RICERCA ITALIANA     

Correlazione tra gestione dell'asciutta ed efficienza riproduttiva nella bovina e nella bufala da latte

Università degli Studi di Milano

Abstract

Verranno utilizzate 45 bovine da latte, suddivise in tre gruppi omogenei per età e ordine di parto, BCS e produzioni, alimentate fino al momento dell'asciutta e dal giorno del parto in poi con una "Lactation Diet" (LD). Il I gruppo verrà sottoposto ad un periodo tradizionale di asciutta (60 giorni). Durante i primi 30 giorni (d), le bovine verranno alimentate con una razione "Far Off Diet" (FOD), successivamente con una dieta "Close-Up Diet" (CUD).
Il II gruppo verrà posto in asciutta a 30 d dal parto ed alimentato fino al parto con una dieta CUD pari a quella precedentemente citata.
Il III gruppo verrà anch'esso posto in asciutta a 30 d dal parto e alimentato, per tutto il periodo, con una dieta isoenergetica ed isoproteica rispetto alla dieta di lattazione, ma con una diversa DCAD (Dietary Cationic-Anionic Difference) per evitare le problematiche da eccesso di Ca++ disponibile nella dieta dell'asciutta.
In questo modo le tre diete si diversificheranno solo per ciò che riguarda il contenuto in energia e proteina.
La condizione corporea di tutti gli animali verrà valutata settimanalmente, mediante BCS, dalla messa in asciutta fino a 150 d di lattazione, poi mensilmente fino alla successiva messa in asciutta.
L'assunzione individuale di alimento verrà registrata quotidianamente ed in base a questa verrà calcolato il Bilancio Energetico in base alle indicazioni del NRC.
La produzione di colostro e latte verrà registrata giornalmente ed il colostro, campionato a 1 e 2 d dal parto, sottoposto ad analisi per la determinazione delle IgG.
Campioni ematici verranno raccolti prima, al e dopo il parto per la determinazione del contenuto di glucosio, NEFA, beta-idrossibutirrato (BHBA), urea, AST/GOT, GGT, Calcio.
Al fine di valutare la funzionalità ed il metabolismo epatico, su tutte le bovine verranno effettuate biopsie epatiche mediante ago bioptico, 15 d pre e post partum, per la determinazione del contenuto di trigliceridi epatici.
Verrà monitorata la ripresa dell'attività riproduttiva su tutte le bovine mediante esami clinici ed ecografici al fine di controllare i tempi e le modalità dell'involuzione uterina, e la tipizzazione e l'evoluzione delle strutture ovariche. Contemporaneamente durante lo stesso periodo di osservazione (3 mesi) verranno effettuati prelievi di latte quotidianamente per la valutazione del progesterone nel siero di latte, quale marker dell'attività ovarica.
Nel secondo anno sperimentale, il I gruppo verrà gestito come durante il primo anno con un'integrazione alimentare costituita da 200 g di glicole propilenico a partire da 30 d dal parto, al fine di ridurre l'ipotizzata carenza energetica nel periparto.
Le bovine del II e III gruppo verranno gestite ed alimentate secondo un piano sovrapponibile a quello del primo anno di sperimentazione.
Durante i due anni di sperimentazione, campioni di sangue verranno analizzati al fine di valutare le concentrazioni di IGF-1, GH, ghrelina, leptina ed insulina.
Contemporaneamente la II unità di ricerca, su liquido follicolare e sul sangue di 500 bovine ed altrettante bufale in fase ovulatoria o affette da alterata follicologenesi/ovulazione durante il post partum, determinerà le concentrazioni dei NEFA e del glucosio, ed altri ormoni correlati con l'assetto metabolico (BCS,GH, insulina, IGF-I, leptina, ghrelin).
Verranno identificate le mutazioni dei geni che controllano la liberazione e la produzione degli ormoni che caratterizzano la follicologenesi normale e/o alterata. I polimorfismi verranno identificati mediante sequenziamento ed analizzati mediante allele-specific PCR (AS-PCR); saranno studiate l'eventuale associazione tra mutazioni descritte per il gene del GH-R (mutazione Phe/Tyr) e la suscettibilità alle cisti, la mutazione del Prophet del Pit-1 (PROP1), fattore di trascrizione dell'ipofisi che induce il Pit-1, gene implicato nel controllo della crescita, della lattazione, del metabolismo energetico e fattore importante nella riproduzione. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Fausto CAIROLI Università degli Studi di MILANO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Questo progetto sperimentale è finalizzato ad analizzare gli effetti di diversi periodi di asciutta correlati a diete con diverse
concentrazioni energetiche somministrate da 60 o 30 giorni dalla data del parto sul metabolismo, sull'assunzione di sostanza secca,
sul bilancio energetico, sulla BCS, sullo stato sanitario, in particolare sull'incidenza di patologie metaboliche quali la chetosi, sulle produzioni di colostro e di latte e la loro qualità. Si vuole studiare anche l'effetto di una supplementazione della dieta di bovine sottoposte a tradizionale periodo di asciutta (60 giorni) con precursori del glucosio, al fine di valutarne l'effetto sul bilancio energetico e sulla produzione nella lattazione seguente in confronto con i dati di bovine con periodi di asciutta più breve (30 giorni).
Anno primo:
a) Analizzare i cambiamenti dell'assetto metabolico, sanitario, del profilo epatico e dell'utilizzazione dei nutrienti nel periodo di
transizione di bovine da latte sottoposte a diversa gestione del periodo di asciutta e alimentate con diete a diversa concentrazione
energetica e proteica
b) Valutare le caratteristiche qualitative del colostro, le produzioni di latte e la qualità dello stesso.
c) Monitorare la ripresa della attività riproduttiva.
Anno secondo:
a) Analizzare i cambiamenti dell'assetto metabolico, sanitario, del profilo epatico e dell'utilizzazione dei nutrienti nel periodo di
transizione di bovine da latte sottoposte a diversa gestione del periodo di asciutta e alimentate con diete a diversa concentrazione
energetica e proteica in rapporto ai dati ottenuti dalla lattazione precedente
b) Analizzare gli effetti della somministrazione di precursori del glucosio sui cambiamenti dell'assetto metabolico, sanitario, del
profilo epatico e dell'utilizzazione dei nutrienti nel periodo di transizione di bovine da latte sottoposte a tradizionale periodo di
asciutta .
c) Valutare le caratteristiche qualitative del colostro, le produzioni di latte e la qualità dello stesso.
d) Monitorare la ripresa della attività riproduttiva.
E' ormai accettato che nutrizione e variazioni negli ormoni metabolici ad essa correlati possono modulare la secrezione di
gonadotropine e quindi influenzare lo sviluppo di follicoli ovarici, agendo sull'asse ipotalamo-ipofisi-gonadi e sull'asse GH-IGF-I-insulina. L'utilizzo di tecniche genetiche nelle bovine da latte ha portato a selezionare animali sempre più produttivi ma caratterizzati da bassi livelli di ormoni strategici nel controllo della funzione ovarica, come l'insulina.
L'efficienza riproduttiva e la ripresa dell'attività ciclica postparto nelle bufale sono condizionate dalla stagione e dalla maturità riproduttiva degli animali, dal body condition score e dal bilancio energetico. L'urgente bisogno di migliorare le performance riproduttive nelle bufale, e una migliore conoscenza dei meccanismi che controllano la crescita e lo sviluppo follicolare, diminuirà l'incidenza di disordini riproduttivi che riducono la fertilità.
Pertanto con il presente progetto ci si propone di studiare:
- lo stato metabolico della bovina e della bufala
- la caratterizzazione del follicolo/cisti sul piano endocrino e clinico.
- il patrimonio genetico relativo ai geni GH, Pit-I, ghrelin, leptina e funzione ovarica. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Nell'allevamento dei ruminanti ad attitudine lattifera un momento fisiologico ritenuto importante è rappresentato dal periodo
dell'asciutta. La gestione di tale fase dovrebbe avvenire tenendo conto di due aspetti fondamentali: il termine della gravidanza,
caratterizzato da un incremento sostanziale dei fabbisogni del feto, ed il rinnovamento e rimodellamento tissutale mammario, in cui
l'epitelio secernente va incontro dapprima ad un'involuzione e successivamente ad un moltiplicazione che culminerà in prossimità
del picco della lattazione successiva. La durata ritenuta ottimale di questo periodo si assesta tradizionalmente fra i 40 e i 60 giorni
(23).
La sospensione della lattazione implica una riduzione dell'assunzione di sostanza secca durante il periodo di asciutta, che si protrae anche dopo il parto (13; 6). La ridotta ingestione alimentare ed i cambiamenti della razione normalmente attuati in questo periodo, con il passaggio da diete a bassa concentrazione energetica e proteica a diete di lattazione molto ricche in concentrati, per adeguarsi alle quali la microflora ruminale richiede diversi giorni (21; 12; 16), inducono l'instaurarsi di una condizione di bilancio energetico negativo nel periparto (8). Questi mutamenti portano ad un aumento di patologie e dismetabolie nelle settimane seguenti il parto, che si ripercuotono in seguito su tutta la lattazione (11).
Per massimizzare l'assunzione di sostanza secca e migliorare lo status metabolico la strategia alimentare più studiata è stata la
somministrazione di additivi. L'utilizzo di precursori del glucosio ha determinato un incremento di produzione di latte (7) ed un
incremento dell'assunzione di sostanza secca nel preparto (20; 19). Tra questi il glicole propilenico (5) ha determinato una
diminuzione significativa del livello di BHBA (beta-idrossibutirrato) plasmatico, indice di un migliorato bilancio energetico.
Per ridurre il più possibile i cambiamenti di razione, e di conseguenza sottoporre gli animali a minor stress nel periodo critico del periparto, sono state sperimentate diverse strategie manageriali quali la riduzione dei giorni di asciutta. Il mantenimento di diete ad alta energia durante la transizione permetterebbe di mantenere elevata la glicemia, evitando le problematiche connesse all'eccessiva lipomobilizzazione, quali l'accumulo di trigliceridi nel fegato o la chetosi (9).
Sono stati pubblicati molti dati riguardanti l'effetto di diverse durate dell'asciutta sulla seguente lattazione (4; 10; 1; 2), ma
risultano essere non sempre sovrapponibili alla nostra realtà produttiva, in quanto ricavati da dati di lattazioni ottenute in
condizioni non paragonabili alle nostre, come evidenziato da Rastani (21), anche utilizzando sostanze non ammesse in Italia (3; 2;
14).
Gli studi presenti in letteratura forniscono dati di carattere zootecnico e produttivo, ma sono ridotti quelli che indagano i parametri
riproduttivi (17; 15), lo stato immunitario degli animali, e l'incidenza di patologie metaboliche (21).
Inoltre in bibliografia appaiono pochi lavori che hanno posto l'attenzione sull'effetto di diverse diete somministrate durante periodi ridotti di asciutta sulla lattazione seguente.
Gulay (14) e Rastani (21) hanno studiato gli aspetti sopra menzionati, lasciando però ampio spazio ad approfondimenti, in
particolar modo rispetto all'assetto metabolico.
Gulay (14) ha gestito un gruppo di bovine con un periodo di asciutta di 60 giorni dal parto, e un altro gruppo con un periodo di
asciutta di 30 giorni. Il primo gruppo è stato alimentato da 60 a 30 giorni dal parto con una dieta "Far Off Diet" (FOD), ed in
seguito fino al parto con una dieta "Close Up Diet" (CUD) (PG 14.8%, NEL1.53 Mcal/kg); l'altro gruppo è stato alimentato dal
momento dell'asciutta fino al parto, quindi per trenta giorni, con la dieta CUD.
Da questa sperimentazione è emerso che non vi erano differenze significative nella produzione nei primi 150 giorni di lattazione, né
vi erano differenze nel peso delle bovine, nella BCS e nell'assunzione di sostanza secca. Non è stato però affrontato lo studio di eventuali modificazioni nello status metabolico delle bovine.
Rastani (21) ha lavorato con tre gruppi sperimentali: uno asciugato a 57 giorni dal parto, alimentato con una dieta FOD (PG
10.6%; NEL 1.5 Mcal/kg) fino a ventotto giorni preparto, e poi con una dieta CUD (PG 13.1%, NEL 1.69 Mcal/kg) fino al parto; il
secondo asciugato a ventotto giorni dal parto ed alimentato con una "Lactation Diet" (LD) (PG 16.8%, NEL 1.75 Mcal/kg); il terzo
gruppo è stato munto continuativamente fino al parto e alimentato con la dieta LD.
Al ridursi dell'asciutta si è osservato un progressivo e significativo peggioramento delle produzioni, ma parallelamente un
miglioramento del profilo metabolico degli animali.
Dall'analisi di questi due studi si evidenziano lacune nello studio del rapporto fra produzione e stato metabolico, sanitario e
immunologico nel periparto risultante dalla somministrazione di diete apportanti diversi quantitativi di energia e proteina durante il periodo di asciutta, quando questi sono più brevi di quella tradizionale a 60 giorni. Infatti mancano analisi relative allo stato
metabolico di bovine alimentate con diete CUD da 30 giorni preparto, ed un confronto nelle stesse condizioni fra bovine asciugate a
30 giorni ed alimentate con diete CUD vs. LD.
Entrambi i lavori si sono limitati ad analizzare i dati produttivi riferiti ad un breve periodo, 150 giorni per Gulay (14), e 70 giorni
per Rastani (21). E' riscontrabile una carenza bibliografica riguardo ad un'analisi completa dei risultati produttivi e dello status metabolico di bovine sottoposte a diversi periodi di asciutta ed alimentate con diete diverse su più lattazioni consecutive.
Poco numerosi sono anche i lavori sull'effetto della durata dell'asciutta sulla qualità del colostro, in particolare sulla
concentrazione di IgG, che tuttavia non sembra esserne influenzata (2; 21), tranne nel caso di una eliminazione della stessa (22).
Si intende dunque approfondire gli aspetti meno studiati del profilo metabolico e produttivo, valutando gli effetti di diversi periodi di
asciutta e diete a diversa concentrazione energetica e proteica, sull'assunzione di sostanza secca, sullo stato metabolico e sul
bilancio energetico, sulla BCS, sulla produzione e qualità del latte di bovine da latte per due lattazioni consecutive. Si intende
monitorare lo stato sanitario di tutti gli animali con particolare attenzione alle più comuni patologie metaboliche. Si valuteranno
inoltre le produzioni di colostro e la sua qualità. Al fine di proporre alternative valide nella gestione di questo momento critico si vuole anche valutare l'effetto dell'utilizzo di precursori del glucosio sugli stessi parametri in bovine gestite secondo tradizionali schemi di asciutta.
Tutti i meccanismi che inducono nell'animale anovulazione riducono l'efficienza riproduttiva (24-26). Una attività ciclica irregolare
o assente è causata da una mancata ovulazione del follicolo dominante che può regredire o trasformarsi in follicolo persistente. Una carenza energetica potrebbe limitare la crescita follicolare fino alla deviazione (27-29) per un maggiore feedback negativo
dell'estradiolo sui pulses di GnRH/LH (30) o determinare la crescita di follicoli di dimensioni maggiori del follicolo ovulatorio per
una insensibilità dell'ipotalamo al feedback positivo degli estrogeni (31). Per quanto riguarda la bufala, limitate sono le informazioni
dei fattori che controllano la selezione e dominanza del follicolo e degli effetti ambientali sulle dinamiche follicolari (32).
Anovulazione e alterazioni follicolari portano a severe perdite economiche in quanto aumentano l'intervallo parto-concepimento e il
numero di inseminazioni per gravidanza sia nel bovino (33,34) che nella bufala (35-37). Questi animali sono a maggior rischio di
eliminazione a causa della scarsa performance riproduttiva. Nelle vacche da latte forme anovulatorie sono più frequenti nei primi
60 giorni post parto, periodo di maggiore stress metabolico. La maggior parte delle vacche anovulatorie (38) presenta follicoli di
dimensioni maggiori del normale follicolo ovulatorio ma minori di quello cistico (follicolo > 25 mm di diametro persistente per più
di 6 giorni in assenza di un corpo luteo (25)). Il meccanismo che conduce alla formazione di condizioni anovulatorie è multifattoriale
(26,39,40). L'ipotesi più ampiamente accettata riguarda disfunzioni dell'asse ipotalamo-ipofisi-gonadi (40,41, 42, 43), soprattutto per
quanto riguarda la risposta dell'ipotalamo all'estradiolo (31,44). Concentrazioni intermedie di progesterone (45-47) trovate in
vacche con cisti o una downregulation dei recettori per gli estrogeni (48,49) a livello ipotalamico potrebbero determinare
nell'animale uno stato di refrattarietà al feedback positivo degli estrogeni.
Nella bufala oltre a fattori di tipo metabolico risultano molto importanti anche fattori climatici che possono influire sull'asse
ipotalamo-ipofisi-gonadi e causare anovulazione (32,35).
Diversi sono i fattori predisponenti la formazione di condizioni anovulatorie:
- genetici, probabilmente legati alla selezione per la produzione di latte (50,51) in quanto espongono a maggior stress metabolico;
- igienico-sanitari legati al primo postparto sia nella bovina che nella bufala (31,32);
- stress e opioidi endogeni (53);
- ambientali, come il fotoperiodo, evidente nella bufala (31);
- alte produzioni di latte (53-56);
- Body condition score (BCS), disordini nutrizionali e bilancio energetico negativo (BEN). Le bovine vanno in anestro o presentano
dinamiche follicolari alterate quando perdono oltre il 22-24% del loro peso corporeo (56,59-65). Vacche in BEN, utilizzano le riserve di grasso per la lattazione e il mantenimento, e secondariamente per la crescita e la riproduzione (67). Un BEN influenza la pulsatilità dell'LH, step cruciale per l'inizio della funzione ovarica postparto (68,69).
Molti di questi fattori giocano a favore di una correlazione tra anovulazione e bilancio energetico della vacca. La durata del BEN
risulta essere il maggior fattore che controlla la crescita follicolare (68,70). Una prolungata restrizione energetica della dieta limita a livello follicolare le concentrazioni di estradiolo ( 71,72) e i livelli di IGF-I, aumenta le concentrazioni di acidi grassi non esterificati (NEFA) (72) e il numero di follicoli anovulatori. Gli esatti meccanismi attraverso i quali la nutrizione e il BEN riescono a
trasformare l'informazione sullo stato energetico in segnali neuroendocrini che interessano la secrezione di GnRH causando
infertilità non sono ancora ben noti. La nutrizione agisce sulla funzione ovarica o influenzando direttamente a livello ipotalamico e
ipofisario la secrezione di GnRH e gonadotropine o mediante l'asse GH-IGF-insulina. Diversi fattori metabolici extraovarici sono
implicati nella regolazione della funzione ovarica. Includono sia ormoni e fattori di crescita, come insulina, leptina, ghrelin, GH,
IGF-I, IGFBPs, ormoni tiroidei che metaboliti come glucosio, NEFA (73).
Il bilancio energetico è importante anche nella bufala. Infatti la minore ingestione di sostanza secca, tipica dell'inizio lattazione,
causa nella bufala una perdita di peso corporeo e un allungamento dell'interparto specialmente nelle primipare (74). L'intensa
lipomobilizzazione deprime la funzionalità del corpo luteo, altera le dinamiche follicolari, ritarda l'ovulazione, riduce l'incidenza di
follicoli superiori a 8 mm, riduce il turnover follicolare e determina un peggioramento della qualità degli oociti (75,76). Il BEN
nella bufala riduce i livelli di IGF-I, probabilmente per una ridotta attività dell'asse somatotropo (77). Le IGF-I risultano essere, nella bufala, il principale fattore follicolare responsabile della stimolazione della maturazione degli oociti in vitro (78).
Insulina: L'infusione d'insulina in bovine aumenta il diametro del follicolo dominante (79) e l'ovulazione in bovine sottoalimentate
(80). L'ipoinsulinemia dell'inizio lattazione fa parte di una serie di cambiamenti coordinati che avvengono intorno al momento del
parto per supportare la lattazione (81). Basse concentrazioni plasmatiche di insulina possono ridurre la produzione di androgeni e
estrogeni e compromettere la capacità del follicolo di acquisire recettori per LH (82). E' stato osservato che vacche con sindrome
cistica, presentano, dopo infusione di glucosio, livelli di insulina più bassi rispetto ai controlli (83).
GH-IGF: Animali che si trovano in BEN presentano elevati livelli di GH. Il fegato durante questo periodo è refrattario al GH perché
l'ipoinsulinemia sembra ridurre l'espressione del recettore del GH (GHR) (82,84) e questo porta ad una diminuita concentrazione di
IGF-I (83). La biodisponibilità delle IGF-I ematiche è controllata dalle IGFBP (86). Il livello di IGFBP-3 è correlato con il livello
di ingestione (87). Basse concentrazioni in circolo di IGF-I e IGFBPs, indotte da sottonutrizione, potrebbero limitare la disponibilità di IGFs alle cellule bersaglio del follicolo e così limitare la loro capacità di sinergizzare con le gonadotropine ipofisarie per stimolare la proliferazione cellulare e la steroidogenesi (88). Inoltre assieme all'insulina ridurrebbero la risposta follicolare all'LH e sopprimerebbero la produzione di estradiolo follicolare al di sotto della soglia richiesta per indurre il picco preovulatorio del GnRH (89).
Il GH sembra agire a livello ovarico attraverso altri ormoni metabolici, come insulina e IGF-I (90). Questi ormoni sono coinvolti
anche nel controllo della produzione di latte. Esiste infatti una correlazione tra patrimonio genetico delle bovine relativo ai geni
GH, Pit-1, PRL e capacità produttive delle stesse (91-94) ed è stata osservata una correlazione genetica tra inizio dell'attività
luteale e bilancio energetico, produzione di latte e peso vivo (95).
La leptina: La leptina è un ormone prodotto dal tessuto adiposo, è correlata allo stato nutrizionale e alle capacità riproduttive e
contrasta la positiva azione dell'insulina sulla steroidogenesi (96,97).
Il ghrelin: Il ghrelin è prodotto nello stomaco, ha attività secretagoga per il GH (98), è in grado di regolare il comportamento
alimentare modulando l'espressione di peptidi orexigenici a livello ipotalamico, può essere coinvolto nella risposta neuroendocrina
e comportamentale allo stress (99), nella regolazione della secrezione di LH (100) e nella sintesi di ormoni steroidei (101).
In conclusione, lo stato nutrizionale dell' animale condiziona le sue capacità riproduttive e influisce sulla produzione di latte e di
carne. L'attività riproduttiva e produttiva sono quindi sotto un controllo nutrizionale, ormonale e genico. <<<