Doel 20/10/2017. Milieu en maternale invloeden tijdens de dracht op de grootte en het metabolisme van een pasgeboren Holsteinkalf

Transcriptie

1 Milieu en maternale invloeden tijdens de dracht op de grootte en het metabolisme van een pasgeboren Holsteinkalf G Opsomer en M Van Eetvelde Vakgroep Voortplanting, Verloskunde en Bedrijfsdiergeneeskunde Faculteit Diergeneeskunde Universiteit Gent 1 Doel Het bespreken van enkele fascinerende data verkregen uit veldstudies betreffende pre- en postnatale maternale- en omgevingsfactoren die een invloed hebben op de grootte en het metabolisme van een pasgeboren Holsteinkalf o en daardoor mogelijks ook een uitgesproken effect hebben op de melkproductie, vruchtbaarheid, gezondheid en langleefbaarheid van de dieren 2 Programmeren tijdens de ontwikkeling Stimuli tijdens specifieke perioden in de vroege ontwikkeling Permanente veranderingen in de fysiologie/metabolisme van het individu Gevolgen voor gezondheid zowel op korte als op lange termijn Langleefbaarheid 3 1

2 Inleiding Dutch famine cohort studie o hongerwinter WOII Painter et al., Dutch Famine Leningrad Siege no catch-up growth catch-up growth 5 Een beetje koeiologie Melkproductie: o 305-dagen: 10,000 kg melk o 305-dagen: 700 kg vet en eiwit o dagelijkse productie >50-60 liter Efficiënte productie: o goede vruchtbaarheid o eerste inseminatie op een leeftijd van14 maanden (370 kg) (dracht bij een moeder die nog volop in groei is) o leeftijd bij eerste kalving: 24 maanden o tussenkalftijd van 385 tot 400 dagen (dracht tijdens melkproductie) 6 2

3 Uitdagingen voor onze moderne koeien Geassocieerd met hoge melkproductie: o hogere gevoeligheid voor metabole stoornissen vette leverziekte ketose, melk- of kalfziekte o hogere gevoeligheid voor inflammatoire aandoeningen o hogere gevoeligheid infectieuze aandoeningen o subfertiliteit (e.g. hogere prevalentie van ovariële stoornissen zoals cysteuze ovaria en baarmoederontsteking moeilijker drachtig worden) o korte levensduur 7 Transitieperiode Droogstand Lactatie Energie voor melkproductie Droge stof opname Metabole stress Energie voor foetale groei Negatieve energiebalans 3 weken 3 weken Dagen in lactatie Kalving Transitie periode 8 9 3

4 HUMAAN MELKVEE 20/10/2017 Inleiding Pinken KI op ± 14 maanden Multipare koeien KI < 100 DIM Nog volop in groei tijdens de eerste dracht Productie van grote hoeveelheid melk tijdens de dracht Tijdens de dracht confrontatie met andere energie-eisende processen 10 Inleiding Ondervoeding tijdens de zwangerschap Energie tekort voor baby Placenta Geboortegewicht Gezondheid op latere leeftijd Levensverwachting Groei/lactatie tijdens dracht Energie tekort voor kalf? Placenta Geboortegewicht Gezondheid op latere leeftijd Korte levensverwachting11 Studies PLACENTA PRENATAAL geboortegewicht en metabolisme POSTNATAAL groei vruchtbaarheid PRODUCTIE levensproductie 12 4

5 Ontwikkeling van de placenta Fowden & Forhead, Ontwikkeling van de placenta Doel: inschatten van het effect van groei/melkproductie op de ontwikkeling van de placenta Onderzoek op basis van nageboorten: o maternale groei: WB pinken WB koeien o lactatie: HF pinken HF koeien Van Eetvelde et al., Ontwikkeling van de placenta Nageboorten o gewicht van nageboorten en cotyledonen o aantal cotyledonen o totale cotyledonaire oppervlakte uitwisseling moeder - kalf Van Eetvelde et al.,

6 Cotyledon number Weight (kg) Gewicht van het kalf (kg) 20/10/2017 Ontwikkeling kalf resultaten primiparous BB (r=0.46, P=0.05) multiparous BB (r=0.68, P<0.001) primiparous HF (r=0.33, P=0.09) multiparous HF (r=0.11, P=0.47) Borstomtrek (cm) 16 Ontwikkeling placenta Placenta Membranes Cotyledons Primi HF Primi BB Multi HF Multi BB P<0.05 Van Eetvelde et al., Ontwikkeling van de placenta Primi HF Primi BB Multi HF Multi BB P<0.05 Van Eetvelde et al.,

7 Total cotyeldonary surface (m²) 20/10/2017 Ontwikkeling van de placenta Total number of cotyledons (%)25 Multiparous BB Primiparous BB P<0.05 Individual cotyledonary surface range (cm²) Van Eetvelde et al., Ontwikkeling van de placenta 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Primi HF Primi BB Multi HF Multi BB P<0.05 Van Eetvelde et al., Ontwikkeling van de placenta Conclusie: De placenta beschikt over een aantal compensatiemechanismen o tijdens de vroege dracht: meer cotyledonen behoud van de dracht o op het einde van de dracht: uitbreiden van de cotyledonaire oppervlakte verhoogde behoefte aan nutriënten voor het kalf Van Eetvelde et al.,

8 Studies lichaamsgewicht ± 1500 kalveren metabolisme ± 500 kalveren groei en vruchtbaarheid ± 100 pinken lactatie 74 vaarzen 22 Geboortegewicht Doel: het effect nagaan van groei/melkproductie tijdens de dracht op de intra-uteriene ontwikkeling van het kalf Geboortegewicht van 1,594 HF kalveren o 540 eerstekalfsdieren o 1,054 multipare koeien Kamal et al., Geboortegewicht Maternale factoren: o pariteit / leeftijd o lichaamsmaten / conditiescore o lactatieparameters (Milkbot model) tijdens de dracht o 6,193 kg melk o 446 kg glucose o 217 kg eiwitten (Ehrlich, 2011) Kamal et al.,

9 Geboortegewicht Gewicht : o vrouwelijke kalveren o eerstekalfs moeders jongere leeftijd op moment van afkalven o multipare moeders hogere melkproductie tijdens de dracht kortere droogstand Kamal et al., Geboortegewicht Hoge melkproductie KALVING DROOG KALVING 26 Geboortegewicht Hoge melkproductie / hoge persistentie! KALVING DROOG KALVING DROOG 27 9

10 Metabolisme van het kalf Doel: het effect nagaan van maternale groei/melkproductie tijdens de dracht op het metabolisme van het neonatale kalf 481 HF kalveren o basale glucose/insuline spiegels proxy voor insuline sensitiviteit o glucose stimulatie (150 mg/ kg LG) proxy voor ontwikkeling van de pancreas Kamal et al., Metabolisme van het kalf basale insuline spiegels (meer insuline resistent): o vrouwelijke kalveren o multipare moeders hogere melkproductie tijdens de dracht langere droogstandsperiode Kamal et al., Prenatale ontwikkeling Effect van hoge melkproductie en lengte droogstand o op geboortegewicht o op glucose en insuline metabolisme van het kalf Algemene hypothese: prenatale challenge kleinere pasgeborene hogere insuline gevoeligheid catch up growth snellere vervetting insuline resistentie hogere gevoeligheid voor metabole stoornissen en vruchtbaarheidsproblemen Verder onderzoek nodig om dit finaal te bevestigen: o metabole status van de moeder? o consequenties voor de nakomeling op langere termijn? Kamal et al.,

11 Glucose (mmol/l) and Insulin (mu/l) Avergae temperature 20/10/2017 Geboorteseizoen Kalveren geboren tijdens de warmere maanden: o grotere cotyledonaire oppervlakte thv de placenta o lagere geboortegewichten kalveren o kalf hogere insulinegevoeldigheid Hypothese: o warme omgeving perifere vasodilatatie minder bloed naar de uterus kleiner kalf dat insulinegevoeliger is Kamal et al., 2014 and 2015; Van Eetvelde et al., C C 16 C 14 C 8 12 C 10 C 6 8 C 4 6 C 4 C 2 2 C 0 0 C Month of birth Van Eetvelde et al., Studies PLACENTA PRENATAAL POSTNATALE GROEI LACTATIE 33 11

12 Lichaamsgroei- inleiding Small for Gestational Age (SGA)babies o lagere insuline gehaltes in het serum (= meer insuline gevoelig) weerspiegeling van voedseltekort o Catch-up growth switch van insuline gevoeligheid (van insuline gevoelig naar insuline resistent) reeds op leeftijd van 1 jaar duidelijke daling van insulinegevoeligheid met secundaire hyperinsulinemie o Gevaren voor gezondheid op langere termijn: hoge bloeddruk vroeg optreden van puberteit en hoger risico voor PCOS glucose intolerantie & type II diabetes Hales et al., 1991; Barker et al., 1993; Ibanez et al., Lichaamsgroei bij HF-kalverenhypothesis Catch-up groei bij melkvee o is meer uitgesproken bij kalveren die geboren worden met een lager lichaamsgewicht en een daarbij horende hogere insuline gevoeligheid o kan aanleiding geven tot vervetten op jongere leeftijd met daarbij horende vruchtbaarheids- en gezondheidsproblemen 35 Lichaamsgroei preliminaire resultaten 3 groepen (dagelijkse groei gedurende eerste 6 maanden) traag: <750 g/dag (n=6) matig: g/dag (n=40) snel: >950 g/dag (n=5) Groei Traag Matig Snel P-value Geboortegewicht (kg) 39 ± ± ± Glucose (mmol/l) 6.5 ± ± ± Insuline (mu/l) 12.9 ± ± ±

13 Pregnancy rate (%) 20/10/2017 Lichaamsgroei preliminaire resultaten Groei traag matig snel P-value EERSTE INSEMINATIE Leeftijd (d) 445 ± ± ± Gewicht (kg) 378 ± 29 a 414 ± 41 a 473 ± 45 b CONCEPTIE Leeftijd (d) 480 ± ± ± Gewicht (kg) 406 ± 82 a 425 ± 45 a 506 ± 41 b KALVING Leeftijd (d) 755 ± ± ± Gewicht (kg) 627 ± 69 a 616 ± 72 a 734 ± 145 a BFT (mm) 16 ± ± ± Lichaamsgroei preliminaire resultaten 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1st AI 2nd AI 3rd AI 4th AI Slow Moderate Fast 38 Lichaamsgroei preliminaire conclusies SNEL groeiende pinken o lagere basale insulinegehaltes neonataal o verminderde vruchtbaarheid o zwaarder lichaamsgewicht o meer vervet op moment van 1 ste kalving Humane situatie: catch up growth met daaraan gekoppelde problemen Lage perifere insulinespiegels bij pasgeboren kalf: o is mogelijks het resultaat van stress prenataal o is mogelijks een voorloper van de snelle catch up growth postnataal consequenties voor eicelkwaliteiten verloop van de ovulatie? hoger risico voor metabole stoornissen? 39 13

14 Studies PLACENTA PRENATAAL POSTNATAAL LACTATIE 40 Productie 1 ste lactatie Doel: factoren opzoeken die geassocieerd zijn met het niveau van de melkproductie tijdens de eerste lactatie 305-d melk productie van 74 HF vaarzen o maternale factoren o omgevingsfactoren o ontwikkeling van de vaarzen Van Eetvelde et al, Productie 1 ste lactatie melkproductie tijdens 1 ste lactatie o jongere leeftijd op moment van afkalven o lager gewicht op moment van afkalven o geboren tijdens de winter voeding? fotoperiode? omgevingstemperatuur? Van Eetvelde et al,

15 Glucose (mmol/l) and Insulin (mu/l) Avergae temperature 20/10/ C C 16 C 14 C C 10 C 8 C C 4 C 2 C 0 0 C Month of birth Van Eetvelde et al., Productie 1 ste lactatie Geboorte tijdens de zomer o basale insuline spiegels (meer insuline gevoelig) Mogelijke gevolgen: o ontwikkeling van insuline resistentie op jonge leeftijd met als gevolg: snellere en ook vettere groei o hogere melkproductie tijdens de eerste lactatie o Maar lagere vruchtbaarheid als pink, hoger risico voor allerlei metabole stoornissen, lagere levensduur??? 44 Van Eetvelde et al., 2017 Conclusies Omgevingsfactoren tijdens de dracht (groei, lactatie, omgevingstempertuur) Impact op ontwikkeling (grootte en metabolisme) van pasgeboren melkveekalveren Gevolgen voor gezondheid, vruchtbaarheid en prodcutie (en langleefbaarheid??) 45 15

16 46 Meer onderzoek is nodig om onze (preliminaire) data te bevestigen: o meer dieren o interventie studies fundamentele studies zijn nodig om: o Onderliggende mechanismen uit te klaren o Preventieve en curatieve strategieën te ontwikkelen om de productie, vruchtbaarheid, gezondheid en finaal ook langleefbaarhied bij ons melkvee te verder te verbeteren 47 Bedankt! 48 16