Somatotropina Recombinnte Bovina: Produção, Saúde e Fertilidade

1. Somatotropina Recombinante Bovina:
Produção, Saude e Fertilidade
Ricardo C. Chebel
Professor Associado de Saúde e Bem-estar de Gado de Leite

2. História
• Na década de 20, Johnson e Sayles (K.S. University) demonstraram que
extratos isolados de pituitária bovina estimulavam o crescimento de ratos
• Em 1932, Evans (UCSF) e Thompson e Gaiser (Harvard Medical School)
publicam primeiros artigos usando o termo “Growth Hormone”
• “Hormônio do crescimento” ou somatotrofina (sōma = corpo, trophē =
nutrição)
Science (1932) 75:442-443
Yale J Biol Med. (1932) 4:677-690
Physio Zool (1929) 11:285-301

3. História
• Em 1937, Asimov e Krouze (All-Union Institute of Animal Husbandry, USSR)
demonstraram que um preparado de pituitaria estimulava a producao de leite
em vacas
• Choh Hao Li, bioquímico de
origem chinesa de UC Berkeley
isolou o GH em 1944, caracterizou
a sequência de amino ácidos em 1947,
e sintetizou o GH humano em
1970
Science (1944) 99:183
J Biol Chem. (1947) 169:515
J. Am. Chem. Soc. (1970) 92:7608

4. D. E. Bauman
Cornell University
Nutrição Adequada
Sistema “chave-fechadura” de controles homeorréticos
“Pool” de
Nutrientes
Mamário
Muscular
Tecido
adiposo
IGF1
bST
“chave”
GHR1A
“Fechadura”
Cortesia: José E. Santos

5. D. E. Bauman
Cornell University
Nutrição inadequada
(ex. Balanço de nutrientes negativo)
Aumenta as chaves (bST), mas faltam fechaduras (GHR1A)
“Pool” de
Nutrientes
Mamário
Muscular
Tecido
adiposo
IGF1
bST
“chave”
GHR1A
“Fechaduras”
Cortesia: José E. Santos

6. Somatotropina e Produção de Leite

7. Somatotropina e Produção de Leite
Metabolismo das
células epiteliais
Número de células
epiteliais+
Atividade celular
Morte celular
Cortesia: José E. Santos

8. Somatotropina Recombinante Bovina,
Producao de Leite e Saúde
• Dohoo et al. (2003)
– Meta-análise com 19 experimentos
– LCG =  4.4 kg/d, CMS =  1.52 kg/d, ECC = -0.22 unidades
–  LCG de 11.6 e 15.3% para 1a e > 2a lactações, respectivamente
• St-Pierre et al. (2014)
– Meta-análise com 26 experimentos (13.784 vacas)
– rbST-Zn (EUA): dose = 500 mg (14 d), início dos tratamentos = 57 a 70 d pós-
parto, administração = subcutânea
– LCG =  4.04 kg/d ( 13.8%), gordura =  144 g/d, proteína =  137 g/d,
ECC = - 0.064 unidade
– Não houve efeito sobre CCS, claudicação, ou descarte

9. Somatotropina e Produção de Leite em
Vacas sob Estresse Calórico
• 32 vacas Holandesas aos 195 DEL
• Design do estudo: fatorial 2 x 2
– Controle x rbST
– Sombra x Sombra + Resfriamento evaporativo
• Estudo conduzido entre Junho e Agosto no estado do Arizona
(~70 dias)
– Temperatura: 33 a 41 oC
– THI médio: 83 (> 72 indica
estresse calórico para vacas
Holandesas)
https://dairygood.org/content/2016/how-dairy-
farmers-keep-cows-cool-in-the-hottest-weatherTarazón-Herrera et al. (1999) JDS 82:2352

10. •  Producao de leite entre
10 e 14%
•  CMS entre 1.7 e 5%
•  Eficiencia alimentar
entre 13 e 15%
Somatotropina e Produção de Leite em
Vacas sob Estresse Calórico
Tarazón-Herrera et al. (1999) JDS 82:2352
20
22
24
26
28
30
32
34
Leite LCG CMS
Kg/d
Sombra Sombra+rbST Resfr. Resfr.+rbST

11. Somatotropina e Produção de Leite em
Vacas em Final de Lactacao
• 24 vacas Holandesas aos 292 dias pós-parto
• 3 tratamentos:
– Dieta de baixa energia (BE)
– Dieta de baixa energia (BE) + rbST
• Baixa energia (1.49 Mcal/d, 48% forragem, 35% FDN)
– Dieta de alta energia (AE) + bST
• Alta energia (1.71 Mcal/d, 35% forrage, 27% FDN)
• Estudo conduzido entre Abril e Julho no estado do Arizona (~98
dias)
Tarazón-Herrera et al. (2000) JDS 83:430

12. •  Producao de leite ~30%
• Nao houve efeito em CMS
•  Eficiencia alimentar em
5%
Somatotropina e Produção de Leite em
Vacas em Final de Lactacao
15
20
25
30
Leite LCG CMS
Kg/d
BE BE + rbST AE + rbST
Tarazón-Herrera et al. (2000) JDS 83:430
a
b
b
a
b
b

13. Somatotropina e Produção de Leite em
Vacas Cruzadas
• Estudo conduzido no Brasil com 58 vacas:
– 40 vacas: ½ Bos Taurus x ½ Bos indicus
– 18 vacas: ¾ Bos Taurus x ¼ Bos indicus
• Tratamentos:
– Controle x 250 mg de rbST (rbST250) x 500 mg de rbST (rbST500)
• Tratamentos de rbST a cada 14 dias por 12 ciclos (168 d)
– Inicio do tratamento aos 56-100 DEL x 101-199 DEL
Controle: 12 7
rbST250: 9 11
rbST500: 9 8
Fontes Junior (1997) JDS 80:3234

14. Somatotropina e Produção de Leite em
Vacas Cruzadas
• Diferenca na producao media diaria:
– 56-100 DEL: Controle = 11.1±0.6a, rbST250 = 15.6±0.7b, rbST500 = 14.9±0.7b kg/d
– 101-199 DEL : Controle = 12.2±0.8, rbST250 = 12.6±0.7, rbST500 = 13.5±0.8 kg/d
Fontes Junior (1997) JDS 80:3234
0
5
10
15
20
25
0
14
28
42
56
70
84
98
112
126
140
154
168
Producaodeleite,kg/d
Dia pos-tratamento
56-100 DEL
Controle
rbST250
rbST500
0
5
10
15
20
25
0
14
28
42
56
70
84
98
112
126
140
154
168
Producaodeleite,kg/d
Dia pos-tratamento
101-199 DEL
Controle
rbST250
rbST500

15. Somatotropina e Produção de Leite
• Altamente dependente do manejo
– Reducao de stress =  resposta
– Problemas de manejo =  incidencia de mastite, claudicacao e infertilidade
• Resposta linear até a dose de 50 mg/dia
– 1 kg de leite/8 mg de bST
• Respostas esperadas (Bos taurus), independente de estagio de lactacao
– 500 mg a cada 14 dias = ~ 4 a 4,5 kg de LCG/d
– 500 mg a cada 10 dias = ~ 6 kg de LCG/d
• Respostas esperadas (Bos indicus)
– 250 ou 500 mg a cada 14 dias = ~ 4 a 4,5 kg de leite/d
– Dependente de estagio de lactacao???

16. Somatotropina e Reprodução

17. Elongamento
 IFN-τ
Embrioes viaveis
d15 ~45%
Pontos Criticos no Desafio Reprodutivo da Vaca
Lactante
Pré-IA Pós-IA
Vacas ciclicas e com
ovulacao normal ~60%
Embrioes
viaveis d5 ~55%
P/AI d40 d
~40%
Adaptado: Eduardo Ribeiro
P/AI d60
~35%
↑Leite = ↓Estradiol ↑Leite = ↓Progesterona
Crescimento folicular
 Resistencia stress calorico
Blastocisto
IGF2 e IGF1
 IGFBP
Reconhecimento
Materno
Fetal

18. • Vacas (holandesas e jersey) inseminadas em cio entre 50 e 100
DEL foram alocadas em 1 de 3 tratamentos:
– Controle: sem tratamento (n = 500)
– S-bST: 1 tratamento de rbST (325 mg) no dia da IA (n = 493)
– T-bST: 2 tratamentos de rbST (325 mg) no dia da IA e 14 d depois (n = 490)
Tratamento com rbST ao redor da IA (0 e 14d)
aumenta a Fertilidade de Vacas Lactantes
Ribeiro et al. (Biol. Repro, 2014)

19. Tratamento
Item Controle S-bST T-bST P
P/IA d 31 ± 3, % 35.6 b 37.5 ab 43.1 a 0.08
P/IA d 66 ± 3, % 29.9 b 29.2 b 38.0 a 0.01
Perda de prenhez, % 12.6 ab 19.1 a 8.6 b 0.04
Comprimento, mm
Dia 34 10.6 ± 0.5B 10.5 ± 0.6B 12.0 ± 0.6A < 0.01
Dia 48 23.6 ± 0.7b 22.5 ± 0.8b 26.1 ± 0.8a < 0.01
a,b P < 0.05
Tratamento com rbST ao redor da IA (0 e 14d)
aumenta a Fertilidade de Vacas Lactantes
Ribeiro et al. (Biol. Repro, 2014)
Dia 34 Dia 48
Controle T-bST Controle T-bST

20. Efeitos da Reducao do Intervalo entre
aplicacoes de rbST sobre a Fertilidade
• Bilby et al. (2003) sugeriram que IGF-1 > 400 ng/mL nos primeiros 17
d pos-IA prejudica o desenvolvimento embrionario até 17 d
• Rivera et al. (2010) alocou aleatoriamente vacas (n = 399) de uma
fazenda em:
– Controle: sem aplicacao de rbST (73 primiparas e 120 multiparas)
– rbST: 6 injecoes consecutivas s.c. de 500 mg de rbST a cada 10 d (83
primiparas and 123 multiparas)
• Treatmento com rbST iniciado aos 61 ± 3 DEL, no inicio do Ovsynch

21. Controle rbST AOR (95% CI)1 P
Estro,2 % (n) 44.8 (58) 33.3 (57) 0.62 (0.28 - 1.33) 0.21
Duracao do estro, min 457.7 ± 30.2 339.0 ± 46.4 --- 0.04
# de montas
Media 7.8 ± 1.2 6.7 ± 1.3 --- 0.55
Mediana 6.0 4.0 --- 0.04
Tempo de monta, sec
Por evento 2.1 ± 0.2 2.0 ± 0.3 --- 0.95
Total 16.6 ± 2.0 12.3 ± 2.3 --- 0.17
Estradiol, pg/mL
Media 4.17 ± 0.20 4.97 ± 0.21 --- 0.01
Pico 4.96 ± 0.30 5.98 ± 0.33 --- 0.03
Rivera et al. (2010) J. Dairy Sci. 93 :1500
Efeito do tratamento com 500 mg de rbST a cada 10 d
sobre as Caracteristicas de Cio de Vacas Lactantes

22. Controle rbST P - value
% (n)
P/IA 33 d apos 1a IA 36.3 (193) 34.5 (206) 0.62
P/IA 66 d apos 1a IA 32.1 (193) 28.6 (206) 0.36
Perda de prenhez 33 a 66 d 11.4 (70) 16.9 (71) 0.33
Estro antes do exame de ultrassom 50.4 (123) 41.5 (135) 0.15
P/IA 66 d apos 2a IA 28.5 (123) 27.4 (135) 0.93
Rivera et al. (2010) J. Dairy Sci. 93 :1500
Efeito do tratamento com 500 mg de rbST a cada 10 d
sobre a Prenhez e Deteccao de Cio de Vacas Lactantes

23. Vacas ciclicas e com
ovulacao normal ~60%
↑Leite = Progesterona???↑Leite = ↑Estradiol = ↓Estro↑Leite = ↓Estradiol
Crescimento folicular
 Resistencia stress calorico
Elongamento
 IFN-τ
Pontos Criticos no Desafio Reprodutivo da Vaca
Lactante
Pré-IA Pós-IA
P/AI d40 d
~40%
Adaptado: Eduardo Ribeiro
P/AI d60
~35%
↑Leite = ↓Progesterona
Blastocisto
IGF2 e IGF1
 IGFBP
Reconhecimento
Materno
Fetal
Desenvolvimento
embrionario/fetal
• Efeito imediato =  prenhez por IA
• Efeito possível =  perda de prenhez
• Desafio para inseminar vacas
• Efeito possível =  taxa de IA

24. Efeitos do Tratamento de Vacas em
Transição com Somatotropina sobre a
Imunidade e Saúde

25. Concentrações de IGF-1 durante o Peri-parto de
acordo com Doenca e Condição Corporal
Met-BCS<2.5
Met-BCS>3
Healthy-BCS<2.5
Healthy-BCS>3
• Dados de 40 vacas holandêsas multiparas de uma fazenda de WA
– Condição corporal semanal de -1 a 7 semanas relativo ao parto
– Amostras de sangue semanais
– Diagnostico de metrite, endometrite clinica, e endometrite sub-clinica
• Concentrações de IGF-1 foram
diferentes entre vacas
saudáveis (n = 13) e com
metrite (n = 5)
Kasimanickam et al. (2013)

26. Mecanismos Propostos para Ação do GH
e IGF-1 no Metabolismo e Imunidade
GH
IGF-1
Síntese de
DNA e RNA
 Atividade
Diferenciação
+Atividade citolítica
Eritropoiese
Oxidação de glicose
Gliconeogenese
Insensibilidade a insulina
Utilização de AGNE
Benefícios para CMS e
utilização de nutrientes
consumidos e mobilizados
Cetose
DA
 Produção de leite

27. Efeito do Tratamento de Vacas com rbST durante o
Periparto na Imunidade e Saúde
• Vacas (lactação > 1) holandesas aos 255 ± 3 d de gestação
foram alocadas aleatoriamente a 1 de 3 tratamentos:
– 87.5 mg de rbST a cada 7 d = 12.5 mg/d
– 125 mg de rbST a cada 7 d = 17.9 mg/d
– controle = sem rbST
• Vacas com ECC > 3.75 e EL < 2
– Vacas com ECC alto (> 3.75) tem menor concentração de IGF-1
entre 7 e 14 d pós-parto
Silva et al. (2015) JDS 98:4449

28. Efeito do Tratamento de Vacas com rbST durante o
Periparto na Imunidade e Saúde
• Tratamento de vacas gordas (ECC > 3.75) com rbST entre
dias -21 e 28 relativo ao parto:
–  Atividade fagocitária e oxidativa de neutrófilos ( 20%), mantendo-
as constante ate 0 à 7 dias pós-parto
–  Concentração de IgG anti-ovalbumina (~ 70%)
–  Incidência de metrite (~ 65%)
–  Numérico na produção de leite entre 21 e 49 DEL (~ 1.7 kg/d) e
tendencia para diminuir ECC entre 28 e 90 DEL (0.25 unidade)
– É possivel replicar os efeitos positivos em saude e producao em um
numero maior de vacas e diferentes racas?
Silva et al. (2015) JDS 98:4449

29. Efeito do Tratamento de Vacas durante o
Periparto sobre Saude, Produção e Reprodução
• Experimento conduzido em 2 fazendas no meio-oeste dos EUA:
– Rebanho holandes (2,400 vacas em lactação) – n = 302
– Rebanho jersey (8,400 vacas em lactação) – n = 522
• Vacas pareadas por lactação, ECC, e produção na lactação
previa
– Controle: não tratadas
– rbST125: tratadas com 125 mg de rbST a cada 7 d entre -21 e +21
d relativo ao parto
• Vacas que receberam < 2 tratamentos de rbST antes do parto foram
excluídas
Silva et al. (2017) JDS 100:3126

30. Efeito do Tratamento com rbST sobre as
Concentrações Plasmáticas de IGF-1
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
-24 -17 -10 -3 4 11 18 25
IGF-1,ng/mL
Dia relativo ao parto
HO-control
HO-rbST125
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
-24 -17 -10 -3 4 11 18 25
IGF-1,ng/mL
Dia relativo ao parto
JS-control
JS-rbST125
Pré-parto :
TRT - P < 0.01
DEL - P < 0.01
TRT x DEL - P < 0.01
TRT x Raça - P = 0.14
Pós-parto:
TRT - P < 0.01
DEL - P < 0.01
TRT x DEL - P = 0.98
TRT x Raça- P = 0.58
Silva et al. (2017) JDS 100:3126

31. Efeito do Tratamento com rbST sobre Saúde
de Vacas Holandêsas e Jersey
Ítens, %
Holandêsas Jersey P-value
Controle rbST125 Controle rbST125 Trt Herd Trt x Herd
Natimorto 5.3 2.7 3.4 7.5 0.65 0.24 0.09
Hipocalcemia sub-clínica 13.0 18.2 0.0 22.2 0.20 0.95 0.96
Retenção de placenta 14.3 6.1 1.5 1.2 0.08 <0.01 0.49
Metrite 26.2 16.6 19.9 13.3 <0.01 <0.01 0.95
Metrite aguda - - 8.7 5.4 0.15 - -
VPD aos 35 ± 3 DEL - - 15.4 16.0 0.91 - -
Cetose 9.4 11.3 8.5 13.4 0.08 0.02 0.64
DA 60 DEL 4.0 6.0 2.3 0.8 0.80 0.03 0.12
Mastite até 60 DEL 22.5 27.8 7.2 9.3 0.18 <0.01 0.73
Descarte até 60 DEL 7.3 11.3 6.8 7.0 0.31 0.81 0.22
Silva et al. (2017) JDS 100:3126

32. Efeitos do Tratamento com rbST sobre Produção
de Leite corrigido para Gordura (30 DEL)
ECC -28 DEL
TRT - P = 0.01
ECC -28 DEL - P = 0.20
TRT x ECC -28 DEL - P = 0.38
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
< 3.25 3.25 > 3.25 Overall
ProduçãodeLCG,kg/d
Controle
rbST125
Silva et al. (2017) JDS 100:3126

33. Efeitos do Tratamento com rbST durante o
Periparto sobre Saúde e Produção de Leite
• Tratamento de vacas holandêsas e jerseys durante o
periparto com rbST (125 mg de rbST entre -21 a 21 d relativo
ao parto):
– Reduziu a incidência de retenção de placenta e metrite, mas
não teve efeito sobre descarga vaginal purulenta aos 35 DEL
– Tendeu a aumentar a incidência de cetose
– Não afetou ECC pre-parto, mas resultou em ECC menor pos-
parto
– Aumento na produção de leite (~2.5 kg/d) nos primeiros 30 DEL
– Resultados independentes de ECC, paridade, e fazenda

34. Uso de somatotropina bovina recombinante no
período de transição
M.S.F. Zoni1, L.F. Moroz2, A.F. Sica3, R.L. Araujo3, R.C. Chebel4, R. Almeida*1
1Universidade Federal do Paraná, Curitiba-PR, Brazil
2Fazenda Frank’Anna, Carambeí-PR, Brazil
3Fazenda Colorado, Araras-SP, Brazil
4University of Florida, Gainesville, FL

35. Material e Métodos
• Novilhas e vacas (n = 564) Holandesas em 2 fazendas
comerciais (Campos Gerais, PR e Mogiana, SP)
• 28 d pre-parto, vacas balanceadas por número de lactações e
condição corporal:
– Controle: aplicação subcutânea de 0,5 ml de solução salina
– “Pré-parto” (P): 125 mg de rbST, semanal, -28 a 0 d relativo ao parto (3
aplicações, no mínimo)
– “Periparto” (PP): 125 mg de rbST, semanal, -28 a 28 d relativo ao parto (4
aplicações, no mínimo)
Zoni et al. (2018) ADSA Meeting

36. Parametros Metabolico de Vacas Tratadas
com rbST durante o Periparto
Variáveis Controle Preparto Periparto EPM P - value
BHBA 6 DEL, mmol/L 0.88 1.07 1.12 0.08 0.07
BHBA 13 DEL, mmol/L 0.80 0.83 1.09 0.08 0.01
AGNE 0.57 0.58 0.59 0.03 0.88
Triglicerídios 10.95 12.02 11.57 0.37 0.08
VLDL 2.18 2.39 2.41 0.10 0.14
Cálcio 7.83 7.86 7.92 0.05 0.29
Albumina 3.43 3.49 3.52 0.02 0.02
Zoni et al. (2018) ADSA Meeting

37. Incidencia de Doencas e Producao de Leite de Vacas
Tratadas com rbST durante o Periparto
Variaveis Controle Preparto Periparto EPM P - value
n 191 187 186
Cetose sub-clinica, % 26.5 33.5 42.2 4.1 < 0.01
Retencao de placenta, % 9.4 9.6 9.1 1.7 0.88
Metrite, % 10.0 15.5 12.4 2.0 0.50
Deslocamento de abomaso, % 3.1 2.1 4.8 1.3 0.52
Vacas removidas ate 30 DEL, % 3.1 4.3 2.7 1.1 0.57
Producao de leite (100 DEL), kg/d 40.7 40.7 40.0 1.6 0.61
Zoni et al. (2018) ADSA Meeting

38. Efeitos do Tratamento com rbST durante o
Periparto sobre Saúde e Produção de Leite
• Tratamento de vacas holandêsas com rbST durante o pre-parto
e periparto (125 mg de rbST entre dias -28 e 28) no Brasil:
– Aumentou as concentracoes de BHB aos 6 e 13 d e a incidência
de cetose sub-clinica
– Não produziu beneificios na produção de leite, retenção de
placenta e metrite
• O que poderia explicar a falta de efeito em comparacao com
dados dos EUA?
– Diferencas em manejo ou genetica (incidencia media de cetose
sub-clinica ~3 x maior do que estudos nos EUA)
– Diferencas entre drogas

39. Somatotropina Recombinante Bovina e
Sustentanbilidade e Rentabilidade da Produção
Leiteira

40. Capper et al. (2008) Proc Nat Acad Sci USA 105:9668-9673

41. Capper et al. (2008) Proc Nat Acad Sci USA 105:9668-9673
• Rebanho leiteiro americano = 9 x 106 vacas em lactação, ~19 x 106 animais leiteiros
• rbST permitiria a mesma produção de leite com 720.000 vacas lactantes a menos,
modelo orgânico necessitaria de 2,25 x 106 vacas lactantes a mais

42. Estimativa da Reducao no Custo de Producao
de Leite pelo uso de rbST
• Levantamento das caracteristicas das fazendas a fim de determinar a
probabilidade de uso de rbST (> 25% do rebanho) utilizando dados do “NY
Dairy Farm Business Program”
• Modelo final utilizado para estimar a probabilidade de o rebanho X utilizar
rbST
• Comparacao do custo de producao de 100 kg de leite entre rebanhos rbST+
ou rbST-, com ‘case-matching’ de acordo com ano de comparacao
Tauer (2016) JDS 99:2979
0
10
20
30
40
50
0
100
200
300
400
94 96 98 0 2 4 6 8 10 12
rbST+,%
Rebanhos,n
Rebanhos rbST+

43. Estimativa da Reducao no Custo de Producao
de Leite pelo uso de rbST
• Reducao no custo de producao de 100 kg variou entre $0.24 e $3.42, corrigido
para valores de 2013
• Media da reducao no custo de producao foi de $2.67 para cada 100 kg de leite
Tauer (2016) JDS 99:2979
0
1
2
3
4
5
0
500
1000
1500
2000
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Custodeproducao,$
Producaodeleite,kg
Aumento na producao/vaca/ano
Reducao no custo de producao de 100 kg

44. Considerando os benefícios do tratamento com rbST para a
eficiência da produção de leite, economizando recursos e
reduzindo as emissões de gases de efeito estufa, um consumidor
instruído "exigiria leite com um rótulo que se orgulhava de “Um
produto orgulhoso de vacas suplementadas com rbST’ ”
- Henry I. Miller, New York Times 2007
Doutor no Instituto Hoover
Dirigiu o Departamento de Biotecnologia do FDA de 1989 a 1993
Sustentabilidade da Produção de Leite

45. Obrigado!!!
Ricardo C. Chebel
Department of Large Animal Clinical Sciences
Department of Animal Sciences
College of Veterinary Medicine
University of Florida
rcchebel@ufl.edu