Reproductive performance of fixed-time artificial insemination in swine and factors for the technology success / Desempenho reprodutivo da inseminação artificial em tempo fixo em suínos e fatores para o sucesso da tecnologia

ABSTRACT: Fixed-time artificial insemination (FTAI) is a reproductive technology that aids in obtaining an appropriate time to perform single artificial insemination (AI), thus reducing the number of inseminations per sow bred. FTAI protocols can either be based on estrus detection or day of weaning, aiming to synchronize ovulation using ovulation inducers. The protocols involving estrus detection usually employ porcine luteinizing hormone (pLH) as an inducer and, in general, satisfactory reproductive performance is observed. For protocols based on weaning day, the main hormone used is analog of gonadotropin-releasing hormone such as triptorelin and buserelin. Regardless of the protocol, the number of piglets born is usually not affected by FTAI. However, a possible compromise in the farrowing rate should be considered. The FTAI in gilts requires progestogen treatment for estrus synchronization, increasing the labor requirement and cost of protocol. Some of the benefits of FTAI are a reduced number of semen doses required, advantage of planning the breeding time and; consequently, optimizing labor involved. However, the limitations include a slight reduction in the fertility index due to the compromised farrowing rate in some cases, costs incurred by following the protocol, and difficulty in measuring all the conceptual benefits under commercial conditions. The aim of this review is to approach the reproductive performance of the current protocols of FTAI, considering the benefits and limitations of this technology in swine production.

RESUMO: A inseminação artificial em tempo fixo (IATF) surge como uma biotecnologia para definir o melhor momento para realizar uma única IA, reduzindo o número de células espermáticas por fêmea inseminada. Os protocolos de IATF podem se basear na detecção do estro ou na data de desmame e têm como objetivo sincronizar a ovulação a partir do uso de indutores da ovulação. Protocolos baseados na detecção de estro comumente utilizam o hormônio luteinizante suíno (pLH) como indutor e, de maneira geral, resultados satisfatórios têm sido observados quanto à performance reprodutiva. No caso dos protocolos baseados na data de desmame, os principais hormônios utilizados são os análogos do hormônio liberador de gonadotrofina: triptorelina e buserelina. Independentemente do protocolo, o número de nascidos totais normalmente não é afetado pelo uso da IATF. Porém, um possível comprometimento na taxa de parto deve ser considerado. Já a aplicação da IATF em leitoas requer o fornecimento de um progestágeno, para sincronização do estro, aumentando o manejo e o custo do protocolo. A IATF pode proporcionar diversos benefícios para a indústria suinícola, uma vez que é possível reduzir o número de doses de sêmen produzidas, melhorar o planejamento de coberturas e, consequentemente, otimizar a mão de obra. No entanto, essa biotecnologia apresenta limitações devendo ser considerado a redução nos dados de fertilidade, uma vez que a taxa de parto pode ser comprometida em alguns casos e, o custo do protocolo e a dificuldade de estimar todos os benefícios conceituais da IATF quando aplicada sob condições comerciais. O objetivo dessa revisão é abordar o desempenho reprodutivo dos mais recentes protocolos de IATF, considerando os benefícios e as limitações dessa tecnologia na produção de suínos.

Reproductive performance of fixed-time artificial insemination in swine and factors for the technology success / Desempenho reprodutivo da inseminação artificial em tempo fixo em suínos e fatores para o sucesso da tecnologia

Fixed-time artificial insemination (FTAI) is a reproductive technology that aids in obtaining an appropriate time to perform single artificial insemination (AI), thus reducing the number of inseminations per sow bred. FTAI protocols can either be based on estrus detection or day of weaning, aiming to synchronize ovulation using ovulation inducers. The protocols involving estrus detection usually employ porcine luteinizing hormone (pLH) as an inducer and, in general, satisfactory reproductive performance is observed. For protocols based on weaning day, the main hormone used is analog of gonadotropin-releasing hormone such as triptorelin and buserelin. Regardless of the protocol, the number of piglets born is usually not affected by FTAI. However, a possible compromise in the farrowing rate should be considered. The FTAI in gilts requires progestogen treatment for estrus synchronization, increasing the labor requirement and cost of protocol. Some of the benefits of FTAI are a reduced number of semen doses required, advantage of planning the breeding time and; consequently, optimizing labor involved. However, the limitations include a slight reduction in the fertility index due to the compromised farrowing rate in some cases, costs incurred by following the protocol, and difficulty in measuring all the conceptual benefits under commercial conditions. The aim of this review is to approach the reproductive performance of the current protocols of FTAI, considering the benefits and limitations of this technology in swine production.(AU)

A inseminação artificial em tempo fixo (IATF) surge como uma biotecnologia para definir o melhor momento para realizar uma única IA, reduzindo o número de células espermáticas por fêmea inseminada. Os protocolos de IATF podem se basear na detecção do estro ou na data de desmame e têm como objetivo sincronizar a ovulação a partir do uso de indutores da ovulação. Protocolos baseados na detecção de estro comumente utilizam o hormônio luteinizante suíno (pLH) como indutor e, de maneira geral, resultados satisfatórios têm sido observados quanto à performance reprodutiva. No caso dos protocolos baseados na data de desmame, os principais hormônios utilizados são os análogos do hormônio liberador de gonadotrofina: triptorelina e buserelina. Independentemente do protocolo, o número de nascidos totais normalmente não é afetado pelo uso da IATF. Porém, um possível comprometimento na taxa de parto deve ser considerado. Já a aplicação da IATF em leitoas requer o fornecimento de um progestágeno, para sincronização do estro, aumentando o manejo e o custo do protocolo. A IATF pode proporcionar diversos benefícios para a indústria suinícola, uma vez que é possível reduzir o número de doses de sêmen produzidas, melhorar o planejamento de coberturas e, consequentemente, otimizar a mão de obra. No entanto, essa biotecnologia apresenta limitações devendo ser considerado a redução nos dados de fertilidade, uma vez que a taxa de parto pode ser comprometida em alguns casos e, o custo do protocolo e a dificuldade de estimar todos os benefícios conceituais da IATF quando aplicada sob condições comerciais. O objetivo dessa revisão é abordar o desempenho reprodutivo dos mais recentes protocolos de IATF, considerando os benefícios e as limitações dessa tecnologia na produção de suínos.(AU)

The correlation between the number of antral follicles and ovarian reserves (preantral follicles) in purebred Bos indicus and Bos taurus cows.

The objectives of this study were to compare populations of preantral follicles between purebred Bos indicus and Bos taurus cows with high or low antral follicle counts (AFC) and to correlate the number of preantral follicles with the population of antral follicles. Nelore (Bos indicus, n=100) and Angus (Bos taurus, n=100) cow ovaries were collected at abattoirs and examined using ultrasonography. Antral follicles ≥3mm were counted, and the cows ovaries were assigned to high (G-High) or low (G-Low) AFC groups based on the mean number (±1 SD) of ovarian antral follicles: Bos indicus with high AFC (≥57 follicles, n=8) or low AFC (≤21 follicles, n=8) and Bos taurus with high (≥45 follicles, n=10) or low AFC (≤13 follicles, n=10). The ovaries were processed, and the number of preantral follicles was estimated. Between-groups comparisons were performed using a Kruskal-Wallis test, and the correlation between preantral and antral follicles was evaluated using a Pearson's correlation test (P≤0.05). A large variation in the number of preantral follicles was observed among the animals. Although there was a correlation between the population of preantral follicles and the number of antral follicles, there was no difference between the mean number of preantral follicles in the Bos indicus G-High (48,349±30,149) and G-Low groups (33,037±31,710) or between the Bos taurus G-High (35,050±36,060) and G-Low groups (30,481±43,360). Therefore, the preantral follicle population did not differ between purebred Bos indicus and Bos taurus cattle with high or low AFC but was correlated with the number of antral follicles. In addition to the large within-groups variation in the number of preantral follicles, some cows with high AFC had lower populations of preantral follicles compared to the low AFC group, and the highest population of preantral follicles was observed in both Bos indicus and Bos taurus with low AFC.

Evaluation of follicular growth and progesterone production in Bos taurus cows strategically treated with insulin / Avaliação do crescimento folicular e da produção de progesterona em vacas Bos taurus tratadas estrategicamente com insulina

The goal of this study was to evaluate the effects of strategic insulin administration on follicular growth, progesterone production, and pregnancy rate in beef cattle. Two experiments were conducted, in experiment 1, 215 cows crossbreed cows (Bos indicus × Bos taurus) (Control Group, n = 109; Insulin Group, n = 106) were submitted to fixed-time artificial insemination (TAI) with application of 2 mg of estradiol benzoate and a vaginal device containing progesterone on day 0. On day 9, the device was removed and 0.5 mg of estradiol cypionate was administered with 12.5 mg of dinoprost and 0.25 UI kg-1 of insulin for the treated animals. On day 11, artificial insemination (AI) was performed on all animals. On days 9 and 11 according to the protocol, was evaluated follicular growth and estrus manifestation, and 30 days after AI the pregnancy rate. In experiment 2, 85 cows were utilized, including Aberdeen Angus, Hereford, and crossbreeds (Control Group, n = 49 and Insulin Group, n = 36), and were submitted to the protocol for fixed-time embryo transfer (FTET), and progesterone concentrations were evaluated. On day 0, the cows received 2 mg of estradiol benzoate and a vaginal device containing progesterone. On day 5 of the protocol, 0.150 mg of cloprostenol was administered. On day 8, the vaginal device was removed and 20 mg of purified porcine pituitary extract and 0.25 UI kg-1 of insulin was given to the animals in the treatment group, and on day 9, 1 mg of estradiol benzoate was administered. On day 17, an embryo transfer was performed and blood collection for evaluation of progesterone levels in animals submitted to FTET were collected. In experiment 1, the follicular growth rate and the pregnancy rate were similar between groups (P > 0.05) and in experiment 2, the production of P4 was not different between the animals that received the insulin application and the control group...

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da aplicação estratégica de insulina sobre o crescimento folicular, produção de progesterona e taxa de prenhez em bovinos de corte. Foram realizados 2 experimentos, no experimento 1, 215 vacas cruzas (Bos indicus x Bos taurus) (Grupo Controle = 109; Grupo Insulina = 106) foram submetidas a um protocolo que consistiu na aplicação de 2 mg de benzoato de estradiol e inserção de um dispositivo intravaginal de liberação lenta de progesterona (P4) sendo este o dia zero do protocolo. No dia 9, foi realizada a remoção do dispositivo de P4, a aplicação de 0,5 mg de cipionato de estradiol, e 12,5 mg de dinoprost. Os animais do grupo insulina receberam ainda a aplicação de 0,25 UI kg-1 de insulina. No dia 11 foi realizada a inseminação artificial de todos os animais. Nos dias 9 e 11 de acordo com o protocolo, foi avaliado crescimento folicular e manifestação de estro, e 30 dias após IA foi avaliado a taxa de prenhez. O experimento 2 foi realizado com 85 vacas da raça Aberdeen Angus, Hereford e cruzas (Grupo Controle = 49; Grupo Insulina = 36) submetidas a um protocolo de Transferência de Embrião em Tempo Fixo (TETF). No dia 0 fez-se aplicação de 2 mg de benzoato de estradiol e a inserção de um dispositivo intravaginal de liberação lenta de progesterona. No 5º dia do protocolo foi aplicado 0,150 mg de d- Cloprostenol. No dia 8 fez-se a remoção do dispositivo de P4 e aplicação de 20 mg de foltropina de pituitária suína e de 0,25 UI kg-1 de insulina nos animais tratados e no dia 9 foi aplicado 1 mg de benzoato de estradiol. No dia 17 procedeu-se com a transferência dos embriões e coleta de sangue para avaliação dos níveis de progesterona nos animais submetidos a TETF. No experimento 1 a taxa de crescimento folicular e a taxa de prenhez foram semelhantes entre os grupos (P > 0,05) e no experimento 2 a produção de P4 não foi diferente entre os animais que receberam a aplicação de insulina e o grupo controle...

Evaluation of follicular growth and progesterone production in Bos taurus cows strategically treated with insulin / Avaliação do crescimento folicular e da produção de progesterona em vacas Bos taurus tratadas estrategicamente com insulina

The goal of this study was to evaluate the effects of strategic insulin administration on follicular growth, progesterone production, and pregnancy rate in beef cattle. Two experiments were conducted, in experiment 1, 215 cows crossbreed cows (Bos indicus × Bos taurus) (Control Group, n = 109; Insulin Group, n = 106) were submitted to fixed-time artificial insemination (TAI) with application of 2 mg of estradiol benzoate and a vaginal device containing progesterone on day 0. On day 9, the device was removed and 0.5 mg of estradiol cypionate was administered with 12.5 mg of dinoprost and 0.25 UI kg-1 of insulin for the treated animals. On day 11, artificial insemination (AI) was performed on all animals. On days 9 and 11 according to the protocol, was evaluated follicular growth and estrus manifestation, and 30 days after AI the pregnancy rate. In experiment 2, 85 cows were utilized, including Aberdeen Angus, Hereford, and crossbreeds (Control Group, n = 49 and Insulin Group, n = 36), and were submitted to the protocol for fixed-time embryo transfer (FTET), and progesterone concentrations were evaluated. On day 0, the cows received 2 mg of estradiol benzoate and a vaginal device containing progesterone. On day 5 of the protocol, 0.150 mg of cloprostenol was administered. On day 8, the vaginal device was removed and 20 mg of purified porcine pituitary extract and 0.25 UI kg-1 of insulin was given to the animals in the treatment group, and on day 9, 1 mg of estradiol benzoate was administered. On day 17, an embryo transfer was performed and blood collection for evaluation of progesterone levels in animals submitted to FTET were collected. In experiment 1, the follicular growth rate and the pregnancy rate were similar between groups (P > 0.05) and in experiment 2, the production of P4 was not different between the animals that received the insulin application and the control group...(AU)

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da aplicação estratégica de insulina sobre o crescimento folicular, produção de progesterona e taxa de prenhez em bovinos de corte. Foram realizados 2 experimentos, no experimento 1, 215 vacas cruzas (Bos indicus x Bos taurus) (Grupo Controle = 109; Grupo Insulina = 106) foram submetidas a um protocolo que consistiu na aplicação de 2 mg de benzoato de estradiol e inserção de um dispositivo intravaginal de liberação lenta de progesterona (P4) sendo este o dia zero do protocolo. No dia 9, foi realizada a remoção do dispositivo de P4, a aplicação de 0,5 mg de cipionato de estradiol, e 12,5 mg de dinoprost. Os animais do grupo insulina receberam ainda a aplicação de 0,25 UI kg-1 de insulina. No dia 11 foi realizada a inseminação artificial de todos os animais. Nos dias 9 e 11 de acordo com o protocolo, foi avaliado crescimento folicular e manifestação de estro, e 30 dias após IA foi avaliado a taxa de prenhez. O experimento 2 foi realizado com 85 vacas da raça Aberdeen Angus, Hereford e cruzas (Grupo Controle = 49; Grupo Insulina = 36) submetidas a um protocolo de Transferência de Embrião em Tempo Fixo (TETF). No dia 0 fez-se aplicação de 2 mg de benzoato de estradiol e a inserção de um dispositivo intravaginal de liberação lenta de progesterona. No 5º dia do protocolo foi aplicado 0,150 mg de d- Cloprostenol. No dia 8 fez-se a remoção do dispositivo de P4 e aplicação de 20 mg de foltropina de pituitária suína e de 0,25 UI kg-1 de insulina nos animais tratados e no dia 9 foi aplicado 1 mg de benzoato de estradiol. No dia 17 procedeu-se com a transferência dos embriões e coleta de sangue para avaliação dos níveis de progesterona nos animais submetidos a TETF. No experimento 1 a taxa de crescimento folicular e a taxa de prenhez foram semelhantes entre os grupos (P > 0,05) e no experimento 2 a produção de P4 não foi diferente entre os animais que receberam a aplicação de insulina e o grupo controle...(AU)

Prepartum progestagen supplementation in swine: a strategy to facilitate piglet care and prevent early parturition / Suplementação de progestágenos no pré-parto em suínos: estratégia para facilitar assistência aos leitões e evitar partos precoces

ABSTRACT: Gestation length in swine has a considerable amplitude and both early and delayed parturition are common. This variation increases the occurrence of unassisted farrowing and could lead to a wide-ranging age at weaning for piglets born from one batch. Supervision of sow parturition is crucial to reduce mortality of neonate piglets. To facilitate assistance, induction of farrowing using prostaglandin F2α (PGF) has been widely used in batch farrowing systems, whereby synchronization would concentrate the time of farrowing, allowing for better organization of employees. However, a viable alternative method that can be implemented to manage farrowing is to sustain high progestagen levels in the final days of gestation and, consequently, prevent early parturition. Efficient techniques to delay farrowing such as using oral progestagen supplementation have been previously described, but are only recently being considered for commercial use. The present manuscript reviews publications regarding delaying parturition and discusses the use of intravaginal devices (IVDs) containing progestagen. There is limited data addressing the effect of progestagen treatment during gestation on productive and reproductive performance. Therefore, future studies should focus on improving synchronization protocols following progestagen supplementation and evaluating piglet viability and sow fertility, before widely using progestagen supplementation to manipulate parturition.

RESUMO: Como a duração da gestação de suínos pode ter ampla variação, é comum a ocorrência de partos antecipados ou gestações prolongadas. Isso aumenta as chances de partos sem assistência e leva a uma grande variação de idade dos leitões dentro do lote de produção. Portanto, a supervisão do parto é indispensável para reduzir as perdas neonatais. Para facilitar o auxílio aos leitões, a indução do parto com prostaglandina F2α (PGF) é eficaz e amplamente utilizada, sendo indicada para concentrar os partos em momentos mais adequados, preferencialmente durante o horário com maior disponibilidade de colaboradores. Uma alternativa viável é manipular o momento do parto, através da manutenção de níveis plasmáticos elevados de progestágeno durante o final da gestação, a fim de evitar partos antecipados. Formas eficientes de evitar o parto através de suplementação oral de progestágenos foram descritas há décadas, mas apenas recentemente tem sido cogitada a utilização comercial. A presente revisão aborda estudos disponíveis na literatura relacionados ao protelamento do parto, incluindo a utilização de dispositivos intravaginais (DIVs) impregnados com progestágeno. São poucos os dados disponíveis relacionados ao uso de progestágenos na gestação com índices produtivos e reprodutivos. Portanto, alguns pontos ainda devem ser melhor avaliados, especialmente com relação à determinação da sincronia dos partos após o fim da suplementação com progestágenos, à viabilidade dos neonatos e à fertilidade subsequente das fêmeas antes da ampla adoção desta técnica.

Prepartum progestagen supplementation in swine: a strategy to facilitate piglet care and prevent early parturition / Suplementação de progestágenos no pré-parto em suínos: estratégia para facilitar assistência aos leitões e evitar partos precoces

Gestation length in swine has a considerable amplitude and both early and delayed parturition are common. This variation increases the occurrence of unassisted farrowing and could lead to a wide-ranging age at weaning for piglets born from one batch. Supervision of sow parturition is crucial to reduce mortality of neonate piglets. To facilitate assistance, induction of farrowing using prostaglandin F2α (PGF) has been widely used in batch farrowing systems, whereby synchronization would concentrate the time of farrowing, allowing for better organization of employees. However, a viable alternative method that can be implemented to manage farrowing is to sustain high progestagen levels in the final days of gestation and, consequently, prevent early parturition. Efficient techniques to delay farrowing such as using oral progestagen supplementation have been previously described, but are only recently being considered for commercial use. The present manuscript reviews publications regarding delaying parturition and discusses the use of intravaginal devices (IVDs) containing progestagen. There is limited data addressing the effect of progestagen treatment during gestation on productive and reproductive performance. Therefore, future studies should focus on improving synchronization protocols following progestagen supplementation and evaluating piglet viability and sow fertility, before widely using progestagen supplementation to manipulate parturition.(AU)

Como a duração da gestação de suínos pode ter ampla variação, é comum a ocorrência de partos antecipados ou gestações prolongadas. Isso aumenta as chances de partos sem assistência e leva a uma grande variação de idade dos leitões dentro do lote de produção. Portanto, a supervisão do parto é indispensável para reduzir as perdas neonatais. Para facilitar o auxílio aos leitões, a indução do parto com prostaglandina F2α (PGF) é eficaz e amplamente utilizada, sendo indicada para concentrar os partos em momentos mais adequados, preferencialmente durante o horário com maior disponibilidade de colaboradores. Uma alternativa viável é manipular o momento do parto, através da manutenção de níveis plasmáticos elevados de progestágeno durante o final da gestação, a fim de evitar partos antecipados. Formas eficientes de evitar o parto através de suplementação oral de progestágenos foram descritas há décadas, mas apenas recentemente tem sido cogitada a utilização comercial. A presente revisão aborda estudos disponíveis na literatura relacionados ao protelamento do parto, incluindo a utilização de dispositivos intravaginais (DIVs) impregnados com progestágeno. São poucos os dados disponíveis relacionados ao uso de progestágenos na gestação com índices produtivos e reprodutivos. Portanto, alguns pontos ainda devem ser melhor avaliados, especialmente com relação à determinação da sincronia dos partos após o fim da suplementação com progestágenos, à viabilidade dos neonatos e à fertilidade subsequente das fêmeas antes da ampla adoção desta técnica.(AU)

Angiotensina-(1-7) durante o processo inicial na cascata da ovulação em bovinos / Angiotensin-(1-7) during the initial process of ovulatory cascade in cattle

O presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito da Ang-(1-7) e de seu receptor (MAS) na regulação da ovulação. No experimento I, utilizando um modelo in vitro de cultivo de células foliculares, foi avaliado o efeito do tratamento com Ang-(1-7) ou do bloqueio do receptor MAS através do inibidor d-Ala7-Ang-(1-7) (A-779) na expressão de RNAm para epirregulina (Ereg; um marcador inicial do processo de ovulação) em células da granulosa. No experimento II, foi utilizado um modelo in vivo de injeção intrafolicular no qual vinte vacas tiveram o ciclo estral sincronizado e, quando os folículos atingiram um diâmetro mínimo de 12mm, foi realizada a injeção intrafolicular de A-779 ou solução salina 0,9%. No momento da injeção intrafolicular, foi realizada uma aplicação IM de análogo de GnRH. A suplementação com Ang-(1-7) ou o bloqueio de seu receptor MAS em sistema de cultivo de células da granulosa não alteraram o padrão de expressão de RNAm para Ereg. A aplicação intrafolicular de A-779 (10-5M) não bloqueou a ovulação quando realizada antes do início do pico esperado de LH (100% das vacas ovularam nos grupos A-779 e controle), sugerindo que a Ang-(1-7) não possui papel relevante no início da cascata ovulatória em bovinos.

This study aimed to evaluate the effect of Ang-(1-7) and its receptor (MAS) in the regulation of the ovulatory cascade. In the experiment I, the effect of Ang-(1-7) or d-Ala7-Ang-(1-7) (A-779; Ang-(1-7) antagonist) on the epirregulin (Ereg; initial marker of ovulation process) mRNA expression in granulosa cells was assessed using an in vitro model of follicular cell culture. In experiment II, it was used an in vivo intrafollicular injection model, in which twenty cows had their follicular waves synchronized and the ovarian follicular size was daily monitored by ultrasound. Follicles that reached a minimum diameter of 12mm were injected with A-779 or saline 0.9%. At the time of the intrafollicular injection, cows were challenged with an intramuscular application of GnRH analogue. Ang-(1-7) or the blockade of its receptor MAS had no effect in Ereg mRNA expression in granulosa cells cultured in vitro. Likewise, the intrafollicular injection of MAS receptor inhibitor (10-5M of A-779) did not block ovulation before the expected time of LH peak (100% of the cows ovulated after GnRH challenge in the treatment and control groups), suggesting that Ang-(1-7) has no role in the early ovulatory cascade in cattle.