Inmunocastración con GnRH
Inmunocastración con GnRH: un método alternativo para la castración quirúrgica de animales machos
Chun Wang1 Cuiting Yang1 Yutian Zeng1 
Ming Zhang1,2,3*- 1Facultad de Ciencia y Tecnología Animal, Universidad Agrícola de Sichuan, Chengdu, China
- 2Laboratorio Clave de Multiómica Ganadera y Avícola, Ministerio de Agricultura y Asuntos Rurales, Facultad de Ciencia y Tecnología Animal, Universidad Agrícola de Sichuan, Chengdu, China
- 3Exploración e Innovación de Recursos Genéticos de Animales de Granja Laboratorio Clave de la Provincia de Sichuan, Facultad de Ciencia y Tecnología Animal, Universidad Agrícola de Sichuan, Chengdu, China
La castración de los animales machos tiene como objetivo producir carne animal de alta calidad, prevenir el sabor desagradable, reducir el comportamiento agresivo y controlar la reproducción excesiva. A lo largo de los años, se han empleado métodos tradicionales de castración mecánica y quirúrgica, pero no cumplen con los requisitos de bienestar animal debido al riesgo asociado de infección, dolor y estrés. La inmunocastración, específicamente la inmunocastración de la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH), dirigida al eje hipotálamo-hipófisis-testículo (HPT), ha surgido como una alternativa amigable con los animales a la castración quirúrgica, abordando eficazmente estos problemas. Esta revisión busca resumir sistemáticamente los principios, el desarrollo, las aplicaciones actuales y los desafíos de la inmunocastración con GnRH, ofreciendo información sobre su papel en la promoción del bienestar animal.
1. Introducción
La producción de capón, una práctica antigua que se remonta a más de 3.000 años, persiste en todo el mundo (1-3). Si bien la producción de capón constituye un segmento modesto del mercado, tiene un potencial de crecimiento significativo debido a sus atributos sensoriales polvorientos apreciados por los consumidores (4-7). Los capones son pollos machos que se someten a castración quirúrgica antes de alcanzar la madurez sexual, una práctica que también se aplica a otros animales machos como jabalíes y carneros. Los objetivos son reducir los olores desagradables, aumentar la deposición de grasa intramuscular, mejorar la composición de la canal y la calidad de la carne. La castración conduce a la deficiencia de andrógenos, dificultando las características secundarias masculinas, como la cresta y el pelo de la carne, reduciendo las conductas agresivas y eliminando las peleas y los resoplidos (8). La energía consumida por el capón en la protección territorial, las peleas y los comportamientos de cortejo se reduce en gran medida en comparación con el gallo intacto, lo que hace que la utilización de la energía de su alimento sea más eficiente para el crecimiento y la deposición de grasa (9). En consecuencia, la castración aumenta los depósitos de grasa y el contenido de grasa intramuscular, elevando las cualidades sensoriales de la carne, como la ternura, la jugosidad y el sabor (7, 9-11). Sin embargo, la castración quirúrgica también tiene algunas limitaciones, como las complicaciones postoperatorias, el aumento de la susceptibilidad a las infecciones y los problemas de bienestar animal. Además, el procedimiento debe realizarse a una edad adecuada, y las altas exigencias en habilidades quirúrgicas y otros recursos rentables (12). Por el contrario, la inmunocastración con GnRH minimiza el estrés animal, reduce el riesgo de infección y las complicaciones asociadas con la cirugía, y mejora sustancialmente en gran medida el bienestar animal. Además, no presenta ningún riesgo de residuos de fármacos, lo que facilita su aplicación en la producción. En consecuencia, la inmunocastración con GnRH tiene el potencial de ser una alternativa segura a la castración quirúrgica.
2. La comparación de diferentes técnicas de castración para animales machos
En la actualidad, existen diversas técnicas para castrar a los machos, como la castración química, la castración sin sangre, la castración quirúrgica y la inmunocastración (Tabla 1). A diferencia de los mamíferos, los testículos de gallo se encuentran en la cavidad abdominal, colgando ventrales en la parte anterior del riñón a través del mesangio y con la vena tibial posterior y la aorta a ambos lados, lo que hace que la castración aviar sea más desafiante que la de los mamíferos. En la industria avícola, la castración quirúrgica tradicional se realiza sin anestesia ni control analgésico, lo que provoca el sufrimiento de los gallos y viola los principios de bienestar animal (38). Aunque los castrados están prohibidos en la UE (Unión Europea) debido a la preocupación por el bienestar animal, todavía se utilizan en los sistemas agrícolas tradicionales, lo que representa un desprecio hacia las prácticas ancestrales (39). La castración quirúrgica también incurre en tasas de mortalidad que oscilan entre el 5 y el 20%, y a veces incluso hasta el 50% (39).
Tabla 1. Comparación de cuatro técnicas de castración.
3. Principios de la inmunocastración con GnRH
La inmunocastración se dirige principalmente a las hormonas reproductivas dentro del eje HPT (Figura 1), alterando la hormona reproductiva dentro del eje HPT a través de medios inmunológicos para reducir la concentración de hormonas diana y lograr la castración (29, 40). La GnRH se localiza en el extremo superior del eje HPT, desempeña un papel fundamental iniciando y controlando las funciones fisiológicas de todo el eje reproductivo (41). Por lo tanto, la inmunización con GnRH es la más utilizada en la producción en comparación con otras inmunocastraciones hormonales dirigidas que implican La vacuna contra la GnRH se inocula con la vacuna GnRH, lo que provoca la producción de anticuerpos anti-GnRH específicos en el cuerpo, y una gran cantidad de anticuerpos anti-GnRH se unen a la GnRH endógena, inactivando continuamente la GnRH endógena. En consecuencia, la inmunización con GnRH conduce a una disminución de la secreción de la hormona luteinizante (LH) y de la hormona folículo estimulante (FSH). Eventualmente, esta inhibición de la función gonadal animal resulta en el logro de la castración (42).
Figura 1. Efecto de la inmunocastración sobre el eje hipotálamo-hipófisis-testicular. Las vacunas: 1-6, vacuna de inmunocastración dirigida a la kisspeptina; 7–13, vacuna de inmunocastración dirigida a la GnRH; 14–15, Vacuna de inmunocastración dirigida a la LH.
4. La inmunocastración con GnRH es un método de castración seguro y respetuoso con el bienestar animal
Las dosis fisiológicas de GnRH pueden aumentar significativamente los niveles de LH y aumentar ligeramente los niveles de FSH en plasma, llegando a las gónadas a través de la circulación portal hipofisaria, lo que estimula la síntesis y secreción de hormonas esteroides gonadales, promoviendo el desarrollo gonadal, la producción de gametos y la aparición y mantenimiento de caracteres sexuales secundarios. La inmunocastración de GnRH induce una gran cantidad de anticuerpos GnRH que neutralizan la GnRH endógena, y la producción del anticuerpo es un efecto biológico sostenido. Como resultado, la inmunocastración con GnRH inhibe consistentemente la función endocrina testicular u ovárica, reduciendo los niveles hormonales y la actividad reproductiva, y los olores asociados, principalmente escatol y androstenona (43-46). La inmunización con GnRH conduce a una disminución sustancial de la androstenediona y la testosterona en los animales machos (29, 32, 34, 47, 48). En consecuencia, los países europeos están abogando por la inmunocastración con GnRH como alternativa a la castración quirúrgica, mejorando el bienestar animal. La inmunocastración alivia el estrés animal, reduce el riesgo de infección y complicaciones asociadas con la castración quirúrgica, reduce el dolor y mejora el bienestar animal. La inmunocastración con GnRH se considera una alternativa relativamente segura a la castración quirúrgica.
5. Aplicación actual de la vacuna de inmunocastración con GnRH
La inmunocastración no se limita a la producción de carne de cerdo, sino que también se emplea en otros animales de ganado como alternativa a la castración quirúrgica. Su principal ventaja radica en la eliminación del dolor, los riesgos de infección de heridas y las posibles pérdidas asociadas a la castración (49). En la actualidad, varios productos comerciales de inmunocastración se han aplicado en la producción animal (Tabla 2). Sin embargo, en Europa, Improvac es el único producto aprobado para uso comercial en cerdos, sin embargo, su cuota de mercado es solo del 2,8% de todos los cerdos machos, a pesar de la aprobación de la UE hace casi una década. Bélgica produce alrededor del 15% de la vacuna de castración en Europa, mientras que a nivel mundial, Brasil y Australia tienen una cuota de mercado de más del 50% (55, 56).
Tabla 2. Varios productos comerciales de inmunocastración en el mercado.
6. Retos actuales de la inmunocastración con GnRH en machos
La inmunocastración, a menudo administrada con la vacuna GnRH, ha sido objeto de una amplia investigación en mamíferos machos y aves (Figura 2) (43, 57-61). Los resultados varían según la especie animal, la edad del animal, la respuesta individual y la frecuencia de inmunización (62). La GnRH desempeña un papel crucial en la regulación del desarrollo y la función gonadal a través de la glándula pituitaria. La inmunocastración de GnRH disminuye significativamente el rendimiento reproductivo de los animales machos al inhibir el desarrollo de los testículos. Los estudios han confirmado que la inmunización de los animales machos con GnRH puede causar infertilidad, atrofia gonadal y cambios en la calidad de la carne al actuar directa o indirectamente de la testosterona (63).
Figura 2. Efectos de la inmunocastración de GnRH en diversos animales. AGPI: ácidos grasos poliinsaturados; WHC: capacidad de retención de agua; PC: peso corporal; PH: Pondus hydrogenii.
6.1. En mamíferos machos
En mamíferos, la mayor parte de la investigación sobre la inmunocastración con GnRH se ha centrado en animales machos, y la espermatogénesis se inhibe después de la inmunización con GnRH. Por ejemplo, la inmunización de animales machos como jabalíes, toros, sementales, carneros, ciervos y ratas con la vacuna GnRH conduce a la supresión del desarrollo testicular, epididimario y de los conductos deferentes. Esto da como resultado una reducción de la concentración de espermatozoides en los testículos con baja viabilidad, constricción de los túbulos seminíferos e inhibición de la producción de espermatogonias y espermatoblastos en el epitelio profundo (29, 59, 60, 64-68).
En la actualidad, la inmunocastración con GnRH es la más utilizada en verracos. La androstenona es una hormona masculina que se forma en las células de la Leydig y tiene un olor similar al de la orina (69). El escatol es un metabolito del aminoácido triptófano con olor fecal que se sintetiza por degradación microbiana en el colon (44, 70). Se ha demostrado que la inmunocastración previene eficazmente la acumulación de olor a verraco en el tejido adiposo al reducir la síntesis de hormonas esteroides en los testículos (45). Sin embargo, debido a la corta duración del efecto de castración, el control de la contaminación de los verracos requiere múltiples dosis de la vacuna GnRH, y la segunda vacunación a menudo se lleva a cabo de 4 a 6 semanas antes del sacrificio en producción, e incluso se requiere la tercera dosis de la vacuna para cerdos de sacrificio con mayor edad y peso para controlar el olor de los verracos. lo que aumenta el costo.
La calidad de la carne es cada vez más valorada por los consumidores, por lo que el ganado macho es castrado en la producción para mejorar la calidad de la carne. En la actualidad, un gran número de estudios se han centrado en la mejora de la calidad de la carne mediante la inmunocastración. La inmunocastración con GnRH reduce la acumulación de compuestos contaminantes en el tejido adiposo y mejora la calidad de la carne y las características de la canal en mamíferos machos (71). Sin embargo, el último estudio encontró que la tasa de sacrificio de los verracos inmunocastrados es menor que la de los verracos castrados quirúrgicamente y los verracos intactos, ya que los verracos inmunocastrados tienen hígado y riñones más pesados (72). El abdomen de los cerdos castrados inmunemente es más gordo que el de los verracos enteros, y la tasa de carne magra es similar a la de los cerdos castrados quirúrgicamente, los cuales son más bajos que los de los verracos enteros. Por lo tanto, hasta cierto punto, afectará a las elecciones de los consumidores. Los vientres de los cerdos inmunocastrados son más gordos y firmes que los de los verracos. Además, aunque la inmunocastración aumenta el contenido de grasa intramuscular y reduce los ácidos grasos poliinsaturados, el efecto de mejorar la grasa intramuscular aún no es tan efectivo como la castración quirúrgica, y los verracos que se someten a castración quirúrgica tienen menos ácidos grasos poliinsaturados (73). De manera similar, los estudios han demostrado que, en comparación con la castración quirúrgica, la inmunocastración con GnRH mejora el peso del ganado, pero no hay diferencias en el pH, el color, la cobertura de grasa, la pérdida de cocción o la terneza de la carne (74).
6.2. En aves macho
La utilización y evaluación de vacunas de inmunocastración en cerdos ha sido ampliamente reportada (34, 48, 75). Sin embargo, actualmente no existe una vacuna disponible comercialmente para pollos. Recientemente, solo tres estudios han investigado el uso de la vacuna GnRH para inmunizar a los gallos. Quaresma y sus colegas evaluaron los efectos de Improvac en el desarrollo corporal y óseo, el color de la carne y la composición de los gallos, y encontraron que los parámetros de color de las aves Improvac, como el brillo, el rojo y el ángulo de tono, estaban entre gallos y capones (5). Además, i.c. Antunes et al. encontraron que la inmunocastración tenía poco efecto sobre el perfil de ácidos grasos de los pollos de engorde, pero mejoró los marcadores lipídicos generales en la carne de pechuga y pierna hasta cierto punto, lo que podría permitir parcialmente la inmunización con GnRH (6). Estudios previos han demostrado que tanto la caponización como la ovariectomía probablemente mejoran la calidad de la carne del músculo mamario en función de los índices objetivos de IMF, apariencia (color), textura y cambio menor del perfil de ácidos grasos; La ovariectomía mejora los índices relacionados con el sabor (76). En nuestro estudio, encontramos que los gallos inoculados con Improvac tenían algún efecto sobre el desarrollo muscular, pero el efecto no fue completamente satisfactorio (77, 78).
7. Conclusiones y perspectiva
En la actualidad, la inmunocastración se enfrenta a desafíos relacionados con el fracaso de la inmunización. Estos desafíos incluyen variaciones significativas en las respuestas individuales entre los animales inmunizados, insensibilidad a los antígenos en algunos individuos, incapacidad para provocar una respuesta inmunitaria o una duración más corta del efecto inmunitario. Esta duración más corta conduce a un aumento de la concentración de testosterona durante el período de recuperación en comparación con la fase anterior, lo que resulta en un retorno gradual del comportamiento sexual. Son necesarias múltiples vacunas para contrarrestar este efecto, lo que a su vez aumenta los costos. Además, existen desventajas asociadas para los agricultores, como el aumento de los gastos de compra de productos y la gestión de la mano de obra, el riesgo de autoinyección accidental por parte de los trabajadores agrícolas y la incertidumbre con respecto a las actitudes de los consumidores hacia la carne de animales castrados farmacológicamente. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la inmunocastración ofrece varias ventajas, como la reducción del estrés animal, la disminución del riesgo de infecciones y complicaciones asociadas con la castración quirúrgica, la mejora significativa del bienestar animal y la facilidad de implementación en entornos de producción. Por lo tanto, la inmunocastración puede seguir siendo una alternativa segura a la castración quirúrgica en el futuro.
En el desarrollo futuro de vacunas comerciales de castración, en particular vacunas de inmunocastración de GnRH para animales machos, debe haber una exploración de la construcción de inmunógenos, dosis de inmunitaria, estrategias inmunitarias y calendario. Se debe prestar atención a mejorar la eficacia y prolongar la duración de la respuesta inmunitaria de estas vacunas. Actualmente, la investigación sobre vacunas GnRH se centra principalmente en la síntesis química de polipéptidos, vacunas conjugadas duales, vacunas de ADN, vacunas conjugadas en tándem, entre otras. Sin embargo, estos enfoques tienen sus limitaciones. Teniendo en cuenta los desafíos existentes con las vacunas genéticas de GnRH, vale la pena considerar la investigación y el desarrollo de vacunas de ingeniería genética de GnRH y vacunas de adenovirus recombinantes de GnRH en el futuro. En resumen, el enfoque futuro del desarrollo de vacunas de inmunocastración girará en torno a la creación de productos con inmunogenicidad sostenida, fácil producción y efectos estables. Estos avances podrían ser la clave para el futuro de las vacunas de inmunocastración.
Contribuciones de los autores
CW: redacción del manuscrito. YZ y CY: suministro de material de estudio. MZ: conceptualización y supervisión. Todos los autores contribuyeron al artículo y aprobaron la versión enviada.
Financiación
Esta investigación contó con el apoyo de los Proyectos Nacionales Clave de Investigación y Desarrollo de China (2021YFD1600200).
Conflicto de intereses
Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de relaciones comerciales o financieras que pudieran interpretarse como un posible conflicto de intereses.
Nota del editor
Todas las afirmaciones expresadas en este artículo son únicamente las de los autores y no representan necesariamente las de sus organizaciones afiliadas, ni las del editor, los editores y los revisores. Cualquier producto que pueda ser evaluado en este artículo, o afirmación que pueda ser hecha por su fabricante, no está garantizado ni respaldado por el editor.
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Palabras clave: inmunocastración, castración quirúrgica, macho, bienestar animal, GnRH
Cita: Wang C, Yang C, Zeng Y y Zhang M (2023) Inmunocastración de GnRH: un método alternativo para la castración quirúrgica de animales machos. Frente. Vet. Sci. 10:1248879. doi: 10.3389/fvets.2023.1248879
Editado por:
Izhar Hyder Qazi, Universidad Shaheed Benazir Bhutto de Ciencias Veterinarias y Animales, Pakistán
Revisado por:
Waseem Ali Vistro, Universidad de Yangzhou, China
Derechos de autor © 2023 Wang, Yang, Zeng y Zhang. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia Creative Commons Attribution License (CC BY).
*Correspondencia: Ming Zhang, zhangming@sicau.edu.cn
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