22 giorni dopo l’inizio del trattamento con
sulpiride (Nagy et al. 2000). Altri fattori, come la temperatura ambientale e la condizione corporea potrebbero
28
Un aggiornamento sulla fisiologia riproduttiva della cavalla
essere dei possibili elementi in grado di influenzare l’effetto della somministrazione di sulpiride nella cavalla
(Daels et al. 2000). Per queste ragioni, una combinazione
di fotoperiodo esteso associato ad una terapia con antagonista dopaminergico potrebbe accorciare l’intervallo tra i
trattamenti e comportare una risposta maggiormente prevedibile. Un protocollo che ha stimolato con successo l’ovulazione prevedeva l’utilizzo di un fotoperiodo esteso
(14,5 ore) con inizio ai primi di gennaio (emisfero boreale) associato a somministrazione di sulpiride (1,0 mg/kg,
IM; bid) con inizio 14 giorni dopo l’inizio del fotostimolo
(2002); le fattrici trattate secondo questo protocollo hanno ovulato in media 26 giorni dopo l’inizio del trattamento con sulpiride. L’esperienza clinica suggerisce che la dose di sulpiride può essere ridotta a 0,5 mg/kg; IM, sid
consentendo di ottenere uguali risultati.
LUTEOLISI NELLE FATTRICI
Riconoscimento materno della gravidanza nelle fattrici:
il processo grazie al quale il frutto del concepimento nella
specie equina previene la lisi del corpo luteo con conseguente
mantenimento di elevati tassi di progesterone nel sangue viene definito riconoscimento materno della gravidanza (Sharp
2000). Sebbene non sia ancora stato stabilito con precisione
quale sia l’esatta natura del segnale embrionale responsabile
del riconoscimento materno della gravidanza nella cavalla, ci
sono nuove importanti informazioni concernenti il processo
di luteolisi e come l’embrione controlli la luteostasi. Un fenomeno di critica importanza nel processo di riconoscimento
della gravidanza è ormai noto essere la mobilità dell’embrione nell’utero fino ad approssimativamente il giorno 16 dopo
l’ovulazione (McDowell et al. 1988). In particolare, durante il
periodo compreso tra il giorno 10 e 14, si osserva un’estrema
motilità dell’embrione nell’utero che sembra mosso dalla secrezione di prostaglandine (probabilmente ad opera dell’embrione stesso). Questo fenomeno è stato dimostrato con la
somministrazione di flunixin meglumine in fattrici durante
questo periodo con conseguente rapida e drastica diminuzione di mobilità del feto associata alla somministrazione di un
antiprostaglandinico (Stout e Allen 2001).
Come detto in precedenza, l’esatta natura del segnale embrionale responsabile per il riconoscimento della gravidanza
nella cavalla non è ancora stata definita; tuttavia, è chiaro che
la presenza dell’embrione nell’utero determina una marcata
riduzione nella secrezione di PGF2α nelle fattrici gravide rispetto a quelle in estro (Sharp 2000; Stout e Allen 2002;
Starbuck et al. 1998). Uno studio recente ha dimostrato come l’espressione della cicloossigenasi-2 (COX-2) da parte
dell’endometrio equino sia significativamente più bassa nelle
fattrici gravide rispetto a quelle che non lo sono e che l’inibizione della COX-2 da parte dell’embrione possa rappresentare un momento cruciale nel blocco della secrezione di
PGF2α nell’endometrio delle fattrici gravide (Boerboom et
al. 2004). La COX-2 è importante nella conversione enzimatica dell’acido arachidonico in PGH2, un intermedio instabile della prostaglandina che viene poi ulteriormente metabolizzato a PGF2α. L’inibizione della COX-2 potrebbe rappresentare un momento critico nel blocco del rilascio endometriale di PGF2α e nel controllo della luteostasi durante le
prime fasi di gravidanza nelle fattrici.
Interazione tra ossitocina e PGF nella luteolisi della
fattrice: è ampiamente dimostrato che l’ossitocina e le
prostaglandine agiscono all’unisono nella regolazione
della luteolisi nelle fattrici. Nella cavalla, l’ossitocina esogena può stimolare la luteolisi durante il tardo diestro
(Goff et al. 1987), e pare si inneschi un meccanismo di
feedback tra ossitocina e PGF2α nelle fattrici cicliche
che determina la luteolisi. Durante il tardo diestro si osserva un aumento nell’espressione di recettori per l’ossitocina a livello endometriale nelle fattrici non gravide rispetto all’endometrio di quelle gravide associato ad
un’aumentata recettività dell’endometrio stesso al rilascio
di PGF2α in risposta all’ossitocina (Starbuck et al. 1998;
Sharp et al. 1997); questo cambiamento nella recettività
all’ossitocina sembra abbia luogo intorno al decimo giorno del ciclo estrale (Goff et al. 1987). Durante il tardo
diestro, nella cavalla, sembra esserci poi una correlazione
tra il rilascio di ossitocina da parte dell’ipofisi posteriore
a pulse di elevata ampiezza ed il rilascio pulsatile di
PGF2α da parte dell’endometrio (Vanderwall et al.
1998). Pertanto, le variazioni nell’espressione dei recettori per l’ossitocina nel tardo diestro sembrano essere
un’altra differenza significativa tra le fattrici cicliche e
quelle gravide al momento della luteolisi.
Effetti dell’ossitocina e della PGF2α durante la prima
fase luteinica nelle fattrici trattate per una persistente luteolisi post-accoppiamento: la somministrazione di agenti ecbolici uterini è diventata comune nel trattamento
delle cavalle che presentano un ritardo nella clearance
dell’utero e persistente endometrite post-accoppiamento
(LeBlanc 2003). Tuttavia, ci sono delle preoccupazioni in
merito ai possibili effetti legati all’utilizzo di queste sostanze nel periodo post-ovulatorio sulla funzionalità del
corpo luteo nella cavalla. In uno studio, la somministrazione quotidiana di cloprostenolo (250 µg) al giorno 0 e
2 dopo l’ovulazione ha determinato una riduzione di
progesterone nelle cavalle trattate rispetto ad altre trattate con ossitocina (20 UI q. 6 ore); ciononostante, non è
stata osservata nessuna differenza nel tasso di gravidanza
(13/18 v 13/19) tra i due diversi trattamenti (Nie et al.
2003). In un altro studio, invece, Troedsson et al. hanno
riportato che la somministrazione di cloprostenolo (500
µg) nei giorni 0, 1, 2 o nel giorno 2 ha ridotto i livelli sierici di progesterone durante la prima fase luteinica e ha
diminuito i tassi al giorno 14 rispetto al gruppo di controllo (Troedsson et al. 2001). Questi risultati sono stati
confermati da un ulteriore studio in cui la somministrazione di cloprostenolo (250 µg) al giorno 0 ed 1 postovulazione ha ridotto i livelli ematici di progesterone,
nella prima fase luteinica, e determinato tassi di gravidanza inferiori rispetto alle fattrici di controllo (Brendemuehl 2002). La somministrazione di ossitocina nel periodo immediatamente successivo all’ovulazione non era
comunque associata ad una ridotta concentrazione ematica di progesterone e inferiori tassi di gravidanza. Questi
studi indicano che il corpo luteo nella cavalla può essere
sensibile alla somministrazione di prostaglandine durante
la prima fase luteinica e che l’ossitocina risulta più indicata rispetto al cloprostenolo nel trattamento della clearance uterina ritardata nel periodo post-ovulatorio (LeBlanc 2003).
Ippologia, Anno 16, n. 1, Marzo 2005
Basse dosi di PGF2α per indurre la luteolisi nella fattrice:
Irvine e colleghi in Nuova Zelanda hanno recentemente
dimostrato che la dose necessaria di PGF2α per indurre
la luteolisi in diestro può essere ridotta anche di dieci volte somministrando la PGF2α in due rate ad intervalli di
24 ore (Irvine et al. 2002). Nel loro studio, la somministrazione di 0,5 mg di PGF2α due volte ad intervalli di 24
ore ha aumentato la percentuale di cavalle in cui è effettivamente avvenuta la luteolisi rispetto alla somministrazione di una unica dose di 10 mg tra il giorno 6 ed 11 del ciclo (21/21 vs. 17/22 fattrici); tuttavia un’unica dose di 0,5
mg non era efficace. Inoltre, la microdose di PGF2α
comporta meno effetti collaterali rispetto a quella di 10
mg (Irvine et al. 2002). Sebbene il meccanismo di azione
delle due dosi di PGF2α non sia noto, Irvine e colleghi
ipotizzano che la somministrazione di una prima dose
possa agire sensibilizzando il corpo luteo agli effetti di
una seconda somministrazione.
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Effetti della dilatazione della cervice sul rilascio di
PGF2α e sulla funzione luteinica: nonostante traumi meccanici o fenomeni irritativi per l’endometrio determinino nella
cavalla, durante il diestro, il rilascio di PGF2α e conseguente luteolisi (Hurtgen and Whitmore 1978), gli effetti della
dilatazione della cervice durante il diestro sono meno chiari.
Mentre l’inserimento di un catetere attraverso la cervice in
fattrici in diestro (giorni 5 - 7) non influisce sulle concentrazioni ematiche di progesterone o sulla durata del ciclo estrale, una dilatazione della cervice successiva ha determinato
una riduzione nei livelli ematici di progesterone ed ha ridotto la durata del diestro (Handler et al. 2003). La dilatazione
della cervice è stata associata ad un aumento nel rilascio di
ossitocina che, a sua volta, sembra mediare gli effetti sulla
funzionalità luteinica e sulla durata del diestro.
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Parole chiave
Fattrice, fisiologia della riproduzione, follicologenesi, corpo luteo, diagnosi di gravidanza.
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Key words
Mare, reproductive physiology, folliculogenesis, corpus luteum, pregnancy recognition.
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