UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA
MODELAGEM DE CURVA DE LACTAÇÃO DE BÚFALAS LEITEIRAS DA RAÇA MURRAH EM CONDIÇÕES TROPICAIS DO BRASIL
VICTOR GUIMARÃES OLIVEIRA LIMA
SALVADOR - BAHIA
FEVEREIRO - 2017
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ZOOTECNIA
MODELAGEM DE CURVA DE LACTAÇÃO DE BÚFALAS LEITEIRAS DA RAÇA MURRAH EM CONDIÇÕES TROPICAIS DO BRASIL
VICTOR GUIMARÃES OLIVEIRA LIMA
ZootecnistaSALVADOR- BAHIA
FERVEREIRO - 2017
MODELAGEM DE CURVA DE LACTAÇÃO DE
BÚFALAS LEITEIRAS DA RAÇA MURRAH EM
CONDIÇÕES TROPICAIS DO BRASIL
Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Zootecnia da Universidade Federal da Bahia como requisito parcial para obtenção do Titulo de Mestre em Zootecnia.
Área de concentração: Nutrição e Produção de Ruminantes
Orientador: Prof. Dr. José Esler de Freitas Júnior
Co-Orientador: Prof. Dr. Gleidson Giordano Pinto de Carvalho
SALVADOR- BA
FEVEREIRO - 2017
MODELAGEM DE CURVA DE LACTAÇÃO DE BÚFALAS LEITEIRAS DA RAÇA MURRAH EM CONDIÇÕES
TROPICAIS DO BRASIL
Dissertação defendida e aprovada pela Comissão Examinadora em 17 de fevereiro de 2017.
Comissão examinadora:
SALVADOR- BA
FEVEREIRO - 2017
Primeiramente, agradeço a Deus e minha família, principalmente meus pais, Giovane Oliveira Lima e Marta Cristina Guimarães Oliveira Lima, e minha avó, Maria das Mercês Guimarães Oliveira, pelo apoio incondicional nas minhas escolhas e conquistas durante essa caminhada. À minha namorada, Liliane, pelo amor que tem por mim e pelo seu companheirismo incondicional durante todos os momentos.
Ao Programa de pós graduação em Zootecnia da Universidade Federal da Bahia, na figura de todo seu corpo docente e funcionários por fazerem parte destes dois anos de “labuta”. Especialmente os professores que proporcionaram conhecimento e boas histórias dentro e fora da sala de aula.
Não posso me esquecer de agradecer aos professores Gleidson Giordano Pinto de Carvalho e a professora Stefanie Alvarenga pelo apoio na pesquisa. Ao amigo Henry Alba que muito contribuiu para a realização deste trabalho.
Fica esse parágrafo em especial para agradecimento ao meu orientador José Esler de Freitas Júnior pelo apoio, paciência de “Jó” e entusiasmo para realização deste trabalho. Além da amizade, das risadas e das conversas que tivemos sobre a vida profissional e pessoal. Por ter me possibilitado a oportunidade de adquirir novos conhecimentos específicos e novas metodologias.
À FAPESB, pela concessão da bolsa. À Fazenda Natal pela concessão dos dados experimentais.
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Tabela 1. Parâmetros estimados para modelos completos e restritos obtidos por ajuste de curvas de lactação e valor de Probabilidade destas comparações. ... 27 Tabela 2. Estatística descritiva e critérios de comparação de modelos da
produção de leite observada ou predita, utilizando-se três modelos diferentes para ajustar a curva de lactação de búfalas primíparas. ... 28 Tabela 3. Média (kg) e estatística descritiva da relação entre observado e
LISTA DE FIGURAS
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Figura 1. Predição da produção de leiteira predita de vacas Murrah primíparas e multíparas através dos modelos de Wood (1967):
ct b
e
t
a
Y
, Jenkins e Ferrell (1984):Y
a
t
e
ct ,e Henriques et al. (2011):Y
a
b
t
e
ct
. ... 32 Figura 2. Resíduos padronizados de predição para os modelos de Wood(1967):
Y
a
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b
e
ct, Jenkins & Ferrell (1984):Y
a
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e
ct , e Henriques et al. (2011):Y
a
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para ajuste das curvas de lactação em função dos dias de lactação em búfalos primíparas em condições tropicais... 36 Figura 3. Resíduos padronizados de predição para os modelos de Wood(1967):
Y
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b
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ct, Jenkins & Ferrell (1984):Y
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ct , e Henriques et al. (2011):Y
a
b
t
e
ct
para ajuste das curvas de lactação em função dos dias de lactação em búfalos multíparas em condições tropicais. ... 38SUMÁRIO
MODELAGEM DE CURVA DE LACTAÇÃO DE BÚFALAS LEITEIRAS
DA RAÇA MURRAH EM CONDIÇÕES TROPICAIS DO BRASIL
Página
RESUMO ... 1
ABSTRACT ... 2
1. INTRODUÇÃO ... 3
2. REVISÃO DE LITERATURA ... 4
2.1 Criação de búfalos e produção de leite em condições tropicais ... 4
2.1.1 Curva de lactação ... 5
2.1.2 Início e pico de lactação ... 6
2.1.3 Persistência de lactação ... 10 2.2 Fisiologia da lactação ... 12 2.2.1 Prolactina... 13 2.2.2 Esteróides ovarianos... 15 2.2.3 Hormônio do crescimento ... 16 2.2.4 Glicocorticóides ... 17 2.2.5 Insulina ... 18
2.3 Modelagem matemática de curva de lactação ... 19
2.3.1 Modelos empíricos ... 20
2.3.2 Modelos mecanicistas ... 21
2.3.3 Critérios de comparação entre modelos matemáticos ... 22
3. MATERIAL E MÉTODOS ... 23
3.1 Aspectos éticos e localização ... 23
3.1.2 Animais, dietas e design experimental ... 23
3.1.3 Análises estatísticas ... 24
4. RESULTADOS ... 26
4.1 Comparação entre multíparas e primíparas ... 26
4.2 Comparação entre modelos matemáticos ... 27
5. DISCUSSÃO... 31
6. CONCLUSÕES... 39 7. REFERÊNCIAS ... 39
Modelagem de curva de lactação de búfalas leiteiras da raça Murrah em condições tropicais do Brasil
RESUMO
O objetivo deste estudo foi determinar quais modelos matemáticos de curva de lactação descrevem melhor o rendimento de lactação de búfalas Primíparas e Multiparas de Murrah, em condições tropicais. Um total de 2336 valores de produção de leite foram coletados mensalmente em búfalos Murrah, 659 primíparas e 1677 multíparas, distribuídas em amostras aleatórias nas mesmas condições de alimentação. Três modelos matemáticos foram utilizados para ajustar as curvas de lactação. O modelo restrito, que considerou todo o rebanho em um único ajuste, diferiu do modelo completo (P <0,001), que levou em conta ajustes de equações separadas para vacas primíparas e multíparas. No modelo Wood, os parâmetros "a" e "b" foram maiores para o grupo de vacas multíparas. Os coeficientes de regressão entre os valores observados e estimados para vacas primíparas não foram significativos para os modelos Wood (P = 0,986) e Henriques (P = 0,994), em relação à interceptação ou inclinação (inclinação) gerada, mas foram significativas para o modelo J e F (P <0,001). A intercepto e o declive na regressão não foram significativos no modelo Wood, quando comparados os modelos para as vacas Murrah multíparas. A representação gráfica dos resíduos padronizados não mostrou subestimação ou superestimação dos dados, com pouca apresentação de tendência ou estimativa de viés. O modelo Wood é o melhor modelo matemático para descrever e ajustar a curva de lactação de vacas Murrah em condições tropicais.
Lactation curve modeling for Murrah dairy buffaloes in tropical conditions of Brazil
ABSTRACT
The objective of this study was determinate which mathematical models of lactation curve better describe the lactation yield of primiparous and multiparous Murrah buffaloes, raising in tropical conditions. A total of 2336 values for milk production were collected monthly in Murrah dairy buffaloes, 659 primiparous and 1677 multiparous, distributed in random samples under the same feeding conditions. Three mathematical models were used to fit the lactation curves.The restricted model, which considered the entire herd in a single fit, differed from the complete model (P<0.001), which took into account separate equation fits for primiparous and multiparous cows. In the Wood model, the parameters “a” and “b” were higher for the multiparous cows. The regression coefficients between the observed and predicted values for the primiparous cows were not significant for the Wood (P=0.986) and Henriques models (P=0.994), relative to the intercept or slope (inclination) generated, but were significant for the J e F model (P<0.001). The intercept and the slope in the regression were not significant in the Wood model, when comparing models for the multiparous Murrah cows. The plotting of standardized residuals showed no data under- or over-estimation, with little presentation of a tendency or bias estimation. The Wood model is the best mathematical model to describe and fit the lactation curve of Murrah dairy buffaloes in tropical conditions.
1. INTRODUÇÃO
A criação de búfalos tem sido incrementada pelos benefícios da espécie, como a eficiente utilização de pastagens de baixa qualidade, resistência parasitária e duplo propósito de produção. A população mundial de búfalos encontra-se principalmente na Índia e Paquistão, os quais são responsáveis por 68% e 28% da produção de leite de búfalo no mundo respectivamente (ABD EL-SALAM e EL-SHIBINY, 2011).
Destaca-se que a maior parte da população de búfalos está localizada em zonas tropicais, onde a temperatura, umidade e sazonalidade, proporcionam condições adversas que afetam a qualidade dos pastos, como à diminuição dos teores de proteína e incremento de tecidos lignificados.
Neste contexto, o potencial genético dos búfalos da raça Murrah para produção de leite tem se destacado (SINGH et al., 2015) pelas vantagens competitivas com o leite de bovino, como o maior conteúdo de sólidos totais (AHMAD et al., 2008).Além disso, mais benefícios à saúde humana, como menor conteúdo de alfa e beta lactalbumina comparado ao leite bovino, confere maior tolerância a alergias (ABD EL-SALAM e EL-SHIBINY, 2011).
A representação gráfica da produção leiteira é denominada curva de lactação, a qual, foi estudada por Brody et al. (1923), por intermédio de modelos matemáticos não-lineares que descrevem comportamentos biológicos próprios. A modelagem matemática da curva de lactação (BRODY et al., 1923), por funções que utilizam o tempo como variável independente, amplamente utilizadas na indústria de bovinos, pode representar também para búfalos ferramenta fundamental para conhecer o perfil produtivo de búfalas ao longo de sua lactação. Assim, permitem-se estimativas de longevidade produtiva do animal, pico de lactação, eficiência reprodutiva, intervalo entre partos e, possível retorno econômico aliado à produção de leite (MALHADO et al., 2013).
Segundo Cunha et al. (2010) e Adediram (2007), o modelo Wood (1967) e outras funções do tipo gamma incompleta, como a de Jenkins e Ferrell (1984) ajustam-se de forma acurada aos valores de produção de leite e tempo de lactação obtidos a partir de rebanhos de baixa produção e reduzida persistência na lactação.
Tendo em consideração que os modelos empíricos ajustam acuradamente os dados da curva de lactação de animais de baixa produção e menor resistência de lactação como búfalas, nossa hipótese é que os modelos; Wood (1967), Jenkins e Ferrell
(1984), Henriques et al. (2011), são capazes de predizer e ajustar de forma precisa e acurada a curva de lactação das búfalas Murrah, sendo distintas as curvas de primíparas e multíparas. Assim, objetivou-se obter ajustes de curvas de lactação de búfalas da raça Murrah, primíparas e multíparas, em condições tropicais, utilizando diferentes modelos matemáticos.
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Criação de búfalos e produção de leite em condições tropicais
Considera-se que 85% dos búfalos criados no planeta estão localizados em zonas intertropicais (entre os paralelos 23º26'N e 23º26'S). Essas regiões são caracterizadas por temperaturas médias anuais e umidade relativa do ar mais elevadas que as faixas de clima temperado, caracterizando dessa forma, desafios a manutenção da homeostase de búfalas leiteiras (GARCIA, 2013).
Em regiões de climas tropicais a sazonalidade de produção de forragem faz da produção animal uma tarefa laboriosa. A temporada de chuvas é geralmente mais produtiva, devido ao aumento da oferta e qualidade da forragem, resultando em aumento na produção leiteira e redução dos custos de produção de sistemas de criação a pasto. Já a temporada seca, apresenta maiores desafios, como, à redução da qualidade da forragem pela escassez de água e acúmulo de material senescente, tornando as espécies com maior eficiência de utilização desse alimento as melhores opções de produção (ABD EL-SALAM e EL-SHIBINY, 2011).
Os bubalinos são uma das espécies ideais para explorar esse tipo de clima, por apresentarem como características positivas, a eficiente utilização de pastos de baixa qualidade, adaptabilidade climática, resistência às doenças parasitarias, elevada fertilidade e longevidade produtiva,possibilitam maior produção de carne e leite frente as raças selecionadas para produção de carne e leite em clima temperado (OLIVEIRA et al., 2013).
Segundo Abd El-Salam e El-Shibiny (2011), as búfalas representam a segunda maior espécie produtora de leite do mundo. Sendo mais de 50% da população de búfalos no Brasil da raça Murrah, considerada a raça bubalina de produção de leite mais importante no Brasil (ZAVA, 2012).
Deste modo, o entendimento da produção de leite no tempo e os parâmetros calculados a partir desta, permitem estimativas de longevidade produtiva do animal, pico de lactação, eficiência reprodutiva, intervalo entre partos e, possível retorno econômico aliado à produção de leite (MALHADO et al., 2013). Além disso, o uso da produção de leite pode auxiliar na seleção genética (ŞAHIN et al., 2015), a determinação dos programas nutricionais para bezerros e vacas (HENRIQUES et al., 2011), detecção de doenças subclínicas (MACCIOTA et al., 2011), redução de custos por meio do manejo nutricional (CANKAYA et al., 2011), e conhecimento da biologia da glândula mamaria durante a gestação e a lactação.
2.1.1 Curva de lactação
O termo curva de lactação refere-se à representação gráfica pós-parto da produção de leite durante o período de lactação. O estudo dessa representação possui função primordial no atendimento das exigências nutricionais de animais de diferentes ordens e fases da lactação, na seleção de animais com maior produção de leite e persistência de lactação, e descarte de animais menos produtivos (PAPAJCSIK e BODERO, 1988; CUNHA et al., 2010).
Este evento é subdividido em três fases, crescente que se estende de 35 a 44 dias após o parto, na qual se desenvolve a máxima produção leiteira caracterizada pelo pico de produção de leite, na qual ocorre intensa taxa de proliferação celular em relação à fase posterior, seguida por uma fase de declínio que se estende até o final da lactação, na qual ocorre aumento da taxa de apoptose das células da glândula mamária. Por tanto, a forma da curva de lactação é determinada através da persistência e acentuamento do pico de lactação (ALI e SCHAEFFER, 1987; POLLOTT, 2000; POLLOTT et al., 2014).
A lactação em fêmeas bovinas e bubalinas, segue um padrão sigmóide representando a lactação precoce, média e tardia, determinado pela acentuação do pico de produção de leite e a persistência da produção ao longo das semanas (MOHAPATRA et al., 2015). Animais provenientes do subcontinente Indiano, como búfalos Murrah e bovinos da raça Nelore, apresentam baixa produção de leite (<5 kg/d) e reduzida duração de lactação, inferior ou igual a 270 dias, e dessa forma possuem lactação curta (DHARA et al., 2006; MOHAPATRA et al., 2015).
Esses fenômenos são explicados pelo curto período de seleção que esses animais foram submetidos quando comparados aos rebanhos de raças bovinas européias. Portanto, o aumento da produção de leite de búfalas, passa por processos de seleção e melhoramento genético dos rebanhos leiteiros (FOODA et al., 2011). No entanto, nos programas de seleção a manutenção da fertilidade dos animais leiteiros devem ser considerados (NASR et al., 2016), pois perdas de fertilidade de búfalas leiteiras selecionadas para o aumento na produção de leite tem sido relatadas (LUCY 2001; WALL et al., 2003).
2.1.2 Início e pico de lactação
O final da gestação e início de lactação é caracterizado por processo denominado lactogênese. A etapa inicial envolve a diferenciação e síntese de pré-colostro semanas antes do parto, posteriormente ocorre secreção copiosa de leite dias antes do parto e que se estende no pós-parto. Estas alterações metabólicas são prelúdios fundamentais para o início da lactogênese (BELL, 1995).
A primeira adaptação é o aumento na captação da glicose sanguínea de 5 a 1 dias antes do parto, este aumento é justificado pela necessidade que a glândula mamária tem em sintetizar lactose e o potencial osmótico que essa molécula tem na produção do leite (BELL, 1995). Aliada ao aumento da captação de glicose ocorre o aumento da gliconeogênese no fígado, que tem como seu principal substrato o propionato, que contribui com cerca de 43,3% do carbono utilizado na gliconeogênese (VENHUIZEN et al.,1988; SEAL e REYNOLDS,1993; DRACKLEY et al., 2001).
O aumento da gliconêogenese durante o período de transição é otimizado, ou seja, o organismo influenciado pela homeorrese se torna mais eficiente em converter propionato em glicose. Esta eficiência foi definida a partir da taxa de conversão do propionato em glicose comparada com a conversão em gás carbônico produzido a partir da respiração celular (KNAPP et al., 1992; DRACLEY et al., 2001)
Embora não sejam os principais substratos gliconeogênicos, os aminoácidos contribuem com um percentual de 10 a 30% (SEAL e REYNOLDS,1993). Exceto a leucina e a lisina que não constituem substrato para à gliconeogênese, por serem exclusivamente aminoácidos cetogênicos, porém a alanima e glutamina apresentam 40 a
60% de todo substrato de aminoácidos gliconeogênicos (BERGMAN e HEITMANN, 1978; DRAKCLEY et al., 2001).
A produção total de glicose proveniente da gliconeogênese de aminoácidos está positivamente correlacionada com a ingestão diária de proteína e a chegada de aminoácidos provenientes de outras fontes no fígado. No fígado o excesso de aminoácidos é catabolizado, e os alfa-cetoácidos produzidos são destinados as diversas reações metabólicas do organismo e o nitrogênio em excesso é eliminado na forma de ureia (DRAKCLEY et al., 2001).
Durante o início de lactação à gliconeogênese de aminoácidos assume papel primordial no suprimento de glicose, devido ao aumento das exigências da glândula mamária. Essas alterações ocorrem devido ás mudanças de estado fisiológico, sendo transição, estado gestante e não lactante para estado não gestante e lactante. Nesta fase, o animal não apresenta consumo de matéria seca suficiente para suprir a exigências nutricionais impostas imediatamente pela necessidade de secreção de leite. Dessa forma, as fêmeas utilizam as reservas corporais, principalmente a musculatura esquelética que é responsável pelo suprimento de aminoácidos, disponilizando assim aminoácidos ao fígado para realização da a gliconeogênese (BELL et al, 1995; BELL et al., 2000; DRACKLEY et al., 2001).
A utilização de lactato para a produção de glicose é considerada uma forma de reciclagem de carbono, pois a maior parte do lactato circulante é formado através de reações metabólicas em tecidos periféricos principalmente no final da gestação, através do útero e da musculatura de animais gestantes. Já o glicerol é proveniente principalmente da mobilização de triácilglicerol (TG), os ácidos graxos são destinados a beta-oxidação ou a formação de corpos cetônicos e o glicerol é reciclado a glicose através da gliconeogênese (BELL et al., 1995; DRACKLEY et al., 2001).
As exigências de ácidos graxos na glândula mamária poucos dias antes do parto é quadruplicada em relação às exigências do útero (BELL et al., 1995). Isso ocorre devido ao rápido aumento das exigências no período pré-parto para suprir a produção de leite e a incapacidade de consumir quantidade de matéria seca, devido à compressão do feto ao rúmen e ao estresse pré-parto.
Com isso as vacas e as búfalas iniciam um balanço negativo de nutrientes, especialmente energia, conhecido como balanço energético negativo (BEN). Com o
objetivo de atender o aumento da demanda energética do organismo típico do período de transição, as búfalas realizam a lipólise dos TG do tecido adiposo, resultando em aumento nas concentrações de ácidos graxos não esterificados (AGNE) na corrente sanguínea. Outro fato marcante é a existência de uma correlação negativa entre às concentrações de glicose e AGNE no sangue (GRUMMER et al., 2004; MONDAL e PRAKASH, 2004; CASTILLO et al., 2005; ZADE et al., 2014).
Ao chegarem ao fígado, os ácidos graxos de cadeia longa mobilizados do tecido adiposo são convertidos em corpos cetônicos, por serem solúveis em água esses compostos são facilmente distribuídos para tecidos periféricos, que devido ao déficit de glicose em decorrência do BEN podem utilizar os corpos cetônicos como combustível para reações metabólicas (DRACKLEY et al., 2001). A concentração de beta-hidroxibutirato é convencionalmente utilizada como indicativo de que o animal está em intensa mobilização de AG e utilizando a rota metabólica de produção de corpos cetônicos como forma de atender os requerimentos energéticos dos tecidos periféricos (MONDAL e PRAKASH, 2004).
Segundo dados obtidos por Zade et al. (2014), a búfalas no período de transição, apresentaram redução no consumo de matéria seca no pré-parto de 12,83 kg/dia para 9,91 kg/dia até o momento do parto. Esta redução aliada ao aumento das exigências nutricionais resultaram na diminuição da glicose sanguínea de 48,37 para 39,77 mg/dl e um consequente aumento nos níveis de AGNE de 129,54 para 278,43 μM. Estes resultados demonstram que a fisiologia das búfalas leiteiras em período de transição é muito parecida com a de vacas leiteiras na mesma condição fisiológica.
No entanto a intensa mobilização de ácidos graxos pode ocasionar transtornos metabólicos como o fígado gorduroso e a cetose, sendo que estas desordens metabólicas se desenvolvem durante o período pré-parto até o pós-parto imediato, devido a pouca capacidade que o fígado de ruminantes possui em metabolizar gorduras. Com isso, ocorre acúmulo de gordura no fígado, pois, à capacidade de exportar gordura através de lipoproteínas de muito baixa densidade (VLDL) e utilizar os AG são inferiores ao aporte de AG no fígado, sendo a esteatóse hepática um prelúdio a ocorrência de cetose em vacas leiteiras (GRUMMER, 1993).
Devido ao aumento na captação de glicose na glândula mamária ocorre ativação de rotas gliconeogênicas que como vistas anteriormente, propionato, lactato, glicerol,
aminoácidos e intermediários do ciclo de Kreebs para gerarem glicose. Esta utilização de intermediários do ciclo de Kreebs faz com que ocorra um acúmulo de acetil coenzima A no organismo resultante da beta-oxidação de AG na forma de AGNE. Esse excesso promove o desvio da rota metabólica para a produção de corpos cetônicos, que em excesso na corrente sanguínea promove acidose metabólica em animais acometidos com cetose (GRUMMER, 1993; DRACKLEY et al., 2001).
O pico de produção de leite em búfalas leiteiras ocorre em média aos 38 dias de lactação, influenciado pela retomada do consumo de MS e ação de hormônios galactopoiéticos como o hormônio do crescimento (GH), da prolactina e da somatrotopina (BST) (ZADE et al., 2014; NASR et al., 2016). A BST é um hormônio protéico com aproximadamente 22kD. É secretado pela glândula pituitária, que é reguladora de processos anabólicos relacionados ao crescimento e reprodução de organismos vertebrados. Seus efeitos nas células alvo podem ser diretos ou indiretos como assomatomedinas, também conhecidas como fatores de crescimento semelhante à Insulina (IGFs). Sua ação também está ligada a efeitos estimulantes sob a galactopoiese na glândula mamária, por essa razão pesquisas foram desenvolvidas visando a utilização da somatotropina bovina recombinante (RbST) que foi produzida para aumentar a produção de leite em vacas e búfalas em lactação (PEEL et al., 1983; BAUMAN, 1992: JORGE et al., 2002; CASTIGLIEGO et al., 2011).
Fêmeas primíparas apresentam pico de produção de leite menor em relação as multíparas, este fato é justificado pelo aumento do desafio fisiológico imposto aos animais de primeira lactação , nos quais à partição dos nutrientes não é destinado exclusivamente para a produção de leite, através da homeorese. Esses animais, também direcionam nutrientes ao crescimento corporal no período de transição. Por tanto, com o decorrer das ordens de parição a produção de leite no pico de lactação é incrementada (WHATES et al., 2007; GLÓRIA et al., 2012; JINGAR et al., 2014).
O conhecimento das modificações fisiológicas que ocorrem entre o período de transição até o pico de produção são fundamentais para o planejamento do manejo nutricional de búfalas em lactação. Diferenças quanto à fisiologia de fêmeas primíparas e multíparas devem ser também consideradas na formação de grupos de lactação. Animais de primeira parição necessitam de manejo nutricional específico, principalmente no quesito oferta de alimento de melhor qualidade. Erros no manejo
nutricional das primíparas podem comprometer o sucesso das lactações subsequentes e o programa de melhoramento genético pela perca de animais de reposição (GRUMMER, 1993; BELL, 1995; STEFANON et al., 2002; FOODA et al., 2011).
2.1.3 Persistência de lactação
Os sistemas de produção de leite são tradicionalmente planejados para obterem a máxima produção, afinal a rentabilidade do sistema depende da maximização do volume de produção. Portanto a persistência de lactação está intimamente relacionada à eficiência econômica dos sistema de criação (STEFANON et al., 2002).
O declínio da produção leiteira durante a curva de lactação está relacionado à redução no número de células de epitélio mamário, resultado do desbalanceamento entre à proliferação e à remoção de células. Sendo assim, a persistência de lactação e a taxa de declínio de produção de leite durante as diferentes fases de lactação, estão intimamente ligadas à taxa de apoptose das células mamárias (morte celular programada) (STEFANON et al., 2002; CAPUCO et al., 2003; MOHAPATRA et al., 2015).
As taxas de proliferação e apoptose podem ser estimadas nos estágios de lactação através do abate dos animais e biópsias do tecido mamário, por bromodesoxiuridina (BrdU) e terminal de rotulagem da desoxiuridina trifosfato (TUNEL), respectivamente como descrito por Borst e Mahoney (1980). A marcação in situ de células apoptóticas em cortes histológicos por TUNEL detecta células com DNA fragmentado, uma marca registrada de estágios posteriores de apoptose. Pois as células apoptóticas parecem persistir durante cerca de 3 h (BURSCH et al., 1990), para obter uma estimativa de 24 horas multiplica-se o valor de células apoptóticas detectadas por oito (CAPUCO et al., 2001a; CAPUCO et al., 2003).
Métodos não invasivos têm sido desenvolvidos para a avaliação da taxa de apoptose no tecido mamário no decorrer da lactação. Destaca-se o método de avaliação desenvolvido por Pollot et al. (2014) no qual a taxa de apoptose é avaliada através de micro partículas presentes no leite de bovinos leiteiros, que são sinais de ativação ou apoptose celular. No entanto ainda existem limitações, como a necessidade de descobertas de marcadores que isolem a ativação celular do apoptose e a necessidade de um estudo comparativo entre vacas não gestantes e lactantes com vacas gestantes e
lactantes para que seja isolado o efeito da gestação sobre a secreção de micro partículas no leite (POLLOT et al., 2014).
O conhecimento sobre como as células da glândula mamária se proliferam e as vias que regulam esta proliferação, são meios para alterar a persistência de lactação (CAPUCO et al., 2003). Dentre os conhecimentos adquiridos destacam-se acréscimo de energia na dieta, redução do estresse oxidativo (HOCKENBERY et al.,1993; ESTEVE et al., 1999), freqüência e eficiência de ordenha (HURLEY, 2002), pré-estimulação da ordenha em búfalas leiteiras (CHIRATHALATTU et al., 2005) e a secreção de micro partículas no leite (POLLOT et al., 2014).
Através do aumento da persistência de lactação diversos benefício ao sistema de produção leiteira seriam conseguidos, tais como redução da incidência de transtornos metabólicos como o esteatose hepática e a cetose (GRUMMER, 1993), pois animais que apresentam maiores persistências de lactação apresentam conseguintemente pico de lactação menos acentuado resultando em menor necessidade de mobilização das reservas corporais principalmente de gordura, comprometendo a eficiência reprodutiva e promovendo o aumento do intervalo entre partos que trazem diversos prejuízos ao sistema produtivo (CAPUCO et al., 2003).
Ainda segundo Capuco et al. (2003), a extensão da duração da lactação e o uso de sêmen sexado na inseminação artificial resultaria em menores necessidades na compra de novilhas de reposição. Outro objetivo é a eliminação de lactações sucessivas através da promoção da secagem da fêmeas 60 dias antes do parto para que promova-se a recuperação plena das reservas corporais e renovação acelerada das células progenitoras do tecido secretor da glândula mamária garantindo a lactação subsequente.
Em búfalos Murrah (Bubalus bubalis) e bovinos Sahiwal (Bos indicus), foi avaliado o nível de expressão das proteínas de ligação ao fator de crescimento semelhantes à insulina-5 (IGFBP-5) e foi observado que existe aumento gradual dos níveis de IGFBP-5 na glândula mamária do início até o final da lactação, e que ocorre intenso aumento durante o processo de involução mamária. Esta observação sugere que o IGFBP-5 atua como regulador de involução da glândula mamária em búfalos e bovinos Bos indicus (MOHAPATRA et al., 2015). No entanto, ainda é necessário que seja isolado o efeito da produção de colostro e da incidência de mastite sobre os níveis de expressão da IGFBP-5 durante a lactação.
Estudos mais aprofundados sobre os fatores que regulam a persistência de lactação têm sido realizados principalmente nas espécies caprina e em bovinos Bos taurus especializados na produção de leite. No entanto, poucas pesquisas têm sido focadas no estudo dos fatores que regulam a persistência de lactação de búfalas leiteiras da raça Murrah.
2.2 Fisiologia da lactação
O metabolismo do sistema endócrino de mamíferos é regulado através de um sistema de entrega de informações finamente calibrado, operando através de vários níveis de organização. Deste modo, possibilita a manutenção do equilíbrio metabólico (homeostase) ou a reorientação do fluxo de nutrientes visando atender demandas metabólicas (homeorrese) ( HURLEY, 2002).
A homeorrese tem como principal característica a sua natureza crônica, que simultaneamente afeta múltiplos tecidos e está ligada aos eventos que não estão relacionados ao metabolismo de mantença dos animais sendo um clássico evento à transição do final da gestação para o início lactação na qual por se tratar de um estado dominante ocorre desvio do metabolismo de nutrientes da via placentária, visando o suprimento do feto, para a síntese de leite na glândula mamária durante a lactação (BAUMAN e CURRIE, 1980; COLLIER et al., 1984, BELL, 1995).
Estas adaptações metabólicas, como aumento na mobilização de ácidos graxos, destinação prioritária da glicose para o feto e posteriormente para a glândula mamária, além do desvio do metabolismo materno para rotas gliconeogênicas que são iniciadas no final da gestação, garantindo o aumento no suprimento de nutrientes dias ou mesmo semanas antes do iniciam e garantem a lactogênese (BELL, 1995; TUCKER, 2000).
Hormônios como a prolactina, somatrotopina (GH), oxitocina, lactogênio placentário, hormônios tireoidianos, fatores inibidores de prolactina, glicocorticóides, a ação antagônica da insulina e glucagon e esteróides ovarianos atuam na manutenção da homeorese de animais lactantes. Essas modificações homeorréticas ocorrem durante a transição do final da gestação para a lactogênese promovendo o aumento da atividade metabólica do tecido mamário e consequente redução na captação de nutrientes em tecidos periféricos. Essas modificações fisiológicas são garantidas através de hormônios circulantes na corrente sanguínea e à redução ou aumento na quantidade de receptores
hormonais durante o decorrer da lactação. Um claro exemplo é o aumento dos receptores de prolactina em espécies de mamíferos domésticos estudados (BELL, 1995; HURLEY, 2002).
A lactação é dividida em lactogênese e galactopoiese, sendo que a lactogênse é caracterizada pelo início da secreção do leite, que ocorre através da junção de diversos fatores como ação de hormônios endócrinos e a sucção do neonato. A galactopoiese está relacionada à persistência de lactação, além da presença de hormônios endócrinos, as ações antagônicas entre os hormônios, ao esvaziamento da glândula mamária e a taxa de apoptose das células mamárias (HURLEY, 2002; STEFANON et al., 2002; CAPUCO et al., 2003).
2.2.1 Prolactina
A prolactina (PRL) tem sido estudada desde 1928, através da administração de extrato de hipófise a coelhos promoveu o desenvolvimento lóbulo-alveolar e se teve início secreção copiosa de leite. Posteriormente este extrato foi purificado e identificou-se a molécula ativa de PRL, a partir da purificação da molécula foram realizados experimentos com espécies laboratoriais, nos quais à administração de injeções de PRL promoveram aumento no desenvolvimento do sistema lóbulo-alveolar das glândulas mamárias, desde então foram descobertas mais de 300 funções da PRL (TUCKER, 2000; TROTT et al., 2015).
Secretada por lactotróficos na glândula pituitária sob controle do hipotálamo, a PRL é uma proteína de peso molecular de 23 kDa. A maior parte da PRL circulante no organismo está na forma fosforilada, esta modificação reduz a atividade biológica da PRL e permite uma ação antagônica sobre os efeitos da prolactina no organismo, principalmente ações mitogênicas e lactogênicas em células epiteliais mamárias (FREEMAN et al., 2000; CORBACHO et al., 2002; CLAPP et al., 2008; TROTT et al., 2015).
Embora se esperasse que a prolactina tivesse papel central durante toda a lactação de ruminantes, não houve manutenção prolongada dos níveis de prolactina do soro de animais com gestações normais, sendo os níveis acentuados somente durante o final da gestação e início de lactação. Dessa forma, preconizou-se que a prolactina desempenha papel significativo apenas durante a lactogênese, promovendo a inibição da
ação lipogênica da insulina no tecido adiposo e acentuando lipólise na glândula mamária. Além disso, a prolactina coordena à partição dos aminoácidos absorvidos entre tecidos hepáticos e extra hepáticos (GARCIA DE LA ASUNCION et al., 1994; BELL, 1995; TUCKER, 2000).
A lactogênese é um processo que ocorre durante o período de transição, e possui 2 estágios. No primeiro estágio (próximo ao parto), o epitélio mamário é preparado para a lactação iminente, o primeiro passo é torna-se polarizado,o segundo é o início de processos de transcrição de determinadas proteínas do leite e o terceiro é assumir uma organização citológica condizente com a síntese do leite. Aliada a estes processos a PRL assume um papel fundamental agindo através de sinais mecânicos na matriz celular, ações de suporte a ação de glicocorticóides e da insulina estimulada pela redução nos níveis de progesterona (P4) durante o parto (ROSKELLEY et al., 1994; HORSEMAN,
1999; NEVILLE et al., 2002; STIENING et al., 2008; TROTT et al., 2015).
Ainda durante o mesmo período de tempo, visando a secreção do colostro o epitélio mamário inicia o transporte de imunoglobulinas para o lúmen alveolar para o tecido secretor da glândula mamária, sendo este processo regulado pela ação da PRL (BARRINGTON et al., 1997; TROTT et al., 2015). Esse processo é fundamental, pois se trata da aquisição de memória imunológica pelos animais lactentes contra uma série de patógenos que se encontram no ambiente.
A segunda fase da lactogênese é caracterizada pela síntese de todos os componentes presentes no leite, aumento na absorção de precursores pela inibição da ação da insulina no tecido adiposo, partição da glicose e aminoácidos entre tecidos hepáticos e extra-hepáticos para o início da síntese de lactose e secreção de glóbulos de gordura do leite sendo que em vacas leiteiras esse processo ocorre pouco antes do parto. De forma geral, a resposta obtida por múltiplos estudos é de que a PRL é essencial para o início da produção de leite em todas as espécies, as concentrações basais de PRL aumentam durante o final de gestação e apresenta picos em torno do parto e sofre redução gradual durante o decorrer da lactação (BELL, 1995; NEVILLE et al., 2002; RUDOLPH et al., 2003).
Em dados revisados por Tucker (2000) e Trott et al. (2015) o bloqueio da PRL pela bromocriptina inibe o pico de PRL durante o período pré-parto e reduz o rendimento de leite durante a lactação e retarda a lactogênese. Demonstrando o papel
central que a PRL possui no início de lactação. A concentração reduzida de PRL circulante é suficiente para sustentar à produção de leite durante o decorrer da lactação durante o tratamento com bromocriptina.
Nota-se que a galactopoiese não é influenciada exclusivamente pela ação da PRL, de uma ação sinérgica entre hormônios como o estrogênio, progesterona, lactogênio placentário, insulina, GH e a presença ou não em quantidade de receptores dessas hormônios.
Assim, devido a descobertas em nível molecular relacionados ao metabolismo coordenado da PRL com outros hormônios e o modo como esta coordenação ativa fatores transcricionais, Stat5a, pode-se classificar a PRL como hormônio mestre da fisiologia da lactação, a continuação dos estudos moleculares provavelmente irão explicar muito da genômica funcional da PRL (TROTT et al., 2015).
2.2.2 Esteróides ovarianos
O estrogênio tem suas concentrações aumentadas logo após o parto e esse aumento nas concentrações promove ação sinérgica com a PRL e o GH favorecendo o crescimento do tecido mamário. Assim, foi postulado que o estrogênio induz a secreção de fatores de crescimento da glândula pituitária, esse mecanismo endócrino media efeitos lactogênicos (TUCKER, 2000).
Esta atuação ocorre através de duas maneiras no início de lactação: aumento na liberação de prolactina que ira promover principalmente desenvolvimento do sistema lobulo-alveolar e mitose de células do tecido mamário; e através do aumento no número de receptores de PRL nas células mamárias (TUCKER, 2000; NEVILLE et al., 2002; HORIGAN et al., 2009).
Quanto à manutenção do estado galactopoiético, o estrogênio apresenta pouca relevância. Estudos avaliando a retirada dos ovários em vacas com lactação estabelecida demonstraram que essa retirada de estruturas que fornecem o suprimento de estrogênio não afetou a produção de leite de lactações já estabelecidas (TUCKER, 2000).
No entanto, a produção de estrogênio posteriormente ao parto induz a presença de cio, que através da inseminação artificial garantirá a próxima gestação e consequentemente a próxima lactação. Outro fato relevante é que, a administração de estrogênio em vacas em fase final de lactação pode aumentar a velocidade à qual a
glândula mamária sofre involução à secagem (HURLEY, 2002). Possivelmente esta ação pode estar relacionada ao aumento da taxa de apoptose do tecido mamário (CAPUCO, 2003).
A progesterona (P4) outro esteróide ovariano se mantém em concentrações
superiores ao estrogênio até o momento do parto, na qual apresenta declínio nas concentrações sanguíneas. A relação estrogênio e progesterona na gestação concomitante com a lactação em bovinos leiteiros e em búfalas leiteiras influencia a persistência da produção de leite na fase de declínio da lactação (HURLEY, 2002). São descritos na literatura efeitos negativos da P4 sobre a prolactina, através da redução no
número de receptores de PRL, ação esta antagônica ao estrogênio. Além do bloqueio da atividade lactogênica dos glicocorticódes (DJIANE e DURAND,1977; COLLIER e TUCKER, 1978; TUCKER, 2000).
A progesterona desempenha pouco ou nenhum papel sobre a manutenção da lactação, pois a presença de receptores de progesterona está presente em uma subpopulação neste estado fisiológico (HASLAM e SHYAMALA, 1979; HOVEY et al., 2001b; TROTT et al., 2015). Aliado a este fato, ainda foi relatado uma maior afinidade da P4 com a gordura do leite do que com seus receptores intracelulares,
resultando na excreção da P4 através do leite e reduzindo ainda mais seus efeitos
negativos sobre a lactação (CLEMMONS, 1991; TUCKER, 2000; HURLEY, 2002).
2.2.3 Hormônio do crescimento
O hormônio do crescimento (GH) foi amplamente estudado em cobaias, na quais se detectou ações relacionadas ao desenvolvimento da massa do parênquima do tecido mamário e o número de células (SEJRSEN et al., 1986; RADCLIFF et al., 1997; TUCKER, 2000). No entanto, em vacas leiteiras esse efeito lactogênico não foi tão claro quanto em cobaias, mas sim voltado a modulação do metabolismos homeorrético da glândula mamária, resultando em maior aporte de nutrientes para serem utilizados na síntese de leite em relação a tecido periféricos (BAUMAN, 1992; BELL, 1995; TUCKER, 2000).
Baseado no conhecimento prévio da ação do GH sobre a galactopoiese, foi desenvolvida a Somatotropina Bovina recombinante (rBST), que assim como o GH desempenha função de modular a fisiologia da glândula mamária (BAUMAN e
VERNON, 1993). O rBST tem sido utilizado na indústria de produção de leite com o objetivo de modular o metabolismo da glândula mamária de bovinos e búfalas leiteiras com o objetivo de aumentar à eficiência de produção de leite, através do aumento da produção de leite diária e o aumento da persistência de lactação (JORGE et al., 2002;
AKERS, 2005; CASTIGLIEGO et al., 2011).
O modo de ação do rBST está relacionado ao particionamento de nutrientes para que mais sejam utilizados para a síntese de leite. A utilização de rBST promove o aumento na gliconeogênse no fígado visando aumentar o suprimento de glicose na glândula mamária para produção de lactose. O metabolismo lípidico também é coordenado através do aumento da ação da lipase hormônio sensivel no técido adiposo que realiza a hidrólise dos triglicerídeos, na qual o glicerol é destinado a gliconeogênese e os ácidos graxos são liberados na corrente sanguínea na forma de AGNE, visando suprir a lacuna energética deixada pela redução na oxidação de glicose pelos técidos periféricos (BAUMAN, 1992; BELL, 1995; DRACKLEY et al., 2001; ASTESSIANO et al., 2014).
Efeitos são observados através do aumento no percentual de gordura no leite, que reflete em maior eficiência na utilização do leite para produzir derivados lacteos. Também podem ser relatados modificações no perfil de ácidos graxos no leite de vacas tratadas com rBST (BAUMAN e VERNON, 1993; AKERS, 2005). Alterações na resposta na capacidade da insulina em inibir a síntese hepática de insulina também são relatadas, o que representa uma intensa coordenação do metabolismo visando à destinação prioritária de nutrientes a glândula mamária e consequente aumento na produção de leite e persistência de lactação (BAUMAN, 1992).
2.2.4 Glicocorticóides
O cortisol é o glicocorticóide endógeno com função mais conhecidas em animais ruminantes, possui função primordial na glândula mamária em promover a diferenciação do sistema lóbulo-alveolar durante a lactogênese, este processo ocorre logo após o parto. O estresse provocado pelo desencadeamento do parto faz com que o organismo da fêmea em período de transição apresente pico de cortisol na corrente sanguínea. Em caprinos e bovinos este pico de cortisol está positivamente
correlacionado com aumento na captação de glicose para o tecido mamário (TUCKER, 2000; CASEY e PLAUT, 2007; TROTT et al., 2015).
Os glicocorticóides possuem um papel intrínseco com a potencialização dos efeitos da PRL associada à queda nas concentrações P4 logo após o parto, ocorre á
ativação da transcrição de vários genes relacionados à produção de proteínas do soro do leite e de beta-caseínas, posteriormente no momento de involução mamária ocorre à redução no número de receptores de glicocorticóides e redução da estimulação da PRL, o que aliada ao aumento da taxa de apoptose celular promove o fim da lactação (DOPPLER et al., 2001; NGUYEN et al., 2001; CAPUCO et al., 2003; BERTUCCI et al., 2010; TROTT et al., 2015).
2.2.5 Insulina
A insulina está relacionada na partição de nutrientes na glândula mamária durante a lactação. Suas funções estão relacionadas ao aumento na utilização de glicose pelo tecido mamário e captação lipídica através de ação sinérgica com a PRL. Durante o período pré-parto as células do tecido adiposo adquirem resistência a ação lipogênica promovida pela insulina, em decorrência da modulação do metabolismo promovida pelo aumento dos níveis de somatrotopina circulantes no sangue (BAUMAN e VERNON, 1993; TUCKER, 2000; TROTT et al., 2015).
A insulina desempenha papel essencial na síntese de proteínas do leite em múltiplos níveis nas células da glândula mamária de cobaias. Seu papel está relacionado a dois fatores chave de transcrição, Stat5a e Elf5, das caseínas do leite, considerando que a PRL desempenha papel essencial na ativação da Stat5a através da fosforilação. Portanto a atuação coordenada da insulina, PRL e de glicocorticóides assume papel crucial na expressão de proteínas do leite, com a alfa-lactoalbumina e a beta-caseína (ROSEN et al., 1999; MENZIES et al., 2010).
Além disso, a atuação sinérgica coordenada da insulina com a PRL regula também os processos pós-transcricionais, através da quantidade de RNA mensageiro produzida, que resulta em aumento da produção e estabilidade das células do tecido mamário (RHOADS e GRUDZIEN-NOGALSKA, 2007).
Provavelmente, a continuação das pesquisas em nível molecular da atuação da insulina coordenada com outros hormônios lactogênicos irá explicar a função genômica
desse hormônio sobre as células da glândula mamária durante o período e transição e o decorrer da lactação (MENZIES et al., 2010).
2.3 Modelagem matemática de curva de lactação
A primeira referência em relação à modelagem da curva de lactação foi descrita por Brody et al. (1923). Devido às dificuldades de cálculo e limitações computacionais, os primeiros modelos de curvas de lactação foram caracterizados por transformações logarítmicas de exponencial, polinomial, e outras funções lineares. (SILVESTRE et al., 2006).
Superada as dificuldades de cálculo, outros modelos matemáticos foram propostos com a finalidade de encontrar equação fidedigna ao comportamento da produção de leite durante a curva de lactação,sendo divididos entre modelos empíricos: Brody et al. (1923); Sikka (1950); Nelder (1966); Wood (1967), Dave (1971); Schaeffer et al. (1976); Cobby e Le Du (1978); Glasbey (1983); Jenkins e Ferrell (1984), Grosman et al. (1986); Ali e Schaeffer (1987), Wilmink (1987),Guo e Swalve (1995); Henriques et al. (2011). E modelos mecanicistas: Rook et al. (1993), Dijkstra et al. (1997), Pollott (2000); entre outros.
Modelos matemáticos de curva de lactação são ferramentas básicas, amplamente utilizadas na indústria vinculada aos bovinos leiteiros, destinadas a conhecer o comportamento da produção de leite durante a lactação, e desta forma levantar questões por fisiologistas e nutricionistas. Além disso, proporcionar ganhos científicos na elucidação dos mecanismos fisiológicos, como as relações existentes entre células secretoras, hormônios, fornecimento de energia e efeitos ambientais que afetam este processo (DIMAURO et al., 2005; SILVESTRE et al., 2009, GOŁĘBIEWSKI et al., 2011; STERI et al., 2012; GHAVI ZADEH, 2014a; GHAVI HOSSEIN-ZADEH, 2016).
Algumas características obtidas através da modelagem matemática da curva de lactação como a produção de leite no pico de lactação, o dia em que ocorre o pico de produção e a persistência de lactação, podem representar ferramentas eficientes na seleção de rebanhos bubalinos mais eficientes quanto à produção de leite e a persistência de lactação. Rebanhos com maiores persistências de lactação possuem pico
de lactação menos pronunciado em relação ao comportamento da curva, sofrem conseguintemente menos estresse fisiológico durante o período de transição, e apresentam menor variação na produção. Entretanto, às exigências nutricionais para a produção de leite são alteradas, com menores quantidades de alimentos concentrados e aumentando a lucratividade do sistema de produção (SWALVE, 1995; TOZER e HUFFAKER, 1999; GRZESIAK et al., 2003; FADLELMOULA et al., 2007).
Modelos de curva de lactação são ferramentas essenciais no desenvolvimento e validação de modelos mecanicistas, que através do uso da regressão não linear, destinam-se a explicar funções biológicas, como características do padrão de produção leiteira ao longo da curva de lactação levando em conta os eventos fisiológicos que ocorrem durante o final da gestação e o início da lactação (NEAL e THORNLEY, 1983; MACCIOTTA et al., 2005).
2.3.1 Modelos empíricos
Modelos empíricos proporcionam à distribuição dos dados em torno de uma curva sem que sejam levados em consideração parâmetros biológicos, processos químicos ou físicos (MOTULSKY e CHIRSTOPOULOS, 2004). No entanto, estes modelos possuem grande aplicação em diferentes áreas de pesquisas com animais (GHAVI HOSSEIN-ZADEH, 2016).
O modelo de Wood, através da introdução da incompleta função gama propôs
equações empíricas, para a obtenção de maior ajustamento das fases ascendentes e descendentes da curva de lactação fundamentado em conceitos probabilísticos, tornou-se o modelo matemático mais amplamente utilizado por descrever a curva de lactação utilizando valores preditos, valores observados, correlações e erros padrão (HENRIQUES et al., 2011; ŞAHIN et al., 2015).
Este modelo tem ainda com características de forma similar ao modelo de Jenkins e Ferrel (1984), o ajuste eficientemente na modelagem da curva de lactação de animais de baixa produção e baixa persistência de produção (ADEDIRAN, 2007; CUNHA et al., 2010). Essas características são marcantes no rebanho bubalino que em condições tropicais apresentam produção de leite média de 6 a 9 litros de leite/dia em duas ordenhas diárias e duração de lactação de 250 dias, valores estes inferiores a rebanhos de vacas leiteiras especializadas (ZAVA, 2012).
Desta forma estes modelos podem ser amplamente aplicados na predição da produção de leite durante a curva de lactação de búfalas leiteiras (DIMAURO et al., 2005). Ainda, podem representar a base para o desenvolvimento de modelos mecanicistas que levem em consideração a taxa de desenvolvimento celular e a taxa de apoptose como já acontece em modelos desenvolvidos para rebanhos de bovinos leiteiros especializados em produção de leite.
Seria interessante considerar a faixa climática na qual estes animais estão sendo criados, pois as condições tropicais proporcionam uma série de adversidades que não são encontradas nas zonas temperadas. Desta forma, seriam desenvolvidas equações com auto grau de ajustamento a produção de leite bubalino em condições tropicais.
2.3.2 Modelos mecanicistas
O modelo de regressão trata-se de uma equação que define o resultado, ou Y variável dependente em função de uma variável independente X, e um ou mais parâmetros do modelo. Os modelos mecanicistas levam em conta na regulação da distribuição dos dados em torno da curva mecanismos químicos, físicos, biológicos e bioquímicos. Este controle é realizado através da utilização de parâmetros de ajustamento provenientes de sistemas reais tais como as produções de leite distribuídas ao longo da lactação de um rebanho e desta forma extrapolar a predição aos rebanhos submetidos às mesmas condições ambientais. Em geral modelos mecanicistas são mais eficientes no ajuste dos dados, no entanto a escolha equivocada destes modelos para um conjunto de dados, podem levar a erros de predição que são mais desastrosos do que simplesmente optar pela escolha de um modelo empírico (MOTULSKY e CHIRSTOPOULOS, 2004; GHAVI HOSSEIN-ZADEH, 2016).
Dijkstra et al. (1997) desenvolveu modelo mecanicista que envolve a proliferação e morte de células da glândula mamária durante a gestação e lactação. Esta representação mecanicista fornece uma compreensão dos fatores que controlam a variação na produção de leite durante a lactação não levada em conta pela maioria dos modelos empíricos. Como a equação de Wood, este modelo permite um cálculo simples da posição e da magnitude do rendimento máximo, no entanto o modelo pode proporcionar estimativa de produção no momento do parto igual a zero, o que não é algo compatível a realidade (DIJKSTRA et al., 2010).
Embora os modelos mecanicistas desenvolvidos para estimar a curva de lactação de rebanhos de raças leiteiras especializadas em produção de leite levem uma série de fatores químicos e bioquímicos no auxilio a obtenção dos parâmetros estimados, o mesmo não se aplicam a predição da curva de lactação com baixa produção, baixa persistência de lactação e submetidos as condições tropicais como é o caso dos rebanhos bubalinos, rebanhos bovinos Bos indicus e oriundos do cruzamento de Bos indicus x Bos Taurus (CUNHA et al., 2010).
Ainda segundo Cunha et al. (2010), que selecionou modelos matemáticos para predizer a curva de lactação de animais cruzados Holstein × Zebu, e relatou que os modelos de Rook et al. (1993), Dijkstra et al. (1997) e Pollott (2000), todos com base mecanicista, foram excluídos da análise dos animais de baixa produção leiteira (<15 kg), mantidos sob pastejo nas época das águas e suplementação na durante o período seco, por apresentem menos de 50% de convergência para os dados de lactação.
2.3.3 Critérios de comparação entre modelos matemáticos
Para se avaliar os critérios de qualidade de ajuste de modelos matemáticos são utilizados para a qualidade do ajuste (qualidade de previsão) o coeficiente de determinação ajustado (R2 ajustado), o desvio padrão residual ou raiz da soma do quadrado médio do erro (RMSE), a estatística de Durbin-Watson (DW) e os Critérios de informação Akaike (AIC) (GHAVI HOSSEIN-ZADEH, 2016).
O R2 ajustado é o coeficiente de determinação, que para seu cálculo leva em conta a soma total de quadrados (TSS), a soma residual de quadrados (RSS), o número de observações (n) e o número de parâmetros na equação (p). O valor R2 é um indicador que mede a proporção da variação total em relação à média da reta explicada pelo modelo da curva de lactação. O coeficiente de determinação está sempre entre 0 e 1, e o ajuste de um modelo é satisfatório quando estiver próximo de um, ou seja, 100% da variação dos dados são explicados pelo modelo (GHAVI HOSSEIN-ZADEH, 2014a).
O valor da raiz do quadrado médio do erro (RMSE) também é um dos critérios mais utilizados para comparar a adequação do modelo de curva de lactação aos dados de produção leiteira,sendo uma medida que traduz quanto que os dados preditos destoam dos dados observados, por tanto o melhor modelo matemático possui o menor RMSE possível (FERNANDEZ et al., 2002; GHAVI HOSSEIN-ZADEH, 2016).
Outra técnica comum utilizada para a avaliação e comparação de modelos matemáticos é a análise dos resíduos, obtida através da diferença entre os valores observados e preditos pela equação de regressão obtida do modelo. Através desta análise pode-se calcular o desvio padrão assintótico (DPA) e realizar a padronização dos resíduos, estas ferramentas permitem avaliar erros de estimativa e a qualidade de ajustamento do modelo, para os dias de amostragem e comparar curvas de lactação estimada com a curva de lactação real (SOUZA, 1998; SILVESTRE et al., 2006; HENRIQUES et al., 2011).
Na obtenção dos parâmetros das equações de regressão não-linear, pode ser utilizado o algoritmo iterativo de Marquardt, e estatística t para construção dos intervalos de confiança assintóticos para os parâmetros (ADEDIRAN et al., 2007; BARBOSA et al., 2007; CANKAYA et al., 2011).
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Aspectos éticos e localização
Este estudo foi conduzido de acordo com as recomendações do Conselho Nacional de Controle de Experimentação Animal (CONCEA). O protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética de Utilização de Animais, na Escola de Medicina Veterinária e Zootecnia da Universidade Federal da Bahia, através do protocolo de número: 39/2014. O experimento foi conduzido na Fazenda Natal, no distrito de Lamarão do Passé, no Município de São Sebastião do Passé-BA, a 60 km de Salvador, localizado entre a latitude 12° 36’ 00” sul e a longitude 38° 24’ 00” leste. O clima do distrito é úmido a semiúmido, com uma temperatura média anual de 25,1° C, com mínima de 21,5° C e máxima de 36° C; o período chuvoso é de abril a junho e a pluviosidade varia de 1400 a 1800 mm ao ano.
3.1.2 Animais, dietas e design experimental
Foram obtidas um total de 2336 observações mensais totais de produção de leite de Búfalas puro-sangue Murrah. Deste total, 660 foram obtidas em búfalas primíparas e 1676 em búfalas multíparas, no período de setembro de 2014 a abril de 2015. As búfalas foram distribuídas em amostras aleatórias simples sob a mesma condição de
alimentação, pastejo de capim brachiaria (Brachiaria decumbes), no período pré-parto e suplementação com capim elefante a vontade no período pós-parto.
As búfalas foram submetidas a apenas uma ordenhada mecânica diária às 05h00min da manhã, sendo a produção de leite mensurada por meio de medidor de leite automático (Modelo MM6, Delaval, São Paulo, Brazil). A produção de leite foi inicialmente mensurada a partir de sete dias após o parto, evitando a contaminação do leite por colostro, e o período de lactação foi contabilizado até os 270 dias, sendo realizadas mensurações a cada 30 dias.
3.1.3 Análises estatísticas
Três modelos matemáticos foram utilizados para ajustar as curvas de lactação de búfalas Murrah, primíparas e multíparas, em condições tropicais: Wood (1967),
ct b
e
t
a
Y
; Jenkins e Ferrell (1984),Y
a
t
e
ct; e Jenkins e Ferrell (1984) adaptado. Esta adaptação tem como objetivo corrigir a predição do início da lactação,
ct
e
t
b
a
Y
(Henriques et al., 2011). Os parâmetros das equações são: “Y” = produção de leite (kg) no dia “t” de avaliação; a, b e c são parâmetros a serem estimados, sendo que “a” = representa a produção do leite inicial; “b” = representa a fase ascendente da curva que determina a magnitude do pico de lactação e “c” = representa a fase descendente da curva que determina a persistência na lactação.Para comparação entre os parâmetros obtidos para búfalas primíparas e multíparas utilizando-se as equações citadas acima, inicialmente desdobrou-se os modelos estudados utilizando-se variáveis binárias, como se segue:
(1)
Y
D
1
a
1
t
b1
e
c1t
D
2
a
2
t
b2
e
c2t
; para Wood (1967) (2)Y
D
1
a
1
t
e
c1t
D
2
a
2
t
e
c2t
; para Jenkins e Ferrell (1984)(3)
Y
D
1
a
1
b
1
t
e
c1t
D
2
a
2
b
2
t
e
c2t
; para Henriques et al. (2011)Em que D1 e D2 são variáveis binárias correspondentes às ordens de parto estudadas, da seguinte maneira: D1 = 0 e D2 = 1 para o estudo das búfalas primíparas e
D1 = 1 e D2 = 0 para o estudo das búfalas multíparas; os demais parâmetros tem o mesmo significado já descrito a priori.
Os parâmetros das equações não lineares foram obtidos utilizando-se o PROC NLIN do SAS (versão 9.1), através do processo iterativo do algoritmo de Marquardt. A estatística t foi utilizada para a construção dos intervalos de confiança assintóticos para os parâmetros (α = 0,05). O método da máxima verossimilhança foi utilizado para calcular o desvio-padrão assintótico.
Para determinar se houve diferença entre os modelos obtidos para primíparas e multíparas foram comparados dois tipos de modelos com base na atribuição das variáveis binárias, sendo então denominados modelo restrito e completo, e posteriormente comparados pelo teste de identidade dos modelos (Regazzi, 1999). Um primeiro ajuste foi realizado assumindo-se a similaridade para os parâmetros a, b e c obtidos entre primíparas e multíparas, sendo ajustada apenas uma equação com três parâmetros. A este modelo atribui-se a denominação “modelo restrito”. Um segundo ajuste foi realizado assumindo-se diferença entre os parâmetros a, b e c obtidos entre primíparas (a1, b1, c1) e multíparas (a2, b2, c2), sendo então ajustada duas distintas equações com três parâmetros cada uma, gerando um ajuste matemático com um total de seis parâmetros de acordo com as equações 1, 2 e 3 descritas acima. A este modelo atribui-se a denominação “modelo completo”. Para o modelo Jenkins e Ferrell (1984), que apresenta apenas os parâmetros a e c, o número de parâmetros estimados foi de dois para o modelo restrito e quatro para o modelo completo.
A partir destes ajustes, a comparação matemática foi realizada utilizando-se a distribuição de ² como se segue:
RSSc RSSr
n calc ln 2 . ;
c p
r p f d. . ;Em quecalc2 . é o valor calculado de ², n foi o número de observações utilizadas no ajuste do modelo, RSSc a soma de quadrado dos resíduos do modelo completo, RSSr é a soma de quadrado dos resíduos do modelo restrito, d.f. é o número de graus de liberdades utilizados no teste, p (c) número de parâmetros considerados no modelo completo, e p (r) número de graus de liberdade utilizados no modelo restrito. Para os modelos de Wood (1964) e Henriques et al. (2011), foram utilizados p (c) = 6, p (r) = 3, e d.f. = 3; para Jenkins e Ferrell (1984), foi utilizado p (c) = 4, p (r) = 2, e d.f. = 2. Ao se