La colina e la metionina giocano un ruolo fondamentale nel metabolismo dei mammiferi. La colina viene riconosciuta come una “simil-vitamina” con un ventaglio di funzioni, in quanto principale fosfolipide contenuto nelle membrane di qualsiasi cellula del corpo (in forma di fosfatidilcolina), componente del neurotrasmettitore acetilcolina e diretto precursore della betaina nel metabolismo dei gruppi metile (Figura 1). Oltre a ciò, la carenza di colina nei monogastrici determina generalmente, tra i vari sintomi, l’insorgenza della patologia del fegato grasso.

La metionina è un amminoacido essenziale e principale componente per la formazione delle proteine. Nell’alimentazione delle vacche da latte è considerata inoltre, insieme alla lisina, uno dei due principali amminoacidi limitanti per la produzione di latte e di proteina del latte.

La metionina può contribuire alla biosintesi di fosfatidilcolina, essendo anch’essa in grado di donare gruppi metile. Emmanuel e Kennelly (1984) hanno evidenziato come l’utilizzo in capre in lattazione di colina e metionina radiomarcate sia stato in grado di dimostrare le cinetiche e la capacità di interconversione tra le due molecole. Infatti, nello studio, il 28% della metionina infusa è stato utilizzato per la sintesi di colina, contribuendo al 6% del totale della colina.

Sia la colina che la metionina sono state utilizzate negli ultimi 10/15 anni per una serie di studi effettuati su vacche in transizione, dimostrando entrambe benefici sulle performance produttive degli animali durante la prima fase della lattazione. Sulla base di questa relazione tra le due molecole, sono emerse domande relativamente alla possibilità di sostituire l’utilizzo di colina con quello di metionina, o sulla necessità dell’utilizzo di colina in diete già bilanciate in metionina.

Tuttavia, analizzando nel dettaglio la bibliografia esistente, si riscontrano scarse evidenze che la metionina possa sostituire la colina nel suo ruolo biologico, mentre sembra chiaro che entrambi i nutrienti abbiano effetti e valori specifici nelle vacche in transizione.

Dati scientifici relativi alla colina

Piepenbrink e Overton (2003) hanno dimostrato come la somministrazione di colina rumino-protetta (RPC) durante il periodo di transizione dall’asciutta alle prime fasi di lattazione sia stata in grado di aumentare la produzione di latte corretto per grasso (risposta media 2,4 Kg/die) in vacche fresche. Oltre a ciò, l’utilizzo di colina ha dimostrato in vitro la capacità di diminuire l’accumulo di palmitato radiomarcato e di aumentare la produzione di glicogeno nel fegato, a dimostrazione di un miglior metabolismo epatico. È da notare come le diete in questa prova siano state bilanciate per apporto di metionina grazie all’inclusione in razione di glutine di mais. Nonostante i positivi riscontri a livello epatico, lo studio non ha evidenziato differenze significative su parametri ematici quali il livello di acidi grassi non esterificati (NEFA) e di beta-idrossi-butirrato (BHBA).

In un successivo studio, Zahra et al. (2006) hanno evidenziato un incremento della produzione di latte (1.2 Kg/die) grazie alla somministrazione di RPC; tuttavia, il trattamento non ha avuto alcun effetto significativo su concentrazione ematica di NEFA e BHBA, né tantomeno sulla presenza e accumulo di trigliceridi a livello epatico.

Cooke et al. (2007), hanno in seguito valutato l’effetto della somministrazione di RPC sull’accumulo di trigliceridi a livello epatico in vacche in asciutta con alimentazione limitata. Il modello utilizzato voleva mimare ed estremizzare il normale calo dell’assunzione di sostanza secca che avviene in una vacca durante la fase di transizione. Le vacche trattate con colina hanno evidenziato livelli ematici inferiori di NEFA e una riduzione di trigliceridi accumulati a livello epatico pari al 50% rispetto al gruppo controllo. Oltre a ciò, una volta ristabilita un’alimentazione ad libitum, il livello di trigliceridi accumulatisi nel fegato si è ridotto più rapidamente nel gruppo di animali trattati con RPC.

Zom et al. (2011), hanno riferito che l’utilizzo di RPC in vacche in transizione non ha avuto effetti sui livelli di NEFA e BHBA, ma è stato in grado di ridurre in maniera significativa l’accumulo di trigliceridi epatici; analizzando campioni di tessuto epatico prelevati dagli animali utilizzati in questo studio, Goselink et al. (2013) hanno studiato in vitro le variazioni nell’espressione genica, rilevando come la supplementazione di RPC avesse determinato un aumento dell’espressione del patrimonio genetico relativo alla gestione degli acidi grassi e la conseguente produzione di proteine a bassa densità (VLDL).

In due studi successivi (2008 e 2013) Elek et al., hanno messo in evidenza come la somministrazione di RPC a vacche in transizione sia stata in grado di aumentare la produzione di latte corretto per titolo di grasso (2,5 Kg/die) grazie a una riduzione dell’accumulo di trigliceridi nel fegato e dei BHBA circolanti nel flusso ematico.

Se quanto fino ad ora riportato non bastasse, altri studi hanno evidenziato risposte produttive positive alla somministrazione di RPC sia statisticamente significative (+ 2,4 Kg/die Scheer et al. 2002, + 2.9 Kg/die Pinotti et al. 2003, + 1.8 Kg/die Lima et bal. 2007) che non significative (+ 2.3 Kg/die Janovick-Guretzky et al. 2006).

Dati scientifici relativi alla metionina

Esistono diversi studi che hanno valutato anche l’effetto della metionina quando somministrata durante il periodo di transizione.

Overton et al. (1996) hanno testato l’utilizzo di 0 o 20 gr al giorno di metionina rumino-protetta (RPM), iniziando 7/10 giorni pre-parto e continuando durante la prima fase di lattazione. Le vacche alimentate con l’aggiunta di RPM hanno prodotto 2,7 Kg/die di latte corretto per energia in più.

Socha et al. (2005) hanno confrontato l’utilizzo di RPM a 10,5 gr/die con quello di 10,2 gr/dir di RPM insieme e a 16.0 gr/die di lisina rumino-protetta (RPL), iniziando 14 giorni pre-parto e continuando nella prima fase di lattazione. Le vacche alimentate sia con RPM che RPL hanno prodotto più latte di quelle alimentate con la sola RPM, mentre il gruppo controllo, alimentato con una dieta base e non integrata in amminoacidi, si è posizionato a metà tra le due produzioni. L’inclusione di RPM e di RPM più RPL ha evidenziato un innalzamento della produzione di proteina se le vacche sono state alimentate con una dieta contenente il 18,5% di PG post-parto, ma non quando il livello proteico della dieta è stato ridotto al 16% di PG.

Nessuno degli studi sopra citati ha tuttavia valutato l’effetto della somministrazione di amminoacidi rumino-protetti sia sul metabolismo epatico che su quello energetico.

Piepenbrink et al. (2003) hanno approfondito l’argomento studiando l’effetto della somministrazione di un idrossi-analogo della metionina (HMB) a vacche in transizione, focalizzandosi sia sulle performance produttive che sullo stato metabolico degli animali. Nonostante le vacche trattate abbiano aumentato la produzione di latte di 3 Kg/die, la valutazione degli effetti sul metabolismo (concentrazione ematica di BHBA e NEFA, accumulo di trigliceridi e glicogeno a livello epatico ed analisi in vitro del metabolismo dell’acido propionico e palmitico), ha evidenziato che l’aumento produttivo non era collegato ad alcun cambiamento a livello del metabolismo del fegato.

Questi risultati sono stati successivamente confermati da uno studio di Bertics e Grummer (1999) che, utilizzando un modello similare a quello descritto precedentemente relativamente agli effetti della colina sull’accumulo di trigliceridi a livello epatico in vacche in asciutta con alimentazione limitata, ha valutato gli effetti dell’HMB. Tuttavia, la somministrazione di HMB in questa prova non ha evidenziato alcun effetto sull’accumulo epatico di trigliceridi.

In uno studio più recente, Ordway et al. (2009) hanno testato l’utilizzo sia di estere isopropilico di HBM (HMBi) che di una fonte di RPM su vacche durante la fase di transizione. In questo studio non è stato evidenziato alcun effetto dei trattamenti sulla produzione di latte (rispettivamente 43.5Kg/die, 43.6 Kg/die e 42.10 Kg/die per controllo, HMBi e RPM), mentre gli effetti sul metabolismo degli animali non sono stati presi in considerazione.

Preynat et al. (2009 e 2010) hanno alimentato un gruppo di animali in transizione con RPM, in presenza o meno di una supplementazione in muscolo di un mix di vitamina B12 e acido folico. Il gruppo di vacche alimentate con RPM non ha evidenziato un innalzamento della produzione di latte (37,9 Kg/die vs 37,7 Kg/die, per controllo e trattato, rispettivamente) mentre, al contrario, la concentrazione in PG del latte è aumentata dal 2,94% al 3,04%. Un dato interessante emerso da questo studio è stato quello relativo alla concentrazione epatica di trigliceridi, che addirittura sono risultati più elevati nel gruppo trattato.

Infine, Osorio et al. (2013) hanno testato la somministrazione sia di HMBi che di RPM, rispetto ad una dieta di controllo, in vacche in transizione. Le vacche la cui dieta è stata integrata con metionina hanno evidenziato un’importante crescita in latte rispetto al gruppo controllo (2.4 Kg/die per il gruppo HMBi e 4,3 Kg/die per il gruppo RPM). Nonostante questi risultati, gli effetti di entrambe le fonti di metionina su NEFA, BHBA ed accumulo epatico di trigliceridi non sono stati significativi.

Conclusioni

Sintetizzando quanto sopra riportato, la ricerca condotta ad oggi sull’utilizzo di metionina e colina in vacche in transizione ha evidenziato che entrambi i nutrienti possono ricoprire un ruolo importante. Tuttavia, vanno fatte alcune doverose osservazioni.

Il numero di studi che hanno valutato sia le performance che gli effetti a livello metabolico, e la ripetibilità dei risultati in termini di effetto sulla produzione di latte, sono superiori di gran lunga per la colina rispetto alla metionina.

Inoltre, molti degli studi presentati hanno evidenziato un effetto della colina sia sul miglioramento del metabolismo epatico che sulla riduzione dell’accumulo di trigliceridi nel fegato, a supportare quindi i risultati poi evidenziati sulle performance produttive. Questi meccanismi biologici sono in linea con il classico sintomo da carenza di colina nei monogastrici, ossia l’insorgenza del fegato grasso.

La bibliografia esistente relativa all’utilizzo di RPM in vacche in transizione evidenzia la potenziale risposta in produzione di latte: tuttavia, questa non può essere correlata al metabolismo epatico, ma piuttosto ad un potenziale miglioramento della risposta immunitaria o, più semplicemente, al riconosciuto ruolo della metionina quale amminoacido limitante non solo durante la fase di lattazione, ma anche in quella immediatamente precedente al parto.

 

Autori

Thomas R. Overton, Ph.D., Professore in Dairy Management e Capo del Dipartimento di Animal Science presso la Cornell University.

Stefano Vandoni, Ph.D., Technical Service Manager, Balchem Italia.