RELAZIONE TRA ASPETTI METABOLICI E DELL IMMUNITA INNATA CON LE PERFORMANCE NELLE BOVINE IN TRANSIZIONE

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1 RELAZIONE TRA ASPETTI METABOLICI E DELL IMMUNITA INNATA CON LE PERFORMANCE NELLE BOVINE IN TRANSIZIONE Erminio Trevisi DIANA (Dip. Scienze Animali, della Nutrizione e degli Alimenti) Università Cattolica S. Cuore Piacenza erminio.trevisi@unicatt.it Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 1

2 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 2 Indice Punti critici nel periparto della bovina da latte ad alto merito genetico Come e quando monitorare l adattamento Strategie per ottimizzare il funzionamento del sistema immunitario nel periparto

3 Fenomeni peculiari del periodo di transizione (TP) 1. immunocompetenza (Kehrly, 1997, Lacetera et al., 2005) 2. Severo NEB (mobilizzazione di t. adiposo e muscolare) (Drackley, 1999) IMMAGINE 3. Stato simil-infiammatorio anche in soggetti clinicamente sani (Cappa et al., 1989; Bionaz et al., 2007) 4. Stress Ossidativo IMMAGINE (Formigoni et al., 1997; Bernabucci et al., 2005; Bionaz et al., 2007) 5. Ipocalcemia (Goff, 2007; DeGaris & Lean, 2009) NEl / day ROM mg H 2 O 2 /100 ml Qual è la sequenza degli eventi? Qual è la variazione fisiologica? Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 3

4 Sequenza dei punti critici (soggetti sani) % capacity/phenomenon (at early dry period) Calcemia 100 Immune capacity Oxidative stress 25 Inflammation Days from parturition -25 Ideal: NEB, inflammation, ox stress = 0% Immune capacity, Ca = 100% NEB Trevisi e Minuti, RVS 2018 Il ruolo del sistema immunitario sembra cruciale Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 4

5 1. Immunosoppressione o immunocompetenza In ogni caso si tratta di una ridotta risposta del Sistema Immunitario (SI) rispetto all atteso. Tuttavia: Il SI può essere visto come un sistema unico? Quali aspetti del SI sono coinvolti nel periparto (cellulari e non)? Da tempo si ritiene che tutte le principali funzioni (innate e adattative) siano fisiologicamente ridotte (25-40%) Ma quando iniziano a manifestarsi? Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 5

6 Quando iniziano modificazioni dell immunità nel TP? Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 6 Alcune funzioni del sistema immunitario (SI) sono depresse nel pre-parto: attività fagocitaria NEU proliferazione dei LINF altre componenti (Ig, lisozima) Inizio ridotta immunocompetenza: da -21 d (Kehrly, 1997) solo in prossimità del parto (Jahan et al., 2015) IMMAGINE IMMAGINE Goff & Horst Jahan et al. Vet. Immunology and Immunopathology, 2015

7 Alcune fz del SI si riducono Risposta dei leucociti (rilascio PIC) nel TP Ma altre, come la risposta infiammatoria al parto, cioè attività SI (slide) Contrasto con letteratura? NECESSARIA revisione dei dati pubblicati e delle interazioni tra le varie risposte (slide) Nostri dati (stimolazione del sangue con LPS) NON EVIDENZIANO IMMUNOSOPPRESSIONE in soggetti clinicamente sani Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 7

8 Ceruloplasmin & haptoglobin TP & infiammazione indicherebbe attivazione SI tra -7 e +7 d dal parto, spesso risposta è prolungata Zinc Infiammazione scatenata da rilascio di PIC Bertoni e Trevisi, 2013 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 8

9 Immunosoppressione: estrema semplificazione? Some functions of Immune System (IS) are depressed before the calving:? phagocytosis of NEU proliferation of LINF Kehrli et al., 1989 AJVR: 50:207 IMMAGINE Goff & Horst, 1997, JDS 80: Revisione degli studi di Kehrli et al.: - Manze (poi assimilate a pluripare) - Correzione dati immunologici su popolazione di vitelloni - Autori concludevano immunodepressione appare dopo il parto (ma non per tutti i parametri) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. Kehrli et al., 1989 JDS:

10 IL-1β Risposta dei leucociti (rilascio PIC) nel TP Whole blood stimulation Assay (WBA) with LPS IL-6 WBA Stimulation ex vivo with LPS: 0, 0.01 and 5 µg LPS /ml of blood Incubation (in a rotative oven): 38 C for 3.5 h Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. Control (0 LPS): IL-1β & IL-6 were higher in dry period vs early lactation LPS Stimulations: The highest response of IL-1β from -20 to 3 DFP The highest response of IL-6 from -3 to 3 DFP Maximum response of IL-6 was observed in all phases at the lower intensity of stimuli (LPS) used Jahan et al. Vet Imm & Imm

11 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 11 Trascrittomica su leucociti nel TP (Minuti et al., 2016) Indicano generale aumento delle attività e funzioni dei leucociti circolanti Suggeriscono che nelle bovine "sane" molte funzioni del SI sono disregolate, ma non necessariamente soppresse

12 number TP: Gene expression in leukocytes DEG UP -3 vs. -20 DOWN Minuti et al., 2016, JAM 3 vs vs. -20 time comparison 3+7 vs. -20 Differentially expressed genes (DEG) in circulating leucocytes of dairy cow across different time point comparisons during late pregnancy and early lactation Before calving activation of pathways linked to lipid metabolism and cellular activities (e.g. adhesion, migration, differentiation; phagocytosis) After calving strong inhibition of arachidonic acid metabolism pathway due to down-regulation of enzymes of the eicosanoids pathway (5- LOX and the 12-LOX, key enzymes in the synthesis of leukotrienes) activation of pathways related to cellular activities (e.g. adhesion, migration, differentiation; phagocytosis; inflammation) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 12

13 PAMPs = pathogenassociated molecular pattern; DAMPs = damageassociated molecular pattern Obesity Physical symptoms: fever, tissue damage, pain Activity excess Emotional stress Oxidative stress Cause di rilascio PIC nel TP ed effetti negativi associati (da lieve infiammazione a severe patologie) Heat stress distress Inflammation (PIC, e.g. IL1β-IL6- TNFα) Pathogens (microbes) Parasites Trauma/injury Nutrition: Deficiency / excesses, Poisoning, digestive disorders, etc. Mental symptoms loss of interest for environment, depression, irritability, mild cognitive disorders, suffering (Dantzer et al., 2008) (Johnson and Finck, 2001) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 13

14 PIC sono responsabili della risposta infiammatoria nel TP? Alti livelli PIC prima e dopo il parto associati ad affezioni dell apparato riproduttivo (Ishikawa et al., 2004 J. Vet. Med. Sci. 66, ), a < attività chemiotattica dei neutrofili e livello di mieloperossidasi nei cotiledoni placentari (Kimura et al., 2002; JDS 85: ) IMMAGINE Medio-alti livelli di IL-6 nel pre e posto parto associati a migliore funzionalità epatica e miglior stato di salute (Trevisi et al., 2012 Res. Vet. Sci. 93, ) IMMAGINE Livello PIC più alto asciutta vs lattazione elevata variabilità entro mandria (Trevisi et al., 2012 Res. Vet. Sci. 93, ), I valori più alti nel preparto associati con peggioramento performance (Trevisi et al., 2015; IJAS 14: ) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 14

15 Come variano PIC nel TP Maggiore è livello PIC in gestazione: 1. Minore DMI 2. Più patologie 3. Minore produzione Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. Trevisi et al., IJAS

16 CAUSA della soppressione o disregolazione del SI disregolazione Inflammatory response The relationship between the cellular immune response ( ) and the systemic inflammatory response ( ) to multiple insults. +, Positive, Negative Heyland et al., Proc Nutr Soc Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. Cellular immune response 16

17 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E TP & bilancio energetico da 0/+28 d Marked NEB (mobilization of adipose & muscle t.) NEl/day Required En. Intake En. EB Secondo Komaragiri ed Erdman (1997): - 54 kg grasso (tra -2 e 5 sett. lattaz) - 18 kg grasso (tra 5 e 12 sett. Lattaz) Grummer / Theriogenology 68S (2007) S281 S288

18 Metabolismo lipidico in epatocita e adipocita della bovina con NEB Wathes et al. 2013, Reproduction, Fertility and Development 25, (modificato) Green = key enzymes Red = enzymes up-regulated with NEB (green) = down-regulated with NEB mitocondrio with NEB PDK4 = metabolismo e conserva glucosio riducendo sua conversione ad acetil-coa (ACC1=acetyl CoA carboxylase); ACS=acyl-CoA synthetase; CPT1=carnitine palmitoyl transferase 1; DGAT= diacylglycerolacyltransferase; FABP=fatty acid binding protein; FaCoAD=fatty acid CoA dehydrogenase; FAS= fatty acid synthase; GH=growth hormone; GPA=glycerol-3-phosphate acyl transferase; HSL = hormone sensitive lipase; (PDH=pyruvate dehydrogenase); IL-6=interleukin-6; LPL=lipoprotein lipase; TAG=triacylglycerol; TNF-a = tumor necrosis factor-a; PDK4=Pyruvate dehydrogenase lipoamide kinase isozyme 4 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 18

19 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 19 TP & bilancio proteico Bell, 1995 Bell, 2000 ) Le bovine mobilizzano molte proteine in avvio di lattazione. -21 kg proteine corporee tra -2 e +5 sett. dal parto (Komaragiri ed Erdman, 1997) Overton & Burhans Cornell Nutrition Conference, 2013

20 TP & bilancio proteico e lipidico 3-MH (3 metil istidina): indicatore della mobilizzazione proteica nelle bovine van der Drift, et al. JDS 95 (9): In general: Higher [3-MH] Lower [BHB] Speculation: Higher risk of ketosis if lower protein mobilization Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 20

21 FIAMMATA RESPIRATORIA 4. TP & Stress Ossidativo mg H 2 O 2 /100ml LO-IL HI-IL TOTAL ROMs 9.0 ione ipoclorito DIM Pattern of changes of ROMs during the transition period in cows with low (LO-IL; ) or high (HI-IL; ) plasma IL-6 levels during the last days of pregnancy (different letters indicate significant differences between group means; P< 0.10 at least). Livello ematico ROM pre-parto: di norma molto basso (anche se presenti fattori ossidanti) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 21

22 Ipocalcemia: meccanismo di difesa durante endotossiemia? Associazione tra LPS & ipoglicemia (Eckel & Ametaj JDS 99(8): ): LPS riducono la calcemia in relazione a loro concentrazione (Figure 1 - Waldron et al., JDS. 86: ) Ipocalcemia si verifica in caso di sepsi Somministrazione di Ca durante la sepsi le disfunzioni multi-organo e la mortalità Ca è coinvolto nei processi di detossificazione dei LPS, la sua riduzione ematica potrebbe avere un ruolo protettivo (Collage et al., 2013) LPS Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 22

23 I fenomeni interagiscono nel TP Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 23 funzioni immunitarie aggravata da lipomobilizzazione elevata (Lacetera et al., 2005) Il rilascio di PIC induce infiammazione e produzione di ROM (Sordillo et al., 2009). Infiammaz e ROM causano un nuovo rilascio di PIC (reiterazione: ciclo vizioso). IMMAGINE Infection/ Digestive up-set Bacteria, endotoxins Surgery, trauma, heat stress Excessive inflammatory response Risk ROM ROM IMMAGINE ROM ROM ROM Lacetera et al., 2005 adattato da Heyland et al., 2006

24 Infiammazione & chetosi (nel TP) Healthy cows grouped in accordance to changes of DMI in the last 2 wk before the calving: NR = no reduction (13); LR = decrease in the last few days (11); ER = decrease from 10 days precalving (5) (Trevisi et al., 2002) NEFA BOHB ER in ketosis Uno stato infiammatorio aumenta la lipomobilizzazione e promuove chetosi (secondaria) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 24

25 Healthy vs unhealthy cows in TP Healthy vs unhealthy (in TP) DMI rumination reserves mobilization milk production Better immune response less severe NEB less severe N balance Maintenance energy (less energy & AA for immune system) efficiency welfare fertility longevity Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 25

26 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 26 Indice Punti critici nel periparto della bovina da latte ad alto merito genetico Come e quando monitorare l adattamento Strategie per ottimizzare il funzionamento del sistema immunitario nel periparto

27 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 27 Indice Punti critici nel periparto della bovina da latte ad alto merito genetico Come e quando monitorare l adattamento Strategie per ottimizzare il funzionamento del sistema immunitario nel periparto

28 Quando e cosa monitorare per misurare adattamento nel TP? Ogni giorno (alcuni strumenti di precision lo consentono) Ma non basta (problemi di sensibilità, variabilità, intervalli di riferimento, soglie di allarme ) Biomarcatori (latte, sangue, saliva, feci, urine, pelo, espirato ) offrono indicazioni sull adattamento Sangue: "specchio del metabolismo" Intervalli suggeriti: -28/-7; 3-7; DIM Quali biomarcatori monitorare? Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 28

29 Oggi esistono vari sistemi di controllo utili per identificare problemi S pecifico M isurabile A ccessibile R ealistico T empo 6 6 SMART COW Obiettivo nel periparto: riconoscimento tempestivo dei soggetti problema 1,5,6,7 4 1,2 11,12 11,10 6,10 8 1,3, identificazione, attività ruminativa (2), motoria (3), cardiaca (4), riposo (9); 5- ph, 6- T, 7- rilascio di supplementi 8-composizione latte, 10- ingestione, 11- comportamento, stato salute; 12 stato ingrassamento, Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 29 2

30 Nuovo approccio ai controlli ematici: strumento di precision health PMP classico (popolazione) PMP «precision health» (individuo e SMART) Limiti: 1. prelievi prima (-40/-15) e dopo (+30/+90 DIM) TP 2. costo e tempi 3. finalità principale: individuare errori alimentari Indicatori: parametri bilancio energetico, proteico, minerale, vitaminico; funzionalità epatica PMP si è progressivamente evoluto, ma è strumento incompleto Limiti: 1. costo e tempi di valutazione (superabile ) 2. numerosità controlli (tutti animali e quante volte?) 3. livelli riferimento Limiti relativi se: 1. Aumenta salute 2. Riduce costi farmaci 3. Risolve domande sociali (es. uso antibiotici, welfare) Indicatori disponibili o promettenti 1. negapp/posapp (LFI, LAI) 2. ROM / Antiox 3. NEFA, BHB, creatinina 4. ottimi candidati (es. IL) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 30

31 Numero di animali Per ridurre incidenza malattie cliniche occorre individuare le forme subcliniche Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 31 Animali sani Problemi sub-clinici Problemi clinici Distribuzione degli animali nella popolazione in relazione al loro stato di salute. Conseguenze sulle condizioni di benessere e delle performance (adattato da Santos, 2008).

32 plasma posapp TP & infiammazione Proteine positive di fase acuta es. aptoglobina, ceruloplasmina, SAA Bertoni e Trevisi, 2013 VET CLIN N AM-FOOD A 29(2): plasma negapp Proteine negative di fase acuta es. albumine, lipoproteine, RBP, paraoxonasi Variazioni negapp hanno andamenti più correlati con performance, salute, efficienza alimentare Ceruloplasmin & haptoglobin Zinc Cholesterol & bilirubin Albumin, Vitamin A, paraoxonase Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 32

33 Come valutare le conseguenze dei fatti infiammatori in transition? Evento infiammatorio non è negativo in sé, preoccupano: eccesso effetti collaterali indesiderati reiterazione della risposta Appare ragionevole valutare indicatori che misurano le conseguenze, piuttosto che la presenza (ad es. con negapp) Abbiamo predisposto Indici composti che valutano conseguenze (Trevisi et al., 2016; Trevisi e Minuti, 2018): LAI (Liver Activity Index) (Trevisi et al., 2001; Bertoni et al., 2008) LFI (Liver Function Index) (Bertoni et al., 2006; Trevisi et al., 2012) PIRI (Post-calving Inflammatory Response Index) (Grossi et al., 2013) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 33

34 LFI = Liver Functionality Index Bertoni et al., 2006; Trevisi et al., 2016 parameters 3 plasma biomarkers routinely synthesized by the liver: albumin cholesterol (= lipoproteins) total bilirubin (= indirect measure of the enzymes needed for its clearance) calculation 2 measurements in the 1st month of lactation (3 and 28 DIM) I step: index of each biomarker: for albumin & cholesterol= 50% VI + 50% I; for bilirubin = 67% VI + 33% R (VI = value at 3 DIM; I = increase from 3 to 28 DIM; R = reduction from 3 to 28 DIM) II step: Normalization of indices obtained in the I step, with reference values (X± SD) obtained from healthy cows and good performances score Final score of each cow is the sum of the normalized indices The value can be compared with all the cows (across herds and lactations) More is high the value better is the adaptation and low are consequences due to inflammation Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 34

35 ALBUMIN (g/l) LFI = Liver Functionality Index Direct (albumin, cholesterol) and indirect (bilirubin) indices of negapp response in plasma samples of periparturient cows with high (HILFI) and low (LOLFI) LFI. (Trevisi et al., 2012 Res Vet Sci 93: ) * * * * Days around calving * * TOTAL BILIRUBIN (µmol/l) CHOLESTEROL (mmol/l) 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1, Days around calving * * * * * * * * + * * * Days around calving Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 35 * * * * + *

36 LFI can predict the success of TP (i.e. good vs bad) high (vs low) values of LFI DMI (+13%) rumination reserves mobilization (~30% less) milk production +10% Better immune response [lower liver APR; fewer clinical diseases (-85%), lower rectal T ] less severe NEB: -21% less sever N balance: -13% efficiency: +15% en. & MP Maintenance energy (less energy & AA for immune system) welfare fertility longevity Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 36

37 LFI e spese per farmaci Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 37 Table 2 - Average costs (euro/cow) for the drug treatments in the first month of lactation in multiparous dairy cows, belonging to two herds ranked in tertiles of Liver Functionality Index (LFI): low (LOLFI), intermediate (INLFI), high (HILFI) LFI. Different subscripts among groups of LFI within each herd indicate statistical differences (P<0.05). Herd 1 2 Overall grup of LFI cows antibiotics (1) treatments n. n./cows Trevisi et al RVS 96(2): other galenic drugs (2) (3) cost euro/cow overall LOLFI 7 1,71 b 53,9 b 47,06 b 15,65 b 116,6 b INLFI 6 0,50 a 8,6 a 10,45 a 10,63 ab 29,7 a HILFI 7 0,29 a 8,5 a 17,37 a 1,22 a 27,1 a LOLFI 11 0,73 11,9 17,6 23,7 53,2 INLFI 12 0,58 13,6 12,0 20,6 46,1 HILFI 11 0,36 10,0 5,1 14,2 29,3 54 0,66 16,5 16,8 15,7 49,0 Note: (1) includes antibiotics used intramuscolar (i.m), endovenous(e.v.), intramammary, intrauterine; (2) includes antiinflammatories and other drugs which require the discard of milk after their use; (3) vitamins and minerals supplied orally, i.m. or e.v. (without withdrawal time)

38 LFI: significato pratico La misura dell LFI: 1. Individua soggetti con problemi subclinici (ma a 30 DIM), che: necessitano ancora di attenzioni e cure sono a maggior rischio di infertilità 2. Svela presenza di problematiche subdole di allevamento 3. Monitora stato di salute/benessere di allevamento nel tempo 4. Classifica l andamento del TP ( buona vs mediocre ) e dà un giudizio sulla capacità di adattamento delle bovine Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 38

39 Qualcosa di più precoce (e applicativo) dell LFI? In stalla servono strumenti tempestivi: che segnalino soggetti a rischio entro 1 settimana lattazione Es. PIRI (Post-calving Inflammatory Response Index) strumento diagnostico veloce considera + aspetti coinvolti nella risposta metabolica "sorprende" casi subclinici a 3-7 DIM anche "predittore" di patologie successe? PIRI: va approfondita sua efficacia in base a: costo/benefici indicazioni in combinazione con altre misure "in line" Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 39

40 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 40 bovine selezione score PIRI Grossi et al., XX ASPA Meeting, BO (2013) 56 bovine, frequentemente controllate nel periparto (tra -28 e +28 DIM) per stato salute, prod. latte, BCS, ampio profilo metabolico Analisi delle COMPONENTI PRINCIPALI: scelti 4 parametri che al 7 DIM spiegavano meglio performance entro 28 DIM: aptoglobina (HP), reactive oxygen metabolites (ROM), colesterolo (CHOL) e paraoxonasi (PON) Ad ogni parametro attribuito score tra: 10 (migliore) e 0 (peggiore), su base bibliografica

41 PIRI Grossi et al., XX ASPA Meeting, BO (2013) PIRI = Post-calving Inflammatory Response Index PIRI = HP score + ROM score + CHOL score + PON score High PIRI: low inflammation, low oxidative stress, slight consequences on health/performances Tertile of PIRI PIRI score % on cows with clinical diseases LO-PIRI ± IN-PIRI ± HI-PIRI ± Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 41

42 XXXXXXX XXXXXXX Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 42

43 Reliable Biomarkers: different concentration in biological fluids during the late pregnancy (or late lactation) Candidates for the identification of risky cows before TP: PIC (high): IL6 Trevisi et al., 2015 IJAS 14: ; Amadori et al., 2015 RVS 102:25-26; IL1 Trevisi et al., 2015 Complement (low): Trevisi et al., 2010 JDR 77: Cucp (high): Trevisi et al., 2012 RVS 93: ; Trevisi et al., 2015 ROM (high): Trevisi et al., 2010; 2012; 2015 Sialic acid (high): Trevisi et al., 2010 Bilirubin (high): Trevisi et al., 2012 Albumin (low): Trevisi et al., 2012; 2015 Vitamin A (RBP): Trevisi et al., 2010; 2012 Lysozyme (low): Trevisi et al., 2012; Amadori et al., 2015 But other seems interesting: leukocytes stimulation with LPS (Jahan et al., 2015); amino acids (Zhou et al., 2016, JDS) Rome 8-9 Sept, 2016 Trevisi E. 43

44 Indicatori prima del parto? Differences in TP metabolism could depend from different set up of the immune system Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. Mezzetti et al. (unpublished result) 44

45 Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 45 Indice Punti critici nel periparto della bovina da latte ad alto merito genetico Come e quando monitorare l adattamento Strategie per ottimizzare il funzionamento del sistema immunitario nel periparto

46 Cosa fare in Transition? Minimizzare NEB DMI: + fermentescibilità e NDF (senza rischi SARA) più energia e lipidi (quali?) + lipoproteine + perossisomi ridurre lipomobilizzazione attenuare chetogenesi più proteine - degradabili + a.a. essenziali (anche by-pass?) + glutammina, arginina, cisteina (S.I.) Minimizzare ʺdistressʺ Ambiente familiare per ridurre stress psicologici (piccoli gruppi, spostamenti limitati, igiene, adeguata dieta ) Ottimizzare S.I. Interventi tempestivi per prevenire patologie ed attenuare processi infiammatori (se eccessivi o rialzo termico) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 46

47 Dietary energy prepartum affects the liver transcriptome ~80% NRC prepartum Restricted 4,790 genes with diet time effect ~100% NRC prepartum Control >140% NRC prepartum Overfed (Bionaz and Loor, 2012) CR, 13 Marzo 2019 E. Trevisi - Messa in asciutta 47

48 IMMUNONUTRITION (LFI: tool to assess its effects in TP) immunonutrition = the potential to modulate the activity of the immune system by interventions with specific nutrients immunonutrition Microbiota Immune system Modified gut permeability Improved barrier function Improved barrier function Improved immune function (Calder, BMJ 2003;327:117 8) Lower risk (Calder et al., 2007) Inflammation & its resolution Decreased hyper inflammation Improved wound healing Improved clinical outcome The major nutritional factors pro-resolution are: antioxidants some a.a. (sulphur, BCAA) ω 3 fatty acids and CLA ligands of PPARs competition with ω 6 for lower inflammatory eicosanoid series phyto-products (plants or some components) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 48

49 Model NSAIDs in TP & fertility (Trevisi et al. 2003; Bertoni et al 2004; Trevisi et al., 2008) kg/d 40 MILK YIELD * * ** * * 0,6 0,4 g/l HAPTOGLOBIN CTR AS 30 * CTR AS 0, = injection of acetylsalicylate Days in milk 0, Days in milk group = injection of acetylsalicylate AS = daily i.m. treatments with lysine acetylsalicylate (5 g/d 1,2,3 DIM & 7.5 g/d 4,5 DIM) CTR = control g/100 ml VITAMIN A (RBP) * Days in milk * CTR AS = injection of acetylsalicylate FERTILITY CTR cows n 22,0 23,0 culled cows % of total 15,8 9,5 pregnant cows % of total 86,4 91,3 pregnant at 1 st insemination % of pregnant 21,1 52,4 repeat breeders % of pregnant 36,8 28,6 services per pregnancy ( ) n 2,68 2,38 open days ( ) n 131,8 106,3 Fertility Status Index (FSI) (@) n 12,6 61,8 LEGEND: ( ) after logarithmic tranformation; (@) Esslemont and Eddy (1977). AS Trevisi e Bertoni (2008) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 49

50 Rumen-protected Met lessens inflammation and oxidative stress Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 50 Loor et al., 2016 Diet P-value Parameter Control MetaSmart Smartamine Diet Met Liver Function/Metabol. Carnitine, nmol/g tissue <.01 Albumin g/l Inflammation Ceruloplasmin, umol/l Serum Amyloid A, ug/ml Oxidative Stress Oxygen Radical Absorbance capacity (ORAC), mol/l Glutathione, mm Met = Control vs MetaSmart + Smartamine (Osorio et al., 2014)

51 Better liver function and lower inflammation in cows fed Methionine 37.5 Met P = 0.04 Day P < 0.01 Met*Day P = 0.15 Avg g/l higher Benchmarks for cows with high (white bar) to low (black bar) liver functionality 37.0 Albumin (g/l) Day relative to Parturition With Met Without Met Zhou et al. (2016b) Bertoni et. al. (2008 JDS) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 51

52 Effects of rumen protected methyl donors in the liver DMI GSH Taurine Oxidative Stress Cytokines Better LFI Loor, 2015 (modified) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 52

53 1 OTTIMIZZARE TP Ottimale stato ingrassamento (BCS fine lattaz ) 10 punti essenziali 2 Durata asciutta (~50 d) Profilassi malattie infettive. Mascalcia regolare Prevenzione: malattie metaboliche, disturbi digestivi, distocia Tempestività: in rilevazione dismetabolie ed interventi 6 Ottimizzare risposta immunitaria (es. prevenire eccessiva risposta infiammatoria o attenuarla) 7 Curare welfare (ottimizzare gestione gruppi, evitare distress) Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 53

54 Many thanks for attention QUESTIONS? Dr Andrea Minuti PostDoc Dr Matteo Mezzetti PhD student Dr Annarita Ferrari PostDoc Dr Fiorenzo Piccioli Cappelli Senior Researcher CERZOO - CREI - Università Cattolica del Sacro Cuore Dr Giorgia Lovotti Lab Collaborator Monterotondo 11/01/2019 Trevisi E. 54