Highlights: Lo studio ha esplorato i cambiamenti metabolici e dell’immunità innata che avvengono al momento della messa in asciutta nelle bovine da latte, ed il contributo del livello produttivo degli animali nella settimana precedente all’interruzione della mungitura su queste alterazioni. Tutte le bovine dello studio hanno mostrato l’attivazione di una risposta infiammatoria, disfunzioni epatiche ed alterazioni del bilancio ossidoriduttivo dopo la messa in asciutta. Nelle bovine che avevano maggiore produzione di latte durante la settimana precedente l’interruzione della mungitura le alterazioni dei parametri ematici sono risultate più severe. Questi risultati suggeriscono che la gestione della messa in asciutta è un aspetto cruciale per la salute delle bovine da latte.

Introduzione

La fase di asciutta è definita come il periodo che intercorre tra l’interruzione della mungitura e l’avvio del processo galattopoietico in concomitanza del parto successivo. Questa fase è essenziale per lo sviluppo della ghiandola mammaria e per il rinnovo del tessuto secernente, ed è quindi fondamentale per massimizzare la produzione nella lattazione successiva. Il latte che residua nella mammella al momento della messa in asciutta ha un ruolo primario nell’inibire la galattopoiesi ed avviare l’involuzione della ghiandola mammaria. La messa in asciutta rappresenta un momento di forti sconvolgimenti nel metabolismo della bovina, nel corso del quale la priorità nella redistribuzione dei nutrienti passa dalla ghiandola mammaria al feto in accrescimento; l’interruzione della mungitura altera la funzionalità della mammella aumentando il rischio di infezioni; e avvengono cambiamenti alimentari e di gruppo che sono fonte di stress, soprattutto per gli animali più deboli. Questa fase, tuttavia, non ha ricevuto la necessaria attenzione da parte della ricerca degli ultimi decenni, specie se si considerano altre fasi critiche, come il periodo di transizione al parto. Solo a seguito del crescente interesse verso il benessere animale e la necessità di ridurre l’uso di antibiotici negli allevamenti, questa fase è divenuta oggetto di ricerche più approfondite.

Alcuni studi hanno definito la soglia produttiva massima di 12.5 kg/giorno (intesa come somma delle produzioni registrate nelle mungiture eseguite nell’ultimo giorno di lattazione) per poter mettere in asciutta la bovina senza problemi. Infatti, è stato dimostrato che asciugare bovine con quantità di latte superiori a questa soglia si traduce in un aumento della pressione mammaria, con rilascio di ormoni dello stress e forte dolore per l’animale. Questi ormoni, inoltre, inducono alterazioni nella funzionalità delle cellule immunitarie (specie quelle riguardanti la secrezione di citochine). Tali alterazioni potrebbero potenzialmente mettere in relazione la routine attuata al momento della messa in asciutta con l’ormai ben nota compromissione della funzionalità immunitaria che si osserva spesso durante il periodo di transizione al parto. Nonostante la soglia di sicurezza per asciugare una bovina sia già stata definita, nessuno ha mai valutato le alterazioni metaboliche che avvengono a seguito della messa in asciutta in bovine con alto o basso livello produttivo nel corso dell’ultima settimana di lattazione. In questo studio, abbiamo pertanto dettagliatamente valutato le alterazioni conseguenti alla messa in asciutta in bovine con produzione media superiore o inferiore a 15 kg/giorno nel corso dell’ultima settimana di lattazione.

Disegno sperimentale

Tredici bovine di razza Frisona Italiana (numero di lattazioni: 1.9 ± 1.1; produzione di latte nell’ultima lattazione: 11547.8 ± 2576 kg; lunghezza media di lattazione: 353 ± 54 d [media ± deviazione standard]) sono state allevate in poste individuali a stabulazione fissa, in condizioni ambientali controllate (temperatura: 20°C, umidità relativa: 65%, fotoperiodo: 14 ore di luce). A 55 giorni dal parto previsto, le bovine sono state asciugate con una mungitura completa ed un trattamento antibiotico (0 giorni dalla messa in asciutta, DFD). Prima della messa in asciutta, le bovine sono state munte due volte al giorno, registrando la produzione di latte. Le bovine sono state alimentate individualmente con una razione composta da fieno e concentrati, formulata secondo i fabbisogni proteici definiti dal sistema NRC (2001) e secondo i fabbisogni energetici definiti dal sistema INRA (1989). Per valutare l’effetto del livello produttivo, gli animali sono stati retrospettivamente suddivisi in due gruppi sulla base della produzione giornaliera nell’ultima settimana di lattazione, utilizzando una soglia di 15 kg/giorno come cut-off: bassa (LM: 7 bovine) e alta produzione di latte (HM: 6 bovine). Nel periodo compreso tra -7 e 34 DFD, sono stati effettuati molteplici controlli (Figura a). In particolare, sono stati monitorati il peso vivo, la condizione corporea (BCS), l’ingestione di sostanza secca ed il tempo di ruminazione individuali degli animali. Inoltre, sono stati raccolti campioni di sangue per valutare il profilo metabolico ed il profilo leucocitario delle bovine e per effettuare test di stimolazione ex-vivo dei leucociti con lipopolisaccaridi batterici (LPS) e con Mycobacterium avium. Infine, è stata valutata la funzionalità leucocitaria in-vivo mediante test della carragenina. I dati sono stati sottoposti ad ANOVA utilizzando un modello per l’analisi di osservazione ripetute (proc. Mixed, SAS 9.2), includendo il livello produttivo nella settimana precedente alla messa in asciutta (MD, LM o HM), il tempo (t) e l’interazione tra i due fattori (MD*t) come effetti fissi. Per il test di stimolazione ex-vivo dei leucociti con LPS, sono stati considerati anche la dose di LPS impiegata (D, low e high) e la tripla interazione con gli altri fattori (MD*t*D). Per il test di stimolazione ex-vivo dei leucociti con Mycobacterium avium, è stato considerato solo l’effetto MD. Per l’effetto t, i confronti sono stati effettuati tra i dati raccolti prima della messa in asciutta (-7 DFD) e le successive osservazioni.

Risultati e discussione

Effetto della messa in asciutta sull’ingestione e sul metabolismo energetico, proteico e minerale

Dopo la messa in asciutta, l’ingestione di sostanza secca si è ridotta (Figura b) ed il tempo di ruminazione è aumentato in tutti gli animali. Queste variazioni sono probabilmente dovute al maggiore tenore in fibra della razione da asciutta rispetto a quella ricevuta in lattazione. L’ulteriore riduzione dell’ingestione di sostanza secca osservata nella fase di asciutta più avanzata, insieme all’aumento di peso vivo degli animali, suggeriscono il contributo della crescita fetale nella riduzione del volume ruminale. Dopo la messa in asciutta, la concentrazione ematica di acidi grassi non esterificati (NEFA) è aumentata, suggerendo la mobilitazione di riserve corporee (Figura c). Inoltre, la concentrazione ematica di lattato è aumentata e quelle di beta-idrossibutirrato ed urea si sono ridotte. Tali trend sono giustificabili con la fluttuazione di pH ruminale conseguente al cambio di razione, e con i minori tenori energetici e proteici della razione di asciutta rispetto alla dieta da lattazione. Infine, la concentrazione di creatinina ematica è aumentata dopo la messa in asciutta (Figura d), suggerendo la destinazione di una maggiore quota di amminoacidi alla sintesi di tessuto muscolare grazie alla minore richiesta da parte della ghiandola mammaria. Infatti, la creatinina ematica deriva dall’utilizzo della fosfocreatina a livello muscolare, e la sua concentrazione è indicatrice della massa muscolare corporea. Dopo la messa in asciutta, anche le concentrazioni ematiche di calcio e fosforo sono aumentate, mentre quella di magnesio si è ridotta in tutti gli animali (Figura e). L’aumento del calcio è probabilmente legato alla drastica interruzione della richiesta di questo minerale da parte della mammella, che giustifica anche l’aumento del fosforo, dato che l’omeostasi di questi due minerali è strettamente legata. La concentrazione di magnesio ematica è invece direttamente legata alla produzione di latte ed il suo calo potrebbe essere correlato ad un temporaneo ridotto assorbimento ruminale.

Effetto della messa in asciutta sul sistema immunitario e sul bilancio ossidoriduttivo

Dopo la messa in asciutta sono diminuite la conta leucocitaria totale, quella dei neutrofili e quella dei monociti, mentre è aumentata quella degli eosinofili nel sangue. La riduzione delle prime suggerisce la migrazione delle cellule immunitarie verso il tessuto mammario, per contribuire alla sua involuzione. Al contrario, l’aumentata concentrazione ematica degli eosinofili suggerisce un’attivazione di queste cellule (che normalmente intervengono in caso di reazioni allergiche o invasioni parassitarie) mediata dai residui di latte presenti in mammella al momento dell’interruzione della mungitura. Contestualmente alle variazioni della conta dei leucociti nel sangue, è aumentata la produzione di citochine e nitriti in risposta alla stimolazione ex-vivo di queste cellule mediante LPS. Tali risultati suggeriscono l’attivazione dei leucociti (neutrofili in particolare) dopo la messa in asciutta, probabilmente dovuta al loro ruolo nell’involuzione della ghiandola mammaria. L’attivazione delle cellule immunitarie può giustificare la risposta di fase acuta riscontrata nelle bovine dopo la messa in asciutta. Infatti, dopo la messa in asciutta, sono aumentate le concentrazioni ematiche delle proteine positive di fase acuta (siero amiloide alfa e ceruloplasmina Figura f), mentre si sono ridotte quelle delle proteine negative di fase acuta, quali albumina (Figura g), paraoxonasi, retinolo e colesterolo (indicatori indiretti delle concentrazioni di retinol binding protein e delle lipoproteine). Tale risposta di fase acuta può aver indotto alcune temporanee disfunzioni a livello del fegato, spiegando l’aumento degli indicatori di funzionalità epatica (bilirubina e gamma glutammil-transferasi) riscontrato nel sangue dopo la messa in asciutta.

Dopo la messa in asciutta sono aumentate le concentrazioni ematiche di nitrati e nitriti. Queste variazioni, precedentemente osservate da altri autori, sono probabilmente da correlare all’alterato bilancio ossidoriduttivo durante l’involuzione della ghiandola mammaria. Infatti, dopo la messa in asciutta sono diminuite anche le concentrazioni ematiche di antiossidanti (gruppi tiolici, tocoferolo, beta carotene, ferric ion reducing antioxidant power, Figura i), suggerendo un consumo delle molecole antiossidanti circolanti per fare fronte ai fenomeni ossidativi mammari.

Inoltre, abbiamo osservato un aumento della concentrazione ematica di ossido nitrico (Figura h). Tale risultato è imputabile alla maggiore attività dei leucociti a livello mammario, che rilasciano ossido nitrico quando sono attivate, e ben si associa con l’alterato stato ossidoriduttivo.

Mitigazione delle alterazioni metaboliche a 4 settimane dalla messa in asciutta

Dopo 27 giorni di asciutta, la concentrazione ematica di advanced oxidation of protein product (AOPP) si è ridotta. Le AOPP sono indicatrici dello stress ossidativo causato dalla produzione di acido ipocloroso da parte dei neutrofili attivati, per cui il loro calo suggerisce che la mitigazione delle attività dei leucociti in mammella richiede circa 4 settimane. Altre variazioni confermano il recupero dalle condizioni di distress alla messa in asciutta, come il calo delle concentrazioni ematiche di bilirubina e proteine positive di fase acuta, e l’aumento del retinolo. Al contrario, il bilancio ossidoriduttivo sembra richiedere un tempo di recupero più lungo: la concentrazione di specie reattive dell’azoto non è infatti diminuita, e quella di antiossidanti non è stata ripristinata fino a 34 DFD. Almeno per gli antiossidanti, l’aumento dei fabbisogni vitaminici del feto può aver contribuito al ritardato recupero dell’omeostasi in asciutta.

Effetto del livello produttivo sulle alterazioni metaboliche alla messa in asciutta

Tanto il livello di ingestione di sostanza secca (Figura b) quanto il tempo di ruminazione sono risultati sempre più elevati negli animali che avevano maggior livello produttivo nella settimana precedente alla messa in asciutta (HM) rispetto a quelli con produzione inferiore a 15 kg/d (LM). Questo indica che le bovine HM presentavano una maggiore ingestione di alimenti per supportare la maggiore produzione di latte. Anche la concentrazione ematica di lattato più elevata nelle bovine HM, va in questa direzione, e parrebbe giustificata dalla maggiore attivazione del ciclo di Cori per supportare la richiesta di glucosio più elevata da parte della loro ghiandola mammaria.

Dopo la messa in asciutta, le concentrazioni ematiche di Ca e Mg sono risultate maggiori negli animali HM rispetto a quelli LM. Questo suggerisce che la maggior richiesta di questi minerali durante la lattazione (per sostenere la maggior produzione di latte) si è tradotta in maggiori quantitativi circolanti al momento dell’interruzione della mungitura. Questi indicatori suggeriscono che le bovine più produttive al momento dell’asciutta sono soggette a cambiamenti metabolici più importanti.

Le concentrazioni ematiche di aptoglobina (indicatore principale nei bovini degli stati infiammatori) e nitrati sono risultate maggiori negli animali HM rispetto a quelli LM. Questo suggerisce una risposta di fase acuta più intensa e prolungata nelle bovine con livelli produttivi più elevati. Con tutta probabilità, ciò può essere dovuto alla maggiore quantità di tessuto parenchimatico presente nella mammella di questi animali, che implica una maggiore durata ed intensità dei processi di rimodellamento a carico dei leucociti.

Le bovine HM hanno tuttavia mostrato le concentrazioni ematiche di beta carotene e oxygen reactive antioxidant capacity più elevate. Inoltre, i loro leucociti hanno dimostrato una minore capacità di produrre ossido nitrico quando stimolati con LPS (test ex-vivo). Questi dati suggeriscono che le bovine con maggiore produzione nella settimana precedente alla messa in asciutta hanno una maggiore capacità antiossidante a livello ematico (probabilmente per il più elevato livello di ingestione), ma che i loro leucociti hanno una minore capacità di rilasciare specie ossidanti quando sottoposti a stressori. Questo potrebbe significare che tali bovine presentano meccanismi di difesa meno efficaci e meno rapidi nel contrastare eventi avversi.

Figura. Disegno sperimentale e calendario per la messa in asciutta (DRY), per la raccolta di campioni ematici destinati alla stimolazione ex-vivo con Mycobacterium avium (IFNG) ed alla determinazione del profilo metabolico (MP), per la determinazione del peso vivo e della condizione corporea, per l’esecuzione del test in-vivo della carragenina, per il prelievo di campioni ematici destinati alla determinazione del profilo leucocitario ed al test di stimolazione ex-vivo con LPS (BW-BCS-CST-WBC-WBA), per la misurazione dell’ingestione di sostanza secca e del tempo di ruminazione (DMI-RT) (a). Andamento temporale dei valori di ingestione di sostanza secca (b) e delle concentrazioni plasmatiche di acidi grassi non esterificati (NEFA, c), creatinina (d), calcio (e), ceruloplasmina (f), albumina (g), ossido nitrico (h) e ferrici ion reducing antioxidant power (i) in vacche da latte aventi una produzione giornaliera superiore (linea tratteggiata) o inferiore ai 15 kg/giorno nella settimana precedente la messa in asciutta (linea continua).** = P < 0.01; * = P < 0.05; + = P < 0.1; DFD = days from dry-off; WFD = weeks from dry-off.

Conclusione

La messa in asciutta rappresenta una fase complessa della carriera produttiva della bovina da latte ad alta produzione a causa di profondi cambiamenti nella routine alimentare, nel metabolismo e nel funzionamento del sistema immunitario. La sospensione della mungitura si accompagna ad un’infiammazione sistemica in tutti gli animali, probabilmente a causa del contributo dei leucociti nell’involuzione mammaria. Tale infiammazione giustifica la compromissione delle funzioni epatiche e l’alterazione del bilancio ossidoriduttivo all’inizio della fase di asciutta. Le bovine con un livello produttivo più elevato (15 kg/d nella settimana precedente alla messa in asciutta) hanno mostrato la reazione infiammatoria più marcata, probabilmente a causa dei cambiamenti metabolici più severi e prolungati a cui sono state sottoposte dopo l’interruzione delle mungiture. Questo studio sottolinea la condizione stressante cui vanno soggette le bovine con la messa in asciutta, e getta le basi per definire una relazione tra questo evento e le alterazioni del sistema immunitario che si verificano durante il periodo di transizione al parto.

Autori

Matteo Mezzetti, Andrea Minuti, Fiorenzo Piccioli-Cappelli ed Erminio Trevisi

Department of Animal Sciences, Food and Nutrition (DIANA), Facoltà di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali, Università Cattolica del Sacro Cuore, 29122 Piacenza, Italy

Per la versione completa dell’articolo: doi.org/10.1080/1828051X.2019.1691472