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Nuove indagini sul metabolismo e sulla risposta infiammatoria dalla messa in asciutta all’inizio della lattazione

1 Aprile 2019 | By |

Il sistema immunitario è costituito da una varietà di cellule, molecole e processi biologici che interagiscono per prevenire le invasioni microbiche, riconoscere le molecole estranee ed eliminare le fonti esistenti di lesioni cellulari, ripristinando le normali funzioni tissutali una volta risolto il problema. L’immunità innata è la prima linea di difesa contro le invasioni di agenti patogeni. Nelle vacche da latte, il suo funzionamento subisce gravi alterazioni durante il periodo di transizione (TP). In questa fase è stata segnalata una compromissione delle funzioni delle cellule polimorfonucleate (PMN), correlate alla produzione di metaboliti reattivi dell’ossigeno (ROM), all’attività della mieloperossidasi (MPO), alla chemiotassi e alla fagocitosi. I PMN bovini subiscono alterazioni nell’espressione dei geni codificanti per tali funzioni tra -1 e 2 settimane dal parto, rispetto al livello rilevato 4 settimane dopo il parto per gli stessi geni.

La causa esatta delle disfunzioni immunitarie che si verificano nel periparto non è mai stata chiaramente identificata. Possono contribuire diversi fattori, principalmente imputati alle alterazioni metaboliche tipiche del periparto (cambiamenti nell’assetto ormonale, limitazione della risposta immunitaria materna al fine di mantenere la gravidanza, alterazioni nel bilancio energetico e stato di stress ossidativo). Tuttavia, la durata e l’entità delle disfunzioni immunitarie può aumentare qualora subentri uno stato di squilibrio fisiologico (PI). In tali condizioni, le alterazioni metaboliche del periparto sfuggono al controllo dei meccanismi omeostatici e omeoretici, ed un’infiammazione sistemica è la conseguenza frequente di questo squilibrio. Lo stato infiammatorio sistemico è scatenato da un aumento dei livelli di citochine proinfiammatorie (PIC), che è collegato ad un aumento della temperatura corporea al parto, e che tipicamente inficia le funzionalità epatiche, modificando le priorità anaboliche dell’organo in fase di inizio lattazione. A seguito di tale slittamento, il fegato produce più α-globuline, note come proteine positive di fase acuta (+APP), cioè aptoglobina, ceruloplasmina e siero amiloide alfa (SAA). Al contrario, riduce la sintesi di albumina, retinol binding protein (RBP), paraoxonasi (PON) e lipoproteine, note come proteine negative di fase acuta (-APP), e sequestra minerali, quali zinco e ferro, dal flusso ematico. L’infiammazione porta all’attivazione dei PMN, mentre la ridotta competenza immunitaria comunemente riportata in TP è stata associata ad un effetto opposto su queste cellule. Pertanto, questi dovrebbero essere considerati come due fenomeni distinti, ma lo stato di PI potrebbe essere considerato un denominatore comune, direttamente correlato al rischio di patologie in avvio di lattazione.

Le strategie nutrizionali per ottimizzare l’immunità delle vacche da latte durante il TP dovrebbero quindi essere focalizzate sulla riduzione del grado di PI correlato al parto. Tra tali strategie nutrizionali, dovrebbe essere presa in considerazione la corretta gestione delle fonti energetiche per adattarle alle variazioni dei fabbisogni. Inoltre, il profilo degli acidi grassi delle fonti lipidiche può contribuire nel modificare le funzioni immunitarie. Infine, la somministrazione di prodotti supplementari con attività antiossidanti o antinfiammatorie, così come di specie donatrici di gruppi metilici, potrebbe essere utile a favorire la funzionalità immunitaria delle bovine durante il TP. In una prospettiva più ampia, sebbene strategie nutrizionali e supplementi possano talora mitigare le alterazioni immunitarie, possiamo concludere che l’adozione di pratiche volte a minimizzare il PI durante il periodo di transizione sia la strategia più efficace per prevenire le disfunzioni.

Al fine di chiarire il legame tra le alterazioni che si verificano nel periparto e le disfunzioni immunitarie delle bovine da latte sono stati condotti tre esperimenti. Bovine di razza frisona sono state alloggiate in poste individuali a stabulazione fissa e monitorate regolarmente per le condizioni corporee (BCS), il peso (BW), l’assunzione di alimenti (DMI), la produzione di latte (MY) e il tempo di ruminazione. Campioni di sangue sono stati raccolti regolarmente per valutare un ampio profilo ematochimico e per testare le funzioni dei globuli bianchi mediante stimolazioni ex-vivo. Inoltre, la diapedesi dei PMN è stata testata in vivo mediante test della carragenina e sono stati raccolti campioni di rumine a 30 giorni dal parto (DFC). Il primo esperimento era volto a chiarire le cause dei cambiamenti metabolici che si verificano al momento della messa in asciutta, ed il contributo del livello produttivo in tali alterazioni. Infatti, i profondi cambiamenti nell’alimentazione, gli adattamenti gastrointestinali, del metabolismo e dei parametri immunitari che si verificano nelle bovine alla messa in asciutta sono note scatenare il rilascio di cortisolo, indurre segnali di infiammazione sistemica ed alterare il bilancio redox. Produzioni di latte elevate al momento della messa in asciutta hanno un ruolo nell’aggravare tali condizioni. Nel nostro studio, un gruppo di 13 bovine è stato asciugato a 55 giorni dalla data prevista per il parto. Gli animali sono stati divisi in due gruppi in base alla produzione media dell’ultima settimana di lattazione, assumendo un cut-off di 15 kg/d: bassa (LM; 6 animali) e alta produzione (HM; 7 animali). I dati sono stati sottoposti ad ANOVA utilizzando un modello per misure ripetute, assumendo il livello produttivo al termine della lattazione, il tempo e la loro interazione come effetti fissi. L’aumento delle quantità di fibra nella razione di asciutta ha ridotto la DMI e aumentato il tempo di ruminazione. La migrazione dei leucociti nella ghiandola mammaria per contribuire alla fase di involuzione ha ridotto la loro abbondanza nel sangue e aumentato la loro attività. Tale attivazione dei leucociti nella mammella ha aumentato l’abbondanza di specie reattive dell’azoto nel plasma e innescato un’infiammazione sistemica in tutti gli animali (aumento delle +APP e riduzione delle -APP). Tale infiammazione ha compromesso le funzioni epatiche (aumento delle concentrazioni di gamma-glutamil transferasi -GGT- bilirubina e fosfatasi alcalina -ALP-). Sia la produzione di metaboliti dell’azoto che lo stato infiammatorio sistemico hanno contribuito all’esaurimento degli antiossidanti circolanti (gruppi tiolici -SHp-, tocoferolo, β-carotene, potere antiossidante ferrico riducente -FRAP- e capacità antiossidante contro specie reattive dell’ossigeno -ORAC-). Gli animali con una produzione più elevata alla messa in asciutta hanno mostrato la peggiore condizione, probabilmente per i più profondi cambiamenti metabolici che hanno affrontato dopo l’interruzione delle mungiture, e per la fase involutiva verosimilmente più dispendiosa. Questo studio evidenzia la messa in asciutta come una fase critica per gestire la salute delle vacche da latte, e suggerisce un suo potenziale legame con le alterazioni delle funzioni immunitarie che si verificano nel periparto.

Nel secondo esperimento si sono cercati di identificare i cambiamenti del sistema immunitario che precedono l’insorgenza della chetosi, al fine di chiarire il loro ruolo nella comparsa della malattia. Pertanto, 13 bovine sono state monitorate tra -48 e 35 DFC e suddivise in due gruppi sulla base dei loro livelli plasmatici di beta idrossibutirrato (BHB): inferiore (CTR, 7 animali) o superiore a 1,4 mMol/L (KET; 6 animali). I dati sono stati sottoposti ad ANOVA utilizzando un modello per misure ripetute, assumendo lo stato di salute, il tempo e la loro interazione come effetti fissi. Le vacche KET hanno avuto una maggiore attivazione del sistema immunitario prima del parto (maggiori concentrazioni plasmatiche di PIC, MPO e specie ossidanti e maggiori produzione di interferone gamma in risposta alla stimolazione con Mycobacterium avium) alterazioni della funzionalità epatica (più alta concentrazione sanguigna di GGT), compromessa funzionalità renale (maggiori livelli di creatinina) e minori minerali plasmatici. Elevati livelli plasmatici di NEFA, BHB e glucosio nelle vacche KET suggeriscono uno stato di insulinoresistenza e una marcata mobilizzazione del grasso corporeo durante il periodo di asciutta. Tali andamenti dei parametri relativi al metabolismo energetico durante l’asciutta, insieme all’effetto anoressizzante associato alle PIC, sono stati associati alla riduzione della DMI al momento del parto e al peggioramento del bilancio energetico negativo ad avvio lattazione. Ciò ha causato a sua volta una riduzione di MY e accresciuto ulteriormente la mobilizzazione dei grassi in avvio di lattazione. La compromissione della funzionalità epatica e l’attivazione dei leucociti durante il periodo di asciutta hanno determinato una marcata risposta infiammatoria di fase acuta nelle vacche KET dopo il parto (maggiori concentrazioni di +APP minori concentrazioni di RBP), ed ulteriormente compromesso la funzionalità epatica (maggiori concentrazioni di glutammato-ossalacetato transaminasi -AST-GOT- e bilirubina). I leucociti delle vacche KET hanno mostrato ridotte funzioni infiammatorie dopo stimolazione ex-vivo con lipopolisaccaridi (LPS) batterici (minore produzione di PIC e maggiore produzione di lattato). Queste alterazioni potrebbero essere guidate dall’azione combinata dei metaboliti legati alla mobilizzazione dei lipidi e delle azioni antinfiammatorie volte a prevenire un’infiammazione eccessiva. Ciò suggerisce che le alterazioni dei parametri immunitari osservate prima del parto siano altamente correlate con la probabilità di sviluppare chetosi in avvio di lattazione.

Nel terzo esperimento è stato somministrato un prodotto immunostimolante dalla comprovata efficacia nel migliorare le funzioni leucocitarie degli animali immunodepressi e nel ridurre l’incidenza delle malattie infettive delle bovine ad inizio lattazione. La sua modalità di azione non è mai stata chiarita, e un’indagine approfondita sul suo effetto metabolico potrebbe evidenziarne l’efficacia anche nei confronti dei disordini metabolici del periodo di transizione. Pertanto, un gruppo di 10 bovine è stato monitorato da -62 a 42 DFC. Il gruppo trattato (TRT, 5 animali) ha ricevuto 32,5 g del prodotto immunostimolante due volte al giorno (65 g/d), mentre il gruppo di controllo (CTR, 5 animali) non ha ricevuto alcun supplemento. I dati sono stati sottoposti ad ANOVA utilizzando un modello per misure ripetute, assumendo il trattamento, il tempo e la loro interazione come effetti fissi. La somministrazione dell’immunostimolante alla messa in asciutta non ha influenzato BW, BCS, MY, composizione del latte e del fluido ruminale e nemmeno modificato la concentrazione di neutrofili del sangue. Tuttavia, ha aumentato il tempo di ruminazione e migliorato il metabolismo energetico dopo il parto (concentrazioni di NEFA e BHB inferiori). Le bovine TRT avevano maggiori concentrazioni ematiche di linfociti e i loro leucociti avevano una maggiore efficienza nel rispondere alla stimolazione con LPS batterici (produzione di lattato inferiore e minore consumo di glucosio). Nonostante questi effetti positivi sulle cellule immunitarie, l’immunostimolante non ha influenzato le concentrazioni di +APP dopo il parto. Inoltre, l’immunostimolante ha ridotto le concentrazioni di albumina, PON e antiossidanti dopo il parto, suggerendo la compromissione di alcune funzioni epatiche negli animali trattati. Tuttavia, la mancanza di qualsiasi effetto sui biomarcatori di funzionalità (bilirubina) e danno epatico (GGT, AST-GOT, ALP) smentisce una reale compromissione delle attività epatiche a seguito del trattamento. Gli effetti positivi nel favorire il recupero delle funzioni del rumine, riducendo la mobilizzazione dei grassi corporei dopo il parto, suggeriscono che l’immunostimolante sia una strategia efficace nella prevenzione dei disturbi metabolici del periodo di transizione.

 

Autori: Matteo Mezzetti, Andrea Minuti, Fiorenzo Piccioli cappelli, Erminio Trevisi

Dipartimento di scienze Animali, degli Alimenti e della Nutrizione (DIANA), Facoltà di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali, Università Cattolica del Sacro Cuore, 29122 Piacenza, Italy.

Fonte: www.ruminantia.it