Progetto IMMA: “Identificazione di marcatori immunologici per lo studio del benessere animale”

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Progetto IMMA: “Identificazione di marcatori immunologici per lo studio del benessere animale”

La selezione genetica delle bovine da latte per la produzione, ha portato inevitabilmente a problemi di consanguineità e con questi ad un indebolimento del sistema immunitario. Infatti, la depressione da inbreeding ha ridotto la resistenza alle malattie causando maggiore suscettibilità alle infezioni nel post-parto, riduzione della fertilità e della produttività e un inevitabile aumento dei costi per la gestione degli animali e dell’azienda.

Già nel 1988, O’Brien and Everman avevano evidenziato che il sistema immunitario risultava essere compromesso nelle popolazioni con elevato inbreeding, proprio a causa di una riduzione della variabilità genetica. Più recentemente Cartwrigt et al., (2011) hanno mostrato che vitelli di razza pura Holstein hanno avuto una ridotta produzione di anticorpi rispetto ai vitelli frutto di incrocio Norvegian Red vs Holstein, mentre Mendoca e collaboratori (2010; 2013) hanno osservato che le bovine di razza Hostein hanno manifestato più alta probabilità di sviluppare infezioni intrauterine nel post-partum e una ridotta capacità fagocitaria al giorno del parto rispetto all’incrocio con la razza Montbeliarde.

Negli ultimi anni si è assistito a un crescente interesse per la pratica dell’incrocio fra razze da latte, visto come un nuovo approccio alla sostenibilità delle produzioni animali nei sistemi zootecnici. Questo sistema riproduttivo, da tempo consolidato nelle produzioni avicole e suinicole, ha l’obiettivo di poter sfruttare l’effetto dell’eterosi per migliorare l’efficienza produttiva, riproduttiva e la resistenza alle malattie. Questo effetto si verifica proprio perché l’incrocio azzera la consanguineità.

È sempre più evidente che la suscettibilità alle malattie negli animali in produzione zootecnica stia occupando un ruolo sempre più importante tra le priorità della ricerca. Il benessere e la salute dell’animale costituiscono un pilastro della politica comunitaria per la salute pubblica e la sicurezza alimentare. Un aspetto importante, che bisogna tenere in grande considerazione, è il concetto “One-Health” che sintetizza come la salute animale, la salubrità dei prodotti e la salute dell’uomo siano strettamente interconnessi. Secondo questa visione è indispensabile poter riguadagnare la fiducia dei consumatori, che desiderano avere da un lato il benessere animale e dall’altro prodotti di alta qualità.

A tale scopo, la ricerca in ambito zootecnico, dovrebbe tener sempre più in considerazione la selezione di animali più robusti e resistenti nel tempo, cercando di identificare nuovi marcatori dello stato di salute e di benessere animale. Per fare questo è necessario adottare un approccio animal-based, cioè monitorare gli animali a livello individuale. Infatti, in accordo con i più recenti orientamenti scientifici, la Commissione Europea (http:/www.efsa.europa.eu/it/topic/animalwelfare.html) reputa necessaria l’elaborazione di indici misurabili del benessere animale.

Nell’ambito di questa tematica si è sviluppato il progetto IMMA (IMmunological MArkers) dal titolo ”Identificazione di marcatori immunologici per lo studio del benessere animale”. Tale progetto, finanziato dal MiPAAFT (D.M. 16850/7303/2016) è stato condotto presso il Centro Zootecnia e Acquacoltura del CREA di Monterotondo ed è stato effettuato su una mandria sperimentale, costituita da animali di razza Frisona Italiana, Pezzata Rossa Italiana e da meticce frutto del loro incrocio.

Il progetto IMMA ha avuto come obiettivo l’individuazione di un pannello di marcatori immunologici e metabolici indicatori di benessere animale.

Questo obiettivo principale è stato perseguito attraverso una serie di obiettivi specifici:

1) Individuare e studiare parametri indicatori di una maggiore capacità di risposta immunitaria a situazioni di stress come il periparto.

2) Verificare l’effetto dell’eterosi sull’incrocio.

3) Individuare fenotipi da utilizzare per l’identificazione di animali più “robusti e longevi” con potenziate capacità di risposta immunitaria e quindi più idonei per sistemi produttivi di tipo intensivo.

La caratterizzazione del sistema immunitario innato e adattativo è stata effettuata mediante citofluorimetria attraverso la determinazione dell’andamento dei principali subset leucocitari (linfociti T e i loro subset, linfociti B, monociti, neutrofili, eosinofili, cellule Natural Killer) e del rapporto CD4:CD8. La letteratura ha messo in evidenza come molti di questi parametri immunologici sembrino avere una significativa variabilità individuale e quindi possano venire alterati dalla selezione (Banos et al. 2013).

I risultati ottenuti in questo studio hanno messo in evidenza che i tre gruppi genetici hanno risposto ai fattori ambientali in maniera diversa. In particolare è stato osservato che:

  • gli animali meticci e quelli di razza Pezzata Rossa hanno valori medi di neutrofili e monociti al parto significativamente più bassi rispetto alle Frisone;
  • le Pezzate Rosse hanno valori medi di Linfociti T al parto significativamente più alti delle meticce e delle Frisone;
  • le meticce hanno valori medi di Linfociti B ed NK al parto più alti delle Frisone e delle Pezzate Rosse;

Infine, la valutazione dell’eterosi, intesa come condizione per cui i prodotti dell’accoppiamento di individui appartenenti a determinate linee sono superiori alla media delle popolazioni parentali, ha evidenziato in modo significativo come i parametri immunitari abbiano caratteristiche di miglioramento nell’incrocio rispetto alle razze parentali.

Oltre all’immunofenotipo, è stata valutata anche la risposta immunitaria innata attraverso lo studio di molecole di adesione, come la L-selectina (CD62L) e la beta-integrina (CD11b), presenti sulla membrana dei neutrofili quali indicatori della capacità di risposta di queste cellule all’aggressione da patogeni.

La letteratura riporta che in seguito a stimoli infiammatori (LPS, IL1 citochine pro-infiammatorie) l’espressione quantitativa del CD11b aumenta sulla superficie del neutrofilo, mentre l’espressione del CD62 diminuisce. Le molecole del CD11b e del CD62L sono importanti per il mantenimento di uno stato di salute dell’animale e una loro disfunzione potrebbe portare a infezioni e condizioni di malattia cronica, come è stato osservato nell’uomo.

I risultati ottenuti nel progetto hanno messo in evidenza che:

  1. i livelli di espressione del CD62, in valore assoluto, sono più alti nella Pezzata Rossa rispetto alla Frisona;
  2. l’espressione di questa molecola nella razza Frisona ha un’elevata variabilità individuale, in particolare al momento del parto, mentre i meticci una minore variabilità individuale rispetto alle razze pure;
  3. l’espressione del CD11b sui neutrofili aumenta significativamente al parto nelle 3 razze;
  4. l’espressione risulta più bassa nella pezzata Rossa rispetto alla Frisona e alla meticcia.

In IMMA è stata studiata anche l’attivazione dell’enzima PARP1 durante un processo infiammatorio. Numerosi studi nell’uomo hanno da tempo dimostrato che PARP1 è coinvolta in diverse malattie infiammatorie, incluso il cancro, ed è stato osservato come PARP1 sia fortemente attivata durante l’infiammazione regolando numerosi eventi del processo infiammatorio.

I risultati dello studio hanno evidenziato un’attivazione dell’enzima sia a livello locale (latte) che a livello periferico (sangue) durante una infiammazione mammaria (mastite).

Nell’insieme, questo progetto ha apportato un notevole contributo alle conoscenze sui meccanismi di difesa immunitaria nella bovina da latte, utili per descrivere ed identificare meglio gli animali con potenziate capacità immunitarie, più resistenti e più adatti a condizioni di allevamento intensivo.

In conclusione, i fenotipi studiati, fornendo nuove informazioni sullo stato di salute e di benessere dell’animale, potrebbero essere utilizzati in futuro nell’ambito di un servizio di assistenza agli allevatori dei bovini da latte e, in prospettiva, come fenotipi da selezionare mediante appositi programmi di miglioramento genetico.

La sfida del futuro, non solo per l’allevamento dei bovini da latte ma per tutti gli animali di interesse zootecnico, sarà cercare di bilanciare alti livelli di produzione con il mantenimento di uno stato di buona salute e di benessere dell’animale.

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About the Author:

Responsabile scientifico e coordinatrice del progetto IMMA (D.M 16850 del 21/06/2016). Ricercatore c/o il CREA-Centro di Ricerca Zootecnia e Acquacoltura sede di Monterotondo. Email: giovanna.dematteis@crea.gov.it

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