Effetti della somministrazione nel pre e post-parto di metionina rumino protetta in bovine di razza Frisona multipare: performance della lattazione e concentrazioni plasmatiche degli aminoacidi
Introduzione
Durante l’ultimo decennio, la formulazione di diete per bovini da latte per gli AA è stata un importante obiettivo della gestione nutrizionale delle vacche. Gran parte della recente ricerca riguardante gli AA è rivolta verso un miglioramento del contenuto di proteine e di grassi nel latte, e verso la potenziale riduzione del contenuto di CP nelle diete per bovini da latte al fine di ridurre i costi dell’alimentazione e l’escrezione di azoto nell’ambiente (Arriola Apelo et al., 2014a; Sinclair et al., 2014; Lean et al., 2018).
La metionina è considerata un AA essenziale e generalmente è ritenuta limitante in alcune tipologie di razioni per bovini da latte, specialmente in quelle con un elevato contenuto di farina di soia (NRC, 2001; Patton, 2010; Zanton et al., 2014). Nei mammiferi, un codone Met viene utilizzato per l’inizio della sintesi della maggior parte delle proteine; quindi la Metionina ha un ruolo cruciale in tutti gli aspetti della funzione cellulare. Inoltre, Met è un AA funzionale, con ruoli importanti nella metilazione del DNA, nella regolazione della traduzione, nella sintesi di altre molecole (ad esempio, colina, poliammine) e nell’equilibrio antiossidante (Brosnan e Brosnan, 2006; Brosnan et al., 2007; Wu, 2010).
Studi condotti in precedenza hanno riportato una maggiore concentrazione di proteine del latte in quelle vacche alimentate con metionina rumino-protetta (RPM) sia prima che dopo il parto (Socha et al., 2005; Ordway et al., 2009; Osorio et al., 2013), sebbene il quantitativo di proteine e la produzione di latte non sempre siano apparsi aumentati. Pertanto, gli effetti della RPM fornita con la dieta riportati in letteratura appaiono alquanto discordanti, con notevoli variazioni per alcune risposte sulle performance della lattazione (Patton, 2010; Robinson, 2010; Zanton et al., 2014). Più di recente, gli studi si sono concentrati sulla somministrazione di RPM con la dieta durante il periodo di transizione (circa 3 settimane prima e 3 settimane dopo il parto), con l’obiettivo di migliorare il metabolismo e la salute della bovina (Osorio et al., 2014b; Batistel et al., 2017, 2018). Il periodo del periparto è critico ed impegnativo, perché le vacche possono andare incontro a bilanci negativi in termini di energia, MP e AA (Meijer et al., 1995; Drackley, 1999; Bell et al., 2000), che possono poi portare alla comparsa di problemi di salute e alla diminuzione delle performance di lattazione (Meijer et al., 1995; Komaragiri e Erdman, 1997; Chapinal et al., 2012). La maggior parte degli studi è concentrata sul bilancio energetico, sebbene alcuni si occupino di determinare lo status delle proteine e degli AA, la salute degli animali e le performance di produzione in seguito all’aggiunta di specifici AA (Meijer et al., 1995; Shibano e Kawamura, 2006; Zhou et al., 2016a).
Recentemente, studi hanno dimostrato che la somministrazione di RPM con la razione può andare a migliorare la funzionalità del sistema immunitario, regolare il processo infiammatorio e lo stress ossidativo, migliorare il metabolismo epatico e probabilmente, la salute complessiva dell’animale, con conseguenti miglioramenti nella DMI e, di conseguenza, nelle performance di lattazione (Osorio et al., 2013; Zhou et al., 2016c; Batistel et al., 2017). Tuttavia, questa risposta è contraddittoria, poiché altri studi hanno mostrato miglioramenti lievi o nulli per quanto riguarda le performance di lattazione di vacche alimentate con RPM durante il periodo del pre- e del post-parto (Ordway et al., 2009; Lee et al., 2019; Tamura et al. 2019). L’efficacia della somministrazione di RPM nel far aumentare le concentrazioni di Met circolanti è stata dimostrata in precedenza (Berthiaume et al., 2006; Ordway et al., 2009; Lee et al., 2015). Numerosi studi che valutavano gli effetti della somministrazione con la dieta di RPM (o dell’analogo di Met) hanno evidenziato la presenza di AA circolanti nel plasma in vacche a metà lattazione (Wang et al., 2010; Lee et al., 2015; Giallongo et al., 2016), ma pochi studi hanno riportato il profilo degli AA nel periparto.
Gli studi che esaminavano gli effetti della somministrazione di RPM (o dell’analogo di Met) durante il periodo del periparto hanno riportato un aumento delle concentrazioni plasmatiche di Met ma effetti discordanti per quanto concerneva gli altri AA, mentre alcuni studi riportavano un aumento del profilo complessivo degli AA (Zhou et al., 2016b) ed altri evidenziavano una diminuzione delle concentrazioni di alcuni AA (Overton et al., 1996; Dalbach et al., 2011; Vailati-Riboni et al., 2019).
Inoltre, pochi studi hanno caratterizzato il profilo circolante di Met dopo la somministrazione di RPM (Bach e Stern, 2000; Koenig e Rode, 2001; Toledo et al., 2017). Alcuni studi hanno valutato pool di campioni (Rulquin et al., 2006; Giallongo et al., 2016; Toledo et al., 2017) dimostrando l’efficacia di una razione contenente RPM, anche se questi ed altri studi (che si occupavano sempre di valutare un’alimentazione contenente RPM) non hanno descritto la variazione individuale nei profili degli AA circolanti o le variazioni giornaliere (o quelle tra le singole vacche) nelle concentrazioni degli AA circolanti.
Pertanto, abbiamo ipotizzato che un’alimentazione contenente RPM potrebbe far aumentare la concentrazione e la produzione delle proteine del latte, insieme alla concentrazione di Met plasmatica durante il periodo del periparto. Inoltre, abbiamo ipotizzato che la somministrazione di una TMR contenente RPM nella fase finale della lattazione sarebbe capace di far aumentare la Met plasmatica, con concentrazioni costanti durante l’arco della giornata.
Il nostro obiettivo era quello di determinare gli effetti della somministrazione di una TMR contenente RPM nel periodo del pre e del post-partum (circa 4 settimane prima del parto fino a 112 ± 3 DIM) sulle performance di lattazione e sulle concentrazioni plasmatiche di AA durante il periodo del periparto e durante l’arco della giornata nelle singole vacche che si trovavano nella fase finale della lattazione.
Abstract
Gli obiettivi di questo studio erano quelli di valutare l’effetto della somministrazione di metionina rumino-protetta (RPM) all’interno di una razione mista totale (TMR, Total Mixed Ration) nel periodo del pre- e del post-parto sulle performance della lattazione e sulle concentrazioni plasmatiche di AA nelle vacche da latte.
Un totale di 470 vacche Frisone multipare [235 vacche dell’Università del Wisconsin (UW) e 235 vacche della Cornell University (CU)] sono state reclutate circa 4 settimane prima del parto, stabulate in recinti suddivisi per vacche in asciutta al close-up e per vacche in lattazione ripetuta. I gruppi sono stati assegnati in maniera casuale alle diete previste dal trattamento (pre- e post parto, rispettivamente): gruppo UW dieta di controllo (CON) = 2.30 e 2.09% di Met come percentuale di proteina metabolizzabile (MP) e gruppo dieta RPM = 2.83 e 2.58% di Met come MP; gruppo CU CON = 2.22 e 2.19% di Met come percentuale di MP e gruppo CU RPM = 2.85 e 2.65% di Met come percentuale di MP. I trattamenti sono stati valutati fino a 112 ± 3 giorni in lattazione (DIM, days in milk). La produzione di latte è stata registrata giornalmente. I campioni di latte sono stati raccolti durante la prima e la seconda settimana di lattazione, poi a settimane alterne, e sono stati analizzati per valutare la composizione del latte. Per gli animali presenti nei recinti di lattazione, l’ingestione di sostanza secca (DMI) veniva registrata giornalmente. Il peso corporeo e la body condition score sono stati determinati a partire dai 4 ± 3 DIM e dal parto fino ai 39 ± 3 e 49 DIM, rispettivamente. Le concentrazioni plasmatiche di AA sono state valutate entro le 3 ore dalla somministrazione dell’alimento durante il periodo del periparto [d -7 (± 4), 0, 7 (± 1), 14 (± 1) e 21 (± 1); n = 225]. Inoltre, le concentrazioni plasmatiche di AA sono state valutate (ogni 3 h e per 24 h) dopo la somministrazione dell’alimento a vacche in 76 ± 8 DIM (n = 16) ed entro le 3 h dopo la somministrazione dell’alimento a vacche in 80 ± 3 DIM (n = 72).
Il trattamento con RPM non ha avuto alcun effetto sulla DMI (27.9 vs 28.0 kg/die) o sulla produzione di latte (48.7 vs 49.2 kg/die) per i gruppi RPM e CON, rispettivamente. Le vacche alimentate con il trattamento RPM presentavano un aumento della concentrazione di proteine del latte (3.07 versus 2.95%), della produzione di latte (1.48 versus 1.43 kg/die) e della concentrazione di grassi del latte (3.87 versus 3.77%), sebbene la produzione di grassi del latte non fosse molto diversa.
Tendenzialmente, le concentrazioni plasmatiche di Met erano maggiori nelle vacche alimentate con RPM nei 7 giorni prima del parto (25.9 versus 22.9 μM), non differivano al momento del parto (22.0 versus 20.4 μM), apparivano aumentate al giorno 7 (31.0 versus 21.2 μM) e rimanevano elevate e costanti fino a 21 giorni dopo il parto (giorno 14: 30.5 versus 19,0 μM; giorno 21: 31.0 versus 17.8 μM). Tuttavia, la somministrazione della razione contenente RPM faceva diminuire Leu, Val, Asn e Ser (d 7, 14 e 21) e Tyr (d 14). Nella fase finale della lattazione, la Met plasmatica appariva aumentata per le vacche RPM (34.4 versus 16.7 μM) in modo costante durante tutto l’arco della giornata, senza modificazioni relative agli altri AA. È stata individuata una variazione sostanziale della concentrazione plasmatica di Met (range: RPM = 8.9-63.3 μM; CON = 7.8-28.8 μM) tra le vacche [coefficiente di variazione (CV) > 28%] e nella singola vacca durante l’arco della giornata (CV: 10.5-27.1 %).
In conclusione, la somministrazione di RPM con la razione ha fatto incrementare la concentrazione di Met plasmatica ed ha migliorato le performance di lattazione grazie ad un aumento della produzione di proteine del latte.
Effects of feeding rumen-protected methionine pre- and postpartum in multiparous Holstein cows: Lactation performance and plasma amino acid concentrations
Mateus Z. Toledo1*, Matias L. Stangaferro 2*, Rodrigo S. Gennari 1, Rafael V. Barletta 1 Martin M. Perez 2, Robert Wijma 2, Emily M. Sitko 2, German Granados 2, Magdalena Masello 2, Michael E. Van Amburgh 2, Daniel Luchini 3, Julio O. Giordano 2, Randy D. Shaver 1 and Milo C. Wiltbank 1†
1 – Department of Animal and Dairy Sciences, University of Wisconsin–Madison 53706
2 – Department of Animal Science, Cornell University, Ithaca, NY 14853
3 – Adisseo, Alpharetta, GA 30022
* These authors contributed equally to this work.
† Corresponding author: wiltbank@wisc.edu
J. Dairy Sci. 104
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