Autor: Revista Agraria Academica

Revista Agrária Acadêmica

agrariacad.com

doi: 10.32406/v8n5/2025/51-60/agrariacad

Avaliação de parâmetros andrológicos e sua correlação com predições genômicas de fertilidade em touros jovens da raça Holandesa mantidos em condições de semiárido. Evaluation of andrological parameters and their correlation with genomic predictions of fertility in young Holstein bulls raised in semi-arid conditions.

Danny Lapenda Fagundes¹, Sebastião Inocêncio Guido², Leonardo Fernandes de Alencar³, Venézio Felipe dos Santos⁴, Cláudio Coutinho Bartolomeu⁵

^1- Extensionista Rural. Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA. E-mail: lapendaipa@gmail.com

^2- Pesquisador em Reprodução Animal. IPA, Estação Experimental de São Bento do Una – PE, Brasil.

^3- Assistente de Pesquisa. Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA.

^4- Pesquisador em Estatística Aplicada. Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA.

^5- Professor Associado. Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE.

Resumo

O desempenho reprodutivo depende da adaptabilidade dos animais às condições climáticas. Bovinos da raça Holandesa são de distribuição cosmopolita, todavia sua eficiência reprodutiva pode ser impactada pelo ambiente ao qual estão submetidos. Este estudo teve como objetivo avaliar o crescimento do perímetro escrotal (PE), os parâmetros seminais e sua correlação com as predições genômicas de fertilidade em touros jovens (n=102) da raça Holandesa criados no semiárido brasileiro. O estudo foi desenvolvido na Estação Experimental de São Bento do Una/IPA, localizada nas coordenadas GPS 83° 16’ 18” de latitude Sul e 36° 27’ 59” de longitude, altitude 625m e ITU médio de 69,21. Os animais foram avaliados dos 12 aos 24 meses de idade, sendo mantidos em sistema de semiconfinamento. A partir dos 12 meses de idade os animais foram submetidos mensalmente a mensuração do PE e a colheita de sêmen para análise imediata. Para avaliação da correlação dos parâmetros seminais subjetivos e no sistema CASA com as predições genômicas, houve a necessidade de distribuição dos touros em dois grupos (TG1 e TG2) de acordo com o genótipo, sendo TG1 (n=03 genótipo IPA e TG2 (n=03 genótipo IPA x Importado. A avaliação genômica foi realizada utilizando-se o perfil Clarifide^®, sendo utilizados: Índice de Fertilidade (IF); Taxa de Prenhez das Filhas (TPF); Taxa de Concepção em Novilhas (TCN) e Taxa de Concepção em Vacas (TCV). Os dados foram submetidos à ANOVA, análise de regressão e teste F a 5%. Quanto ao PE foram registrados valores médios 31,40±0,27 cm, 38,40±0,11 cm e 42,24±0,11 cm aos 12, 18 e 24 meses (p<0,05). As concentrações espermáticas médias foram de 324 x 10⁶, 727 x 10⁶ e 1056 x 10⁶ espermatozoides/mL (p<0,05) aos 12, 18 e 24 meses, respectivamente. A motilidade e morfologia seminal no CASA evidenciou 59,9% e 63,5% de CM, 40,5% e 42,0% de CP e 57,7% e 62,1% de CN, respectivamente para o TG1 e TG2. Quanto as predições genômicas apenas a TCV foi superior (p<0,05), no TG2, sendo 0,23. O fenótipo Células Normais apresentou correlação r=0,7994, r=0,6228 e r+0,7512 com TPF, TCV e IF, respectivamente. Portanto, conclui-se que touros jovens da raça Holandesa criados no semiárido apresentam curva de crescimento do PE e parâmetros seminais compatíveis com estimativa de fertilidade desejável. Todavia, apenas o parâmetro seminal CN apresentou forte correlação com as predições genômicas de TPF, TCV e IF, independente do grupo experimental TG1 e TG2.

Palavras-chave: Sêmen bovino. Qualidade espermática. Fertilidade.

Abstract

Reproductive performance depends on the adaptability of animals to climatic conditions. Holstein cattle are distributed throughout the world, but their reproductive efficiency can be impacted by the environment to which they are subjected. This study aimed to evaluate the growth of scrotal circumference (SC), seminal parameters and their correlation with genomic predictions of fertility in young Holstein bulls (n=102) raised in the Brazilian semiarid region. The study was developed at the São Bento do Una/IPA Experimental Station, located at GPS coordinates 83° 16’ 18” South latitude and 36° 27’ 59” longitude, altitude 625m and average THI of 69.21. The animals were evaluated from 12 to 24 months of age and were kept in a semi-confinement system. From 12 months of age, the animals underwent monthly PE measurement and semen collection for immediate analysis. To evaluate the correlation of subjective seminal parameters and the CASA system with genomic predictions, it was necessary to distribute the bulls into two groups (TG1 and TG2) according to the genotype, being TG1 (n=03 IPA genotype and TG2 (n=03 IPA x Imported genotype). The genomic evaluation was performed using the Clarifide^® profile, using: Fertility Index (FI); Daughter Pregnancy Rate (TPF); Heifer Conception Rate (TCN) and Cow Conception Rate (TCV). The data were submitted to ANOVA, regression analysis and F test at 5%. Regarding PE, mean values ​​were 31.40±0.27 cm, 38.40±0.11 cm and 42.24±0.11 cm at 12, 18 and 24 months (p<0.05). The mean sperm concentrations were 324 x 106, 727 x 106 and 1056 x 106 sperm/mL (p<0.05) at 12, 18 and 24 months, respectively. Seminal motility and morphology in CASA showed 59.9% and 63.5% of CM, 40.5% and 42.0% of CP and 57.7% and 62.1% of CN, respectively for TG1 and TG2. Regarding genomic predictions, only TCV was superior (p<0.05), in TG2, being 0.23. The Normal Cells phenotype presented correlation r=0.7994, r=0.6228 and r+0.7512 with TPF, TCV and IF, respectively. Therefore, it is concluded that young Holstein bulls raised in the semiarid present a PE growth curve and seminal parameters compatible with the desirable fertility estimate. However, only the seminal parameter CN showed a strong correlation with the genomic predictions of TPF, TCV and IF, regardless of the experimental group TG1 and TG2.

Keywords: Bovine semen. Sperm quality. Fertility.

Introdução

O desempenho reprodutivo depende da adaptabilidade dos animais as condições climáticas. Bovinos da raça Holandesa são de distribuição cosmopolita, todavia sua eficiência reprodutiva pode ser impactada pelo ambiente ao qual estão submetidos, além de na atualidade a seleção genômica de touros jovens exigir uma rápida estimativa de fertilidade (FAIR; LONERGAM, 2018). Neste contexto, a avaliação da fertilidade dos touros jovens é de importância econômica substancial, principalmente considerando que a qualidade do sêmen pode ser adversamente afetada por diversos fatores, principalmente, incluindo concentração e motilidade espermáticas que podem sofrer influência de fatores como, como raça, dieta, idade, enfermidades, estação climática e temperatura ambiente (MACIEL et al., 2015; FAIR; LONERGAM, 2018; LLAMAS-LUCEÑO et al., 2020). Ainda deve-se considerar que em condições de clima tropical touros Bos taurus tendem a serem mais susceptíveis aos efeitos deletérios do estresse térmico o que pode influenciar no seu desenvolvimento andrológico inicial (LEITE et al., 2021), sendo a baixa fertilidade frequentemente relatada durante o verão, especialmente, em condições tropicais ou subtropicais (RAHMAN et al., 2018). Neste contexto, a idade do touro constitui um dos fatores que mais que exercem influência nos parâmetros seminais (MACIEL et al., 2015). Em condições de clima temperado bovinos Bos taurus iniciam a produção de espermatozoides precocemente, que tende a aumentar com a idade, sob influência do desenvolvimento testicular pré-puberdade, atingindo sua plenitude com a maturidade sexual (GEBREYESUS et al., 2021). No entanto, foi demonstrado que as características de qualidade do sêmen apresentam alta variabilidade fenotípica em touros jovens (GEBREYESUS et al., 2021). Além disso, de acordo com Salimiyekta et al. (2023) avaliando touros da raça Holandesa com base nos efeitos estimados da idade, a maioria das características de qualidade do sêmen aumentou substancialmente a partir dos 12 meses de idade e atingiu o pico por volta dos 20 meses de idade, sugerindo, assim, que a utilização de touros desta raça no intervalo dos 12 aos 20 meses de idade para a produção de sêmen mais intensa pode resultar em uma maior qualidade e quantidade de sêmen. Deve-se também considerar que a avaliação da morfologia dos espermatozóides é fundamental para estimativa de fertilidade (SAACKE, 2008; CHENOWETH; LORTTON, 2022). Entretanto, algumas anormalidades podem ter limiares aceitáveis de acordo com a faixa etária do touros (O’MEARA et al., 2022). Anormalidades como as gotas citoplasmáticas proximais podem ser encontradas em percentual elevado no sêmen de touros pré-púberes, todavia em touros maduros impacta as características de qualidade do sêmen (CARREIRA et al., 2012). Embora, como sugerem O’Meara et al. (2022) a avaliação da morfologia espermática pelo “Computer Assisted Sperm Analysis” (CASA) deve ser obtida com maior confiabilidade quando são aplicadas configurações padronizadas, independentemente da idade do touro. Sendo sugerido uma abrangência de utilização do CASA com ênfase a análise espermática multivariada (AZEVEDO et al., 2024).

Na avaliação fenotípica da fertilidade de touros leiteiros a taxa de concepção a campo evidencia a sua eficiência. Todavia, a taxa de concepção de touros ou “sire conception rate” (SCR), que tem como base as taxas de concepção do touro e das filhas, além do índice de fertilidade estimado, compondo um banco de dados de controle de prenhezes confirmadas (KUHN; HUTCHISON, 2008). Sendo, portanto, evidenciada uma variação na SCR superior a 10% na taxa de concepção entre touros de alta fertilidade e baixa fertilidade (PEÑAGARICANO et al., 2012; REZENDE et al., 2019). Fica evidente que a fertilidade de touros para servirem como doadores de sêmen deve ser estimada quando se pretende implementar a IA como estratégias de reprodução em rebanhos leiteiros. Entretanto, na estimativa da fertilidade do macho bovino deve-se buscar a aplicação de metodologias mais apropriadas para avaliação das variáveis envolvidas (MURPHY et al., 2018). As variáveis podem ser divididas em: competência das células espermáticas com base na sua morfologia, em bioensaios ou na taxa de concepção (MURPHY et al., 2018). Neste contexto, o sistema computadorizado de avaliação seminal “Computer Assisted Sperm Analysis” (CASA) apresenta elevada precisão para estimar os parâmetros seminais de bovinos (UTT, 2016; O’MEARA et al., 2022).

Algumas metodologias têm sido propostas para a estimativa dos efeitos genéticos e a predição dos fenótipos utilizando informações genômicas (MISZTAL et al., 2009). Além disso, várias estratégias com a seleção de marcadores moleculares têm sido sugeridas para reduzir o número de variáveis avaliadas e melhorar a precisão das provas genômicas, como a seleção de marcadores com amplos efeitos (WEIGEL et al., 2009). Portanto, a adoção das provas genômicas em bovinos leiteiros duplicou as taxas anuais de ganho genético para características de produção, bem como, houve um aumento de 3 a 4 vezes para herdabilidade de características de saúde e fertilidade das fêmeas (WELLER et al., 2017). Porém, a mesma atenção deve ser dispensada com a fertilidade de touros jovens de raça leiteiras.

Nestes contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da idade sobre os parâmetros andrológicos e as predições genômicas de fertilidade em touros jovens da raça Holandesa mantidos em condições de semiárido brasileiro.

Material e métodos

O trabalho foi desenvolvido na Estação Experimental de São Bento do Una – EESBU, pertencente ao Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA, localizada no município de São Bento do Una, região Agreste Central de Pernambuco, coordenadas GPS 83° 16’ 18” de latitude Sul e 36° 27’ 59” de longitude, altitude 625m e ITU médio de 69,21 no período. A região é caracterizada como uma área de transição climática entre o tipo “A” tropical úmido e o “Bsh” semiárido. A temperatura máxima e a mínima atingem extremos de 30,1 e 16,8°C, respectivamente, com média anual de 23,7°C.

Foram avaliados a partir dos 12 meses de idade machos da raça Holandesa (n=102), mantidos em sistema de semiconfinamento em piquetes, recebendo uma dieta composta silagem de sorgo forrageiro (Sorghum bicolor) na proporção de 3% MS/100 kg de peso/animal, concentrado proteicos com 18% PB na proporção de 1kg/100Kg de peso/animal, além de suplemento mineral a água ad libitum. A partir dos 12 meses de idade os animais apresentando higidez sanitária e ausência de alterações morfológicas foram submetidos mensalmente a pesagem, mensuração do PE com fita métrica no terço médio dos testículos (Figura 1) e submetidos a coleta de sêmen pelo de método de eletro-ejaculador para obtenção de alíquota de sêmen, sendo imediatamente avaliadas a concentração espermática através de fotômetro (Accuread, IMV) e a motilidade individual progressiva (MIP) subjetivamente ao microscópio óptico de acordo com Guido et al. (2014). Os parâmetros de motilidade e morfologia espermáticas foram avaliados utilizando-se o sistema CASA (Ceros II, IMV) de acordo com O’Meara et al. (2022), sendo avaliada a motilidade através dos percentuais de Células Móveis (CM) e Células Progressivas (CP) e a morfologia através das Células Normais (CN).

Para avaliação da influência de fatores climáticos e associação com as predições genômicas, os touros selecionados como doadores de sêmen houve a necessidade de distribuição dos touros em dois grupos experimentais (TG1 e TG2) de acordo com sua composição genética, sendo TG1 (n=03 genótipo IPA e TG2 (n=03 genótipo IPA x Importado.

A avaliação genômica foi realizada através de marcadores moleculares utilizando-se o perfil Clarifide^® (Zoetis, Brasil) para cada touro selecionado, totalizando 06 (seis) touros jovens no período de execução do projeto. Amostras de pelos de cada touro selecionado foram coletadas e processadas de acordo com recomendações da Zoetis.

Na avaliação genômica, foram utilizados, principalmente, os valores obtidos para Índice de Fertilidade e Prenhez das Filhas (TPF), Taxa de Concepção em Novilhas (TCN) e Taxa de Concepção em Vacas (TCV). Sendo também avaliada a correlação dos dados genômicos com a estimativa de fertilidade in vitro obtida no CASA.

Os dados foram submetidos ANOVA, análise de regressão linear simples, teste Tukey a 5% e correlação de Pearson.

Resultados e discussão

Quanto ao peso médio, os animais apresentaram 370kg, 525kg e 790kg aos 12, 18 e 24 meses de idade, respectivamente. Em relação ao PE foram registrados valores médios 31,40±0,27 cm, 38,40±0,11 cm e 42,24±0,11 cm aos 12, 18 e 24 meses (p<0,05) respectivamente. Apresentando uma taxa de crescimento diária de 2,53% e de 30,36% no período (Figura 1). Estes resultados de PE estão compatíveis aos limites médios registrados para touros Bos taurus por Maciel et al. (2015) em condições de semiárido e Chenoweth e Lortton (2022) em condições subtropicais. Sendo, portanto, compatíveis com touros bem alimentados e pós-púberes. Porém, os touros avaliados aos 18 e 24 meses apresentaram limites bem superiores aos observados por estes autores. Com base nestes achados pode-se inferir que não há interferência de fatores climáticos no

Figura 1 – Crescimento do perímetro escrotal em touros jovens da raça Holandesa mantidos em condições de semiárido. EESBU/IPA, Pernambuco, Brasil.

As concentrações espermáticas médias foram de 324 x 10⁶, 727 x 10⁶ e 1056 x 10⁶ espermatozoides/mL (p<0,05) aos 12, 18 e 24 meses, respectivamente. Tendo uma taxa de crescimento de 18,08% ao dia e 216,97% nos 12 meses (Figura 2).

Figura 2 – Concentração espermática de touros jovens da raça Holandesa mantidos em condições de semiárido. EESBU/IPA, Pernambuco, Brasil.

Entretanto, quanto a concentração espermática, os achados deste estudo corroboram os relatos de Olsen et al. (2020) que associam o aumento da concentração e do volume do sêmen ao desenvolvimento do tamanho testicular do touro à medida que se aproximam da maturidade sexual.

Figura 3 – Motilidade Individual Progressiva (MIP) em touros jovens da raça Holandesa mantidos em condições de semiárido. EESBU/IPA, Pernambuco, Brasil.

A motilidade individual progressiva (MIP) foi superior (p<0,05) para os animais avaliados aos 24 meses de idade. Apresentando um incremento de 17,67% no intervalo dos 12 aos 24 meses de idade (Figura 3). Entretanto no presente estudo, mesmo aos 12 meses de idade os touros pós-púberes apresentaram MIP superior a 60%, sendo compatível com um bom potencial estimado de fertilidade. Ainda pode-se inferir que mesmo mantidos em condições de semiárido os touros não sofreram influência da temperatura ambiente, tendo em vista o aumento linear da motilidade (Figura 3). Porém, Murphy et al. (2018) observaram um decréscimo da motilidade quando mantiveram o sêmen de touros Holandeses a temperatura superior a 28ºC.

Considerando que a qualidade seminal de touros jovens pós-púberes sempre deixa a desejar, conforme relatam Chenoweth e Lortton (2022) que apenas 30% dos touros apresentam boa qualidade seminal aos 12 meses de idade, os resultados de anormalidades espermáticas, consideradas defeitos maiores, neste estudo foram inferiores a 30% nos animais com este perfil. Sendo observado um decréscimo pertinente à medida que os animais atingiam a maturidade sexual. Entretanto, os resultados de morfologia espermática apresentados neste estudo foram restritos a touros jovens de idade entre 12 aos 24 meses (Tabela 1).

Tabela 1 – Ocorrência de anormalidades espermáticas em touros jovens da raça Holandesa mantidos em condições de semiárido. EESBU/IPA, Pernambuco, Brasil.

^a,b Valores com sobrescritos diferentes na mesma linha são significativamente diferentes (P ≤ 0,05).

Estudos anteriores com touros da raça Holandesa demonstraram que as características de qualidade do sêmen têm alta variabilidade fenotípica na pós-puberdade e tendem a se estabilizar à medida que os touros atingem a maturidade sexualmente em torno dos 18 meses de idade de acordo com Gebreyesus et al. (2021). Todavia, apesar dos animais neste estudo terem sido avaliados em condições de clima semiárido com ITU médio superior a 69, as anormalidades espermáticas observadas estão dentro do limite aceitável para raça e idade. Ao contrário dos resultados registrados por Llamas-Luceño et al. (2020) que atribuem a elevação da temperatura e umidade o aumento de defeitos espermáticos e a redução da motilidade progressiva em touros da raça Holandesa criados em clima temperado.

A gota citoplasmática proximal (GCP) foi a anormalidade com ocorrência nos animais avaliados aos 12 meses de idade, sendo registrado 19,70%, estes resultados podem ser esperados para touros nesta faixa etária, conforme reportam Garcia-Deragon et al. (2021). Entretanto, estes autores relatam que mesmo em touros jovens a ocorrência de GCP persistente superior a 20% possa estar associada à queda na motilidade e no vigor espermático. Porém, na avaliação dos touros aos 18 e 24 meses houve um decréscimo desta anormalidade, todavia, sem demonstrar correlação com a motilidade espermática registrada (Tabela 2).

Tabela 2 – Correlação entre parâmetros andrológicos em touros jovens da raça Holandesa mantidos e condições de semiárido. EESBU/IPA, Pernambuco, Brasil.

Valores de coeficientes de correlação de Pearson entre 2 variáveis para os níveis de significação estatística de 5% e 1% de probabilidade. 5% de probabilidade GL= N – 2.

Todavia, de acordo com O’Meara et al. (2022) as GCP podem ser consideradas resquícios de citoplasma sob a membrana plasmática na região do pescoço dos espermatozoides e altos percentuais geralmente são encontrados no sêmen de touros pré-púberes (CARREIRA et al., 2012).

Quanto à avaliação da motilidade e morfologia espermática no sistema CASA não houve diferença (p>0,05) entre os grupos experimentais (Tabela 3).

Tabela 3 – Parâmetros seminais de cinética e morfologia de células espermáticas de touros jovens da raça Holandesa avaliados no sistema CASA. IPA, Pernambuco, Brasil.

(P > 0,05).

Entretanto, os resultados obtidos corroboram estudos anteriores que evidenciaram relações entre motilidade e fertilidade de touros a campo quando realizada a análise objetiva de sêmen no sistema CASA (O’MEARA et al., 2022).

Em relação às predições genômicas não houve diferença (p>0,05) para maioria das características avaliadas, porém a TCV foi superior (p<0,05) para os touros do G2 (Tabela 4).

Tabela 4 – Predições genômicas de Taxa de Prenhez das Filhas (TPF), Taxa de Concepção de Novilhas (TCN), Taxa de Concepção de Vacas (TCV) e Índice de Fertilidade (FI) de touros jovens da raça Holandesa criados em condições de semiárido. IPA, Pernambuco, Brasil.

^a,b Valores com sobrescritos diferentes na mesma coluna são significativamente diferentes (P ≤ 0,05).

Quanto a correlação entre os parâmetros de predições genômicas de fertilidade e parâmetros de motilidade e morfologia das células espermáticas foi registrada uma forte correlação entre o percentual de células normais e as predições genômicas de índice de fertilidade (IF) e taxa de concepção em vacas (TCV), conforme Tabela 5.

Tabela 5 – Correlação entre predições genômicas de fertilidade e parâmetros de cinética e morfologia de células espermáticas de touros jovens da raça Holandesa criados em condições de semiárido. IPA, Pernambuco, Brasil.

TPF: Taxa de prenhez das filhas; TCN: Taxa de concepção de novilhas; TCV: Taxa de concepção de vacas; IF: Índice de fertilidade.

Valores de coeficientes de correlação de Pearson entre 2 variáveis para os níveis de significação estatística de 5% e 1% de probabilidade. 5% de probabilidade GL= N – 2.

Corroborando assim as afirmativas de Potiens (2022) de que a cinética espermática obtida pelo sistema CASA associada as aferições de motilidade e morfologia espermática contribuem para o aumento da acurácia das análises laboratoriais para estimativa de fertilidade.

Conclusão

Portanto, conclui-se que touros jovens da raça Holandesa criados no semiárido apresentam curva de crescimento do PE e parâmetros seminais compatíveis com estimativa de fertilidade desejável. Entretanto, no início da atividade reprodutiva apresentam maior percentual da anormalidade espermática GCP.

Quanto às predições genômicas de fertilidade, os touros do TG2 apresentaram parâmetros positivos, entretanto sendo superior (p<0,05) ao TG1 apenas na TCV. Porém, as predições genômicas de TPF, TCV e IF apresentaram forte correlação com o fenótipo CN, independente do grupo experimental TG1 e TG2.

Conflitos de interesse

Não há conflitos de interesse no presente estudo.

Contribuição dos autores

Danny Lapenda Fagundes – análise, interpretação do material utilizado no trabalho, redação e formatação geral; Sebastião Inocêncio Guido – análise, interpretação do material utilizado no trabalho e formatação; Leonardo Fernandes de Alencar – coleta, análise e processamento do trabalho; Venézio Felipe dos Santos – análise estatística; Cláudio Coutinho Bartolomeu – análise, interpretação do material utilizado no trabalho e formatação.

Apoio financeiro

Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco – FACEPE.

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Recebido em 30 de janeiro de 2025

Retornado para ajustes em 7 de junho de 2025

Recebido com ajustes em 10 de julho de 2025

Aceito em 25 de julho de 2025

Revista Agrária Acadêmica

agrariacad.com

doi: 10.32406/v8n5/2025/40-50/agrariacad

Does anthelmintics at the beginning of the FTAI protocol improve the pregnancy rate in Nellore cows? Anti-helmínticos no início do protocolo de IATF melhoram a taxa de prenhez em vacas Nelore?

Everton Tadeu Negrão Pereira¹, Geovana Samara Andrade Aguiar², Moises de Aguiar Maia², Francisco Eduardo de Freitas Neto³, Rodrigo Augusto Cortêz Passetti⁴, Felipe Gomes da Silva⁵, André Luiz Mendes Athayde ⁵, Letícia Ferrari Crocomo^5*

^1- Discente do Programa de Pós-Graduação em Medicina Veterinária do Instituto Federal de Minas Gerais – IFNMG – Campus Salinas/MG – Brasil. E-mail: eve_pereira@hotmail.com

^2- Discente do Curso de Zootecnia do Instituto de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Minas Gerais – ICA/UFMG – Campus Montes Claros/MG – Brasil. E-mail: geovanasamara@hotmail.com, moisesjunior.maia@hotmail.com

^3- Médico Veterinário – BR Embriões – Brasil. E-mail: deduardo73@hotmail.com

^4- Docente do Departamento de Zootecnia – Escola de Veterinária da Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG – Campus Pampulha/MG – Brasil. E-mail: racpassetti@gmail.com

^5- Docente do Curso de Zootecnia do Instituto de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Minas Gerais – ICA/UFMG – Campus Montes Claros/MG – Brasil. E-mail: felipe.melhoramento@gmail.com, andreluizathayde@outlook.com, leticia.crocomo@gmail.com

^* Autor correspondente: E-mail: leticia.crocomo@gmail.com

Abstract

The objective of this research was to evaluate the influence of Levamisole and Moxidectin at the beginning of the FTAI protocol on the pregnancy rate in Nellore cows. The influence of body condition score (BCS), animal category, inseminator efficiency, heat intensity, and breeder on fertility was also analyzed. On D0 of FTAI, the animals were distributed into 3 treatments (Control, Levamisole and Moxidectin), in which they received, respectively, 1 mL/40 kg of 0.9% saline solution; 4.7 mg/kg Levamisole phosphate or 200 µg/kg Moxidectin, all subcutaneously. On the same day (D0), feces were collected. The intensity of estrus was assessed on the day of FTAI (D11) by marking the females’ rump. The BCS was assessed on D0, on the day of TAI (D11) and 30 days later (D30). Pregnancy diagnosis was determined on D30 by ultrasonography. The data were submitted to the chi-square test. The dewormers did not interfere with the pregnancy rate, which demonstrates that, in the absence of parasitism, they do not promote a beneficial effect on reproduction. No effect of animal category and properties was observed (P>0.05), however, there was a significant influence of ECC, inseminator, heat intensity and bull semen´s on the pregnancy rate (P<0.05). An average pregnancy rate of 43.03% was observed for ECC between 2.5 and 3.5 and a pregnancy rate of 55.94% for females with heat score 0. Therefore, the nutritional and hormonal condition of the female interferes with the reproductive potential. However, the effect of the association of anthelmintics and FTAI protocols should be evaluated in situations of parasitism.

Keywords: Conception. Estrus. Dewormer. Beef cattle. Reproduction.

Resumo

Objetivou-se avaliar a influência do Levamisol e Moxidectina no início da IATF sobre a taxa de prenhez em vacas Nelore. O efeito do escore de condição corporal (ECC), categoria animal, inseminador, intensidade do cio e reprodutor sobre a fertilidade também foi avaliado. No D0 da IATF, os animais foram distribuídos em 3 tratamentos (Controle, Levamisol e Moxidectina), nos quais receberam, respectivamente, 1 mL/40kg de solução salina 0,9%; 4,7 mg/kg  fosfato de Levamisol ou  200 µg/kg de Moxidectina, todos por via subcutânea. Nesse mesmo dia (D0), foi realizada a coleta de fezes. A intensidade do cio foi avaliada no dia da IATF (D11) por meio da marcação da garupa das fêmeas. O ECC foi avaliado no D0, no dia da IATF (D11) e 30 dias após (D30). O diagnóstico da prenhez foi determinado no D30 por ultrassonografia. Os dados foram submetidos ao teste qui-quadrado. Os vermífugos não interferiram na taxa de prenhez o que demonstra que, na ausência de parasitismo, não promovem efeito benéfico à reprodução. Não foi constatado efeito da categoria animal e das propriedades (P>0,05), porém, houve influência significativa do ECC, inseminador, intensidade do cio e reprodutor sobre a taxa de prenhez (P<0,05). Foi constatada taxa média de 43,03% de prenhez  para ECC entre 2,5 e 3,5 e taxa de 55,94% de prenhez para as fêmeas com escore 0 de cio. Portanto, a condição nutricional e hormonal da fêmea interfere no potencial reprodutivo. Contudo, o efeito da associação dos anti-helmínticos e protocolos de IATF deve ser avaliado em situações de parasitismo.

Palavras-chave: Concepção. Cio. Vermífugo. Gado de corte. Reprodução.

Introduction

Brazil stands out as having the largest commercial bovine herd and the largest exporter of beef in the world (ABIEC, 2023). However, despite the economic importance of beef cattle farming for agribusiness, the majority of herds are raised in extensive systems in native pastures without sanitary or reproductive control, which makes it difficult to expand the activity. Helminth-related disease can induce high morbidity in domestic animals and humans leading notable economic consequences (GHOLAMI et al., 2023). In the context of climate change and depletion of natural resource, controlling of these worms is crucial to attend the increasing demand for protein (AGRAWAL et al., 2024). Therefore, the development and adoption of sustainable strategies that optimize productive and reproductive indices on properties are necessary (CARVALHO, 2017).

In this context, the use of broad-spectrum anthelmintics such as Levamisole and Moxidectin has been recommended as a potential tool for the sanitary control of animals. Its correct administration reduces economic losses and damages to beef cattle production systems. Levamisole is an important member of the imidazothiazole derivatives with little drug resistance (MAUGER et al., 2022). Besides reducing parasite load, this antiparasitic has immunostimulatory capacity as a secondary effect (CHANDY et al., 2016). This product acts on the immune system like thymopoietin hormone, which influences the maturation of T lymphocytes, stimulates the action of T cells and their response to antigens, enhances the production of interferons, increases the phagocytic activity of macrophages and neutrophils, stimulates cell-mediated cytotoxicity, and enhances lymphocyte production (SAJID et al., 2006; PRASAD et al., 2012). Due to its immunomodulatory properties, Levamisole has been utilized for treatment of various diseases such as rheumatoid arthritis, cancer and also viruses’ infections (FIROZABAD et al., 2021).

Moxidectin, which belongs to the macrocyclic lactone family, has also been used successfully as anthelmintic. There are two subfamilies within the macrocyclic drug class, the avermectin including ivermectin and milbemycin including Moxidectin, whit structural and action differences (MWACALIMBA et al., 2024). Evidence demonstrate that Ivermectin can modulate innate immune response by suppressing pro-inflammatory cytokines, besides acting as a potent anti-parasitic drug (SADEQ et al., 2025). Moxidectin, on the other hand, acts by promoting direct neural inhibition of the parasite, but there are no reports yet of their immunostimulatory action (DELAYTE et al., 2006). Recent studies have shown the ability of this drug to promote improvements with satisfactory results in conception rates in beef cows parasitized subjected to time-fixed artificial insemination (HELLER et al., 2021).

However, the use of these anthelmintics associated with time-fixed artificial insemination protocols to increase the conception rate as result of strengthening the clinical and immunological condition, regardless of the degree of parasitism of the animals, is still controversial. So, in this study, the influence of administering the anthelmintics Levamisole and Moxidectin at the beginning of the FTAI protocol in Nellore females on the pregnancy rate was evaluated, considering the body condition score (BCS), estrus expression intensity, as well as the effects of the inseminator, cyclicality, and the bull.

Material and methods

Animals and experimental design

The project was approved by the Ethics Committee on Animal Use (CEUA) from the Federal Institute of Northern Minas Gerais (IFNMG) and Federal University of Minas Gerais (UFMG) under protocol numbers 018/19 and 351/2019, respectively. The experiment took place during the breeding season at three distinct properties located in the northern region of Minas Gerais state.

On each farm, 180 Nellore beef females from each category (heifers, primiparous, and multiparous) were used, totaling 540 animals. All heifers were submitted to puberty induction protocol, which involved the insertion of a fourth-use progesterone device (CIDR) that remained for 12 days. Upon removal of the device, 0.6 mg of estradiol cypionate (ECP) was administered. This procedure was adopted to ensure that this animal category had a similar stage of cyclicality in all properties.

At the time of gynecological evaluation, females were randomly distributed among three experimental groups: Control, where 0.9% saline solution at a dosage of 1 mL/40kg was administered subcutaneously; Levamisole group, where the females received 4.7 mg/kg Levamisole phosphate subcutaneously, equivalent to 1 mL/40kg of body weight (BW); and Moxidectin group, where the animals received 200 µg/kg of Moxidectin subcutaneously, equivalent to 1 mL/50kg of BW. In all treatments, a single dose of anthelmintics (Levamisole and Moxidectin) and/or saline solution (Control) was administered on the same day (D0) as the insertion of the intravaginal progesterone device (P4).

All animals were subjected to the same hormonal protocol consisting of four stages, including the insertion of the intravaginal P4 device (1.9 g of P4; CIDR^®; Zoetis, SP, Brazil) and application of 2 mg of estradiol benzoate intramuscular (IM) (BE; Gonadiol^®; Zoetis, SP, Brazil) at the beginning of the protocol (D0). Dinoprost tromethamine at a dosage of 12.5 mg was administered via IM (Lutalyse^®; Zoetis, SP, Brazil) on the seventh day of the protocol (D7). The removal of the progestagen device was performed on the ninth day of the protocol (D9), along with the administration of 0.6 mg of estradiol cypionate IM (ECP^®; Zoetis, SP, Brazil), 300 international units (IU) of equine chorionic gonadotropin (eCG) IM (Novormon^®; Zoetis, SP, Brazil), and 12.5 mg of dinoprost tromethamine IM (Lutalyse^®; Zoetis, SP, Brazil). Finally, on the eleventh day (D11) of the protocol, timed artificial insemination (TAI) was performed.

Figure 1 – Scheme of the FTAI hormonal protocol used in Nellore beef females. D0:  insertion of intravaginal P4 device (1.9 g of P4; CIDR^®; Zoetis, SP, Brazil) and application of 2 mg of estradiol benzoate intramuscular IM (BE; Gonadiol^®; Zoetis, SP, Brazil). D7: 12.5 mg Dinoprost tromethamine IM (Lutalyse^®; Zoetis, SP, Brazil). D9: Removal of the progestagen device and administration of 0.6 mg of estradiol cypionate IM (ECP^®; Zoetis, SP, Brazil), 300 international units (IU) of equine chorionic gonadotropin (eCG) IM (Novormon^®; Zoetis, SP, Brazil), and 12.5 mg of dinoprost tromethamine IM (Lutalyse^®; Zoetis, SP, Brazil). D11: timed artificial insemination.

Evaluation of BCS and FEC

On the day of protocol initiation (D0), on the day of FTAI (D11), and after 30 days (D30), the body condition score (BCS) of the animals was evaluated using visual assessment on a scale of 1 to 5, according to Pfeifer et al. (2021). On D0, fecal samples were collected directly from the rectal ampulla of each cow for fecal egg count (FEC) examination, following the technique described by Gordon and Whitlock (1939).

Estrus evaluation

On the day of removal of the intravaginal progesterone device (D9), the tail base and rump of the animals were marked with paint sticks for identification of estrus intensity, according to the methodology described by Catalano et al. (2024). The estrus intensity was evaluated on FTAI Day (D11) and classified as 0 for animals with intense estrus without traces of paint; 1 for animals with moderate estrus, with some traces of paint on the rump; and 2 for animals that did not show estrus, with the paint remaining intact.

Semen and inseminator

Inseminations were performed with Nellore Bulls semen from insemination centers, tested and approved for FTAI (Brazilian College of Animal Reproduction 2013 – CBRA). More than two bulls were used per treatment. Artificial inseminations were performed by three different trained professionals on each farm.

Pregnancy diagnosis

Pregnancy diagnosis was performed 30 days after FTAI (DG30) using a portable ultrasound device (Mindray DP 2200) equipped with a linear transducer with a 5 Hz frequency. For this procedure, the animals were led to the restraining chute and handled with minimal stress.

Statistical analysis

The experimental design used was a randomized complete block design in a 3×3 factorial arrangement, with 3 experimental groups (Control, Levamisole, and Moxidectin), 3 animal categories (nulliparous, primiparous, and multiparous), and 3 blocks (each farm representing a block), with 60 animals per replication, totaling 1.620 animals. The chi-square test was used to evaluate the association between pregnancy rate and other parameters such as use of anthelmintics, animal category, farm, inseminator, estrus cyclicity, bull, estrus intensity, and body condition score. Analyses were conducted using SAS software (2014) with a significant level of 5%.

Results

The anthelmintics Levamisole or Moxidectin used for deworming the animals on D0 of the FTAI hormonal protocol showed no correlation with the pregnancy rate, as both treatments had similar results, a mean of 42.08%, which was similar to the Control group. There was also no influence of the animal category on the pregnancy rate (Table 1, p = 0.1263, χ2c = 4.138). In the same way, the pregnancy rate did not vary significantly among properties, with values around 41.69% at Farm A, 49.43% at Farm B, and 46.14% at Farm C (p = 0.1146, χ2c = 4.3325).

Table 1 – Category influence on the efficiency of treatments in terms of pregnancy rate in Nellore beef females

Chi-square independence test (p-value = 0.1263; χ2c = 4.138)

The mean body condition score (BCS) was 2.76 ± 0.31 with a coefficient of variation of 11.35%. There was the interference of BCS on pregnancy rates, with the highest rates obtained from females with scores ranging between 2.5 and 3.25 (p = 0.0049, χ2c = 20.284), as shown in Table 2. The effect of the inseminator on pregnancy rate (Table 3) was also observed (χ2c = 20.752, p < 0.0001). Among them, inseminator 3 had the highest average pregnancy rate (54.54%), while the overall average for all treatments was approximately 45% pregnancy rate.

Table 2 – Influence of body condition score on pregnancy rate in Nellore beef females

Chi-square independence test (p-valor: 0.0049; χ2c:20.284)

Table 3 – Influence of the inseminator on pregnancy rate in Nellore beef females

Chi-square independence test (p-valor<0.001; χ2c: 20.752)

Three bulls’ semen was used for FTAI (Table 4), resulting in a significant difference in the pregnancy rate (p-value < 0.001, χ2c = 21.943). The animals inseminated with bull 3 semen had an average pregnancy rate of 52.73%, while the animals inseminated with 1 and 2 bull semen had an average of 38.19% and 36.48%, respectively. In relation to estrus intensity, animals that showed estrus score 0 had a higher correlation (Table 5, p-value < 0.001, χ2c = 16.942) with the pregnancy rate (55.94%) compared to animals that had estrus scores 1 and 2 (41.13% and 28.29%, respectively).

Table 4 – Bull influence on the efficiency of treatments in terms of pregnancy rate in Nellore beef females

Chi-square independence test (p-valor< 0.001; χ2c: 21.943)

Table 5 – Influence of heat intensity on treatment efficiency in terms of pregnancy rate Nellore beef females

Chi-square independence test (p-valor<0.001; χ2c: 16.942). 0 = animals with intense estrus; 1 = animals with moderate estrus, and 2 = animals that did not show estrus

Discussion

There are numerous species of parasites with different mechanisms of action that compromise the animal’s immune system, affecting productivity, facilitating the appearance of secondary pathologies, and leading to economic losses. Gastrointestinal nematodes cause diseases in beef cattle worldwide, resulting in an important reduction in productivity (VAN DER VOORT et al., 2013; CHARLIER et al., 2018; STRYDOM et al., 2023). So, the effective control of helminth infections in livestock is crucial to well-being of animals and production efficiency (AGRAWAL et al., 2004).

The losses from bovine parasitism are generally more severe in tropical and subtropical regions compared to temperate regions due to the combination of high temperatures and high rainfall (STRYDOM et al., 2023), which promote parasite survival and maintenance throughout the year. In the present study, no parasitism was found in the animals by EPG. This absence can be explained due to the time of year in which the study was conducted. The breeding season was conducted from December to March, starting after the foot-and-mouth disease vaccination campaign in November, when all animals on the property receive broad-spectrum dewormers and vaccines according to each property’s sanitary calendar. Furthermore, the properties had adequate management with pasture rotation.

The similar pregnancy rate results among farms occurred due to the similar management of the properties, with the use of water troughs with piped water in the pastures, rotational grazing, and good animal welfare practices. Additionally, the farms adopt a sanitary calendar, where the animals undergo regular deworming every 4 months as defined by the veterinarian. This condition also contributed to the absence of influence of the dewormers on the pregnancy rate since the interruption of the parasites’ spoliative action and the consequent improvement in the clinical and immunological condition probably would be related to better pregnancy rates.

In a recent study that evaluated 6,320 primiparous and multiparous Nellore females in 3 distinct experiments during two consecutive breeding seasons, pregnancy rates of 39.7% and 34.1% (first experiment), 55.1% and 48.1% (second experiment), and 56.4% and 52.8% (third experiment) were observed for the groups treated with 200 µg/Kg PV of Moxidectin and saline solution, respectively, demonstrating the efficacy of the drug on fertility (HELLER et al., 2021). Important information is that animals in this research were 90 to 120 days without any application of any anthelmintic and had a positive OPG with the presence of nematode eggs.

In contrast, in the present study, the application of anthelmintics was not effective due to the absence of gastrointestinal worm infestation in the animals. So, according to our results, the idea that deworms studied could cause clinical and reproductive benefits regardless of the degree of parasitism in the animals was not proven. The application of anthelmintics is suggested, therefore, when there is no possibility of performing a prior EPG examination, as it does not cause any decrease in FTAI conception rates. The choice of anthelmintic depends on the observed challenge.

Several factors can interfere with the animal’s body condition, such as age, season at parturition, sex, breed, and animal category. According to Santos et al. (2009), BCS is a subjective classification of animals based on muscle mass and fat cover through visual and/or tactile analysis. This factor is directly controlled by nutrition, where cow body reserves change according to the physiological-nutritional requirements and forage supply, directly influencing the manifestation of the first postpartum estrus (SARTORI; MOLLO, 2007). In the present study, as expected, better pregnancy rates (ranging from 44.74% to 40.15%) were observed in females with scores ranging between 2.5 and 3.25, while extremes BCS (2.25 and 3.75) resulted in pregnancy rates less than 30%.  Numerous studies demonstrate how low energy levels in the diet have negative effects on ovarian activity. Females with low BCS (less than 2.5) at parturition (WILTBANK et al., 1962), low BCS at FTAI (MENEGHETTI; VASCONCELOS, 2008; CARVALHO et al., 2014), and poor postpartum nutritional plan (WILTBANK et al., 2022; SAMADI et al., 2013) have a longer anestrous period and a lower probability of becoming pregnant.

Evidence demonstrates that inseminators have an important role in the success of the FTAI. So, the training, recycling, and welfare of inseminators in FTAI programs are necessary (HAMID, 2015; RUSSI et al., 2010; RUSSI et al., 2009). Similar results were found in research conducted by Carvalho et al. (2019), demonstrating the direct influence of inseminators on fertility rates, as observed in this work. According to Severo (2009), the proper manipulation of semen and the application of semen at the correct time and place can interfere with reproductive efficiency. However, that requires well-trained inseminators combined with the importance of evaluating semen to certify sperm with physical and morphological characteristics suitable for the moment of insemination to ensure fertilization.

In the present study, all the bulls used underwent sperm evaluation because they were bulls from semen collection centers, with their batches tested and approved for FTAI. Despite the possibility of individual differences in reproductive potential among bulls, it is important to consider that the variation in conception rates per bull may be influenced by other factors like the efficiency of inseminators and the intensity of estrus expression.

The transport of sperm through the female’s reproductive tract is under the influence of estradiol predominance during the estrus (HAWK; TANABE, 1986). The dependence of sperm transport on the effect of estradiol is associated with changes in uterine pH, as there is considerable evidence that uterine pH regulates sperm motility and viability (LAVANYA et al., 2022). Larimore et al. (2015) described in their study that cows showing estrus before FTAI had a higher number of accessory sperm and better embryo quality compared to cows that did not show estrus.

Another relevant effect of estrus expression is observed in the secretions of glycoproteins by the oviduct (BUHI, 2002) and the regulation of the uterine environment caused by endometrial secretions (NAKAMURA et al., 2005). In a recent study published by Pereira et al. (2020), they showed that 4,718 females with estrus score 0 had a conception rate of 54%, 1,660 females with estrus score 1 had a conception rate of 40%, and 246 females with estrus score 2 had a conception rate of 31%, corroborating the present data found in this study.

Cows showing estrus have increased expression of genes related to the maternal immune system and adhesion molecules. In addition, there is negative regulation of genes associated with prostaglandin synthesis and maintenance of the corpus luteum (DAVOODI   et al., 2016). Therefore, the expression of estrus and the previous increase in estradiol levels at ovulation are directly related to the improvement of the uterine environment due to the elevation of endometrial secretions and better embryo nutrition and indirectly related to the progesterone response through the regulation of its receptors, increasing the conception rate, as observed in this study where the best conception rate was correlated with higher estrus expression.

Conclusion

The nutritional and hormonal condition of the female, reflected by BCS and heat intensity, respectively, interferes with the reproductive potential. With regard to the sanitary condition, the dewormers Levamisole and Moxidectin applied at the beginning of hormonal protocols for FTAI did not interfere with the fertility of Nellore bovine females that are not parasitized. Further studies are necessary to evaluate the effects of the association of these anthelmintics and FTAI protocols in parasitized females, in different locations and at different times of the year.

Interest conflicts

There was no conflict of interest among the authors.

Authors’ contribution

Everton Tadeu Negrão Pereira – project designing, field work, interpretation of results and article writing; Geovana Samara Andrade Aguiar, Moises de Aguiar Maia and Francisco Eduardo de Freitas Neto – research development, field work; Rodrigo Augusto Cortêz Passetti and Felipe Gomes da Silva – planning and statistical analysis; André Luiz Mendes Athayde – corrections and translating the article and Letícia Ferrari Crocomo – research coordination, project designing, writing and reviewing the article.

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Received on October 22, 2024

Returned for adjustments on May 23, 2025

Received with adjustments on June 18, 2025

Accepted on August 5, 2025