Il valore biologico del latte di transizione: un’analisi di igG, IGF-I e lattoferrina in bovine primipare e pluripare

È noto che il colostro (la prima secrezione della ghiandola mammaria dopo il parto) contiene elevate concentrazioni di nutrienti e di sostanze bioattive (tra cui immunoglobuline, fattori di crescita e fattori antimicrobici) che servono a garantire la sopravvivenza del neonato. Grazie alle sue attività immunomodulatorie, antibatteriche e antivirali, il colostro bovino viene utilizzato non solo per l’alimentazione dei vitelli ma anche per la prevenzione e il trattamento delle infezioni gastrointestinali e respiratorie nell’uomo.

Il latte di transizione è la secrezione proveniente dalla ghiandola mammaria nell’arco di tempo che va dalla seconda alla sesta mungitura, e può contenere questi composti bioattivi in misura minore.

E’ proprio al latte di transizione che è dedicato questo nuovo articolo per la rubrica “Obiettivo vitelli by Virbac“. In particolare, riportiamo di seguito la traduzione integrale di uno studio pubblicato su Animal a luglio 2023 (in cui è riportata tutta la bibliografia) che ha misurato le concentrazioni di IGF-I, immunoglobulina G (IgG) e lattoferrina (LTF) nel colostro e nel latte di transizione di vacche primipare e multipare per valutare ulteriormente il suo potenziale utilizzo in applicazioni veterinarie e nutraceutiche.

I risultati hanno dimostrato che le concentrazioni di queste tre molecole bioattive diminuivano dalla prima mungitura alla decima. Le concentrazioni di IGF-I e LTF erano maggiori nelle vacche multipare rispetto alle primipare. Inoltre, il numero di lattazioni interagiva con il numero di mungiture per quanto riguardava l’IGF-I, poiché le vacche primipare avevano un declino più graduale delle concentrazioni di IGF-I rispetto a quelle multipare. Nel complesso, il latte di transizione proveniente dalla seconda mungitura presentava una diminuzione del 46% delle molecole bioattive del colostro analizzate. Gli autori hanno quindi concluso che sono necessari ulteriori studi per applicare queste conoscenze nella pratica di gestione dei vitelli o nello sviluppo di integratori farmaceutici a partire dalle eccedenze dell’allevamento.

Implicazioni

Dopo la prima mungitura del colostro, la secrezione mammaria ottenuta nell’arco di tempo che va dalla seconda alla sesta mungitura viene considerata latte di transizione. Sebbene a volte venga trattato come latte di scarto, il latte di transizione contiene almeno la metà dell’immunoglobulina G, dell’IGF-I e della lattoferrina presenti nel colostro. È necessario valutare il valore biologico del latte di transizione per sfruttare il suo potenziale per futuri utilizzi in sanità animale e umana. Per massimizzare il processo industriale di ottenimento delle molecole, è necessario tenere in considerazione il numero dei parti e il numero di mungiture della vacca per stimare la validità economica del processo.

Introduzione

Il latte di transizione (TM) è la secrezione della ghiandola mammaria dalla seconda mungitura dopo il parto fino alla sesta quando diventa latte intero vendibile (Godden et al., 2019). È noto che il colostro contiene elevate concentrazioni di nutrienti e di composti bioattivi (come immunoglobuline, fattori di crescita, citochine e fattori antimicrobici) utili a garantire la sopravvivenza dei vitelli. Questi composti diminuiscono nel corso delle mungiture successive, rimanendo ancora in quantità elevate nella seconda e terza mungitura (Blum e Hammon, 2000). Di recente, il colostro bovino (CB) è stato utilizzato nella prevenzione e nel trattamento delle malattie infettive gastroenteriche e respiratorie dell’uomo, mostrandosi come una terapia alternativa o combinata agli antibiotici (Ulfman et al., 2018).

Le principali attività antibatteriche e antivirali del CB risiedono nella capacità dell’immunoglobulina G (IgG) di legarsi a numerosi agenti patogeni, così come anche ad altre componenti del colostro, tra cui la lattoferrina (LTF) e le citochine proinfiammatorie (Ulfman et al., 2018). Nell’industria lattiero-casearia, il CB può essere uno strumento efficace per ridurre l’utilizzo di antibiotici, poiché i vitelli con un adeguato trasferimento di immunità passiva (IgG sierica a 24 ore dalla nascita superiore a 10 g/L) avevano mortalità e morbilità inferiori e necessitavano di un utilizzo minore di antibiotici durante il loro allevamento (Godden et al., 2019). Inoltre, quando la somministrazione di colostro è prolungata nei vitelli, promuove la sopravvivenza delle cellule epiteliali intestinali e riduce il turnover delle cellule epiteliali della mucosa e di conseguenza potrebbe ridurre la suscettibilità alla diarrea e migliorare le performance di crescita (Blättler et al., 2001). Chamorro et al. (2017) hanno integrato i sostituti del latte con sostituti del colostro ottenuti dalle eccedenze degli allevamenti da latte per migliorare la salute dei vitelli pre-svezzamento.

Nel loro studio, l’integrazione di colostro ha diminuito l’incidenza di malattie così come l’utilizzo correlato di antibiotici rispetto ai vitelli senza integrazione. Inoltre, è stato studiato l’effetto del numero dei parti per quanto concerne le IgG nel CB e, anche se in misura minore, per l’IGF-I o la LTF (Blum e Hammon, 2000; Cheng et al., 2008; Tortadès et al., 2022). Il TM è un sottoprodotto sottovalutato della vacca da latte poiché contiene una concentrazione inferiore di costituenti (solidi totali, grassi, immunoglobuline e lattosio) rispetto al colostro e viene spesso considerato latte di scarto dall’industria. Tuttavia, il TM contiene molti componenti bioattivi in quantità maggiori rispetto al latte intero che potrebbero dimostrarsi utili nella lotta contro le malattie neonatali e infettive sia nei vitelli che nella medicina umana. Pertanto, l’obiettivo del presente studio era quello di determinare il valore biologico del TM rispetto al CB per il suo utilizzo in medicina veterinaria e umana. Qui presentiamo risultati interessanti derivanti dalla valutazione delle concentrazioni di IGF-I, IgG e LTF in vacche primipare e multipare, che ci spingono ad effettuare ulteriori ricerche su questo argomento.

Materiale e metodi

Raccolta e analisi del campione

Cento ml di colostro (prima mungitura-M1), il TM dalla seconda (M2) e dalla terza (M3) mungitura e il latte della decima mungitura (M10) sono stati raccolti dal personale dell’allevamento da un totale di 45 Frisone primipare e di 45 multipare selezionate casualmente da tre diversi allevamenti commerciali (2 x 15 vacche per ciascuna azienda) nel nord-est della Spagna e congelati a -20° C fino al momento dell’utilizzo. I campioni sono stati raccolti dopo pulizia e disinfezione dei capezzoli delle vacche in provette Falcon da 50 ml sterilizzate. In tutti gli allevamenti, le vacche sono state messe in asciutta 60 giorni prima del parto, e gli allevamenti B e C hanno vaccinato le vacche in asciutta contro Rotavirus, Coronavirus ed Escherichia coli K99, mentre l’allevamento A non aveva effettuato vaccinazione. Tutte le vacche venivano alimentate con una dieta specifica per vacche in asciutta, anche se questa differiva leggermente tra gli allevamenti (Tabella 1). Inoltre, le vacche negli allevamenti B e C venivano munte tre volte al giorno, mentre nell’ nell’allevamento A due volte al giorno. Il latte di massa di ciascun allevamento è stato campionato ogni due giorni durante lo studio e analizzato per la conta delle cellule somatiche (SCC) e per la conta batterica totale dell’allevamento dal Central Laboratory for Milk Recording (ALLIC, Catalogna, Cabrils, Spagna). La media dei valori della SCC e batteri totali è stata calcolata per ottenere una panoramica generale sulla qualità del latte dell’allevamento. Dopo lo scongelamento a temperatura ambiente, sono state quantificate le concentrazioni di IgG, IGF-I e LTF.

Tabella 1 – Composizione nutrizionale della razione delle vacche in asciutta e qualità media del latte di massa sulla base della SCC e della conta batterica totale negli allevamenti arruolati per lo studio.

Quantificazione dell’immunoglobulina G

I campioni sono stati analizzati per le concentrazioni di IgG utilizzando un singolo kit di immunodiffusione radiale (Radial Immunodiffusion Test, Triple J Farms, Bellingham, WA, USA) secondo le raccomandazioni del produttore. Il colostro bovino e il TM sono stati centrifugati per 15 minuti a 2.000 g a 4° C per rimuovere lo strato di grasso superiore del campione. La frazione di siero di latte è stata raccolta e diluita rispettivamente con soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) 1:10 (M1), 1:5 (M2) e 1:2 (M3). Cinque μL di campione sono stati aggiunti per pozzetto e incubati a temperatura ambiente per 24 ore fino alla lettura della piastra.

Quantificazione del fattore di crescita insulino-simile 1

I campioni sono stati analizzati per valutare le concentrazioni di IGF-I utilizzando un kit ELISA IGF-I (Mediagnost, Reutlingen, Germania). Seguendo il manuale del kit, i campioni sono stati inizialmente diluiti con PBS 1:20 ma, successivamente, alcuni di essi sono stati ripetuti con diluizioni a 1:40 (M1 e M2), 1:21 (M3) o 1:10 (M10) poiché erano fuori dal campo di rilevamento. Le piastre sono state lette a 450 nm utilizzando EMS Reader MF V.2.9-0 di Labsystems (Vantaa, Finlandia).

Quantificazione della lattoferrina

I campioni sono stati analizzati per valutare la concentrazione di LTF utilizzando il kit ELISA Bovine Lactoferrin di Cloud-Clone Corp. (Katy, TX, USA). Seguendo le istruzioni del produttore, i campioni sono stati centrifugati per 15 minuti a 10.000 g a 4° C. La frazione acquosa è stata raccolta e centrifugata altre due volte per un totale di tre cicli. Successivamente, i campioni sono stati diluiti con PBS 1:100.000 (M1 e M2), 1:20.000 (M3) e 10.000 (M10). Le piastre sono state lette a 450 nm utilizzando il lettore di micropiastre modello 680 di Bio-Rad (Hercules, CA, USA).

Analisi statistiche

I dati sono stati esaminati utilizzando statistiche descrittive e sono stati eseguiti boxplot di Tukey per rilevare valori anomali utilizzando JMP^®, versione 16.0.0 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Il criterio di esclusione dei valori anomali era un intervallo interquartile di 1.5 volte che teneva in considerazione ciascuna biomolecola, il numero di mungiture e di lattazioni, e che veniva indicato dalla lunghezza dei baffi del boxplot. Infine, sono state escluse rispettivamente 16, 8 e 24 osservazioni dei dati IgG, IGF-I e LTF, e sono rimaste rispettivamente 315, 267 e 311 osservazioni per l’analisi di IgG, IGF-I e LTF. I restanti valori mancanti provenivano principalmente da campioni M10 perché erano al di sotto dell’intervallo di rilevamento della tecnica utilizzata. Inoltre, i dati ottenuti da una vacca sono stati rimossi a causa della presenza di mastite clinica. Il set di dati finale ottenuto è stato analizzato statisticamente utilizzando il software SAS (versione 9.4, Institute, Cary, NC, USA). I dati sono stati analizzati con un modello a effetti misti che teneva conto degli effetti random della vacca e dell’allevamento, nonché degli effetti fissi rappresentati dal numero dei parti (primipara o multipara), dal numero di mungiture e dalla interazione di entrambe. Per esplorare l’effetto dell’allevamento sui parametri studiati, è stato elaborato un modello ad effetti misti che considerava le vacche come un effetto random e il numero di mungiture, l’allevamento e la loro interazione come effetti fissi. In tutti i casi, la mungitura è entrata nel modello come misura ripetuta utilizzando una matrice di covarianza autoregressiva (la struttura con il criterio bayesiano più basso), ad eccezione dell’IGF-I, per il quale è stata utilizzata una matrice di covarianza non strutturata. Inoltre, nell’analisi della LTF, la piastra è stata inclusa come blocco negli effetti fissi. I dati sono stati precedentemente trasformati in logaritmo per ottenere una distribuzione normale.

Risultati e discussione

Sebbene questo studio non fosse stato concepito per chiarire gli effetti delle pratiche di allevamento sui componenti bioattivi del latte, è stato visto che l’allevamento A aveva concentrazioni più basse di IgG (P < 0.05) rispetto agli altri due allevamenti. La vaccinazione delle vacche in asciutta contro la diarrea neonatale del vitello negli allevamenti B e C, ma non nell’allevamento A, potrebbe aver influenzato questo parametro. Sebbene Baumrucker et al. (2022) abbiano individuato una correlazione positiva tra IgG₁ e LTF, in questo studio IgG e LTF non apparivano correlate. Al contrario, LTF era più bassa (P <0.05) nell’allevamento C rispetto agli allevamenti A e B. Cheng et al. (2008) hanno ipotizzato che la fase di lattazione, la produzione giornaliera di latte e la SCC potessero rappresentare i principali fattori associati alla concentrazione di LTF nel latte. La SCC individuale e il volume di latte delle diverse mungiture possono spiegare le differenze tra i tre allevamenti nelle concentrazioni di LTF. Poiché le diverse pratiche di gestione dell’azienda, come i protocolli di vaccinazione o il volume del latte, possono influenzare la concentrazione di questi composti bioattivi, l’allevamento è stato incluso come effetto casuale nel modello statistico. Nonostante le concentrazioni di IGF-I fossero simili in tutti gli allevamenti, è stata osservata una correlazione positiva con le concentrazioni di IgG (R² = 0.388, P < 0.001), che potrebbe suggerire un meccanismo comune di secrezione di entrambi i componenti. I risultati del presente studio hanno mostrato che la concentrazione di IgG, IGF-I e LTF è diminuita (P < 0.001) dalla prima mungitura alla decima. Le vacche multipare hanno prodotto un colostro/latte di transizione significativamente più ricco di IGF-I e LTF rispetto alle vacche primipare (P < 0.01, P < 0.05, rispettivamente, Tabella 2), e il numero dei parti influenzava la variabilità di IGF-I tra le mungiture M1 e M2 (P <0.001, Tabella 2).

Tabella 2 – Media dei peptidi bioattivi nel latte bovino sulla base del numero di parti.

Con il progredire della mungitura, le vacche multipare, nonostante avessero concentrazioni inizialmente maggiori di M1 e M2, avevano tassi di diluizione di IGF-I simili rispetto alle vacche primipare fino a M3 (Fig. 1). Focalizzandosi sulla concentrazione di IgG, M1 e M2 soddisfacevano lo standard di qualità di 50 g IgG/L utile a garantire la sopravvivenza del vitello (Godden et al., 2019). Dopo il parto, più della metà della concentrazione di IgG veniva mantenuta tra le prime due mungiture. In particolare, il 54%, il 36% e il 5% del contenuto di IgG del CB rimaneva, rispettivamente, nelle mungiture M2, M3 e M10. Questa diminuzione potrebbe essere spiegata non solo da una riduzione della produzione, ma anche dalla pressione osmotica nella ghiandola mammaria causata da molecole come il lattosio, che assorbe più acqua e riduce del tutto la concentrazione delle biomolecole accumulate nella ghiandola mammaria prima del parto. Nel presente studio, le IgG del latte di vacche primipare e multipare mostravano un tasso di scomparsa simile durante le mungiture successive. Per quanto riguarda le concentrazioni di IGF-I, M2, M3 e M10 conservavano rispettivamente il 58, il 25 e il 3% delle concentrazioni di IGF-I di M1 e i valori rientravano nell’ampio intervallo di IGF-I descritto in Meyer et al. (2017).

Fig. 1 – Evoluzione della concentrazione di IGF-1 nel latte bovino in base al numero di parti e di mungiture, primipara (P) e multipara (M). Le differenze statistiche nel numero di mungiture sono indicate come segue: * significa P<0.001.

Anche Blum e Hammon (2000) hanno riscontrato un mantenimento simile della concentrazione di IGF-I dalla prima alla seconda mungitura (63%) e dalla prima alla terza mungitura (34%), con concentrazioni molto basse nel latte maturo. La letteratura che riporta la concentrazione di LTF nel TM è limitata. Questo studio mostra una maggiore conservazione della concentrazione di LTF rispetto a quello di Blum e Hammon (2000), con valori di mantenimento della LTF da M1 a M2 del 72 versus 47% e da M1 a M3, del 38 versus 25%, per questo studio rispetto a quello di Blum & Hammon (2000). La maggior parte della letteratura riguardante la concentrazione di LTF si focalizza sul latte maturo, con la fase di lattazione e la SCC correlate positivamente, e con la produzione di latte correlata negativamente con la concentrazione di LTF nel latte (Cheng et al., 2008).

Questo studio ha rivelato che il TM di M2 conteneva almeno il 54% della concentrazione di molecole bioattive del colostro. Quando è stata confrontata la concentrazione delle componenti del colostro nei campioni M2 rispetto a quelli M1, la LTF è apparsa quella maggiormente conservata (72,3%), seguita da IGF-I (58%) e infine dall’IgG (54%). Anche il numero dei parti ha influito sulla concentrazione di biomolecole nei campioni M2. Nel complesso, le vacche multipare hanno prodotto più molecole bioattive rispetto alle vacche primipare (26, 31 e 34% rispettivamente per IgG, IGF-I e LTF). Attualmente, il colostro in eccesso viene elaborato e trasformato in diversi sottoprodotti per molteplici scopi (Kelly, 2003), come integratori di IgG o di LTF per gli esseri umani (BioNatIn BV, Son en Breugel, Paesi Bassi) o per i vitelli (Saskatoon Colostrum Company Ltd., Saskatoon, SK, Canada), utili a migliorare la funzionalità del sistema immunitario e quella digestiva o per promuovere la nutrizione sportiva migliorando le performance e il recupero. Sul mercato è attualmente disponibile anche un sostituto del TM (Transformula, Bonanza Calf Nutrition, Dundalk, Irlanda).

Questi esempi commerciali dimostrano il potenziale che tale settore può avere nello sfruttare questo surplus di sottoprodotti nutraceutici provenienti dagli allevamenti da latte. Per concludere, il nostro studio dimostra che il TM della seconda mungitura contiene più della metà della concentrazione di molecole bioattive presenti nel colostro. Ciò potrebbe indicare un potenziale di utilizzo futuro di questo sottoprodotto. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per valutare l’effetto del numero dei parti al fine di garantire il mantenimento del valore biologico del TM.

Tratto da: M. Tortadès, E. Garcia-Fruitós, A. Arís, M. Terré, “Short communication: The biological value of transition milk: analyses of immunoglobulin G, IGF-I and lactoferrin in primiparous and multiparous dairy cows”, animal, Volume 17, Issue 7, 2023, 100861, ISSN 1751-7311, https://doi.org/10.1016/j.animal.2023.100861.