Respuesta al estrés calórico en bovinos criollos Caqueteños y grupos de cruces Bos taurus, Bos indicus en el piedemonte amazónico colombiano

Abstract

El calentamiento global está generando estrés calórico en los animales cambiando el comportamiento etológico y disminuyendo los parámetros productivos, por tal razón en las regiones tropicales y ecuatoriales como la amazonia colombiana, se realizan cruces de bovinos de razas Bos indicus por Bos taurus para tener genes de producción y de resistencia, desconociendo el recurso zoogenético local criollo Caqueteño, adaptado a condiciones ambientales y agroecológicas de la región. El objetivo de la presente investigación fue evaluar la respuesta al estrés calórico en bovinos criollos Caqueteños y grupos de cruces entre Bos taurus con Bos indicus, determinando la longitud, densidad, peso, diámetro en el pelo, las variables fisiológicas temperatura superficial, frecuencia respiratoria y determinando el polimorfismo de los genes prolactina (PRL), su receptor (PRLR), estas variables se relacionaron con el comportamiento de los animales en pastoreo. Además se determinaron los índices de estrés calórico, el índice de calor (IC), índice de temperatura en globo negro húmedo (ITGNH), índice de temperatura humedad (ITH), índice de carga de calor, humedad y viento (ICC), índice de humedad en globo negro (IHGN) el índice de temperatura humedad y viento (ITHV), índice enfriamiento por el viento (IEV) e índice del límite de trabajo térmico (ILTT) para determinar las correlaciones con las variables temperatura superficial y frecuencia respiratoria. La investigación se realizó en una finca situada en Amazonía colombiana, región de clima tropical lluvioso de selva (Af). Se utilizaron 44 vacas, 24 eran de la raza criollo Caqueteño y vacas doble propósito multirraciales divididas en dos grupos, 10 animales cruzados donde predominaba la genética de B. taurus (superior al 50%) y otras 10 vacas donde predominaba la genética de B. indicus (superior al 50%) determinado por los registros en el Software ganadero (SG), con promedio 46 ± 14 meses de edad. Una actividad inicial que se realizó fue la extracción de ADN de sangre periférica, células de epitelio de nariz y epitelio de boca, se realizó análisis de varianza (ANOVA) y prueba de Fisher LSD para comparación de medias entre las concentraciones, determinando diferencias con nivel de significancia p<0,05. Se encontró buenas concentraciones de ADN en la sangre periférica (70,86 ee 9,1b µg/µLb ), células de epitelio de nariz (58,73 ee 29,9 µg/µLab) y epitelio de boca (48,78 ee 45,9 µg/µLa ), lo que demuestra que las tres técnicas permiten extraer ADN de buena cantidad y calidad. Los pelajes de los Caqueteños fueron de color bayo, los B. indicus principalmente blanco y los B. taurus negros; la longitud del pelo 5,0±0,14a ; 6,45±0,7b y 6,27±0,7bmm respectivamente, la densidad 8,54±0,4a ; 12,71±0,6b y 12,75±0,6b unid/mm2 respectivamente y el peso 1,02±0,0031a ; 1,04±0,01a y 1,03±0,0 1ab g/cm2 respectivamente presentaron diferencias significativas (p<0,05) siendo menor en el Caqueteños. Se analizaron las secuencias de un fragmento del gen de prolactina (PRL) y de su receptor (PRLR) debido a que participan en el desarrollo del cabello y la homeotermia, En el PRL se encontraron11 alelos, que presentaron mutaciones que no presentaron alteraciones importantes de la prolactina, por lo tanto no presentó alteración en el fenotipo de los animales que influyera en la morfometria del pelo. De los hallazgos en PRLR se encontraron 4 alelos que presentaban una mutación en el cromosoma 23, lo que produce una pérdida de información en la proteína codificada, por lo tanto, a nivel fenotípico se presume que genera pelo corto en el Criollo Caqueteño. Se encontró alta relación positiva con la expresión del estrés calórico en los animales de las variables ambientales temperatura en globo negro (TGN), seguido de temperatura ambiental (TA), mientras la humedad relativa (HR) presentó correlación negativa. En el análisis de correlaciones entre los índices relacionados con el estrés calórico con las variables de temperatura superficial, frecuencia respiratoria y comportamiento se encontró que los mejores fueron el índice de calor (IC), índice de temperatura en globo negro húmedo (ITGNH) e índice de carga calórica (ICC). El pelaje claro, la menor longitud, densidad y peso del pelo encontradas en el grupo de Caqueteños se asociaron con parámetros fisiológicos como las menores frecuencias respiratorias (FR) y baja temperatura superficial (TS). Los animales pueden expresar estrés calórico desde las primeras horas de la mañana (7 am), por temperatura ambiental (TA) superior a 25,0°C. Los índices de estrés fueron menores en el mes de julio, mientras en septiembre se presentaron los más altos índices. En condiciones de altas temperaturas los bovinos Caqueteños, interrumpen menos su pastoreo, seguido de los B. indicus. Los animales con mayor incidencia de los B. taurus son más afectados por las altas temperaturas, disminuyendo el pastoreo y dedican más tiempo al descanso en la sombra y al consumo de agua. La temperatura superficial (TS) en la hora de mayor TA fue superior en el B. taurus (38.7°C), seguidos de B. indicus (38,4°C) y criollo Caqueteño (38,1°C). La frecuencia respiratoria (FR) también presentó la misma tendencia siendo mayor en los B. taurus (45 rpm), seguido de los B. indicus (40,7 rpm) y los menores en los criollos Caqueteños (39,5 rpm). Al analizar el polimorfismo en el gen de prolactina (PRL), su receptor (PRLR) y al asociarla con las medidas morfométricas del pelo (longitud, peso, diámetro, densidad), con las variables fisiológicas (temperatura superficial (TS) y frecuencia respiratoria (FR)) y con variables de comportamiento etológico determinadas durante seis meses. Se observaron patrones polimórficos específicos de cada grupo racial en los dos genes evaluados. En el grupo criollo Caqueteño se encontró que la diversidad encontrada en el gen PRLR podría tener una mayor asociación con el fenotipo, ya que permite explicar parcialmente la mayor adaptación del bovino criollo Caqueteño. (Texto tomado de la fuente)

Global warming is generating caloric stress in animals changing their ethological behavior and reducing the productive parameters. Consequently, in tropical and equatorial regions such as the Colombian Amazon, cattle crossing from Bos indicus to Bos taurus is developed to obtain genes of production and resistance, without considering local creole zoogenetic Caqueteño (from Caquetá) resource adapted to the environmental and agroecological conditions of the region. Therefore, the objective of the research study was to determine the morphometric, physiological, molecular and ethological measurements comparing them between the Caqueteña Creole breed and groups of crossbreeds where some of them were dominated by Bos indicus and others by Bos taurus. Determining length, density, weight, hair diameter; and the polymorphism of the prolactin (PRL) and its receptor (PRLR) genes; these variables were related to the physiological behaviour, surface temperature and respiratory frequency of grazing animals. In addition, the heat stress indices, heat index (HI), index of humid black globe temperature (ITGNH), index of humidity temperature (ITH), index of heat, humidity and wind load (ICC), index of humidity in black globe (IHGN), index of humidity temperature and wind (ITHV), index of wind chill (IEV) and the index limit of thermal work (ILTT) were determined to determine the correlations with the variables surface temperature and respiratory frequency. The research was developed in the Colombian Amazonia, which is a tropical, rainy and jungle region (Af). There were used 44 cows where 24 were from Caquetá Creole breed and other were dual purpose and multi-races divided in two groups of ten crossing animals, one group were the genetic of Bos indicus was the predominant (over 50%) predominate and the other, were the genetic of Bos taurus was the predominant (over 50%). On the other hand, to the variables evaluated was determined descriptive statistic and variance analysis (ANAVA) Fisher´s test to compare means, determining differences with a significant level of p<0.05. Therefore, correlational analyses were doing between variables and races. One of the activities developed was to determine ADN concentrations obtained from the peripherical blood (70.86 ee 9.1b µg/µLb ), epithelium cells from the nose (58.73 ee 29.9 µg/µLab) and epithelium from mouth (48.78 ee 45.9 µg/µLa ). The ADN extracted was good in quantity and quality. The skin of animals was dark, in the case of Caqueteño dark brown and B. indicus y B. taurus black. Also, the fur color of Caqueteño was bayo, the B. indicus light and white and B. taurus black; the hair length (5.0±0.14a ; 6.45±0.7b y 6.27±0.7bmm respectively), the density (8.54±0.4a ; 12.71±0,6b y 12.75±0,6b unit/mm2 respectively) and the weight (1.02±0.0031a ; 1.04±0.01a y 1.03±0.0 1ab g/cm2 respectively) presented meaningful differences (p<0.05) being minor in Caqueteños. An initial activity carried out was the extraction of DNA from peripheral blood, nose epithelium and mouth epithelium cells, which were subjected to analysis of variance (ANOVA) and Fisher LSD test to compare means between concentrations, determining differences with a significance level of p<0.05. Good DNA concentrations were found in peripheral blood (70.86 ee 9.1b µg/µLb), nose epithelium cells (58.73 ee 29.9 µg/µLab) and mouth epithelium (48.78 ee 45.9 µg/µLa), which shows that the three techniques allow the extraction of DNA of good quantity and quality. In the Caqueteña Creole breed , the crossbred animals with the highest proportion of B. indicus and those with the highest proportion of B. taurus, the following were found: hair length 5.0±0.14a; 6.45±0.7b and 6.27±0.7b mm respectively, density 8.54±0.4a; 12.71±0.6b and 12.75±0.6b unid/mm2 respectively and weight 1.02±0.0031a; 1.04±0.01a and 1.03±0.0 1ab g/cm2 respectively. Presented meaningful differences (p<0.05) being minor in Caqueteño Creole breed. The sequences of a fragment of the prolactin gene (PRL) and its receptor (PRLR) were analysed because they are involved in hair development and homeothermy. 11 alleles were found in PRL, which presented mutations that did not present important alterations in prolactin, and therefore did not present alterations in the phenotype of the animals that influenced the morphometry of the hair. Of the findings in PRLR, 4 alleles were found that presented a mutation in chromosome 23, which produces a loss of information in the encoded protein, therefore, at a phenotypic level it is presumed that it generates short hair in the Caqueteño Creole. A high positive relationship was found between the expression of heat stress in the animals caused by the environmental variables temperature in black globe (BGT), followed by ambient temperature (ET) and negative correlation with relative humidity (RH). In the analysis of correlations between the indices, it was found that those that best help to explain the heat stress in the animals are the heat index (HI), index of temperature in wet black globe (ITGNH) and index of caloric load (ICL). The light coat, lower hair length, density and weight found in the Caqueteño group were associated with physiological parameters such as lower respiratory rates (RF) and low surface temperature (ST). Animals can enter in heat stress since the first morning hours (7 am), as consequence of ambient temperature (AT) above 25.0°C. The stress indices varied according to the month, the lowest records were found in July, while the highest indices were found in September. In high temperature conditions, the Caqueteño cattle, followed by the B. indicus, interrupt their grazing the least. Animals with higher incidence of B. taurus are more affected by high temperatures, decreasing grazing and spending more time resting in the shade and drinking water. Surface temperature (ST) at the hour of highest TA was higher in B. taurus (38.7°C), followed by B. indicus (38.4°C) and Criollo Caqueteño (38.1°C). The respiratory frequency (RF) also showed the same trend being higher in B. taurus (45 rpm), followed by B. indicus (40.7 rpm) and the lowest in Caqueteño Creole (39.5 rpm). The analysis of the polymorphism in the prolactin gene (PRL) and its receptor (PRLR), associated with the morphometric measurements of the hair (length, weight, diameter, density), with physiological variables (surface temperature (TS) and respiratory frequency (FR)) and with ethological behavioural variables determined during six months, show that there are specific polymorphic patterns for each breed group in the two genes evaluated. In the Caqueteño Creole group, it was found that the diversity found in the PRLR gene could have a greater association with the phenotype, as it partially explains the greater adaptation of the Caqueteño Creole cattle.