RESUMEN. REDVET. Revista electrónica de Veterinaria Volumen 12 Número 7

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1 REDVET Rev. electrón. vet. Vol. 12, Nº 7 Julio/ Valores hematológicos de bovinos jersey sometidos a condiciones de hipoxia crónica de la altura (Hematology values of jersey cattle exposed to cronic high altitude hypoxia) Ocampo Nuncevay, Neiser: Práctica Privada Cueva Moreno, Sergio: FMV-UNMSM, Perú Vásquez Cachay, María: FMV- UNMSM, Perú, evasquezc Ayón Sarmiento, Milder: FMV- UNMSM, Perú Lira Mejía, Boris: FMV-UNMSM, Perú Contacto: evasquezc@gmail.com RESUMEN El mal de altura limita la crianza de bovinos en la sierra de Perú, estando varios factores involucrados en su presentación y existiendo razas que son más susceptibles a su presentación. Los valores hematológicos tienden a alterarse ante una exposición del animal a la hipoxia. El presente estudio tuvo por objetivo evaluar el efecto de la hipoxia de la altura sobre los valores hematológicos de 10 bovinos Jersey, machos, de 1 a 2 meses de edad, nacidos a nivel del mar (NM), Departamento de Lima, Perú y expuestos a m de altitud (Sierra Central del Perú). En estos animales se determinó Hematocrito (Ht) (%), Hemoglobina (Hb) (g/dl), número de glóbulos rojos (GR), (x 10 6 /µl) volumen corpuscular medio (VCM) (µm 3 ), hemoglobina corpuscular media (HCM) (ρg) y Concentración media de hemoglobina corpuscular (CMHC) (g/dl) a NM, a los 3 días de exposición a la altura (T1) y a 30 días de exposición a la altura (T2). Los resultados promedio obtenidos fueron: Ht a NM: 27,64±4,54 y 30,09±3,62 y 38,90±3,70 para T1 y T2 respectivamente, existiendo diferencia (p<0,05) con el T2. Los valores de hemoglobina fueron 8,19±1,44 a NM y 10,52±1,43 y 13,84±1,28 para T1 y T2 respectivamente, existiendo diferencias (p<0,05) entre los 3 grupos. GR a NM 7,82±2,32 y 8,67±1,96 y 10,31±1,15 para T1 y T2 respectivamente, siendo diferentes (p<0,05) NM con T2. VCM: 37,29±8,69 a NM y 35,69±5,93, 38,11±5,24 para T1 y T2, respectivamente. HCM a NM: 11,03±2,58 y 12,47±2,21 y 13,59±2,21 para T1 y T2, respectivamente. CMHC: 29,66±2,19 a NM y 34,92±1,63 y 35,64±1,88 para T1 y T2 respectivamente. Se concluye que el tiempo de exposición de los bovinos Jersey a la altura (hasta 30 días) produce un incremento en los valores hematológicos de Ht, Hb, GR, HCM y CMHC. 1

2 Palabras clave: hematología, hipoxia, bovinos Jersey. ABSTRACT Brisket disease in cattle is the most important limit for stockbreeding at the Peruvian mountains. There are many factors involved and being race cattle s more susceptible to present this disease. The hematology values are the first in change when the animals are exposed to high altitude hypoxia. The purpose of this study was evaluate the altitude hypoxia effect over hematology values of 10 male, 1 to 2 months age, jersey bovines, were born at sea level (SL), Lima, Perú, and exposed to 3320 m of altitude (Middle mountains from Perú). The hematology values evaluated were Hematocrit (HCT) (%), Hemoglobin concentration (HGB) (g/dl), Red cells count (RBC), Mean corpuscular volume (MCV) (µm 3 ), Mean corpuscular hemoglobin (MCH) (ρg) and Mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC) (g/dl) at SL, 3 (T1) and 30 (T2) days of exposition to high altitude. The average results obtained were: HCT at SL: 27.64±4.54 and 30.09±3.62 (T1) and 38.90±3.70 (T2), being different (p<0.05) to 30 day. HGB values were 8.19±1.44 at SL and 10.52±1.43 (T1) and 13.84±1.28 (T2), being different between 3 groups (p<0.05). RBC (x106/µl) at SL 7.82±2.32 and 8.67±1.96 (T1), 10.31±1.15 (T2), being different between SL and T2 (p<0.05). MCV was 37.29±8.69 at SL and 35.69±5.93 (T1), 38.11±5.24 (T2). MCH at SL was 11.03±2.58 and 12.47±2.21 (T1), 13.59±2.21 (T2). MCHC: 29.66±2.19 at SL and 34.92±1.63 (T1), 35.64±1.88 (T2). We conclude that time of exposition to high altitude hypoxia until 30 days increased (p<0.05) HCT, HGB, RBC, MCH and MCHC values in Jersey cattle. Key words: Hematology, hypoxia, Jersey cattle. INTRODUCCIÓN En el Perú, la producción pecuaria más importante se desarrolla en la región de la Sierra, que se caracteriza por su medio ambiente hipóxico y frío, estando el 82% de la crianza de bovinos en esta región (INEI, 2009). La región de la Sierra por encima de los 1000 m impone no sólo severas restricciones en la distribución de diversas especies, sino que además son factores de fuerte selección de mecanismos adaptativos que permiten la vida en esas regiones (Monge y Whittembury, 1976). La exposición a la hipoxia conduce a una respuesta vascular, con vasoconstricción arteriolar. El frío incrementa este mecanismo provocando 2

3 un aumento en las resistencias vasculares pulmonares distribuidas de forma desigual, generando zonas de hipo e hiperperfusión; la hemoconcentración reactiva a la hipoxia es un factor coadyuvante en el incremento de las resistencias pulmonares (Ge et al., 2002). El músculo liso vascular de las arteriolas pulmonares generalmente se contraen en condiciones de hipoxia, mientras que el de las arterias sistémicas usualmente se relajan, indicando mecanismos básicos selectivos de vasoconstricción arteriolar en presencia de oxígeno (Intengan y Schiffrin, 2000). La policitemia es un mecanismo compensatorio para mantener el reparto de oxígeno durante la permanencia en la altura, pero cuando es excesiva se asocia con la enfermedad del mal de altura. Después de la exposición a la hipoxia, hay un aumento en el hematocrito. Sin embargo hay considerables variaciones individuales, probablemente relacionados a la presión de oxígeno en el parénquima renal, al igual que otros factores como la regulación transcripcional de la eritropoyetina (EPO) por la hipoxia en el tejido renal (Jelkman, 1992; Ou et al., 1998; Brij y Peacock, 1998; Ge et al., 2002). La EPO producida en el riñón circula en la sangre y llega a la médula ósea, estimulando la proliferación, viabilidad y diferenciación de los precursores eritroides, aumentando la masa de glóbulos rojos, la capacidad de transporte y la tensión de oxígeno en los tejidos (Ebert y Bunn, 1999). Otras sustancias que estimulan la eritropoiesis son las interleucinas, factores de crecimiento y andrógenos (Fisher, 2003). En la hipoxia se desarrollan una serie de eventos; así, aumenta la liberación del ácido araquidónico por las membranas celulares que favorece la síntesis de prostaglandinas por acción de la ciclooxigenasa (COX) (McAdam et al., 2000), las cuales estimulan la eritropoiesis de una manera indirecta (Gonzales, 2000). Luego de la liberación de eritropoietina, la policitemia debería aumentar la oxigenación del tejido renal y el hematocrito no están bien correlacionados con el tiempo (Fisher, 2003). Con valores elevados de hematocrito se incrementa la viscosidad sanguínea, hasta tal punto que el flujo de sangre a los tejidos se compromete (Ebert y Bunn, 1999). Un severo incremento del número de glóbulos rojos, se asocia frecuentemente con la hipertensión arterial, resultando en complicaciones cardiovasculares severas (Vogel et al., 2003). Durante muchos años se han realizado estudios hematológicos relacionados a la adaptación a la altura en bovinos de alta producción y gran susceptibilidad a la hipoxia como las razas Holstein y Brown Swiss, pero no se ha hecho en la raza Jersey, que presenta características de rusticidad lo que podría permitir su adaptación a ambientes estresantes como la altura (Aso-Jersey, 2001). Por tal motivo, el presente estudio 3

4 tuvo por objetivo determinar el efecto de la hipoxia de altura sobre los valores de hematocrito, hemoglobina, recuento de eritrocitos, volumen corpuscular medio, hemoglobina corpuscular media y concentración media de hemoglobina corpuscular en bovinos machos de la raza Jersey, nacidos a nivel del mar y sometidos a una hipoxia de de altitud. MATERIALES Y MÉTODOS Lugar de Ejecución. El estudio se realizó en la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, en la ciudad de Lima, a 160 msnm, y en el CI-IVITA-El Mantaro, departamento de Junín, a msnm, Perú. Animales: El grupo en estudio estuvo conformado por 10 bovinos machos de la raza Jersey de edades comprendidas entre 1 a 2 meses, nacidos a nivel del mar. Metodología: Se colectaron muestras de sangre a nivel del mar (NM) y a los 3 días (T1) y 30 días (T2) de exposición de los animales a la altura. Los animales fueron sujetados evitando causarles estrés según los Principios Directrices Internacionales para la Investigación Biomédica que Implique el Uso de Animal de la Facultad de Medicina Veterinaria de la UNMSM (2010). De cada uno de ellos se colectó 5 ml de sangre de la vena yugular en un tubo heparinizado, la cual fue homogenizada y luego de ser rotulada fue transportada bajo refrigeración al laboratorio para su posterior análisis. El hematocrito (Ht) se determinó por medio de la técnica de microhematocrito, para lo cual después de homogenizar la sangre se procedió al llenado del capilar de microhematocrito, luego fue sellado un extremo y centrifugado a revoluciones por minuto. Los resultados fueron leídos utilizando una regla de lectura directa y obteniéndose el resultado en porcentaje (%). La hemoglobina (Hb) se determinó por método colorimétrico como cianometahemoglobina, utilizando el reactivo HemogloWiener de Wiener Lab. El recuento de glóbulos rojos (GR) se hizo mediante una cámara de Neubauer. 4

5 El volumen corpuscular medio (VCM), hemoglobina corpuscular media (HCM) y concentración media de hemoglobina corpuscular (CMHC) se calcularon utilizando los valores de hematocrito, hemoglobina, y número de glóbulos rojos obtenidos. La evaluación estadística se hizo con el software SPSS15 y se utilizó la prueba paramétrica de Análisis de Varianza con Modelo Factorial y la diferencia entre grupos así como el tiempo de medición e interacción fueron analizados con la prueba estadística de Kruskal Wallis con un intervalo de confianza del 95%. RESULTADOS Los resultados obtenidos en el presente trabajo nos indican que el hematocrito (%) en el T2 fue de 38,90 ± 3,70, lo cual es significativamente mayor (p<0,05) que el T1 30,09 ± 3,62 y a NM 27,64 ± 4,54 (Tabla Nº1). Mientras que los valores de Hb (g/dl) fueron estadísticamente diferentes (p<0.05) entre los tres grupos, NM (8,19 ± 1,44), T1 (10,52 ± 1,43) y T2 (13,84 ± 1,28). TABLA 1. Valores hematológicos de la serie roja en bovinos de la raza Jersey a nivel del mar y a msnm. Variable Nivel del Mar (NM) T1 T2 Promedio DS Promedio DS Promedio DS Hematocrito (%) 27,64 a 4,54 30,09 a 3,62 38,90 b 3,70 Hemoglobina (g/dl) 8,19 a 1,44 10,52 b 1,43 13,84 c 1,28 G.R. (x10 6 / μl) 7,82 a 2,32 8,67 ab 1,96 10,31 b 1,15 VCM (μm3) 37,29 a 8,69 35,69 a 5,93 38,11 a 5,24 HCM (ρg) 11,03 a 2,58 12,47 ab 12,21 13,59 b 2,21 CHCM (g/dl) 29,66 a 2,19 34,92 b 1,63 35,64 b 1,88 Letras diferentes indican diferencias estadísticas significativas (p< 0,05) DS: Desvío estándar 5

6 El número de GR (106/μl) en el T2 (10,31 ± 1,15) fue mayor (p<0,05) que a NM (7,82 ± 2,32), sin embargo, no hubo variación significativa entre NM y T1 (8,67 ± 1,96). La HMC (μm 3 ) en el T2 (13,59 ± 2,21) fue mayor que a NM (11,03 ± 2,58), pero no hubo variación significativa entre NM y T1 (12,47 ± 2,21). La CMHC (g/dl) fue mayor (p<0,05) en T1 (34,92 ± 1,63) y T2 (35,64 ± 1,88) que a NM (29,66 ± 2,19); sin embargo, el volumen corpuscular medio no varió significativamente por efecto de la altura. DISCUSIÓN La hipoxia ambiental, y por ende tisular, activa directamente al factor inducible por hipoxia-1 (HIF-1) y este a su vez regula los niveles de eritropoietina (EPO) mediante el incremento de la expresión del gen de la EPO (Brij y Peacock, 1998; Bilton y Booker, 2003), de tal modo que la eritropoiesis que actúa normalmente a un nivel basal para reemplazar los glóbulos rojos sanguíneos viejos es altamente inducida (Ebert y Bunn, 1999; Ge et al., 2002). Varios estudios muestran que la EPO secretada por las células intersticiales peritubulares renales circula en el torrente sanguíneo y se une a sus receptores expresados específicamente sobre los progenitores de las células eritroides, por lo tanto promueve la viabilidad, proliferación y diferenciación terminal de los progenitores eritroides hasta el estadio de eritrocitos maduros (Ge et al., 2002; Fisher, 2003); en el presente estudio se observa similar fenómeno, ya que se encontró un aumento (p<0,05) del número de glóbulos rojos, hematocrito y hemoglobina al día 30 de exposición a la hipoxia comparado con los respectivos valores de nivel del mar, desarrollándose en estos terneros una respuesta compensatoria para aumentar su capacidad de transporte de oxígeno ante la menor disposición de oxígeno ambiental. En lo referente a los índices eritrocíticos, VCM no aumentó (p>0,05), sugiriendo que los eritrocitos no aumentaron su volumen medio ante la hipoxia, pero sí hubo aumento (p<0,05) del contenido medio de la hemoglobina de cada eritrocito expresado por la HCM; así mismo, se encontró un aumento (p<0,05) en la concentración de la hemoglobina de los eritrocitos expresada como CMHC al día 30 de exposición a la hipoxia con respecto al nivel del mar, tal como sucede en diversos estudios sobre policitemia (Benjamin, 1991; Kraft y Schillinger, 1999). Por otro lado hay muchos factores que pueden actuar de una manera inhibitoria en la respuesta hematológica a la hipoxia; se ha encontrado que una respuesta eritropoiética deficiente está relacionada con la producción 6

7 de citocinas inhibidoras de la eritropoiesis, tales como la interleucina 1 (IL- 1), interleucina 2 (IL-2), interferón γ (IFN- γ) y el factor de crecimiento transformante β (TGF-β) (Ren et al., 1994; Gonzales, 2000). En cambio, además de la EPO, hay otros factores que inducen la eritropoiesis tales como la interleucina 6 (IL-6), que aumenta en condiciones de hipoxia y actúa sinérgicamente con la EPO para estimular la eritropoiesis (Mazzeo et al., 2001). Se ha detectado un aumento del factor de crecimiento insulínico 1 (IGF-1) en individuos con eritrocitosis y un aumento paralelo del hematocrito pero con niveles normales de EPO. Además de la hipoxia, otros factores implicados en la exacerbación de la eritropoiesis y el aumento del número de glóbulos rojos, hematocrito y hemoglobina, son las citocinas y factores de crecimiento tales como la interleucina 3 (IL-3), interleucina 9 (IL-9) y el factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF), así como las hormonas sexuales masculinas (Ou et al., 1994; Gonzales, 2000). El número de glóbulos rojos, hematocrito y hemoglobina encontrados en este estudio, son similares a los encontrados por Vallenas et al., 1966 en animales trasladados a la misma altitud (3.300 m), con y sin padecimiento de la enfermedad de mal de altura, medidos a las 48 horas y a los 15, 45 y 60 días de exposición a dicha hipoxia, sin embargo; en el presente caso los terneros Jersey toleraron bien su policitemia, no mostrando sintomatología clínica típica del mal de altura. También se han hecho estudios de exposición a la hipoxia en otras especies, así, en equinos expuestos a una altura de msnm durante 9 días, se determinó un aumento del Ht de 38,20 ± 2,40 a 48,10 ± 2,90 %, y de la Hb de 19,40 ± 1,70 a 29,40 ± 0,40 g/dl (p<0.004) (Wickler y Anderson, 2000). También se han encontrado respuestas policitémicas distintas en dos variedades de ratas a una hipoxia simulada de msnm; así una de ellas, la variedad Hilltop, desarrolló excesiva policitemia, severa hipoxemia e hipertensión pulmonar y con frecuencia morían con un síndrome parecido a la enfermedad crónica de mal de altura; sin embargo las de variedad Madison, también desarrollaron policitemia e hipertensión pulmonar, pero no tan severas y con poca mortalidad (Ou et al., 1998). De estos estudios se desprende, que existe una variable susceptibilidad entre especies, así como entre individuos de una misma especie, por lo tanto se puede considerar la respuesta hematológica como un parámetro adicional, además de la medición de la presión arterial pulmonar media, para la determinación de la susceptibilidad a la altura del ganado bovino Jersey, tomando en cuenta también la susceptibilidad genética heredada para desarrollar la hipertensión arterial pulmonar y la enfermedad del mal de altura (Will et al., 1975; Ge et al., 2002). 7

8 De otro lado, se ha sugerido que hay una marcada variabilidad individual en la respuesta eritropoiética a la altura, que es explicada solamente en forma parcial por factores fisiológicos como aquellos relacionados a la deficiencia de oxígeno para la producción de EPO por el tejido renal (Ge et al., 2002). Se considera que los bovinos nativos de grandes altitudes pueden ser menos proclives a desarrollar una excesiva policitemia, hipertensión arterial pulmonar y la enfermedad del mal de altura que los de menor altitud, ya sea debido a la selección natural o artificial; éste último aspecto debería ser tomado en cuenta, a fin de lograr animales resistentes y productivos a las condiciones de altura (Will et al., 1975), siendo el ganado Jersey un animal de mayor rusticidad, y que en estudios realizados en Colombia ha demostrado una mayor facilidad de adaptación a condiciones de hipoxia hasta los 3000 m de altitud (Asociación Colombiana de Criadores de Ganado Jersey, 2001), lo cual hace que este animal sea de interés para el desarrollo ganadero en la Sierra del Peú. CONCLUSIONES El tiempo de exposición de terneros Jersey a la altura (hasta 30 días) produce un incremento en los valores hematológicos de hematocrito, hemoglobina, número de eritrocitos, hemoglobina corpuscular media, concentración media de hemoglobina corpuscular. LITERATURA CITADA Asociación Colombiana de Criadores de Ganado Jersey (Aso- Jersey) El ganado Jersey. Bol. Bolsa Ganadera, Bogotá. Benjamin MM Manual de patología clínica veterinaria. Noriega Editores. Limusa S.A. de C.V., México, Bilton RL y GW Booker The subtle side to hypoxia inducible factor (HIF)-α regulation. Eur. J. Biochem., 270(5): Brij SO y AJ Peacock Cellular responses to hypoxia in the pulmonary circulation. Thorax, 53: Ebert BL y HF Bunn Regulation of the erythropoietin gene. Blood, 94(6): Fisher JW Erythropoietin: Physiology and pharmacology update. Molecular Interventions; 2: Ge RL, S Witkowski, Y Zhang, C Alfrey, M Sivieri, T Karlsen, GK Resaland, M Harber, J Stray-Gundersen y BD Levine Determinants of erythropoietin release in response to short-term hypobaric hypoxia. J. Appl. Physiol; 92: Gonzales M Relación de la eritropoyesis y el sistema reninaangiotensina-aldosterona. UNINET, Burgos. 8

9 INEI Perú: Perfil Del Productor Agropecuario Boletín. 160p. Intengan H y E Schiffrin Structure and mechanical properties of resistance arteries in hypertension: role of adhesion molecules and extracellular matrix determinants. Hypertension, 36: Jelkman W Erythropoietin: Structure, control of production, and function. Physiol. Rev., 72:449. Kraft H y D Schillinger Hematología. En: Métodos de laboratorio clínico en medicina veterinaria de mamíferos domésticos. Ed. Acribia, Zaragoza, p Mazzeo RS, D Donovan, M Fleshner, GE Butterfield, S Zamudio, EE Wolfel y LG Moore Interleukin-6 response to exercise and high-altitude exposure: Influence of α-adrenergic blockade. J. Appl. Physiol., 91: McAdam BF, IA Mardini, A Habib, A Burke, JA Lawson, S Kapoor y GA FitzGerald Effect of regulated expression of human cyclooxygenase isoforms on eicosanoid and isoeicosanoid production in inflammation. J. Clin. Investig., 105: Monge C y J Whittembury Chronic mountain sickness. John Hopkins Med J; 139: Ou, LC, GL Sardella, JC Leiter, T Brinck-Johnsen y RP Smith Role of sex hormones in development of chronic mountain sickness in rats. J. Appl. Physiol. 77(1): Ou, LC, S Salceda, SJ Schuster, LM Dunnack, T Brink-Johnsen, J Chen y JC Leiter Polycythemic responses to hypoxia: Molecular and genetic mechanisms of chronic mountain sickness. J. Appl. Physiol., 84: Ren HY, N Komatsu, R Shimizu, K Okada y Y Miura Erythropoietin induces tyrosine phosphorylation and activation of phospholipase C-gamma-1 in a human erythropoietin-dependent cell line. J. Biol. Chem., 269: Vallenas A, J Esquerre, L Llerena y D Chauca Estudios fisiológicos relacionados con la adaptación a la altura en bovinos. 2 Bol. Ext. IVITA. Univ. Nac. Mayor San Marcos, Lima, Vogel J, I Kiessling, K Heinicke, T Stallmach, P Ossent, O Vogel, M Aulmann, Frietsch, H Schmid-Schonbein, W Kuschinsky y M Gassmann Transgenic mice overexpressing erythropoietin adapt to excessive erythrocytosis by regulating blood viscosity. Blood; 102(6): Wickler SJ y TP Anderson Haematological changes and athletic performance in horses in response to high altitude (3,800 m). Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Comp. Physiol., 279: R1176-R

10 Will DH, JL Hicks, CS Card y AF Alexander Inherited susceptibility of cattle to high-altitude pulmonary hypertension. J. Appl. physiol., 38(3): REDVET: 2011, Vol. 12 Nº 7 Recibido / Ref. Prov. OCT1010B_REDVET / Revisado Aceptado Ref. Def _REDVET / Publicado: Este artículo está disponible en concretamente en REDVET Revista Electrónica de Veterinaria está editada por Veterinaria Organización. Se autoriza la difusión y reenvío siempre que enlace con Veterinaria.org y con REDVET