Embryo Reduction: An Open Window to Decreasing the Twinning Rate in High-Producing Dairy Cattle

Abstract

Les gestacions de bessons tenen un impacte negatiu sobre l’economia de les explotacions lleteres per l’elevat risc d’avortament i els efectes negatius del part de bessons sobre l’eficiència reproductiva postpart de les vaques. La reducció embrionària ofereix l’oportunitat de transformar una gestació múltiple en una simple i es presenta con una eina per a disminuir la creixent taxa de bessons i els seus efectes negatius. El principal objectiu d’aquesta tesi ha estat desenvolupar i avaluar els beneficis i riscs potencials de la reducció embrionària en vaques d’alta producció. També es van estudiar els factors de maneig que poden afectar la incidència de gestacions de bessons i els efectes del part de bessons sobre la vida productiva de la vaca. Els quatre estudis que s’inclouen en aquesta tesi han estat publicats o estan sotmesos a revisió per a la seva publicació en revistes científiques. En el primer estudi es van analitzar l’efecte dels factors de maneig i especialment els diferents protocols de sincronització de cel emprats sobre la incidència de gestacions de bessons. La taxa de gestació de bessons sobre un total de 2015 gestacions va ser del 17.9% i la incidència es va veure significativament afectada per factors individuals (lactació i bessons en el part anterior), factors ambientals (fotoperíode y estació) i pel protocol de sincronització aplicat abans de la inseminació. El segon estudi recull els historials reproductius complets de 4861 vaques lleteres d’alta producció amb un total de 12587 parts amb l’objectiu de determinar els efectes del part de bessons sobre l’eficiència reproductiva postpart i la vida productiva de les vaques. La taxa de parts de bessons durant el 11 anys d’estudi va ser del 5.6% y el 9.8% de las vaques van tenir bessons al menys en una ocasió al llarg de la seva vida. Les vaques amb part de bessons van presentar una menor taxa de concepció i un major risc d’eliminació en la lactació següent, major risc d’avortament i menor la vida productiva que les vaques amb un únic vedell al part. En el tercer estudi es va avaluar l’efecte de la reducció embrionària per la ruptura manual de l’amnios d’un dels embrions en gestacions de bessons unilaterals i bilaterals sobre el manteniment de la gestació. El risc de pèrdua de la gestació va ser similar en el grup de vaques amb gestacions de bessons unilaterals tractades i control. Tanmateix, la reducció embrionària va incrementar el risc de pèrdua en les vaques amb gestacions de bessons bilaterals. A l’últim estudi es van comparar les taxes de manteniment de la gestació en gestacions múltiples reduïdes mitjançant la ruptura manual de l’amnios o mitjançant aspiració transvaginal del fluid fetal guiada per ecografia. El risc de pèrdua de la gestació va ser similar per ambdós mètodes de reducció.

Las gestaciones gemelares tienen un impacto negativo sobre la economía de las explotaciones de vacuno lechero por su elevado riesgo de aborto y el efecto del parto gemelar sobre la eficiencia reproductiva postparto de la vaca. La reducción embrionaria brinda la oportunidad de transformar una gestación múltiple en una simple y se presenta como una herramienta para disminuir la creciente tasa de partos gestaciones y sus efectos negativos. El principal objetivo de esta tesis fue desarrollar y evaluar los beneficios y riesgos potenciales de la reducción embrionaria en vacas de alta producción. Se estudiaron además los factores que afectan a la incidencia de gestaciones gemelares y los efectos de los partos de gemelos sobre la vida productiva de la vaca. Los cuatro estudios experimentales y epidemiológicos incluidos en esta tesis han sido publicados o están sometidos a revisión para su publicación en revistas científicas. En el primer estudio se analizaron los factores de manejo y especialmente de los diferentes protocolos de sincronización de celo empleados sobre la incidencia de gestaciones gemelares. La tasa de gestaciones gemelares sobre un total de 2015 gestaciones fue del 17.9% y la incidencia se vio significativamente afectada por factores individuales (número de lactación y gemelos en el parto previo), factores ambientales (fotoperiodo y estación) y por el protocolo de sincronización aplicado antes de la inseminación. En el secundo estudio se recogieron los historiales reproductivos completos de 4861 vacas lecheras de alta producción con un total de 12587 partos con el objetivo de determinar los efectos del parto gemelar sobre la eficiencia reproductiva postparto y la vida productiva de las vacas. La tasa de partos gemelares durante los 11 años de estudio fue del 5.6% y el 9.8% de las vacas parieron gemelos al menos en una ocasión a lo largo de sus vidas. Las vacas con partos gemelares presentaron, además de una menor tasa de concepción y un mayor riesgo de ser eliminadas durante la siguiente lactación, un mayor riesgo de aborto y una menor vida productiva que las vacas con un único ternero al parto. El tercer estudio evaluó el efecto de la reducción embrionaria mediante la ruptura manual del amnios de uno de los embriones en gestaciones gemelares unilaterales y bilaterales sobre el mantenimiento de la gestación. El riesgo de pérdida de la gestación fue similar para el grupo de vacas con gestación unilateral tratadas y control mientras que la reducción embrionaria incrementó el riesgo de pierda de la gestación en las vacas con gestaciones bilaterales. En el último estudio se compararon las tasas de mantenimiento de la gestación tras reducir gestaciones múltiples mediante la ruptura manual del amnios o mediante aspiración transvaginal del fluido fetal guiado por ecografía. El riesgo de pérdida de la gestación fue similar para ambos métodos de reducción.

Twin pregnancy is an increasing and current topic of the high-producing dairy herds due to the economic losses caused by their great risk of pregnancy failure and the detrimental effects of twinning on the postpartum reproductive efficiency. Transforming a multiple pregnancy into a singleton pregnancy by inducing embryo reduction may circumvent those problems. Therefore, the main aim of this thesis was to develop and evaluate the potential risks and benefits of embryo reduction in dairy cattle as a therapeutic strategy addressed to prevent cows from delivering twins and to reduce the twinning rate in high-producing dairy herds. In order to offer a holistic perspective on the problem of twins and to determine its magnitude, we also studied the factors that affect the incidence of twin pregnancies and the effects of twinning on the productive lifespan of the cows. Research included in this thesis was divided in four studies published or submitted for publication in peer-reviewed journals. The first study addressed potential management risk factors affecting the incidence of twin pregnancies in high-producing dairy cows. Special attention was paid to the estrus synchronization protocol used before the AI resulting in pregnancy. Twin pregnancy was recorded in the 17.9% of the 2015 pregnancy diagnoses, and the incidence was affected by cow factors (lactation number and previous twining), environmental factors (photoperiod and season) and management related to synchronization protocols. The second study analyzed data from complete reproductive records for 4861 high milk-producing dairy cows including 12587 calving events to determine the effects of twinning on the subsequent reproductive performance and productive lifespan of the cows. The twinning rate was 5.6%, and 9.8% of the cows delivered twins at least once during their life. Cows delivering twins, besides being less likely to conceive and more likely to be culled in the subsequent lactation, also carry a higher risk of abortion on the subsequent lactation and show a reduced mean productive lifespan. In the third study we evaluated the effect on pregnancy maintenance of embryo reduction by manual amnion rupture in unilateral and bilateral twin pregnant cows. Embryo reduction by manual amnion rupture did not carry an additional risk of pregnancy loss for unilateral twin pregnancies, whereas the treatment increased the risk of pregnancy failure in bilateral twin pregnancies. The last study compared the effect on pregnancy maintenance of two embryo reduction techniques, Manual Rupture (MR) and Transvaginal Ultrasound Guided Aspiration (TUGA) of allanto-amniotic fluid in dairy cows with multiple pregnancies. No effect was detected on pregnancy maintenance of the technique used.