Introduzione
Il glucosio è il precursore per la sintesi del lattosio e quest’ultimo è il principale osmoregolatore della sintesi del latte (Neville et al., 1983; Cant et al., 2002). Durante la lattazione prevista, la produzione di glucosio epatico soddisfa correttamente i fabbisogni di glucosio dei tessuti periferici (cioè, mammario, muscolare, adiposo, sistema nervoso centrale) quindi, il glucosio circolante viene mantenuto omeostaticamente entro un certo range (Baumgard et al., 2017). La ghiandola mammaria ha bisogno di circa 72 g di glucosio per produrre 1 kg di latte (Kronfeld, 1982), ed il controllo omeoretico durante la lattazione prevista indica che la sintesi del latte non viene limitata dall’apporto di glucosio (Amaral-Phillips et al., 1993; Bell e Bauman, 1997; Lemosquet et al., 2009). Tuttavia, si è ipotizzato che la disponibilità di glucosio possa limitare la produzione di latte in specifiche circostanze come nel periodo del periparto (Overton e Waldron, 2004), durante l’attivazione del sistema immunitario (Kvidera et al., 2017) ed in presenza di stress da calore (Baumgard e Rhoads, 2013). Durante il periodo di transizione, la perdita di energia (rappresentata dalla perdita per la sintesi del latte e per il mantenimento) supera l’apporto energetico della dieta, con il risultato che le vacche entrano in bilancio energetico negativo (NEBAL). Questo deficit energetico è di particolare importanza perché il NEBAL rende molto probabilmente le vacche più suscettibili a disordini metabolici come chetosi, steatosi epatica e dislocazione dell’abomaso e aumenta il rischio di comparsa di mastite e di infertilità (Drackley, 1999). Dal punto di vista della bioenergetica, un’inadeguata ingestione di alimento durante il periodo del periparto sta a significare che il contributo dei precursori gluconeogenici della dieta alla produzione di glucosio epatico non basta a soddisfare il crescente fabbisogno della ghiandola mammaria (Bell, 1995). Di conseguenza, più tessuti coordinano i loro sforzi nel tentativo di compensare la carenza alimentare (propionato e aminoacidi) diventando insulino-resistenti e catabolici, andando a mobilizzare aminoacidi e glicerolo (rispettivamente dal muscolo scheletrico e dal tessuto adiposo) (Bell, 1995; Bell e Bauman, 1997). Inoltre, la ridotta attività insulinica nel tessuto adiposo consente una maggiore lipolisi ed i risultanti acidi grassi non esterificati (NEFA) vengono direttamente ossidati dai tessuti competenti contribuendo all’energia di tutto il corpo mediante l’interconversione epatica dei NEFA parzialmente ossidati in corpi chetonici (Bauman e Currie, 1980 ). Inoltre, l’insulino-resistenza dei muscoli scheletrici e del tessuto adiposo “risparmia il glucosio” che può essere utilizzato quindi dal tessuto mammario (Baumgard et al., 2017). Questi adattamenti metabolici e di risparmio del glucosio vengono impiegati nel tentativo di massimizzare la produzione di latte, vista la discrepanza temporale tra l’aumento del fabbisogno energetico della ghiandola mammaria e l’apporto energetico della dieta. Oltre alla galattopoiesi, anche l’attivazione della risposta immunitaria è un processo che richiede elevate quantità di glucosio (Waldron et al., 2006; Kvidera et al., 2017). Praticamente tutte le vacche da latte in transizione sperimentano un certo grado di infiammazione, indipendentemente dal loro evidente stato clinico di salute (Humblet et al., 2006). Spesso l’origine dell’infiammazione non è sempre chiara; tuttavia, durante il periodo di transizione, le sedi d’infiammazione più probabili sono l’utero e la mammella (Bradford et al., 2015), nonché il tratto gastroenterico (Khafipour et al., 2009; Abuajamieh et al., 2016). Pertanto, la disponibilità di glucosio è di fondamentale importanza per promuovere sia la massima sintesi del latte che l’immunità, che è di primaria importanza durante il periodo di transizione. Tuttavia, l’ottimizzazione del “livello dei carboidrati” post-assorbimento nei ruminanti è difficile, perché l’aggiunta di maggiori quantità di carboidrati solubili alla dieta, che aumentano i livelli di amido, di zuccheri e di fibre solubili, può compromettere la funzione e la salute del rumine (Aschenbach et al., 2011). Pertanto la somministrazione di un alimento fonte di glucosio che venga minimamente fermentato nel rumine, ma che risulti essere prontamente disponibile nell’intestino tenue, potrebbe rappresentare una strategia nutrizionale sicura per far aumentare l’apporto di glucosio a livello intestinale, migliorando così la produzione di latte e supportando la funzione immunitaria nel post parto. Abbiamo ipotizzato che la produzione di glucosio (epatica, intestinale e renale) durante le fasi iniziali della lattazione e i meccanismi di risparmio del glucosio potrebbero essere insufficienti per far fronte ai fenomeni infiammatori nel periparto e per ottenere una produzione ottimale di latte nelle vacche. Pertanto, i nostri obiettivi erano quelli di determinare se la somministrazione di una fonte alimentare di glucosio rumino-protetto (RPG) durante il periodo di transizione altererebbe il metabolismo bioenergetico, aumenterebbe la produzione di latte e influenzerebbe i biomarker dell’immunità.
Abstract
Gli obiettivi erano quelli di valutare gli effetti dell’integrazione con glucosio rumino-protetto (RPG) sulla produzione di latte, sul metabolismo post-assorbimento e sui biomarker dell’infiammazione in vacche da latte in fase di transizione. 52 vacche pluripare sono state suddivise in gruppi in base alla precedente produzione di latte equivalente maturo di 305-d (305ME) ed assegnate in modo casuale ad uno dei 2 trattamenti isoenergetici ed iso-azotati: (1) dieta di controllo (CON; n = 26) o (2) una dieta contenente RPG (periodo pre-fresche 5.3% di sostanza secca e 6.0% di sostanza secca post parto; n = 26). Le vacche hanno ricevuto i loro rispettivi trattamenti dietetici a partire dal giorno -21 al giorno 28 rispetto al parto e l’ingestione di sostanza secca è stata calcolata giornalmente durante lo stesso periodo di tempo. Il peso corporeo settimanale, la composizione del latte ed il pH fecale sono stati registrati fino a 28 giorni in mungitura (DIM) e la produzione di latte è stata registrata durante 105 DIM. I campioni di sangue sono stati raccolti ai giorni -7, 3, 7, 14 e 28 rispetto al parto. I dati sono stati analizzati utilizzando misure ripetute con la procedura MIXED (SAS Institute Inc., Cary, NC), con la precedente lattazione 305ME come covariata. Il pH fecale era simile tra i trattamenti e diminuito (0.6 unità) dopo il parto. L’ingestione di sostanza secca, prima e dopo il parto, non è stata influenzata dal trattamento, così come la produzione di latte durante i primi 28 o 105 DIM. La concentrazione di grassi, proteine e lattosio del latte era simile per entrambi i trattamenti. Le concentrazioni di azoto ureico nel sangue e quelle di glucosio plasmatico non sono state influenzate dal trattamento; tuttavia, i risultati hanno evidenziato una maggior concentrazione di insulina circolante (27%), un minor quantitativo di acidi grassi non esterificati (28%) e di β-idrossibutirrato dopo il parto (24%) nelle vacche alimentate con RPG. Nel complesso, le proteine circolanti leganti i lipopolisaccaridi e l’aptoglobina non differivano in base al trattamento, ma a 7 DIM le vacche alimentate con RPG avevano una ridotta concentrazione di proteina legante i lipopolisaccaridi e di aptoglobina (31% e 27%, rispettivamente) rispetto ai soggetti di controllo. L’integrazione con RPG ha potenziato alcuni biomarker dell’energia post-assorbimento e dell’infiammazione durante il periodo del periparto, cambiamenti caratterizzati principalmente da un aumento dell’insulina e da una diminuzione delle concentrazioni di acidi grassi non esterificati (NEFA), accompagnati da una concomitante diminuzione delle proteine di fase acuta senza però modificazioni della produzione e della composizione del latte.
Energetic metabolism, milk production, and inflammatory response of transition dairy cows fed rumen-protected glucose
C. S. McCarthy, 1 B. C. Dooley,1 E. H. Branstad,1 A. J. Kramer, 1 E. A. Horst, 1 E. J. Mayorga, 1 M. Al-Qaisi, 1 M. A. Abeyta, 1 G. Perez-Hernandez, 2 B. M. Goetz, 1 A. R. Castillo, 3 M. R. Knobbe, 4 C. A. Macgregor, 4 J. P. Russi, 5 J. A. D. R. N. Appuhamy, 1 H. A. Ramirez-Ramirez, 1 and L. H. Baumgard 1*
1)Department of Animal Science, Iowa State University, Ames 50011
2)Universidad Autónoma Chapingo, General Villegas, Chapingo, México
3)University of California, Cooperative Extension, Merced 95340
4)Grain States Soya Inc., West Point, NE 68788
5)Rusitec Argentina, General Villegas, Buenos Aires 6230, Argentina
*Corresponding author: baumgard@iastate.edu
J. Dairy Sci. 103:7451–7461
https://doi.org/10.3168/jds.2020-18151
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