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Archivos de medicina veterinaria

versión impresa ISSN 0301-732X

Arch. med. vet. v.30 n.2 Valdivia  1998

http://dx.doi.org/10.4067/S0301-732X1998000200009 

Secreción pulsátil diurna y nocturna de hormona
del crecimiento en ovejas prepúberes
con y sin restricción alimentaria

S.E. RECABARREN, M.Sc.; A. LOBOS L., M.V.; J. RAMIREZ, M.V.; P. ORELLANA, M.V.;
J. PARILO, Ing. Agrón.; G. IÑIGUEZ, Bioq.

Laboratorio de Fisiología y Endocrinología Animal, Facultad de Medicina Veterinaria,
Universidad de Concepción, Chillán

SUMMARY
 
Diurnal and nocturnal pulsatile growth hormone secretion in ewe lambs with and without food restriction

The aim of the study was to characterise and to compare diurnal (D) and nocturnal (N) GH secretion in normal growing and in food-restricted Suffolk ewe lambs. Pulsatile GH secretion was studied in 6, 20, 26 and 30 week-old lambs (group GC) and in six other lambs of the same age, after 5, 11 and 15 weeks of food restriction (group GR). At the end of the food restriction period, GR lambs were allowed food ad libitum for two weeks and the pulsatile GH secretion was studied again. The pulsatile GH secretion study consisted in the collection of blood samples from the jugular vein, at 10-min intervals, for 6 hours starting at 8:00 a.m. to characterize the diurnal GH secretion and at 8:00 p.m. to characterise the nocturnal GH secretion. The CLUSTER program was used to define GH pulse frequency (number of pulses/6h) and GH pulse amplitude (ng/mL). The mean plasma GH concentrations (ng/mL/6h) diminished from 10.8±1.1 (D) and from 12.9±0.7 ng/mL (N) in 20 week-old GC lambs to 6.3±1.0 (D) and 7.5±1.2 (N) in 30 week-old GC old lambs (P<0.05). In contrast, mean plasma GH concentrations increased from 15.9±1.4 (D) and 16.4±1.3 ng/mL (N) in 20 week-old GR lambs to 24.2±6.0 (D) and 25.1±3.0 ng/mL (N) in 30 week-old GR lambs (P<0.05). Mean plasma GH concentrations decreased rapidly in the GR lambs after 2 weeks of re-feeding, reaching values of 6.2±1.0 (D) and 6.2±0.5 ng/mL (N) (P<0.05 compared to GH values at 30 weeks of age). Diurnal and nocturnal mean plasma GH concentrations, GH pulse amplitude and GH pulse frequency were similar in each group and age studied. Mean plasma GH concentrations were always higher in GR than in GC lambs (P<0.05). Mean GH pulse amplitude was higher in 30 week-old GR lambs than in GC lambs. GH pulse frequency did not change with age in GC lambs nor with food restriction in GR lambs. It was similar between the groups. Results indicate that there is a steady decrease in GH secretion during pre-pubertal development which is not observed when lambs are placed under food restriction. Results also indicate that there is no daily rhythm in GH secretion either in normal growing lambs or in food restricted lambs.

Palabras claves: ritmo de GH, restricción alimentaria, pulsatilidad de GH, borregas, desarrollo prepuberal.

Key words: GH rhythm, food restriction, GH pulsatility, ewe lambs, prepubertal development.

INTRODUCCION

El patrón de secreción pulsátil es de crucial importancia fisiológica para la mayoría de las hormonas. En el caso de la hormona luteinizante (LH), las modificaciones en la frecuencia y en la amplitud de pulsos ultradianos tiene un profundo significado fisiológico para el normal funcionamiento del sistema reproductivo, el cual puede activarse o inhibirse dependiendo de la frecuencia y amplitud de la secreción pulsátil de esta hormona. Sin embargo, no está suficientemente claro qué consecuencias biológicas tienen las alteraciones en la secreción pulsátil de hormona del crecimiento (GH), en particular en animales en crecimiento, dado que la GH tendría un rol destacado en el desarrollo reproductivo por la estrecha asociación entre tasa de crecimiento y edad de inicio de la pubertad (Adam y Robinson, 1994). Suttie y col. (1991), demostraron que la administración pulsátil de GH a borregas en crecimiento no logró adelantar la pubertad, mientras que Simpson y col. (1991), establecieron que una deficiencia en la secreción de la GH, producto de la inmunización activa contra la hormona liberadora de la GH (GHRH), retrasó el inicio de la pubertad en vaquillas de carne.

Respecto a la secreción ultradiana de GH, se ha demostrado que sus pulsos son el resultado del efecto que ejercen dos péptidos hipotalámicos con acción antagónica sobre los somatotropos hipofisiarios: la hormona liberadora de GH (GHRH) que estimula la secreción, y la somatostatina (SS) que la inhibe (Tannenbaum y Ling, 1984). En corderos se ha establecido que hay una tendencia a la declinación en las concentraciones plasmáticas promedio durante el desarrollo prepuberal, y que la principal variable que contribuye a esta disminución es la amplitud de los pulsos de GH (Klind y col., 1985). En vaquillas Holstein prepuberales, las concentraciones plasmáticas de GH son mayores que en las vaquillas postpuberales (Zinn y col., 1986) sugiriendo que, similar a lo que se presenta en corderos, existe una caída en la secreción de GH a medida que el animal se acerca a la pubertad. En novillos Angus, la secreción pulsátil de GH se caracteriza por pulsos de gran amplitud que se presentan cada 7 horas, con períodos intermedios de pulsos espóradicos, con una variación individual importante (Wheaton y col., 1986).

Estudios sobre las características de la secreción pulsátil ultradiana y circadiana de GH en la borrega en crecimiento son escasos, y en particular respecto a posibles diferencias entre la secreción diurna y nocturna de esta hormona. En otras especies, como la rata y humanos, se han observado diferencias entre la secreción diurna y nocturna de GH (Winer y col., 1990, Tannenbaum y Martin, 1976). La oveja es un animal altamente dependiente del fotoperíodo por lo que es de esperar que se presenten diferencias entre la secreción pulsátil diurna y nocturna de GH. La restricción alimentaria es otro factor que puede influir sobre el patrón de secreción pulsátil de GH.

El objetivo del presente estudio fue establecer las características de la secreción pulsátil diurna y nocturna de GH durante el desarrollo prepuberal en borregas con alimentación normal y comparar con la secreción pulsátil diurna y nocturna de GH en borregas sometidas a restricción alimentaria. Para ello, se realizaron estudios de pulsatilidad de GH diurna y nocturna a las 20, 26 y 30 semanas de edad en ovejas con y sin restricción alimentaria y luego de 2 semanas de realimentación.

MATERIAL Y METODOS

Procedimento experimental. Se utilizaron 12 borregas Suffolk provenientes de la Unidad de Producción Ovina de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Concepción, nacidas a fines de agosto. La edad de inicio de la pubertad en este rebaño era de más de 32 semanas. Las borregas se destetaron a las 8 semanas de edad y se mantuvieron en pradera, suplementándolas con alimento peletizado hasta las 15 semanas de edad. A partir de las 15 semanas, las borregas se separaron en 2 grupos de seis animales cada uno, denominados grupo control (GC) y grupo restringido (GR). Las borregas del grupo control (n=6), con un peso de 23.1±0.5 kg, recibieron alimento peletizado equivalente al 4% del peso corporal, mientras que las borregas del grupo restringido (n=5), con un peso de 23.8 ±0.8 kg recibieron el mismo alimento en cantidad equivalente al 2% del peso corporal. Este esquema de alimentación se diseñó con el propósito de que las borregas GR mantuvieran el peso inicial. Las borregas se pesaron en forma periódica, para reconocer los cambios en el peso vivo bajo los 2 esquemas de alimentación.

A las 20, 26 y 30 semanas de edad, se realizó un estudio de pulsatilidad de GH en ambos grupos. El estudio de pulsatilidad consistió en la obtención de muestras de sangre cada 10 min, por seis horas a partir de las 08:00 y de las 20:00 horas. El muestreo que se inició a las 08:00 horas, se definió como "diurno", y el que comenzó a las 20:00 horas, como "nocturno". El estudio de pulsatilidad se repitió en las ovejas del grupo GR, a las 32 semanas de edad, luego de 2 semanas de realimentación. Las muestras de sangre se obtuvieron mediante un catéter implantado en la vena yugular de acuerdo al procedimiento descrito anteriormente (Recabarren y col., 1995). Las muestras nocturnas se obtuvieron bajo luz roja para no interrumpir el ritmo de secreción nocturna de melatonina.

Las muestras de sangre (1.5 ml) se recogieron en tubos heparinizados, los cuales se centrifugaron a 1000 g por 20 min. El plasma se separó y se conservó congelado hasta las mediciones de GH por radioinmunoensayo (RIA). Los RIA de GH se realizaron siguiendo el mismo procedimiento descrito anteriormente (Recabarren y col., 1991).

Determinación de las características de la secreción pulsátil de GH. Las características de la secreción pulsátil de GH, tanto diurna como nocturna, se determinaron individualmente en cada borrega con el programa computacional CLUSTER, desarrollado por Veldhuis y Johnson (1986). El programa CLUSTER identifica mediante un algoritmo reiterativo fluctuaciones hormonales estadísticamente significativas, comparando puntos sucesivos usando un test de t, sobre una línea basal calculada en una serie continua de muestras (clusters), y de acuerdo a la definición de la forma del pulso, y usando como referencia el coeficiente de variación del RIA. El coeficiente de variación intraensayo e interensayo en este trabajo de 6 y 13%, respectivamente, con un nivel mínimo de detectabilidad de 0.8 ng/ml. Para el análisis de las series diurnas y nocturnas de cada oveja se escogió una forma de pulso de 2x2 para definir el máximo y el mínimo, respectivamente, con un test de t de 2.4. Con este procedimiento, las probabilidades de identificar pulsos falsos positivos fue del 1%.

Análisis estadístico. Los parámetros de la secreción pulsátil de GH obtenidos con el programa Cluster que se utilizaron en el análisis estadístico fueron: concentración promedio (ng/ml), frecuencia de pulsos ( nº de pulsos/6 h) y amplitud de pulsos de GH (ng/ml). Los parámetros de secreción de los períodos diurnos y nocturnos se compararon en cada grupo con el test de t de Student. El análisis de los parámetros de secreción a las 20, 26 y 30 semanas de edad en un mismo grupo se realizó con análisis de varianza (ANDEVA) y comparación de los promedios con el test de Newman Keuls. Se consideró un p < 0.05 como una diferencia estadísticamente significativa. Los datos se entregan como promedio ± error estándar (e.e).

RESULTADOS

Las borregas del grupo GC aumentaron de peso, con una ganancia diaria de 137.1 g, mientras que las borregas del grupo GR mantuvieron su peso, hasta las 30 semanas de edad. A las 30 semanas, las borregas GR fueron alimentadas a voluntad, lo que permitió una ganancia diaria de 178.6 g.

En el cuadro 1 se resumen las características de la secreción pulsátil de GH diurna y nocturna en las ovejas controles y en las restringidas a las 20, 26 y 30 semanas de edad. La concentración promedio, la amplitud de pulsos y la frecuencia de pulsos diurna fue similar a la nocturna tanto en el grupo GC como en el GR en las 3 edades estudiadas. Aunque los parámetros de secreción diurnos y nocturnos fueron iguales entre sí en cada grupo, la concentración promedio diurna y nocturna del grupo GR fue siempre mayor (P<0.05) que la encontrada en el grupo GC en las 3 edades estudiadas. Además, la amplitud de los pulsos fue mayor (p < 0.05) en el grupo GR que en el control a las 30 semanas de edad. La frecuencia de pulsos del grupo GR no se diferenció de la observada en el grupo GC. La realimentación por 2 semanas de las borregas del grupo GR produjo una disminución significativa de la concentración promedio de GH y de la amplitud de los pulsos (p < 0.05), las cuales se igualaron a las exhibidas por las borregas controles a las 30 semanas. La frecuencia de pulsos no se modificó. En las borregas realimentadas nuevamente se observó que los parámetros de la secreción de GH diurna y nocturna fueron similares entre sí.

En la figura 1 se muestra el perfil secretorio diurno y nocturno de una borrega representativa del grupo control a las 20, 26 y 30 semanas de edad. Como se desprende de la figura, las concentraciones de GH y amplitud de pulso disminuyeron a medida que la oveja avanzaba en el desarrollo prepuberal. En contraste, las concentraciones plasmáticas y la amplitud de pulsos de GH aumentaron en las ovejas con restricción alimentaria a medida que avanza la restricción, con un drástico cambio como producto de la realimentación (figura 2).

Cuadro 1

Características de la secreción pulsátil diurna y nocturna de GH en borregas controles (GC) y borregas con restricción alimentaria (GR) a las 20, 26 y 30 semanas de edad y luego de realimentación por 2 semanas en las borregas del grupo GR (32 semanas de edad).

Summary of day and night pulsatile GH secretion characteristics in control ewe lambs (GC) and in feed restricted ewe lambs (GR) of 20, 26 and 30 weeks of age and after 2 weeks of refeeding in the GR lambs (32 weeks of age).

Grupo
Edad
(semanas)
Conc. promedio ± e.e.
(ng/ml)
Amp. de pulso
(ng/ml) ± e.s.
Frecuencia pulso (nº/6h) ± e.e.
GC
  1. D*
    N** 
10.8±1.1
12.9±0.7
12.0±2.5
13.8±1.7
3.6±0.3
3.6±0.3
  1. D
8.8±1.4
9.7±2.0
9.8±2.4
7.3±2.4
4.8±0.5
3.8±0.4
  1. D
    N
6.3±1.0
7.5±1.2b
8.1±1.7
7.2±2.0
4.0±0.5
3.6±0.5
GR
  1. D
    N
15.9±1.4a
16.4±1.3a
14.7±0.9
18.3±4.6
5.0±0.3
3.8±0.5
  1. D
    N
13.3±2.8a
16.2±3.5a
11.6±3.3
18.0±8.1 
4.8±0.7
3.6±0.2
  1. D
  2. N
24.2±6.0a
25.1±3.0a, c
31.3±9.7a

33.7±11.0a

5.0±0.7

4.6±0.6

Realimentación
32D
N
6.2±1.0d
6.2±0.5d
5.2±2.4
6.3±0.9
4.4±0.2
3.6±0.2
* día, ** noche
a p < 0.05 con respecto al grupo GC respectivo
b p < 0.05 con respecto al Grupo GC 20 N
c p < 0.05 con respecto al Grupo GR 20 N y 26 N
d p < 0.05 con respecto al Grupo GR.

DISCUSION

Los resultados del presente estudio demuestran que en condiciones fisiológicas normales, las concentraciones plasmáticas de GH disminuyen paulatinamente durante el desarrollo prepuberal en las borregas debido a una reducción en la amplitud de los pulsos de GH con conservación de su frecuencia. Por el contrario, en las borregas sometidas a restricción alimentaria (grupo GR), las concentraciones plasmáticas de GH se mantienen altas, debido a la presentación de pulsos de gran amplitud. La realimentación produce una evidente caída de las concentraciones plasmáticas promedio y de la amplitud de los pulsos de GH. La frecuencia de pulsos no se modifica con la restricción ni con la realimentación. Además, el presente estudio permite establecer que la concentración promedio, la amplitud de los pulsos y la frecuencia de pulsos diurnos son similares a los nocturnos en las ovejas con crecimiento normal. La manipulación de la secreción de GH, mediante la restricción alimentaria no es capaz de modificar el patrón de secreción diurna y nocturna.

Figura 1. Perfil de secreción pulsátil de GH en una borrega del grupo control a las 20, 26 y 30 semanas de edad.
Pulsatile GH secretion profile in one control ewe lamb at 20, 26 and 30 weeks of age.

Figura 2. Perfil de secreción pulsátil de GH en una borrega del grupo con restricción alimentaria a las 20, 26, 30 y 32 semanas de edad.
Pulsatile GH secretion profile in one food-restricted ewe lamb at 20, 26, 30 and 32 weeks of age.

La disminución de la secreción de GH a lo largo del desarrollo prepuberal observado concuerda con lo encontrado en corderos (Suttie y col., 1993) y demuestra que en ovinos la secreción de GH disminuye durante el desarrollo prepuberal. Las razones fisiológicas de esta disminución no están claras. Podría reflejar ajustes metabólicos asociados con cambios en el peso y composición corporal en momentos en los que la oveja pasa de una etapa eminentemente de síntesis proteica a una de depósitos de grasas (Suttie y col., 1991), Este fenómeno de disminución de la secreción de GH sería consecuencia de una mayor actividad somatostatinérgica a medida que la oveja avanza en su desarrollo prepuberal o de una disminución en la secreción de GHRH. McAndrews y col. (1993) determinaron que la sensibilidad de la hipófisis a la GHRH y a la SS en terneros Holstein no cambia durante el desarrollo prepuberal a pesar de la caída en los niveles basales de GH, lo que les sugiere que la liberación de somatostatina aumenta con la edad. En contraste a lo descrito en condiciones fisiológicas normales, las concentraciones plasmáticas de GH en las borregas con restricción alimentaria, no se reducen. En ovejas adultas ovariectomizadas con restricción alimentaria se ha demostrado que la liberación de GHRH a la sangre portal no cambia pero que la liberación de somatostatina se reduce en un 50% en comparación con las ovejas controles (Thomas y col., 1991). Es probable, entonces, que en las borregas del grupo GR, por mecanismos aún desconocidos, pero probablemente dependientes de acciones ejercidas por péptidos opioides (Lobos y col., 1992), las neuronas somatostatinérgicas, en vez de aumentar la liberación de somatostatina, mantuvieron o disminuyeron la secreción de este neuropéptido, manteniendo o aumentando en consecuencia la secreción de GH. A este probable mecanismo, anteriormente descrito, habría que agregar, además, la probable disminución en la retroalimentación negativa que habría ejercido el insulina growth factor-I (IGF-I). Está demostrado que el IGF-I es altamente dependiente de GH y del estado nutricional del animal, pero que a su vez el IGF-I ejerce una retroalimentación negativa sobre la secreción de GH (McGuire y col., 1992), la cual se ejercería principalmente sobre la hipófisis (Fletcher et al., 1995). Por lo tanto, la mayor secreción de GH observada en las borregas GR podría ser en parte consecuencia de bajas concentraciones plasmáticas de IGF-I, producto de la restricción alimentaria. La realimentación por dos semanas de las borregas con restricción produjo de inmediato una normalización en la secreción de GH. La concentración promedio y la amplitud de los pulsos de GH disminuyeron alcanzando valores similares a los observados en las borregas controles de 30 semanas. Es posible que cambios en la concentración plasmática de IGF-I u otros metabolitos sanguíneos producto de la realimentación hayan sido reconocidos por las neuronas opioidérgicas y somatostatinérgicas, las cuales respondieron a los estímulos periféricos, conduciendo a una disminución en la secreción de GH.

La ausencia de diferencias entre el patrón de secreción pulsátil diurno y nocturno observada en el presente estudio contrasta con la demostración en otras especies, como la rata (Tannenbaum y Martin, 1976) y humanos (Winer y col., 1990) de un ritmo diurno de secreción de GH. El significado de esta discrepancia no está claro ya que era de esperar que la oveja, por ser una especie altamente dependiente del fotoperíodo, presentara una mayor secreción nocturna de GH, como probable respuesta a la mayor secreción nocturna de melatonina (MLT). Se ha observado que en hombres sin glándula pineal, la sustitución por vía oral de MLT produce pulsos nocturnos de GH mayores que los diurnos (Petterberg y col., 1991). Sin embargo, en otro estudio, la administración oral de MLT a humanos no modificó la secreción basal de GH (Valcani y col., 1993), lo cual respaldaría la ausencia de diferencias entre la secreción diurna y nocturna de GH encontradas en el presente trabajo. En madres y fetos de cerdos (Bauer y Parvisi, 1996) y en madres y fetos de oveja (McMillen y col., 1987) tampoco se encontró diferencias entre la secreción pulsátil diurna y nocturna de GH. Algunos autores informan de un ritmo circadiano de secreción de GH en vacas lactantes (Lefcourt y col., 1995), mientras que otros no (Vasilatos y Wangness, 1981). Aunque existen discrepancias respecto a la secreción diurna y nocturna de GH en vacas lactantes, es posible suponer que en animales de granja no existirían diferencias entre el patrón secretorio de GH diurno respecto del nocturno. Un muestreo por 24 horas podría posiblemente ayudar a revelar un potencial ritmo circadiano de GH en borregas en crecimiento.

Las borregas con restricción alimentaria del presente estudio, aunque presentaron mayores concentraciones promedio de GH y mayor amplitud de pulsos de GH que las borregas controles, tampoco evidenciaron diferencias en los patrones de secreción diurna y nocturna. La frecuencia de pulsos de GH tampoco se modificó con la restricción. Estos resultados concuerdan con los encontrados en ovejas ovariectomizadas con restricción alimentaria, las cuales presentaron la misma frecuencia de pulsos que las ovejas controles (Thomas y col., 1991). Esto sugiere que la interacción entre GHRH y SS en la determinación de la frecuencia de pulsos no se modifica a pesar de una restricción prolongada, y que el mayor efecto de la restricción sobre la secreción de GH sería la cantidad de SS liberada la cual influiría en la magnitud de los pulsos de GH.

RESUMEN

Estudios sobre las características de la secreción pulsátil ultradiana de GH en la borrega en crecimiento son escasos, y en particular, respecto de posibles diferencias entre la secreción diurna y nocturna, y si la restricción alimentaria es capaz de modificar los patrones de secreción pulsátil. En el presente estudio se comparó la frecuencia y la amplitud de pulsos de hormona del crecimiento (GH) diurnos y nocturnos durante el desarrollo prepuberal de borregas Suffolk con y sin restricción alimentaria Para ello, se realizaron estudios de pulsatilidad de GH a las 20, 26 y 30 semanas de edad, en borregas sometidas a restricción alimentaria (GR) por 5, 11 y 15 semanas. Borregas de la misma edad sirvieron de control (GC). El estudio de pulsatilidad de GH se repitió en las borregas GR luego de 2 semanas de realimentación. El estudio de pulsatilidad de GH consistió en la colección de muestras de sangre desde la vena yugular cada 10 min por seis horas desde las 08:00 h para la determinación de la pulsatilidad diurna y desde las 20:00 h para la pulsatilidad nocturna. La definición de las características de la secreción pulsátil de GH se obtuvo con el programa CLUSTER. La concentración promedio (ng/ml), la amplitud de pulsos (ng/ml) y la frecuencia de pulsos (n° de pulsos/6h) diurna fue similar a la nocturna tanto en las borregas GC como en las borregas GR, en las 3 edades estudiadas. Aunque los parámetros de secreción diurnos y nocturnos fueron iguales entre sí en cada grupo, la concentración promedio diurna y nocturna del grupo GR fue siempre mayor (p < 0.05) que la encontrada en el grupo GC en las 3 edades. Además, la amplitud de los pulsos fue mayor (p < 0.05) en el grupo GR que en el control a las 30 semanas de edad. La frecuencia de pulsos del grupo GR no se diferenció de la observada en el grupo GC.

La realimentación por 2 semanas de las borregas del grupo GR produjo una disminución significativa de la concentración promedio de GH y de la amplitud de los pulsos (p < 0.05), las cuales se hicieron similares a las exhibidas por las borregas controles a las 30 semanas. La frecuencia de pulsos no se modificó. Nuevamente, los parámetros de la secreción de GH diurna y nocturna fueron similares entre sí. Los resultados permiten concluir que durante el desarrollo prepuberal en borregas hay una disminución en las concentraciones plasmáticas de GH, principalmente como consecuencia de una disminución en la amplitud de pulsos. Esta disminución no se observa en borregas con restricción alimentaria hasta el momento de la realimentación.

AGRADECIMIENTOS

Este estudio fue financiado por proyecto DIUC 94.153.01-1 y por Proyecto Fondecyt 95-1020. Los autores expresan sus agradecimientos a la NIDDK, USA, por los reactivos para el RIA de GH, y a los alumnos Juan Henríquez, Michel Padilla, Carmen Peñeipil y Pamela González por su ayuda en los muestreos sanguíneos.
____________________________
Aceptado: 11.08.98.

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