Introducción

El objetivo de un sistema de lechería bovina, debe estar encaminado a que las vacas produzcan un alto volumen de leche por lactancia y queden gestantes en el menor tiempo posible después del parto, o que su dinámica reproductiva permita alcanzar un producto nacido vivo por año (^{Berry et al, 2014}, pág. 3902). Los sistemas de bovinos lecheros en condiciones tropicales, basan su competitividad en el pastoreo y la adaptación fisiológica a las condiciones de estos sistemas (^{Noro et al., 2012}, pág.160).

El periodo de transición comprende las tres semanas finales de la gestación y las tres primera semanas posparto, está marcado por intensos cambios endocrinos y metabólicos, asociados a la disminución en la ingestión de alimentos y el balance energético de los tejidos, el cual es función del consumo y gasto de energía para mantenimiento corporal y para la síntesis de leche (^{Seifi, Gorji-Dooz, Mohri, Dalir-Naghadeh y Farzaneh, 2007}, pág. 255; ^{Pushpakumara, Gardner, Reynolds, Beever y Wathes, 2003}, pág. 1167); un incremento en las necesidades de nutrientes en este periodo, asociado con la disminución del apetito puede generar en las vacas Balance Energético Negativo (BEN), el cual es a menudo observado entre la última semana de la gestación y los primeros dos meses posparto (^{Bisinotto et al., 2012}, pág. 262).

Para minimizar los efectos del BEN se han desarrollado estrategias alimenticias en las vacas en pastoreo durante el periodo del posparto temprano. Lo más usual es la suplementación con fuentes ricas en carbohidratos, pero éstos en altos volúmenes afectan la fermentación ruminal (^{Humer et al., 2018}, pág. 881); igualmente, se han empleado diversas fuentes de lípidos como aceites de pescado, semillas de oleaginosas (algodón, girasol o soya), así como grasas de sobrepaso como las grasas hidrogenadas o jabones de calcio de ácidos grasos (^{Duque, Olivera, Rosero y Gallo, 2013}, pág. 3813). El incremento en la densidad energética de la dieta, favorece la producción láctea, previene desórdenes metabólicos, restaura la pérdida de condición corporal y mejora el desempeño reproductivo de la vaca (^{Salas, Herrera, Gutiérrez, Ku-Vera y Ake-Lopez, 2011}, 386). El suministro de energía para las vacas lecheras sin efectos negativos sobre la fermentación ruminal es una opción que parcialmente se logra con grasas de sobrepaso (^{Lohrenz et al., 2010}, pág. 5870), esta adición se ha propuesto como una forma posible de disminuir la concentración de ácidos grasos libres y ayudar a prevenir la incidencia de cetosis (^{Garro, Mian y Cobos Roldan, 2014}, pág. 5); se considera que una mayor densidad energética puede también estimular el crecimiento de las papilas ruminales y así mejorar la absorción de los ácidos grasos volátiles, incrementando la insulina sanguínea y disminuyendo la movilización de ácidos grasos desde el tejido adiposo (^{Pushpakumara et al., 2003}, pág. 1176).

Otra opción alternativa de manejo alimentar es el uso de moduladores ruminales, entre los que se destacan los ionóforos como la monensina (^{Sá Fortes et al., 2008}, pág. 183), o el uso de fuentes de nitrógeno no proteico a través de urea protegida (^{Goulart et al., 2013}, pág. 4). Los ionóforos tipo monensina, modifican el ambiente ruminal y la proporción de acetato-propionato, incrementan la concentración de lactato usado para síntesis de propionato por la vía del acrilato, disminuyen la deaminación y degradación de proteínas en el rumen, inhiben la síntesis de formiato en bacterias gram positivas, reducen la generación de metano, disminuyen la producción de ácido láctico en condiciones de acidosis, deprimen el crecimiento de las bacterias gram negativas productoras de succinato, inhiben el recambio del contenido ruminal, provocan una ligera inhibición de los protozoarios (^{Pinos y González, 2000}, pág. 381) y logran mantener un pH interno adecuado sin gasto de energía adicional, lo que lleva a una reducción del crecimiento y la reproducción de algunas bacterias (^{Pereira de Sousa, 2016}, pág. 14).

El Nitrógeno no proteico (NNP), ha sido considerado como una posibilidad para incrementar la síntesis de microbiota ruminal, en ausencia de fuentes de proteína cruda (^{Noro et al., 2012}, pág. 161). Una alternativa de manejo para la utilización de la urea en la alimentación de rumiantes es modificar la tasa de liberación de nitrógeno, haciéndola más lenta, de tal manera que se sincronice con la fermentación de los carbohidratos (^{Marichal, Trujillo, Guerra, Carriquiry y Piaggio, 2009}, pág. 56-58). La urea protegida permite controlar la degradación del nitrógeno, esta liberación lenta puede llegar hasta 24 a 36 horas después de la ingestión, proporcionando una mejor sincronía con la liberación de la energía de la dieta, haciendo más eficiente la conversión de nitrógeno en proteína microbiana y reduciendo el riesgo de intoxicación por la acumulación del amoniaco en el rumen (^{Zeitz et al., 2018}, pág. 8012).

Los indicadores productivos y reproductivos de los hatos en Colombia no son buenos. Se estima que el promedio nacional de producción de leche por vaca día es de 4,5 litros; para el departamento del Valle del Cauca la situación es algo diferente, con un promedio de 13,1 litros en ganadería semi intensiva y una capacidad de carga de 3,5 animales por hectárea, reflejan una mejor situación regional que la ganadería colombiana, donde el promedio nacional del intervalo entre partos se estima en 695 días y la tasa de natalidad en 51% (^{Finca SAS, 2018}). En el país, al igual que ha sucedido en los escenarios internacionales la interacción nutrición-fertilidad, puede ser un área de trabajo que propicie cambios importantes en los sistemas productivos (^{Perdomo, Peña, Carvajal, Murillo, 2017}, pág. 3; ^{Roche, 2006}, pág. 292).

El Balance Energético Negativo durante las primeras tres a cuatro semanas posparto, está altamente correlacionado con la producción de leche y el intervalo a la primera ovulación. Es conocido que las vacas con elevada condición corporal al parto pueden tener disminución del apetito y desarrollar un BEN más severo, que las vacas con condición corporal baja o moderada y consecuentemente presentarán incremento en la movilización de grasa y a una mayor acumulación de triglicéridos en el hígado, lo que se ha asociado a un largo intervalo entre el parto a la primera ovulación y a una reducción de la fertilidad (^{Roche, 2006}, pág. 283). El BEN, por tanto, puede prolongar el anestro posparto en las vacas lecheras (^{Benedet, Manuelian, Zidi, Penasa y De Marchi, 2019}, pág. 1680). Aunque es claro que la disponibilidad de reservas de energía controla la función reproductiva al regular la secreción de GnRH, los mecanismos por los cuales el hipotálamo monitorea el estado energético del animal y la regulación de la función ovárica, aún no han sido bien establecidos (^{Mellouk et al., 2019}, pág. 2).

Con el fin de analizar alternativas de manejo que aumenten la eficiencia productiva y reproductiva, mediante la reducción del balance energético negativo, en vacas lecheras en pastoreo en trópico, el presente trabajo tuvo como objetivo evaluar cuatro suplementos nutricionales, dos de estos empleados como optimizadores de la fermentación ruminal, a través de indicadores metabólicos y de eficiencia productiva.

Materiales y Métodos

El procedimiento experimental fue avalado y autorizado por el comité de ética en investigación, de la Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira.

Resultados

A. Indicadores del metabolismo energético, proteico, mineral, endocrino y Condición Corporal

En la Tabla 2, se presenta el análisis estadístico para los metabolitos estudiados, efecto del tratamiento asociado al tipo de suplementación, periodo (dos muestreos en el preparto y ocho en posparto) y para la interacción entre los efectos principales, con una significancia de p<0,05.

Tabla 2 Significancia estadística asociada a metabolitos, hormonas y condición corporal, para tratamientos, periodos y la interacción tratamiento-periodo en el proceso experimental. 

Variable	Tratamiento	Periodo	Tratamiento *Periodo
BHB	0,0004	<0,0001	<0,0001
NEFA	0,0081	<0,0001	0,2586
Colesterol	0,0148	<0,0001	<0,0001
Triyodotironina (T3)	0,0144	<0,0001	<0,0001
Cortisol	0,001	<0,0001	<0,0001
Proteína total	0,0004	<0,0001	<0,0001
Urea	0,0095	0,0306	0,0166
Calcio	0,0017	<0,0001	<0,0001
Fósforo inorgánico	0,0052	0,0005	0,0257
Magnesio	<0,0001	<0,0001	0,0051
Condición corporal	0,0043	<0,0001	0,8836

Nota: Cuando p<0,05 se considera que existe efecto estadístico.

Fuente: Elaborado por los autores.

En la Figura 1, se presentan las variaciones en los metabolitos relacionados con los indicadores de energía, proteína y para condición corporal de los tratamientos experimentales durante el periodo analizado. La condición corporal (CC) presentó un comportamiento típico, en todos mostró una caída en el periodo posparto. En los grupos de tratamiento con suplementación experimental ésta se presentó en el posparto, el grupo control, la exhibió antes del parto.

Fuente: Elaborado por los autores

Figura 1 Comportamiento de los indicadores del metabolismo energético y proteico, y de la condición corporal en el periodo de transición y primera fase de la lactancia en vacas lecheras en pastoreo en trópico bajo. 

Para las hormonas analizadas (Triyodotironina -T3- y cortisol), al igual que para los minerales: calcio, fósforo y magnesio, importantes para el estudio de los ajustes homeostáticos que ellos realizan para favorecer la eficiencia reproductiva (^{Wilde, 2006}, pág. 241), la concentración durante el periodo experimental se muestra en la Figura 2. Los valores son indicativos de la respuesta fisiológica de tipo endocrino a la suplementación, al estrés y a la regulación del metabolismo basal.

Fuente: Elaborado por los autores.

Figura 2 Comportamiento por periodo y tratamiento del calcio, fósforo, magnesio, T3 y cortisol, analizados durante el periodo de transición y primera fase de la lactancia en vacas lecheras en pastoreo en trópico bajo. 

Las determinaciones permiten analizar el comportamiento diferencial entre las suplementaciones ofrecidas, la interacción entre éstas y el periodo en el cual fueron obtenidas y el comportamiento contrastante entre los tratamientos y el grupo control. Todos los valores se presentan con su respectivo error estándar, así es posible ver el comportamiento dentro de los grupos suplementados.

Discusión

Los indicadores del metabolismo energético analizados para evaluar los cuatro tratamientos de suplementación fueron: betahidroxibutirato (BHB), colesterol y ácidos grasos no esterificados (NEFA), todos relacionados con el posible balance energético negativo (BEN) y sus efectos. Estadísticamente los NEFA mostraron significancia para periodo de muestreo y tratamiento, este metabolito, junto con el BHB, que mostró efecto en la interacción periodo*tratamiento, son utilizados como herramienta de diagnóstico para evaluar el grado de BEN en las vacas en periodo de transición (^{Quiroz Rocha et al., 2009}, pág. 386). Las bajas concentraciones de NEFA, muestran que los animales no presentaron un desbalance severo en energía y que existió un aporte básico para atender los requerimientos de mantenimiento e inicio de lactancia. Así mismo, los valores de BHB no mostraron elevada movilización de grasas corporales que pudieran incidir en la presentación de cetosis subclínica, patología derivada del BEN (^{Garro, Mian y Cobos Roldan, 2014}, pág. 4). Las variaciones en NEFA y BHB a través del experimento se relacionan con los requerimientos metabólicos asociados al periodo de transición e inicio de lactancia y con el tipo de suplementación (^{Goulart et al., 2013}, pág. 3; ^{Consentino et al., 2008}, pág 892). La monensina presentó el mejor efecto sobre el BEN; ya que en este grupo se presentaron las concentraciones más bajas de BHB y NEFA, igualmente se evidenció menor cambio en la condición corporal. Frente al colesterol, la monensina también actuó, al presentar mayores valores en su concentración, lo que a su vez pudo incidir en la síntesis de hormonas esteroides, como ha sido reportado (^{Seifi et al., 2007}, pág. 254). El tratamiento con grasa sobrepasante mostró altos valores de BHB y colesterol, en la mayoría de periodos indicando que el aporte extra de grasa, influencia el metabolismo lipídico, reduce la movilización corporal, pero a su vez no promueve un uso completo de las grasas, por lo cual la concentración de metabolitos asociados con lipólisis fue elevado (^{Domínguez et al., 2007}, pág. 44).

En todos los tratamientos la condición corporal disminuyó en el posparto temprano, revelando BEN. El grupo control mostró caída en la condición antes del parto, lo cual pudo deberse al manejo del grupo, al ser este el que inició el experimento y tuvo un mayor tiempo fuera del pastoreo. Así mismo, en el control se evidenció una disminución acelerada y marcada en la condición corporal y un periodo de recuperación más lento, en comparación con los otros tres tratamientos. En el grupo con urea protegida se observaron valores constantes, con un comportamiento menos oscilatorio, este es el grupo en el cual la caída de la CC es más tardía y su recuperación antecede a la del grupo con grasa sobrepasante y al control, los cuales presentaron la condición corporal más baja; en éstos, la CC descendió rápidamente y su caída fue dramática alcanzando un valor de 2,25 (escala 1-5) y su recuperación fue más lenta en los primeros 100 días posparto; la condición nunca fue superior a 2,75. Los resultados en CC encontrados guardan estrecha relación con otros trabajos en trópico bajo (^{Contreras y Sordillo, 2011}, pág. 286). Se pudo observar que el grupo con monensina presentó un mejor comportamiento de la condición corporal, pues su caída fue tardía y su recuperación rápida, seguido por el grupo con urea protegida, que presentó un buen comportamiento, pero perdió más condición corporal que el grupo con monensina.

El tratamiento con urea protegida afectó significativamente las concentraciones de proteínas totales y urea, sin embargo, no se alteraron los valores séricos de urea, igual comportamiento mostró el grupo control, lo que estaría indicando que en los periodos próximos al parto se presentan limitantes para la síntesis de proteína bacterial y que la urea protegida de liberación lenta, aún bajo altos niveles proteicos en la dieta (Tabla 1), contribuye a mejorar los aportes de proteína bacterial sin excesos o riesgos para la salud animal (^{Duque, Noguera y Restrepo, 2009}, pág. 9). La monensina, también afectó la concentración sérica de proteína y urea; la grasa sobrepasante no mostró afectación, lo cual indica que la manipulación ruminal directa, afecta el metabolismo proteico en las vacas en pastoreo (^{Calomeni, 2011}).

Tal como se ha demostrado en estudios previos se evidenció que el periodo de transición afecta el aporte de minerales, en especial calcio, fósforo y magnesio, estos fueron determinados para monitorear los mecanismos homeostáticos y homeorréticos necesarios para favorecer la eficiencia reproductiva (^{Wilde, 2006}, pág. 242). Se encontró que el tratamiento con monensina originó un mayor valor en la concentración de calcio y fósforo, seguido por el tratamiento de grasa sobrepasante. Para magnesio, el tratamiento con urea protegida ocasionó el segundo mayor valor en la concentración, esto indica que los dos tratamientos con actividad directa en el rumen, afectan la absorción y concentración mineral. Se conocen diversas patologías como hipocalcemia e hipomagnesemia que originan alteraciones severas que afectan la producción lechera y la dinámica de la reproducción (^{Bisinotto et al., 2012}, pág. 261), pero las concentraciones minerales halladas no evidenciaron situaciones críticas que pudiesen ocasionar problemas en el periparto o sobre la actividad reproductiva (^{Benedet et al., 2019}, pág. 1683). En la Tabla 2, se presenta la significancia estadística para los minerales durante los períodos de muestreo y en la Figura 2, su comportamiento en el tiempo. Se determinó que los tratamientos de suplementación afectan principalmente al calcio y al magnesio, mostrando que la monensina, generó la mayor concentración sérica de estos.

La suplementación afectó a los componentes endocrinos determinados (cortisol y T3); para ambos se presentó efecto en la interacción tratamiento*periodo (Tabla 2), el efecto periodo muestra su influencia en el comportamiento a lo largo de todo el experimento, donde se asociaron tres fases fisiológicas: final de gestación, periodo de transición y primera fase de lactancia. La concentración sérica de cortisol presentó una amplia oscilación, la cual ya ha sido reportada en este tipo de trabajos donde la homogeneidad del grupo experimental es una limitante, debido al número de animales requeridos para reducir variaciones asociadas a lactancia, edad, peso y que a su vez al inicio del experimento estén en similar fase de gestación (^{Campos, Hernández, Giraldo y González, 2009}, pág. 792); por otra parte, los animales exhibieron diferente grado de adaptación al medio y tipo de respuesta a la manipulación, lo que posiblemente ocasionó la oscilación del cortisol; se observó que su concentración en algunos períodos experimentales, en especial en los días 90 y 105 del posparto, fue mayor que en aquellos más cercanos al parto como sería de esperar, probablemente en estos periodos el cambio en grupo de ordeño, balance energético y estado reproductivo se modificaron, llevando a que los animales manipulados respondieran individualmente con estrés, lo cual ocasionó en estos periodos mayores valores que los fisiológicos del parto, ya que en vacas multíparas (mínimo tres partos), el estrés del parto en sí, se esperaría no las afecte en alto grado (^{Campos et al., 2009}, pág. 793).

Para la Triyodotironina hormona asociada al consumo de oxígeno y por ende a la homeostasis, se observaron diferencias en los tiempos de muestreo, lo cual está relacionado con los cambios fisiológicos regulatorios en el periodo de transición (^{Ninabanda, 2018}, pág. 69); no se observó diferencia con mérito estadístico entre los grupos experimentales, mostrando que la hormona no respondió a los desafíos que alteraran su secreción, lo cual evidencia cierta adaptación metabólica y efecto de la utilización del iodo, presente en la sal mineralizada suministrada en el sistema de producción.

El análisis conjunto entre metabolitos e indicadores de eficiencia reproductiva, es un enfoque de trabajo empleado en bovinos (^{Goulart et al., 2013}, pág. 4); la reactivación ovárica es un proceso fisiológico multifactorial, donde los componentes nutricionales como los analizados en el presente trabajo, inciden en el reinicio de la actividad reproductiva; para evaluar ésta se tuvieron en cuenta las estructuras ováricas, determinadas por ultrasonografía ovárica a partir del día 30 posparto como se presenta en la Tabla 3, los resultados encontrados son similares a otras investigaciones realizadas en trópico (^{Domínguez, Garmendia y Martínez, 2007}, pág. 47). La frecuencia relativa de las estructuras ováricas fue mayor en grupos suplementados que en el control; así mismo, se encontró que el folículo IV fue la estructura con mayor relación de cambio y esto se relacionó con la ovulación y posterior formación del cuerpo lúteo; igualmente, se determinó en los animales experimentales de los tratamientos dos y tres una buena respuesta, similar a lo descrito por otros autores en trabajos en los que se evaluó la dinámica ovárica (^{Galvis, Agudelo y Saffon, 2007}, pág. 20).

Con el fin de analizar el comportamiento reproductivo en conjunto, se emplearon los indicadores: días abiertos (DA), porcentaje de preñez y servicios por concepción (SC), los resultados presentados (Tabla 4), muestran que el grupo control y el grupo con urea protegida presentaron los menores porcentajes de preñez; así mismo, las vacas de estos grupos exhibieron menor frecuencia en folículos IV, lo que indica que éstas presentaron anestro posparto, lo cual llevó a una menor presencia de cuerpos lúteos; para el grupo tres esta situación debe asociarse con la mayor producción de leche, ya que la concentración de urea no indicó que existiera exceso de ésta, que pudiera afectar la reproducción. Para el control, se considera que las vacas tuvieron un mayor estrés en el período experimental. Para los grupos con grasa sobrepasante y monensina, los resultados reproductivos en conjunto fueron mejores ya que exhibieron mayores porcentajes de preñez, adicionalmente, monensina también mostró menor número de servicios por concepción, así mismo, registró mayor presencia de folículos tipo III y IV, y mayor presencia de cuerpos lúteos, lo que está en concordancia con trabajos que muestran la eficiencia de la suplementación energética frente al comportamiento reproductivo (^{Marín-Aguilar et al., 2007}, sp) y el mejor desempeño fisiológico cuando se produce manipulación de la microbiota ruminal (^{Consentino, Saladini y Schalch, 2008}, pág. 893). En general, se aprecia que el comportamiento reproductivo es deficiente en todos los grupos, esto al parecer es una constante en el país (Finca SAS, 2018), donde el pastoreo es la principal forma de alimentación en vacas lecheras (^{Perdomo et al., 2017}, pág. 4). La opción de suplementación con monensina, presentó mejores indicadores, esto se explica por una mejor adaptación ruminal, y un aporte más eficiente de ácidos grasos volátiles de cadena corta, tal como ha sido descrito como respuesta a la manipulación con ionóforos (Pinos & González, 2000, pág. 382), indicando que el ambiente ruminal incide indirectamente sobre la eficiencia reproductiva.

Frente a la producción de leche estimada por lactancia, el grupo control fue el que presentó una menor producción de leche, en éste se evidenció una diferencia importante, cuando se comparó con el grupo suplementado con monensina, el cual alcanza 700 litros/vaca/ lactancia más que el grupo testigo; frente al grupo suplementado con grasa sobrepasante, la diferencia sería de 560 litros/vaca/lactancia y frente al grupo con urea protegida alcanzaría una producción adicional de 200 litros/vaca/ lactancia. En todos se presentó diferencia estadística significativa, lo que indica que suplementar o manipular el rumen presentó efectos positivos sobre la producción de leche, principal factor de gasto energético y a su vez causa del balance energético negativo en vacas lecheras en pastoreo (^{Sá Fortes et al., 2008}, pág. 184).

Conclusiones

Dos de los cuatro tratamientos de la suplementación inciden directamente sobre el ambiente ruminal; el tratamiento con monensina mostró ventajas apreciables en la producción de leche y en la reducción de los días abiertos. La grasa sobrepasante, igualmente mejoró el comportamiento reproductivo con relación al grupo control, pero no superó al tratamiento con monensina. La urea de liberación lenta afectó negativamente el comportamiento reproductivo, si bien, no hubo diferencias en las estructuras ováricas, el porcentaje de preñez en este tratamiento fue el menor de los cuatro. La monensina, mejoró la producción de leche estimada por lactancia, en este tratamiento se calcularon 700 kilos más que el grupo control.