WELKE FACTOREN BEPALEN DE LICHAAMSGROOTTE VAN EEN PASGEBOREN HOLSTEIN KALF?

Transcriptie

1 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar WELKE FACTOREN BEPALEN DE LICHAAMSGROOTTE VAN EEN PASGEBOREN HOLSTEIN KALF? door Elke DEPREESTER Promotor: Prof. Dr. G. Opsomer Literatuurstudie in het kader van de masterproef.

2

3 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar WELKE FACTOREN BEPALEN DE LICHAAMSGROOTTE VAN EEN PASGEBOREN HOLSTEIN KALF? door Elke DEPREESTER Promotor: Prof. Dr. G. Opsomer Literatuurstudie in het kader van de masterproef.

4 De auteur en de promotor(en) geven de toelating deze studie als geheel voor consultatie beschikbaar te stellen voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van gegevens uit deze studie. Het auteursrecht betreffende de gegevens vermeld in deze studie berust bij de promotor(en). Het auteursrecht beperkt zich tot de wijze waarop de auteur de problematiek van het onderwerp heeft benaderd en neergeschreven. De auteur respecteert daarbij het oorspronkelijke auteursrecht van de individueel geciteerde studies en eventueel bijhorende documentatie, zoals tabellen en figuren. De auteur en de promotor(en) zijn niet verantwoordelijk voor de behandelingen en eventuele doseringen die in deze studie geciteerd en beschreven zijn.

5 VOORWOORD Bij het schrijven van deze literatuurstudie hebben verschillende personen mij met raad en daad bijgestaan. Ik zou hen dan ook heel graag willen bedanken voor hun inzet en tijd. De inbreng van mijn promotor Prof. Dr. G. Opsomer, zowel conceptueel als inhoudelijk, is belangrijk geweest in het tot stand komen van het finale resultaat. Daarom wil ik hem zeker uitdrukkelijk bedanken voor zijn tijd en kritische noot! Verder is ook nog een woordje van dank op zijn plaats voor mijn ouders en broer, voor hun steun en tips bij de afwerking van het geheel.

6 INHOUDSOPGAVE SAMENVATTING... 1 INLEIDING... 2 LITERATUURSTUDIE OMGEVINGSFACTOREN Grootte en gewicht moederdier Fysiologische capaciteit moederdier Leeftijd en pariteit moederdier Effect van primipariteit Effect van toename van pariteit hoger dan primipariteit Melkproductie Voeding, metabool profiel en body condition score (BCS) van het moederdier Voeding van het moederdier tijdens de dracht Het metabool profiel en het verloop van de BCS van het moederdier tijdens de dracht Hormoonprofiel tijdens de dracht Locatie van de dracht Aantal foeti Drachtduur Lengte van de droogstand Omgevingstemperatuur Seizoen Geboortejaar Geografische streek en hoogte Conceptietijdstip Reproductietechniek In vivo versus in vitro technieken Vergelijking in vivo en in vitro methodes onderling Managementsysteem GENETISCHE FACTOREN Genetica vader- en moederdier erfelijkheidsgraad Erfelijkheidsgraad en genlocatie Vaderdier Maternale invloed Inteelt Geslacht van het kalf Genetische afwijkingen met abnormaal geboortegewicht Verhoogd geboortegewicht Verlaagd geboortegewicht Rasinvloed en effect van kruisingen BESPREKING REFERENTIELIJST... 36

7 SAMENVATTING In deze literatuurstudie wordt een overzicht gegeven van de factoren waarvan gekend is dat zij een invloed hebben op de grootte (geboortegewicht, schofthoogte, borstomtrek, kruin-stuitlengte en andere lichaamsmaten) van het Holstein Friesian kalf bij de geboorte. Enerzijds worden genetische factoren beschreven, namelijk: het ras, de genetische aanleg van het vader- en het moederdier, inteelt (van zowel het kalf als het moederdier), het geslacht van het kalf en genetische afwijkingen bij het kalf. Daarnaast is ook de invloed van heel wat niet-genetische factoren beschreven. Deze laatsten kunnen onderverdeeld worden in factoren gerelateerd aan het moederdier [grootte en gewicht, de fysiologische capaciteit van het moederdier, de leeftijd en de pariteit, de melkproductie, de voeding, de conditiescore en het hormoonprofiel (oestronsulfaat, oestradiol-17β, bovine pregnancy associated glycoprotein) tijdens de dracht bij het moederdier], factoren gerelateerd aan de dracht (de locatie van de dracht, éénling- of meerlingdracht, de drachtduur, het conceptietijdstip en de reproductietechniek) en omgevingsfactoren (de omgevingstemperatuur, het seizoen, het geboortejaar, de geografische streek en hoogte en het managementsysteem). Voor sommige factoren wordt door de meeste studies telkens dezelfde trend bevestigd. Zo is men het er over het algemeen over eens dat vrouwelijke kalveren kleiner zijn dan mannelijke en dat de kalveren kleiner zijn bij primipare moederdieren, meerlingdracht en een hoge inteeltgraad van het kalf. Daarentegen blijkt er over een reeks andere factoren, zoals bijvoorbeeld het niveau van de melkproductie, de omgevingstemperatuur en het seizoen van afkalven, helemaal geen eensgezindheid te bestaan in de literatuur. Een beter inzicht in het belang van al deze factoren kan mogelijks bijdragen tot het verminderen van het aantal geboorten van te kleine of te zwakke kalveren of kan helpen in het verlagen van het aantal dystociën veroorzaakt door de geboorte van een te groot kalf.

8 INLEIDING De lichaamsgrootte van het Holstein Friesian kalf bij de geboorte heeft een invloed op het voorkomen van perinatale sterfte en dystocie en zou daarnaast ook de verdere groei en het metabolisme van het opgroeiende kalf beïnvloeden. Zowel bij kalveren met een te laag als met een te hoog geboortegewicht, is het risico op perinatale sterfte groter dan bij kalveren met een gemiddeld geboortegewicht (Johanson en Berger, 2003). Kalveren met een te laag geboortegewicht zijn immers meestal ook te zwak en daardoor meer gevoelig aan ongunstige omgevingsfactoren en ziekte (Zhang et al., 2002), maar ook te zware kalveren blijken meer gevoelig te zijn aan ziekte tijdens de perinatale periode. Daarnaast is ook een verhoogd risico op dystocie geassocieerd met te grote geboorteafmetingen van het kalf (Bakir et al., 2004). Door Unalan (2009) werd een genetische correlatie beschreven van 0,804; 0,670; 0,632 en 0,495 tussen een moeilijke partus enerzijds en respectievelijk het geboortegewicht, de schofthoogte, de lengte en de borstomtrek van het kalf, anderzijds (p<0,01). Uit deze resultaten bleek het geboortegewicht de grootste invloed te hebben op het voorkomen van partusproblemen. Echter, kalveren met een niet te extreem verhoogd geboortegewicht hebben als voordeel ten opzichte van kalveren met een laag of gemiddeld geboortegewicht dat ze sneller groeien en als vaars reeds op jongere leeftijd voor het eerst afkalven (Heinrichs et al., 2005). Bij deze vaarzen start de eerste lactatieperiode dus vroeger, wat een daling in de opfokkosten en een hogere levensproductie betekent. Het is dus belangrijk om de factoren te kennen die de grootte van het pasgeboren kalf beïnvloeden en die als dusdanig te kunnen aanwenden in selectie- en fokprogramma s. Als de fokker op die manier het geboortegewicht kan bijsturen, kan enerzijds een deel van de perinatale sterfte en de partusproblemen vermeden worden en kunnen anderzijds de prestaties van de kalveren tijdens de opfok verbeterd worden. Naar analogie met bevindingen bij de mens, kan ook een verband vermoed worden tussen de lichaamsgrootte van het pasgeboren kalf en de postnatale secretie en activiteit van insuline bij dat kalf. Jensen et al. (2003) veronderstelden dat, bij de mens, een onvoldoende voedingsopname tijdens de zwangerschap gevolgen kan hebben voor de postnatale insulinesecretie. Een invloed op de prenatale ontwikkeling van de somatotrope as zou hier aan de basis liggen. Dit fenomeen wordt ook metabolic programming genoemd. Ook bij melkvee zijn de somatotrope as en insuline belangrijk in de voortplanting en de lactatie (Lucy, 2000; Wathes et al., 2003). Insuline is zeer belangrijk voor de verdeling van de nutriënten naar de foetus en de uier: door lagere insulineconcentraties én een lagere insulinegevoeligheid van onder andere vet- en spierweefsel wordt meer glucose gestuurd naar de uier en de drachtige uterus (waar geen insuline-afhankelijke GLUT4-transporters nodig zijn voor het glucosetransport). Als de bovenstaande hypothese van metabolic programming klopt en er inderdaad een verband blijkt te zijn tussen de lichaamsgrootte van het kalf bij de geboorte en de postnatale insulinesecretie en werking, dan kan dit later ook gevolgen hebben voor de productie en reproductie van dat kalf als volwassen en lacterend moederdier. De factoren met invloed op de lichaamsgrootte van het pasgeboren Holsteinkalf, die in deze literatuurstudie beschreven worden, zouden op die manier dus onrechtstreeks ook in verband gebracht kunnen worden met de secretie en werking van insuline. Vandaar dat deze literatuurstudie ook een goede basis kan vormen voor verder onderzoek in het kader van de prenatale invloed op de postnatale hormonenwerking bij het Holstein Friesian kalf. 2

9 LITERATUURSTUDIE 1. OMGEVINGSFACTOREN 1.1. Grootte en gewicht moederdier Het geboortegewicht van het kalf wordt gemiddeld geschat op 7% van het lichaamsgewicht van het moederdier (Holland en Odde, 1992; Aksakal en Bayram, 2009). Dit percentage varieert echter ook binnen het ras: hoe hoger het lichaamsgewicht van het moederdier, hoe lager het relatieve geboortegewicht van het kalf. Desalniettemin ziet men de trend dat het absolute gewicht van het kalf bij de geboorte hoger is naarmate het lichaamsgewicht van de moeder hoger is [Eckles, 1919 (rasoverschrijdend); Fitch et al., 1924 (rasoverschrijdend); Foote et al., 1959 (Holstein Friesian); Andersen en Plum, 1965 (rasoverschrijdend); Boyd en Hafs, 1965 (HFxangus); Holland en Odde, 1992 (rasoverschrijdend); Bakir et al., 2004 (Holstein Friesian)]. Resultaten van een studie van Sieber et al. (1989) naar het verband tussen de lichaamsmaten van kalf en moederdier bij Holstein Friesian zijn weergegeven in onderstaande tabellen (zie tabel 1a en 1b). De fenotypische correlaties in hun studie reikten van een minimale waarde van 0,23 tot maximum 0,27 en waren dus allen positief: hoe groter en zwaarder het moederdier, hoe zwaarder ook het kalf bij de geboorte zal zijn. De correlatie is echter laag: deze r-waarden komen overeen met een nauwkeurigheid van 0,05-0,07, wat betekent dat de lichaamsmaten van het kalf voor 93 tot 95% door andere factoren beïnvloed worden. De significantie van deze resultaten is weergegeven onderaan tabel 1b. De verklaring voor bovenstaande correlaties is niet exact gekend. Holland en Odde (1992) vermoedden dat bij lichtere dieren de fysiologische capaciteit om de ontwikkeling van het kalf in utero toe te laten, onvoldoende is. Foote et al. (1958) opperden daarnaast ook nog als tweede mogelijkheid dat er een genetische link kan zijn tussen het gewicht van het moederdier en het geboortegewicht van het kalf (zie 2. Genetische factoren). Tabel 1a: Gemiddelden en standaardafwijkingen voor 1. geboortegewicht kalf (calf weight, kg) en 2. lichaamsafmetingen (schofthoogte, lichaamslengte, lengte en breedte van het bekken, borstdiepte en borst- en buikomtrek) en lichaamsgewicht van het moederdier (alle metingen bij de moeder uitgevoerd 30-55d postpartum), per pariteitsgroep. (Studie bij 1974 kalveren, van 762 Holsteinmoeders, tussen 1968 en 1986) (Uit: Sieber et al., 1989). 3

10 Tabel 1b: Fenotypische correlaties van lichaamsmaten van het moederdier met het geboortegewicht van het kalf, per pariteitsgroep (Studie bij 1974 kalveren, van 762 Holsteinmoeders, tussen 1968 en 1986) (Uit: Sieber et al., 1989). *: Het aantal sterretjes geeft voor elke coëfficiënt de significantie van die correlatie aan: afhankelijk van de pariteit, wordt voor alle, enkele, of soms geen enkele van de afmetingen een significante correlatie gevonden met het geboortegewicht van het kalf Fysiologische capaciteit moederdier Holland en Odde (1992) definieerden maternal ability als volgt: De fysiologische capaciteit van het moederdier om de ontwikkelende foetus te voeden en te laten groeien. Wat deze factor precies omvat, wordt zoals uit onderstaande experimenten blijkt- door verschillende auteurs op een andere manier geïnterpreteerd. Joubert en Hammond (1958) vermeldden dat onder andere de grootte van de ontwikkelende foetus in verhouding tot de grootte van het moederdier een rol speelt: ze vonden in hun proef bij South Devon en Dexter runderen dat hybride kalveren South Devon X Dexter met als moederdier South Devon en als vader een Dexterstier, groter en zwaarder waren bij de geboorte dan in de reciproque kruising. Zij schreven dit toe aan het feit dat op een bepaald moment tijdens de prenatale ontwikkeling de foetus (met 50% South Devon-afkomst in dit geval) groter wordt dan de fysiologische capaciteit van het moederdier (van het Dexterras) toelaat. Ferrel (1991) werkte met Charolais-kalveren die na embryotransplantatie opgroeiden in Brahmandraagmoeders en merkte dat die kalveren lichter waren dan Charolais-kalveren in Charolaismoederdieren. Hij schreef de invloed van de maternale capaciteit toe aan verschillen in placentaontwikkeling of uteriene bloedvloei. Naar de invloed van de placenta-ontwikkeling op de foetale groei en het geboortegewicht werd reeds door verschillende auteurs onderzoek verricht, maar dan vooral op schapen (Alexander, 1964; Alexander en Williams, 1971; Wallace et al., 2000). Uit deze verschillende proefopstellingen komt de algemene tendens naar voor dat bij een lager placentagewicht de foetale groei zal verminderd zijn, met een lager geboortegewicht tot gevolg. De grootte van de placenta bepaalt immers ook de oppervlakte die beschikbaar is voor uitwisseling van nutriënten en afvalstoffen tussen moeder en foetus én daarenboven heeft de placenta ook een belangrijke regulerende functie door vrijstelling van endocrien, paracrien en autocrien actieve stoffen (Bell en Ehrhardt, 2002). Everett en Magee (1965) geven in hun studie bij 1064 Holsteinkalveren een zeer ruime interpretatie van de maternal ability : zij verstaan hieronder alle omgevings- en genetische factoren afkomstig van het moederdier, behalve de direct erfelijke kenmerken overgedragen via de maternale allelen. De maternal ability staat in hun proef dus tegenover de genetische invloed aanwezig in de genen van het kalf en via de gameten overgeërfd van het vader- en het moederdier. 4

11 1.3. Leeftijd en pariteit moederdier Deze factor is reeds lang door verscheidene auteurs onderzocht en beschreven bij melkvee. De algemene bevinding is dat hoe jonger het moederdier is, hoe lichter het kalf bij de geboorte is (McCandlish, 1922; Fitch et al., 1924; Knapp et al., 1940; Dinkhauser et al., 1944; Tyler et al., 1947; Davis et al., 1954; Foote et al., 1960; Legault en Touchberry, 1962; Everett en Magee, 1965; Sieber et al., 1989; Holland en Odde, 1992;). In de studie van Everett en Magee (1965) bepaalde de leeftijd van het moederdier zelfs in grotere mate de variatie in het geboortegewicht dan de melkproductie en de drachtduur Effect van primipariteit Reeds verschillende publicaties zijn verschenen die het geboortegewicht van kalveren van primipare versus multipare dieren vergelijken. De resultaten bevestigen meestal de algemeen aanvaarde trend: primipare dieren geven kleinere kalveren dan multipare dieren (Sieber et al.,1989; Johanson en Berger, 2003; Maltecca et al.,2006; Koçak et al., 2007; Olson et al, 2009; Unalan, 2009). Foote et al. (1959) vonden een correlatiecoëfficiënt van 0,389 (p<0,01) tussen pariteit en geboortegewicht. De waarnemingen van de verschillende auteurs zijn in onderstaande tabel weergegeven. Tabel 2: Invloed van de pariteit op het geboortegewicht Auteur Ras(sen) gebruikt in deze studie Verschil in geboortegewicht bij kalveren van multipare tov primipare moeders Olson et al (2009) Holstein Friesian, Jersey, reciproque +3,4 kg (p<0,05) kruisingen HFxJersey Maltecca et al.(2006) Maternaal: Holstein Friesian +3,2 kg (p<0,05) Paternaal: HF of HFxJersey kruising Johanson en Berger Holstein Friesian +3,5 kg (2003) Groen en Vos (1995) Holstein Friesian 2 de pariteit: +3,1 kg (p<0,05) 3 de pariteit: +5,2 kg (p<0,05) Fisher en Williams (1978) Holstein Friesian 2 de pariteit: +2,8 kg (p<0,01) latere pariteiten +0,8 kg (p<0,01) Everett en Magee (1965) Holstein Friesian +2,1 kg Plum et al. (1965) Holstein Friesian 2 de pariteit: +1,81 kg 3 de pariteit: +1,81 kg 4 de en 5 de pariteit: +1,36 kg 6 de pariteit: +4,51 kg 7 de pariteit: -1,36 kg Sieber et al. (1989) en Rehak et al. (2009)(Holstein en Fleckvieh) vonden wel een stijgende trend voor het geboortegewicht met toenemende pariteit van het moederdier, maar het effect van pariteit bleek toch niet significant te zijn. Koçak et al. (2007) vonden zelfs geen relatie tussen de pariteit van het moederdier en het geboortegewicht van het kalf. Ze verklaarden die tegenstrijdigheid met de andere literatuurbronnen door het gebruik van andere statistische modellen en onderzoeksmethoden, waardoor de invloed van de leeftijd van het moederdier in dit onderzoek te beperkt was om te detecteren met de gebruikte metingen en modellen. Aksakal en Bayram (2009) vonden in hun studie bij een Holstein-populatie in een bioproductiesysteem zelfs een dalend geboortegewicht met toenemende pariteit. Dit was echter hoogstwaarschijnlijk te wijten aan het specifieke managementsysteem: het organische rantsoen dekte de behoeften van de lacterende én 5

12 droogstaande koeien niet, waardoor de koeien bij elke volgende lactatie in lichaamsgewicht afnamen en ook het geboortegewicht van hun kalveren daalde. Swali en Wathes (2006a) volgden 122 Holstein Friesian-kalveren (71 van multipare koeien, 45 van primipare moederdieren) en bepaalden bij de geboorte het lichaamsgewicht, de schofthoogte, de kruin-stuitlengte en de borstomtrek. Diezelfde metingen herhaalden zij bij die kalveren op 3, 6 en 9 maanden leeftijd. Uit die resultaten leidden zij niet enkel af dat primipare moederdieren kleinere kalveren gaven dan multipare (zowel lager geboortegewicht, lagere schofthoogte, kruin-stuitlengte en borstomtrek), maar daarnaast stelden zij ook nog 2 andere belangrijke punten vast. 1.De ponderal index (lichaamsgewicht/schofthoogte 3 ) is niet significant verschillend voor beide groepen kalveren (afkomstig van primipare vs multipare moederdieren). Dit betekent dat de kalveren van primipare moederdieren zowel in gewicht als in hoogte kleiner zijn dan de andere groep. Punt 2: Bij de metingen op 3, 6 en 9 maanden leeftijd was er geen significant verschil meer tussen beide groepen. Dit betekent dus dat de kalveren van vaarzen nog vóór de leeftijd van 3 maand een inhaalgroei hebben doorgemaakt. Voor de invloed van de pariteit op het geboortegewicht worden verschillende mogelijke verklaringen gegeven. Volgens Foote et al. (1959) kan het effect van pariteit op het geboortegewicht eenvoudigweg verklaard worden door veranderingen in de maternale intra-uteriene omgeving: met toenemend aantal drachten zou het voortplantingsstelsel steeds beter aangepast zijn om het groeiende kalf een zo ideaal mogelijke omgeving te bieden voor zijn ontwikkeling. Eckles (1919) en Andersen en Plum (1965) echter geven ook nog het hogere lichaamsgewicht van een multipaar moederdier aan als mogelijke verklaring voor het hogere geboortegewicht van het kalf. (ook beschreven in 1.1.) Volgens Swali en Wathes (2006a) ligt de verklaring voor hun bevindingen in het feit dat een vaars tijdens haar eerste dracht ook zelf nog sterk moet groeien. Immers, zolang het moederdier groeit, is er zowel een hoge behoefte aan nutriënten voor het moederdier zelf als voor het ontwikkelende kalf, wat resulteert in een lager lichaamsgewicht bij de neonatus. De vaarzen die zij gebruikten in hun studie waren op 63% van hun volwassen lichaamsgewicht op het moment van conceptie, een percentage dat tegen het einde van dracht was toegenomen tot 93. De gevolgen van die groei voor de ontwikkeling van de foetus zijn reeds bij verschillende diersoorten en ook de mens bestudeerd (Kirchengast en Hartman, 2003; Wilsher en Allen, 2003; Wallace et al., 2004): het moederdier heeft de neiging om de beschikbare nutriënten preferentieel te gebruiken ten behoeve van haar eigen groei, waardoor de groeiende foetus onvoldoende voedingsstoffen krijgt. Daarenboven ontwikkelen groeiende moeders ook kleinere placentae, terwijl dit net het orgaan is met een zeer belangrijke rol in het toeleveren van nutriënten naar en de afvoer van afvalstoffen vanuit de foetus naar het moederdier. De controle van de verdeling van de nutriënten, meer naar de groei van het moederdier dan naar de ontwikkelende foetus, gebeurt waarschijnlijk door het somatotroop systeem. Skaar et al. (1994) zagen dat de IGF-1-concentraties stijgen gedurende het eerste levensjaar en hoog zijn tijdens de eerste dracht, om dan na de eerste lactatie opnieuw te dalen (Taylor et al., 2004). Die hoge IGF-1- concentraties tijdens de eerste dracht hebben een anabool effect en bevorderen dus het gebruik van nutriënten voor de groei van het moederdier. Volgroeide moederdieren hebben lagere IGF-1- concentraties, waardoor meer nutriënten ter beschikking worden gesteld aan het kalf in utero, en daarenboven worden die koeien ook minder gevoelig aan de anabole effecten van groeihormoon en placental lactogen. Na de geboorte verdwijnt bij het kalf deze toestand van voederrestrictie (op voorwaarde dat het kalf volgens de behoeften gevoed wordt), wat zich uit in een vroege inhaalgroei bij de kalveren van primipare koeien. Hetzelfde fenomeen werd ook bij de mens beschreven (Albertsson- Wikland et al., 1998; Ong et al., 2002): baby s van een eerste zwangerschap zijn kleiner dan baby s 6

13 geboren uit latere zwangerschappen, maar vertonen een inhaalgroei gedurende het eerste levensjaar, waardoor ze op 1-jarige leeftijd even groot of zelfs groter zijn dan 12 maand oude kinderen uit multipare moeders. Die baby s die in utero relatieve ondervoeding hebben doorgemaakt, hebben later echter ook een hogere body mass index, percentage lichaamsvet en totale massa lichaamsvet, en dus meer kans op obesitas (Ong et al., 2000) Effect van toename van pariteit hoger dan primipariteit Zoals hierboven vermeld, is het geboortegewicht van kalveren van primipare moederdieren het laagst. Verschillende onderzoekers (Kertz et al., 1997; Swali en Wathes, 2006b; Aksakal en Bayram, 2009) hebben echter ook het effect van latere pariteiten onderzocht. Uit hun studies bleek dat het lichaamsgewicht van het kalf bij de geboorte hoger is bij koeien in de 2 de en 3 de pariteit (7-8% hoger dan bij kalveren van vaarzen), maar vanaf de 4 de pariteit daalt het geboortegewicht van het kalf opnieuw en wordt het verschil met kalveren van primipare moederdieren opnieuw kleiner. Volgens Tyler et al. (1947) en Gianola en Tyler (1974) bereikt het geboortegewicht een plateau vanaf de 2 de pariteit van het moederdier: kalveren van 2 de of 3 de -pariteitsmoederdieren zijn zwaarder dan van primipare moeders, maar daarna neemt het geboortegewicht niet verder toe. Swali en Wathes (2006b) bepaalden bij 77 Holstein Friesian-kalveren van multipare koeien de volgende parameters bij de geboorte en op 3, 6, 9 en 15 maanden leeftijd: lichaamsgewicht, kruinstuitlengte, borstomtrek en schofthoogte en testten dan het effect van drachtduur, factoren met betrekking tot het moederdier, en factoren met betrekking tot het vaderdier op die parameters. Ze deelden de kalveren op basis van hun lichaamsgewicht in 3 groepen in: laag, intermediair en hoog lichaamsgewicht. Uit hun meetresultaten en de berekening van correlaties konden zij 3 belangrijke vaststellingen doen. 1. Zoals reeds hoger vermeld, hebben moederdieren in 2 de en 3 de pariteit meer kans om een kalf met een hoog geboortegewicht te geven terwijl er vanaf de 4 de pariteit meer kans is op een kalf met laag geboortegewicht. 2. Bij deze laatste groep zijn gewicht, borstomtrek en schofthoogte en ook de ponderal index (lichaamsgewicht/schofthoogte 3 ) verlaagd, wat betekent dat de kalveren een sterkere gewichtsdaling hebben ten opzichte van de andere groepen dan een daling in schofthoogte of nog: ze zijn verhoudingsgewijs magerder dan de andere groepen. 3. Over het verloop van de verschillende metingen op 3, 6, 9 en 15 maand bleven de kalveren met een lager geboortegewicht ook kleiner dan de andere groepen. In tegenstelling tot kalveren van primipare moederdieren (zie ), gebeurt er bij kalveren van koeien in hogere pariteit dus geen inhaalgroei. Een mogelijke verklaring voor de daling van het geboortegewicht vanaf de 4 de pariteit werd door Swali en Wathes (2006) afgeleid uit de studies van Bonczek et al. (1988) en Taylor et al. (2004): de IGF-1 en insuline concentraties dalen met toenemende leeftijd (en dus ook pariteit) van de koeien, dus dit zou mogelijk een reden kunnen zijn voor het eveneens dalende geboortegewicht. Merk echter op dat deze verklaring tegenstrijdig is met het effect van IGF-1 zoals in besproken, waar de dalende IGF-1-concentraties net als oorzaak aanzien werden van het hogere geboortegewicht bij kalveren van multipare dieren. Hieruit zou je kunnen besluiten dat één van beide bovenstaande verklaringen niet klopt met de werkelijke rol van IGF-1. Een andere mogelijke verklaring echter is een verschillende invloed van IGF-1 op het metabolisme bij lage pariteit dan bij hogere pariteit: misschien staat IGF-1 bij dieren in de 1 ste, 2 de en 3 de pariteit voornamelijk in voor de nutriëntenvoorziening van het moederdier (maar de IGF-1-concentratie is dalend met toenemende pariteit, wat de verklaring die in gegeven is, bevestigt), maar wordt IGF-1 vanaf de 4 de pariteit belangrijk voor de nutriëntenvoorziening van de foetus (en verklaren de lage IGF-1-concentraties dus het dalende geboortegewicht vanaf de 4 de pariteit). Dit is echter louter hypothetisch, voor zekerheid hieromtrent is bijkomend onderzoek nodig. 7

14 1.4. Melkproductie Het effect van de melkproductie op het geboortegewicht van het kalf is één van de factoren die zijn beschreven door Swali en Wathes (2006b). Zoals hoger reeds vermeld, bepaalden zij bij 77 Holstein- Friesian kalveren van multipare moederdieren het lichaamsgewicht, de kruin-stuitlengte, de borstomtrek en de schofthoogte bij de geboorte en op 3, 6, 9 en 15 maanden en testten het effect van een heel aantal factoren (o.a. de pariteit, de melkproductie, ) op die parameters. De piekmelkproductie is negatief gecorreleerd met het geboortegewicht én met de schofthoogte van het kalf bij de geboorte (r= -0,362, p<0,01): koeien met piekmelkproducties >42 kg/dag hebben meer kans om lichtere en kleinere kalveren te geven. De 305 dagen melkproductie bleek echter positief gecorreleerd met de schofthoogte van het pasgeboren kalf (r=0,002). De bevinding dat enkel de piekmelkproductie het lichaamsgewicht en de schofthoogte van de neonatus negatief beïnvloedt, maar niet het 305 dagen-gemiddelde, suggereert dat remmende factoren op de beendergroei (en dus de schofthoogte) voornamelijk van belang zijn tijdens de vroege fase van de dracht. Anderzijds is de correlatiecoëfficiënt tussen 305 dagen-gemiddelde en schofthoogte bij geboorte zeer laag, dus lijkt het niet zo relevant om hier al deze conclusie uit te trekken. De verklaring voor de negatieve invloed van hoge piekmelkproducties is niet exact gekend, maar door Swali en Wathes (2006b) worden 2 mogelijkheden naar voor geschoven: bij koeien met hoge melkproductie in de postpartumperiode worden 1. lagere IGF-1 én insuline-concentraties gevonden en ziet men 2. een sterkere daling in lichaamsgewicht en Body Condition Score (BCS) tengevolge van de sterkere negatieve energiebalans. Dus het lagere geboortegewicht zou kunnen veroorzaakt zijn door minder anabole stimuli van IGF-1 en insuline ofwel door een lager lichaamsgewicht en BCS van het moederdier. Het verband met de IGF-1-concentraties dat hier naar voor geschoven wordt, staat echter opnieuw lijnrecht tegenover de invloed van IGF-1 zoals die in werd vermoed. De in vooropgestelde hypothese dat IGF-1 vanaf de 4 de pariteit belangrijk wordt voor de nutriëntenvoorziening van de foetus, zou ook hier een verklaring kunnen bieden. Ze wordt ook ondersteund door Swali en Wathes (2006b) die het causale verband van IGF-1 specifiek bij hoge pariteit vermeldden: Reducties in deze endocriene signalen dragen waarschijnlijk bij aan de lagere geboorteafmetingen bij nakomelingen van oudere, hoogproductieve koeien, zoals geobserveerd in deze studie. De invloed van de energiebalans en de BCS wordt in 1.5. verder uitgewerkt. Sang en Kim (1986) en Bakir et al. (2004) bevestigden de hoger beschreven negatieve invloed van de melkproductie op het geboortegewicht. Legault en Touchberry (1962) en Gianola en Tyler (1974) echter vonden enkel een significante invloed van de melkproductie van het moederdier op de drachtduur, maar niet op het geboortegewicht. Martin et al. (1962) en Zhang et al. (2002) bevestigden de afwezigheid van een duidelijke correlatie tussen melkproductie en het geboortegewicht. Volgens Gianola en Tyler wordt de verminderde nutriëntenvoorziening (en daardoor de verminderde groei) van foeti van hoogproductieve moeders immers gecompenseerd door een iets langere drachtduur, en blijft zo het geboortewicht van het kalf gelijk, onafhankelijk van de melkproductie van het moederdier. Een belangrijk punt ter discussie in deze context is of de piekmelkproductie en de negatieve energiebalans in de vroege postpartumperiode (zoals beschreven door Swali en Wathes(2006b) ) wel een correcte maatstaf is voor de invloed van de melkproductie op het geboortegewicht. De beperkingen daarvan en de mogelijke alternatieven worden verder besproken (zie bij Bespreking). 8

15 1.5. Voeding, metabool profiel en body condition score (BCS) van het moederdier Voeding van het moederdier tijdens de dracht Acute of matige ondervoeding Bij een kortdurende periode van onvoldoende nutriëntenopname óf bij een toestand van slechts matige ondervoeding zijn de effecten voor de foetale groei, en dus het geboortegewicht, variabel en relatief klein (Holland en Odde, 1992) (rasoverschrijdend). Volgens Eckles (1916) (rasoverschrijdend) heeft de voedingstoestand van het moederdier enkel een significante invloed bij aanwezigheid van erge nutritionele deficiënties. Het effect van een overmaat of tekort aan energie-inhoud in de voeding is groter (2,3 kg verschil in geboortegewicht, maar met een spreiding van 0 tot 8,2 kg) dan van een overmaat of tekort aan ruw eiwit (geen significant effect) gedurende het laatste trimester van de dracht (Hook, 1987; Ridder et al., 1991). Het mechanisme waardoor de foetus zo goed beschermd is tegen de effecten van korte of matige ondervoeding van het moederdier, ligt volgens Holland en Odde (1992) zowel bij het moederdier als bij de foetus zelf. Enerzijds zal de koe bij onvoldoende aanvoer van nutriënten, haar eigen energiereserves gaan mobiliseren om toch voldoende nutriënten naar de foetus te kunnen sturen (Bauman en Currie, 1980 (diersoortoverschrijdend)). Vaarzen zullen echter preferentieel nutriënten gebruiken voor hun eigen groei dan voor de foetus, mede onder invloed van IGF-1 (zie bij de verklaring voor het effect van primipariteit, ). Anderzijds zal de foetus zich ook fysiologisch aanpassen aan periodes van beperkte aanvoer van voedingsstoffen (Fowden, 1989) én zal hij bovendien ook extra voedingsstoffen halen uit het allantoïsvocht, dat rijk is aan glucose, eiwitten en elektrolyten (Bazer, 1989) Chronische ondervoeding en langdurig verhoogde voederopname Als de aanvoer van nutriënten echter langdurig onder de behoeften blijft, kan dit wél duidelijke effecten hebben op de groei van het kalf (Holland en Odde, 1992). Dit is door Wiltbank et al.(1965), Young (1970), Tudor (1972), Laster (1974), Bellows en Short (1978) en Long et al. (2009) proefondervindelijk bewezen, maar zij gebruikten telkens vleestypische dieren voor hun studies. Bij een langdurige lage voedselopname gedurende de dracht zag men niet alleen een daling van het lichaamsgewicht en de BCS van het moederdier zelf, maar ook een lager geboortegewicht bij het kalf. Hierbij bleek de energieopname opnieuw een belangrijkere invloed te hebben dan de hoeveelheid ruw eiwit in het rantsoen. Gianola en Tyler (1974) voerden een studie uit bij 167 Holsteinkoeien gedurende 5 jaar waarbij ze de invloed van verschillende factoren op de drachtduur en het geboortegewicht wilden nagaan. Om het effect van een hoger voedingsniveau van het moederdier te controleren, verdeelden ze de vaarzen en koeien in 2 groepen. Groep N1 kreeg vanaf 2 weken voor de eerste kalving gedurende alle volgende lactaties een rantsoen dat de behoeften van de gemiddelde koe in de kudde dekt, groep N2 kreeg een rantsoen met 30% extra energie bovenop dit basisrantsoen. Alle koeien en vaarzen kregen dus 4,5 kg hooi en 13,5 à 18,0 kg maïskuil; in groep N1 kreeg elk dier 1,771; 2,197 en 2,027 kg krachtvoer gedurende de volledige 1 ste, 2 de en 3 de lactatie (respectievelijk) terwijl elk dier in groep N2 dagelijks respectievelijk 2,715, 3,414 en 3,074 kg kregen in de opeenvolgende lactaties. De invloed op het geboortegewicht was significant: de kalveren geboren uit de koeien of vaarzen van groep N2, met de hoog-energetische voeding, waren gemiddeld 1,8 kg zwaarder dan die van groep N1 (p<0,01). Ook Hammond (1944), Meyer (1964) en Gardner (1969) beschrijven een positieve invloed van een hoger voedingsniveau op het geboortegewicht, maar allen zijn ze het erover eens dat een sterke verhoging in voederopname nodig is om een duidelijke stijging van het geboortegewicht te verkrijgen. Bij een energiegehalte in het voeder dat slechts lichtjes het normale onderhoudsniveau overschrijdt, ziet men 9

16 geen invloed op de foetale ontwikkeling en het geboortegewicht van het kalf. Pas bij een duidelijke voederrestrictie of toename van energieopname zal het geboortegewicht respectievelijk af- of toenemen Het metabool profiel en het verloop van de BCS van het moederdier tijdens de dracht Zhang et al.(2002) bepaalden bloedparameters en de BCS (body condition score) bij drachtig Holstein Friesian melkvee als maatstaf voor de voedingstoestand en onderzochten de correlatie tussen die bloedparameters (dus de nutritionele status) en het geboortegewicht van het kalf. Het verloop van glucose, NEFA, cholesterol, totaal eiwit (TP), Blood Urea Nitrogen (BUN), Ca, Pi en Mg, AST en GGT, zoals gevonden in de studie van Zhang et al. (2002), is weergegeven in onderstaande figuren. Fig.1: Het verloop van de plasmaconcentratie van glucose, NEFA en cholesterol tijdens de dracht. Elke waarde op de grafiek staat voor een gemiddelde +/- standaardafwijking (weergegeven door de horizontale streepjes boven en onder de gemiddelde waarde). Uit: Zhang et al. (2002). 10

17 Fig.2. Het verloop van de plasmaconcentratie van totaal eiwit en BUN bij koeien tijdens de dracht. De waarden zijn voorgesteld als gemiddelde +/- standaardafwijking. Fig.3. Het verloop van de plasmaconcentratie van AST en GGT bij koeien tijdens de dracht. De waarden zijn voorgesteld als gemiddelde +/- standaardafwijking. Fig.4. Het verloop van de plasmaconcentratie van Ca, Pi en Mg bij koeien tijdens de dracht. De waarden zijn voorgesteld als gemiddelde +/- standaardafwijking. Uit: Zhang et al. (2002). Moederdieren met lage glucoseconcentraties en totaal eiwit gehaltes in het plasma gedurende dagen dracht (dus tijdens de lactatie) en dagen dracht (dus tijdens einde lactatievroege droogstand) hebben meer kans op kalveren met laag geboortegewicht (p<0,05). Voor NEFA, cholesterol, BUN, Ca, Pi en Mg werden in deze studie geen significante effecten op het geboortegewicht gevonden. 11

18 Bij lage glucose- en totaal eiwit gehaltes op bovenstaande tijdstippen tijdens de dracht, veronderstelt men dat de ontwikkeling van de placenta negatief beïnvloed wordt. Daardoor is er onvoldoende uitwisseling van voedingsstoffen en afvalstoffen, maar ook van hormonen, cytokines en groeifactoren tussen moeder en foetus, wat de vertraagde foetale groei en dus het lagere geboortegewicht verklaart. In deze studie van Zhang et al. was er geen significant effect van de BCS op het geboortegewicht van het kalf. Het verband tussen het geboortegewicht en het verloop van de BCS tijdens de dracht behoeft nog verder onderzoek Hormoonprofiel tijdens de dracht Verschillende endocriene stoffen spelen een rol in de regulatie van de groei van zowel foetus als placenta. Fowden en Forhead vatten in 2009(a) samen wat bij de verschillende diersoorten reeds gekend is over die endocriene regulatie. Hormonen controleren celdeling, apoptose en differentiatie in de foetale weefsels (Fowden en Forhead, 2009b). Daarnaast hebben ze ook een belangrijke signaalfunctie: ze regelen de foetale groei in functie van de beschikbaarheid van nutriënten voor de foetus. De hormonen hebben zowel een anabole als katabole invloed op de groei van de foetale weefsels en kunnen ook het nutriëntentransport en de hormoonproductie door de placenta beïnvloeden. Insuline, IGF (Insulin-like Growth Factor), hypofysaire hormonen en schildklierhormonen (thyroxine en triiodothyronine) zijn groeistimulerend; glucocorticoïden zijn de voornaamste groeiremmende hormonen, met daarnaast ook glucagon en catecholamines (Fowden, 1995; Fowden en Forhead, 2009a). Er bestaat echter ook een interactie tussen de verschillende hormonen (zie fig. 5). Fig.5: Schematische weergave van de effecten en interacties van en tussen insuline, IGF en glucorticoïden bij de regulatie van foetale groei en ontwikkeling tijdens de late dracht. Uit: Fowden en Forhead (2009a). In 1997 beschreven Zhang et al. voor de eerste keer de correlatie tussen plasma oestronsulfaat en het gewicht van het kalf bij de geboorte na een kleine studie op slechts 13 Holstein Friesian runderen (Zhang et al., 1997). Twee jaar later hernamen ze de proef (Zhang et al., 1999), maar deze keer op 54 Holstein-Friesians. Shah et al. (2007) onderzochten zowel het effect van de prepartum plasmaconcentraties van oestronsulfaat (E 1 S) als van oestradiol-17β (E 2 β) op het geboortegewicht, in een experiment met 33 Holstein Friesian moederdieren geïnsemineerd met sperma van het Japanse zwarte vleesras. De verschillende auteurs bevestigen de positieve correlatie tussen plasma E 1 S en het lichaamsgewicht van de neonatus. Shah et al. konden in hun proef echter geen significante effecten van E 2 β aantonen (p>0,05). Het verloop van E 1 S tijdens de dracht is weergegeven in fig. 6. De evaluatie van de correlaties tussen E 1 S of E 2 β enerzijds en het geboortegewicht anderzijds, zijn weergegeven in fig

19 Fig. 6: Veranderingen in gemiddelde E 1S-concentraties in plasma van 54 koeien en vaarzen tijdens de dracht. Uit: Zhang et al. (1999). Fig.7: Correlaties tussen de gemiddelde (over 10 dagen) E 1S en E 2β plasmaconcentraties prepartum en het geboortegewicht van het kalf, gemeten bij 33 Holstein-Friesian koeien of vaarzen. Uit: Shah et al.(2007). Zhang et al. (1999) vonden dat de correlatie met het geboortegewicht enkel opging voor E 1 S- concentraties vanaf 210 dagen dracht (p<0,05). Dus vanaf dat tijdstip leiden hogere E 1 S-concentraties bij de drachtige koe tot een zwaarder kalf. E 1 S en E 2 β zijn beiden oestrogenen (geconjugeerd versus niet-geconjugeerd, respectievelijk) geproduceerd door de placenta tijdens de midden tot late dracht (zie fig. 6) (Hoffmann et al., 1979; Evans en Wagner, 1981; Zhang et al., 1999; Shah et al., 2007). De foetale gonaden produceren waarschijnlijk de precursoren van die hormonen voor aromatisatie in de placenta (Ainsworth en Ryan, 1966). Hoge concentraties van E 1 S in het plasma van de drachtige koe, wijzen op een goede ontwikkeling en werking van de placenta, en dus eveneens een goede uitwisseling van nutriënten, afvalstoffen, steroïdhormonen, groeifactoren en cytokines tussen moeder en foetus. Dit laatste verklaart de sterkere foetale groei en dus het hoger geboortegewicht wanneer hogere concentraties van E 1 S gemeten worden in het maternale plasma na 210 dagen dracht. Maar zoals Shah et al. (2007) in hun studie aantoonden, zijn de concentraties van E 2 β niet gerelateerd aan de ontwikkeling van de placenta, en is er dus geen correlatie tussen E 2 β en het geboortegewicht. Schmidt et al. (1996) vermeldden ook een effect van bovine pregnancy associated glycoprotein (bpag): de stijging van de bpag-gehaltes in het maternale bloed 1 tot 5 dagen prepartum (Zoli et al., 1992) is positief gecorreleerd (r=0,8; p<0,01) met het totale geboortegewicht van het kalf of de kalveren wanneer het een meerling betreft (zie fig. 8). Deze resultaten zijn echter afkomstig van 13

20 metingen bij kruisingen van het Deense Rode ras, Holstein Friesian en Jersey. Voor het zuivere Holstein Friesian-ras zijn geen gegevens gekend over bpag en het verband met het geboortegewicht. Fig.8: Verband tussen de perinatale (1-5d prepartum) stijging van bpag in het maternale bloed en het totale geboortegewicht van het kalf (of de som van de lichaamsgewicht en wanneer het een meerling betreft). Uit: Schmidt et al. (1996) Locatie van de dracht Reeds lang is gekend dat bij runderen vaker een dracht voorkomt in de rechter uterushoorn in vergelijking met de linker (Holland en Odde, 1992). Sisson en Grossman (1941, rasoverschrijdend), Perkins et al. (1954, rasoverschrijdend) en Nalbandov (1958, rasoverschrijdend) toonden al aan dat het rechter ovarium groter en zwaarder is en dat daar ook frequenter ovulaties gebeuren. Nalbandov schrijft dit toe aan een verhoogde bloedvloei door het rechter ovarium. Bovendien heeft ook de rechter uterushoorn een groter volume dan de linker. In 1959 gingen Foote et al. na of die voorkeurslocatie ook een invloed had op de groei van het kalf aan de hand van een studie in een Holstein Friesianstapel in Wisconsin. Hun hypothese werd bevestigd met een klein verschil in geboortegewicht van 0,82 kg in het voordeel van kalveren die in de rechter uterushoorn waren gegroeid (p<0,05). De drachtduur echter bleef gelijk, onafhankelijk van de locatie. Het hogere geboortegewicht bij kalveren gegroeid in de rechter uterushoorn moet dus veroorzaakt worden door een hogere groeisnelheid en niet door een langere drachtduur (zie 1.10.). Holland en Odde (1992) vermoedden dat deze versnelde groei misschien wel een gevolg kan zijn van een sterkere bloedvloei door de rechterhoorn, maar dit is tot op heden nog niet bewezen Aantal foeti Tweelingdrachten komen bij rundvee weinig frequent voor (0,5-8%) (Holland en Odde, 1992). De frequentie binnen het Holstein Friesian-ras wordt op 4,4% geschat door Kertz et al. (1997), 4,2% door Silva del Rio et al. (2007), en 3,1% bij het Iraanse Holsteinras door Ghavi Hossein-Zadeh et al. (2008). In de studie van Silva del Rio et al. nam die frequentie toe met toenemende pariteit van het moederdier en met de tijd (4,8% in 2004 versus 3,4% in 1996). Meer dan 2 kalveren (drie-, vier- of vijflingen) zijn nog veel zeldzamer; een vijfling komt bij melkvee voor bij 1 op 60 miljoen geboortes (Roberts, 1971). Het procentuele aandeel van kalveren uit meerlinggeboortes bij verschillende rassen is in fig. 9 weergegeven (Bleul, 2008). 14

21 Fig. 9: Procentueel aandeel van kalveren uit meerlinggeboortes in de meest voorkomende Zwitserse runderrassen. Uit: Bleul (2008). Tweelingkalveren hebben een lager geboortegewicht, een kortere drachtduur en meer kans op doodgeboorte en dystocia (Olson et al.,2009; Holstein Friesian, Jersey en reciproque kruisingen). Het geboortegewicht zou 15% lager zijn bij tweelingkalveren in vergelijking met éénlingkalveren volgens Kertz et al. (1997), 17% (p<0,01) volgens Aksakal en Bayram (2009), en 22% (p<0,05) volgens Olson et al. (2009, Holstein Friesian, Jersey en reciproque kruisingen). Het lagere geboortegewicht van tweelingkalveren tov éénlingkalveren wordt waarschijnlijk veroorzaakt door competitie voor nutriënten bij aanwezigheid van meerdere kalveren in de baarmoeder (McKeown et al., 1976). Daardoor krijgt elke foetus minder voedingsstoffen, wat de foetale groei limiteert. Dit effect wordt belangrijker naarmate het einde van de dracht nadert. Het verloop van de foetale groei van éénlingen versus meerlingen werd door McKeown en Record (1952) in detail bestudeerd bij de mens: zij zagen dat de groeivertraging van meerlingen pas duidelijk werd vanaf een bepaald moment in de dracht (30 weken bij tweelingen, 27 weken bij drielingen, 26 weken bij vierlingen). Bij runderen is de groei van meerlingen in utero tot nu toe nog niet zo in detail bestudeerd Drachtduur De relatie van het geboortegewicht met de drachtduur is reeds door verschillende auteurs bestudeerd en dit bij verschillende runderrassen. De meeste auteurs vonden een lichte tot matige positieve correlatie (Eckles, 1919; Knapp et al., 1940; Joubert, 1959; Andersen en Plum, 1965; Collier et al., 1980; Rehak et al., 2009). Enkele waarden voor correlatiecoefficiënten beschreven bij het Holstein Friesian-ras zijn in onderstaande tabel weergegeven. 15

22 Tabel 3: Genetische, fenotypische en environmental correlatiecoëfficiënten tussen drachtduur en geboortegewicht bij Holstein Friesian Parameter Referentie Beschreven resultaten Genetische correlatie drachtduur-geboortegewicht -directe genet correlatie -maternale genet correlatie -algemeen Hansen et al. (2004) Fisher en Williams (1978) Hansen et al. (2004) Everett en Magee (1965) Plum et al. (1965) 0,41 0,35 0,53 0,57 0,37 Fenotypische correlatie drachtduur-geboortegewicht Plum et al. (1965) Fisher en Williams (1978) 0,43 0,37 Environmental correlatie drachtduur-geboortegewicht Plum et al. (1965) Fisher en Williams (1978) 0,52 0,30 Fenotypische correlaties tussen Boyd en Hafs (1965) resp. -drachtduur en geboortegewicht -drachtduur en borstomtrek -drachtduur en breedte van de kop van het kalf 0,13 (p<0,01) 0,12 (p<0,01) 0,08 (p<0,05) Boyd en Hafs (1965) vermeldden wel een zwakke, significante correlatie tussen drachtduur en grootte van het kalf bij de geboorte, maar voegden daaraan toe dat de correlatie te zwak is om de drachtduur te kunnen gebruiken om de geboorteafmetingen bij het kalf te voorspellen. Ook McCandlish (1922), Fitch et al. (1924) en Dinkhauser et al. (1944) beschreven slechts een zwakke correlatie tussen de drachtduur en het geboortegewicht. Zhang et al. (2002) vonden in hun studie bij 41 Holstein Friesiankoeien zelfs geen significant effect van de drachtduur op het geboortegewicht. De verklaring voor de invloed van de drachtduur leek volgens Bellows et al. (1971) (die dezelfde positieve correlatie als zopas vermeld, hebben beschreven bij Angus en Hereford-runderen) voor de hand te liggen: elke dag dat het kalf langer in de baarmoeder blijft, is een dag meer tijd om te groeien, aan een snelheid van 100 à 250 g/dag (Eley et al., 1978 (rasoverschrijdend); Prior en Laster, 1979 (Angus, Hereford of Redpoll x Brown Swiss)). Holland en Odde (1992) opperden dat de rollen ook wel eens omgekeerd zouden kunnen zijn, namelijk dat de drachtduur een functie is van het geboortegewicht in plaats van het geboortegewicht een functie van de drachtduur. Immers, de foetus zet zelf de partus in gang door de vrijstelling van hydrocortisone uit de bijnierschors. Maar dit kan enkel op voorwaarde dat de hypothalamo-hypofysaire-adrenocorticale as voldoende ontwikkeld is. Hoewel maturatie en gewichtstoename van de foetus niet helemaal samen lopen, veronderstelt men toch dat een foetaal gewicht vanaf een bepaald niveau indicatief is voor voldoende maturatie van het endocrien stelsel (Thorburn, 1987; Holland en Odde, 1992). Dus in dat opzicht wordt de drachtduur bepaald door de maturatie (waarvoor het lichaamsgewicht indicatief is) van de foetus en is de drachtduur dus een functie van het geboortegewicht. Maar als deze tweede hypothese zou kloppen, dan impliceert dat eigenlijk dat een foetus nooit zwaarder zal zijn dan die grens waarbij voldoende maturatie is bereikt of dat hij dus nooit kleiner kan zijn dan een bepaald minimum grootte nodig om partus in gang te steken Vandaar ook dat de eerste verklaring meer waarschijnlijk lijkt dan de tweede. 16

23 1.10. Lengte van de droogstand Tot nu toe zijn slechts een beperkt aantal studies voorhanden in verband met de invloed van de lengte van de droogstand op de grootte van het kalf bij de geboorte (Amini et al., 2005; Rastani et al., 2005; Pezeshki et al.,2008). De studieopzet met de bijhorende resultaten zijn weergegeven in onderstaande tabel. Tabel 4: Invloed van de lengte van de droogstand op het geboortegewicht van het Holstein Friesian kalf Referentie Studieopzet Geboortegewicht kalveren Amini et al. (2005) 120 Holstein Friesian koeien Duur van de droogstand: 30 dagen versus 42 dagen versus 56 dagen Niet significant verschillend: 30d: 39,38 +/- 3,962 kg 42d: 40,75 +/- 2,989 kg 56d: 41,89 +/- 5,302 kg Rastani et al. (2005) 65 Holstein Friesian koeien Duur droogstand: T(raditioneel): 56 d waarvan tijdens de eerste 28 d een laag energetisch rantsoen en in de tweede helft een rantsoen met gemiddelde energie-inhoud. In de drie groepen was het geboortegewicht gemiddeld ongeveer 43 kg. Dus er was geen significante invloed van de duur van de droogstand op het geboortegewicht. S(hort): 28 d droogstand, continu op een hoog-energetisch rantsoen. N(o dry period): geen droogstand, continu op het hoog-energetisch rantsoen voor de melkgevende dieren. Pezeshki et al. (2008) 70 Holstein Friesian koeien Duur van de droogstand: 28 of 49 dagen. 28 d: continu op hoger energetisch rantsoen 49 d: gedurende de eerste 21 d een lager energetisch rantsoen, vanaf 28 d voor de verwachte partus op hetzelfde hoger energetische rantsoen als de andere groep. 28d: 42,5 kg 49d: 42,2 kg (Geen significant effect van de duur van de droogstand.) Men zou verwachten dat een koe die voldoende lang droog staat (klassiek: 6 tot 8 weken), de tijd heeft om haar lichaamsreserves opnieuw op te bouwen en ook meer nutriënten naar het kalf kan sturen dan een koe die gedurende te korte tijd of helemaal niet drooggezet wordt. Echter, zoals uit bovenstaande gegevens ook is gebleken, kon geen enkele van deze auteurs een significant effect aantonen. Verder onderzoek hieromtrent is dus zeker aan de orde. 17

24 1.11. Omgevingstemperatuur De invloed van de temperatuur op het geboortegewicht is het eerst onderzocht en beschreven bij het schaap: langdurige blootstelling aan hoge omgevingstemperaturen verlaagt het geboortegewicht (Yeates, 1958; Shelton, 1964; Shelton en Huston, 1968; Alexander, 1974; Brown et al., 1976) en ooien blootgesteld aan lagere temperatuur hebben meer kans op zwaardere lammeren bij de geboorte (Thompson et al., 1978; Thompson et al., 1982). In 1982 zetten Collier et al. een proef op om het effect van de temperatuur na te gaan bij het rund. Ze vergeleken 2 groepen (S en NS) Holstein vaarzen of koeien na een verschillende blootstelling aan omgevingstemperatuur tijdens het laatste trimester van de dracht: de ene hadden toegang tot schaduw tijdens het laatste derde van de dracht (n=16) (S-groep), de andere konden geen verkoeling opzoeken in de schaduw (n=15) (Non-shadow=NS-groep). Na de partus werden beide groepen in identieke omstandigheden gehouden. Net zoals bij de ooien gezien was, was ook bij deze Holsteins het geboortegewicht lager in de NS-groep, dus bij hogere omgevingstemperatuur (36,6 kg vs 39,7 kg in de S-groep) (p<0,05). Verder vonden ze ook lagere oestronsulfaat (E 1 S)-concentraties bij de NSgroep (p<0,01), terwijl de concentraties van oestradiol en oestron niet significant verschillend waren tussen de 2 groepen. De verklaring voor de daling van het geboortegewicht en de E 1 S-concentraties onder invloed van hogere omgevingstemperaturen ligt waarschijnlijk bij een verlaagde bloedvoorziening van de placenta bij hoge temperatuur. Bij een hoge omgevingstemperatuur stelt het lichaam alles in het werk om meer warmte af te geven door conductie, convectie, radiatie en evaporatie. Daartoe heeft er ondermeer een perifere vasodilatatie plaats, met als gevolg dat er minder bloed naar de viscera, waaronder de drachtige uterus, gaat [Brown et al., 1976 (schaap, konijn); Oakes et al., 1976 (schaap); Roman-Ponce et al., 1978 (melkvee)]. De verminderde doorbloeding van de uterus heeft een negatieve invloed op de werking van de placenta: minder voedings- en afvalstoffen worden aan- en afgevoerd, waardoor ook de groei en ontwikkeling van de foetus minder goed verloopt, met een lager geboortegewicht tot gevolg (Reynolds et al., 1985 (vleesvee)). Ook de hormoonproductie door de placenta zal hierdoor verminderd zijn,wat de verlaagde E 1 S-concentraties verklaart (Collier et al., 1982). De invloed van een lage omgevingstemperatuur op het geboortegewicht bij runderen is nog maar weinig onderzocht. Andreoli et al. (1988) voerden een proef uit bij vleesrassen (Simmental en Polled Hereford) en vonden bij de groep die ze tijdens de dracht in natuurlijke winteromstandigheden hadden gehouden (zelfs bij relatief milde wintertemperaturen én met extra energierijke voeding om aan de hogere behoeften te voldoen), een lager geboortegewicht (36,9+/- 1,8 kg, n=16) dan bij de groep vaarzen die ze gedurende de dracht bij 12 C hadden gehuisvest (42,3 +/- 2,0 kg, n=13) (p<0,06). Alle vaarzen kalfden af in de lente. Deze resultaten zijn in tegenstelling tot de bevindingen bij schapen en tot wat men zou verwachten als men hetzelfde onderliggende mechanisme, namelijk een veranderde doorbloeding van de uterus, veronderstelt als bij hoge omgevingstemperatuur. Mogelijks is dit een vertekend resultaat omwille van een te laag aantal proefdieren opgenomen in hun studie (Holland en Odde, 1992). Indien niet, dan zou het lagere geboortegewicht ook kunnen veroorzaakt zijn door endocriene veranderingen en een mogelijks veranderde placentawerking bij de moederdieren gehuisvest bij wintertemperaturen. Immers, bij vaarzen in winteromstandigheden werden ook hogere concentraties van glucose en NEFA s in het plasma teruggevonden, wat een oorzaak of gevolg kan zijn van de endocriene veranderingen. Verdere onderzoeken zijn nodig om het effect van koude op het geboortegewicht van kalveren beter te bestuderen. 18

25 1.12. Seizoen Verschillende onderzoekers toonden al een significant effect aan van het seizoen van geboorte op het geboortegewicht van het kalf, maar de meningen zijn verdeeld over het soort invloed, zoals wordt weergegeven in tabel 5. Tabel 5: Seizoenseffect op het geboortegewicht van het Holsteinkalf Bron Bevinding Gewichten OF gewichtsverschil Geboortegewicht in lente > in herfst Koçak et al. (2007) Aksakal en Bayram (2009) Bakir et al (2004) Sieber et al. (1989) Collier et al. (1980) Fisher en Williams(1978) Geboortegewicht lente>winter>herfst>zomer (Turkije, p<0,01) Geboortegewicht in herfst/winter > lente/zomer Geboortegewicht hoogst in winter en laagste in zomer (p<0,01) Geboortegewicht winter>herfst>lente>zomer (p<0,05) (Seizoen droeg bij tot 0,2% van de variatie in het geboortegewicht in hun studie) Geboortegewicht winter>zomerkalveren (p<0,001) Geboortegewicht hoogst in winter, laagst in zomer (p<0,001) Geboortegewicht kalveren winter en herfst>lente en zomer (p<0,01) Lente: 39,23 +/- 0,189 kg Winter: 38,80 +/- 0,189 kg Herfst: 38,59 +/- 0,189 kg Zomer: 38,55 +/- 0,190 kg Winter: 43,70 kg Zomer: 40,77 kg Winter: 37,34 kg Herfst: 36,94 kg Lente: 36,88 kg Zomer: 36,87 kg 0,60 kg Afwijking van het geboortegewicht per maand t.o.v. het gemiddelde (42,9 kg +/- 0,25): -herfst: +0,45 tot 1,40kg -winter: +0,06 tot 0,32kg -lente: -1,28 tot +0,24kg -zomer: -0,50 tot +0,08kg 0,73 kg +/- 0,27 Everett en Magee (1965) Geboortegewicht kalveren geboren in sept-maart > april-augustus Plum et al. (1965) Geboortegewicht winter>zomerkalveren Afwijking van het geboortegewicht per maand t.o.v. het gemiddelde (42,4 kg +/- 0,15): -herfst: -0,90 tot 0 kg -winter: +0,90 tot +2,7 kg -lente: -0,9 tot +0,45 kg -zomer: -1,35 tot -0,45 kg Enkele auteurs (Holland en Odde, 1992; Koçak et al., 2007) meldden een hoger geboortegewicht in de lente in vergelijking met de herfst. Een eerste mogelijke verklaring voor dit seizoenseffect is de omgevingstemperatuur tijdens de dracht: kalveren geboren in de herfst hebben het laatste trimester van de dracht doorgemaakt tijdens de zomer, dus bij hogere omgevingstemperaturen dan kalveren geboren in de lente, wat het lagere geboortegewicht zou kunnen verklaren (zie 1.10.) (Holland en Odde, 1992; Koçak et al., 2007). Koçak et al. (2007) zochten de verklaring in het voedingspatroon: bij kalveren geboren in de lente krijgt het moederdier tijdens het laatste 1/3 van de dracht een kwalitatief hoogwaardigere voeding tijdens de stalperiode in de winter, waardoor meer nutriënten beschikbaar zijn voor de groei van het kalf, wat resulteert in een hoger geboortegewicht. Holland en Odde (1992) geven de daglichtlengte aan als 3 de mogelijke verklaring. 19

26 Anderzijds blijkt uit de meerderheid van de studies bij Holstein Friesian dat het geboortegewicht hoger is bij geboorte in de herfst of de winter dan in de lente of de zomer (zie tabel 5), maar voor dit verband is nog geen goede verklaring gevonden. In tegenstelling tot bovenstaande studies, vonden sommigen ook helemaal geen significante seizoensinvloed op het geboortegewicht van het Holsteinkalf (Dinkhauser et al., 1944; Tyler et al., 1947; Gianola en Tyler, 1974; Rehak et al., 2009). Maar als de omgevingstemperatuur of de voeding inderdaad de onderliggende oorzaak is van het seizoenseffect, dan kan dit sterk verschillen van bedrijf tot bedrijf en van jaar tot jaar afhankelijk van de kwaliteit van het gras, het rantsoen dat de dieren krijgen, de aanwezigheid van een schuilplaats tegen de koude of tegen de hitte, Mogelijks zijn bovenstaande tegenstrijdigheden dus te verklaren door jaar- of bedrijfsgebonden variaties Geboortejaar Heel wat auteurs beschrijven dat het geboortegewicht van Holstein Friesian-kalveren ook varieert naargelang het geboortejaar (Everett en Magee, 1965; Sang en Kim, 1986; Freitas et al., 1988; Guaragna et al., 1990; Bakir en Sögüt, 1998; Akbulut et al., 2001; Bakir et al., 2004; Koçak et al., 2007). Koçak et al. (2007) verzamelden gegevens van 8399 Holsteinkalveren van 1993 tot 2003 in Turkije (Ceylanpinar State Farm): het geboortegewicht van de kalveren tussen 1999 en 2003 was significant hoger dan dat van de kalveren geboren tussen 1993 en 1998 (p<0,01). Bakir et al. (2004) voerden hun metingen uit tussen 1982 en 1999 op 2583 Holsteinkalveren op 4 verschillende bedrijven. Het gemiddelde geboortegewicht in hun studie was 38,09+/-0,07 kg, maar in de jaren 1983, 1984, 1986 en 1989 was die waarde beduidend hoger, terwijl ze in de jaren 1982, 1997, 1998 en 1999 significant lager was (p<0,01). Het geboortejaar was in deze studie verantwoordelijk voor 6,2% van de totale variatie in het geboortegewicht. Waarschijnlijk wordt die variatie in het geboortegewicht doorheen de jaren veroorzaakt doordat weersomstandigheden en de nutritionele kwaliteit van het weiland ook min of meer kunnen verschillen van jaar tot jaar (Akbulut et al., 2001), alsook door vooruitgang in voeding en management over het verloop van de tijd. Anderzijds worden de runderen steeds meer geselecteerd naar een hogere melkproductie en sterker gevoed om hogere producties te bereiken, wat mogelijks een negatieve invloed kan hebben op het geboortegewicht van het kalf (Het verband tussen de melkproductie en het geboortegewicht werd reeds besproken in 1.4.): dit zou kunnen de dalende trend in het geboortegewicht verklaren, zoals waargenomen in de studie van Bakir et al.(2004). Aksakal en Bayram (2009) vonden in hun studie met Holstein Friesians in een biobedrijf echter geen significant effect van het geboortejaar op het geboortegewicht van het kalf. Hiermee toonden zij aan dat bij het houden van runderen onder zeer gecontroleerde omstandigheden qua voeding en temperatuur, de variatie van jaar tot jaar minimaal is en de invloed van het jaar op het geboortegewicht niet meer significant is. Verschillende andere auteurs vermeldden ook geen significant effect van het jaar van geboorte op het geboortegewicht bij Holstein Friesian-kalveren (Tyler et al., 1947; Plum et al., 1965; Gianola en Tyler, 1974; Fisher en Williams, 1978) Geografische streek en hoogte Een invloed van het hoogteverschil ten opzichte van het zeeniveau op het geboortegewicht is beschreven bij de mens (Lichty et al., 1957; Holland en Odde, 1992): als een zwangere vrouw op grotere hoogtes leeft, zal haar baby significant lichter zijn bij de geboorte. Hetzelfde fenomeen is experimenteel aangetoond bij het schaap (Metcalfe et al., 1959). De invloed van het hoogteverschil op het geboortegewicht bij Holstein Friesian kalveren is nog niet experimenteel bewezen. 20

27 Omgevingstemperatuur, hoogte, seizoen, management en voeding hebben allemaal een invloed op het geboortegewicht (zie hoger), maar kunnen sterk verschillen naargelang de streek, vandaar waarschijnlijk de variatie in geboortegewicht van kalveren geboren in verschillende regio s. Butts et al. toonden dit in 1971 al aan bij Herefordrunderen. Burfening et al. (1982) en Hanford et al. (1988) bestudeerden deze factor bij het Simmental-ras. Beiden onderzochten kalveren in 4 streken: 1. Montana, South- en North-Dakota; 2. Kansas en Nebraska; 3. Texas en Oklahoma; 4. Alabama, Florida, Georgia, Louisiana en Mississippi; die streken vergeleken ze dan telkens paarsgewijs. Er was een duidelijk significant effect van de streek op het geboortegewicht van de kalveren: het geboortegewicht van regio 1 tem 4 was resp. 37,4; 36,0; 36,0 en 35,4 kg (p<0,01). Specifieke gegevens over de invloed van de geografische streek op de grootte van het Holsteinkalf bij de geboorte, zijn momenteel niet beschikbaar Conceptietijdstip Gianola en Tyler (1974) voerden een studie uit bij 341 kalveren van 167 Holstein Friesian koeien gedurende 5 jaar en zagen een duidelijk verschil in geboortegewicht afhankelijk van op welk moment in de lactatie de conceptie gebeurde. Een eerste groep werd geïnsemineerd bij de eerste bronst post partum (vroege conceptie) en bij een tweede groep gebeurde dit pas bij de eerste bronst na 74 dagen post partum (late conceptie). De kalveren geboren uit groep 2 waren 1,2 kg zwaarder dan de kalveren uit groep 1, hoewel de drachtduur dezelfde was (p<0,05). Ook Rehak et al. (2009) bevestigden een significante invloed van het conceptietijdstip op het geboortegewicht (p<0,01), in een studie bij 156 Holstein Friesians. Volgens hen ligt de verklaring in de energiebalans bij het moederdier: in de vroege postpartumperiode piekt de melkproductie maar is de voederopname nog onvoldoende, waardoor het moederdier in een negatieve energiebalans verkeert. Wanneer ook inseminatie gebeurt in deze vroege postpartumperiode, heeft deze negatieve energiebalans waarschijnlijk een negatieve invloed op de ontwikkeling van de placenta en/of groei van het embryo, met een lager geboortegewicht tot gevolg Reproductietechniek Verschillende auteurs bestudeerden de invloed van de manier waarop het embryo tot stand is gekomen op de grootte van de foetus bij de geboorte. In vivo methodes kunnen zijn: natuurlijke dekking, kunstmatige inseminatie (KI) of embryotransplantatie. Bij deze laatste techniek kan het embryo van de donor ofwel vers (ET) ofwel na een bepaalde periode ingevroren te zijn geweest (FET=Frozen EmbryoTransplantatie), ingeplant worden bij een receptordier dat zich bevindt op hetzelfde moment in de cyclus als de donor op het moment waarop het embryo is uitgespoeld. In vitro procedures (IVP) omvatten: in vitro fertilisatie (IVF) en in vitro maturatie (IVM) waarbij de eicel in vitro bevrucht wordt (IVF) en het embryo gerijpt wordt tot op een bepaald stadium (IVM). Deze bevruchting en rijping kan volledig in vitro gebeuren tot op het stadium van de blastocyst (mogelijkheid 1, =coculturing), ofwel gebeurt de ontwikkeling tot blastocyst in vivo in schapenoviducten voorafgaand aan de inplanting in het receptormoederdier (mogelijkheid 2) of het IVM-IVF-embryo moet zich tot blastocyst ontwikkelen in vivo, in het moederdier (mogelijkheid 3). Soms wordt in vitro ook een kloon gemaakt van een bepaald dier door het overbrengen van een celkern van dat dier naar een eicel (Nuclear Transfer, NT). 21

28 In vivo versus in vitro technieken Na transfer van in vitro geproduceerde embryo s (IVM-IVF of NT) is er meer kans op een kalf met een hoger geboortegewicht dan bij in vivo technieken [Willadsen et al., 1991; Mayne en McEvoy, 1993 (melkvee); Heyman et al., 1994; Farin en Farin, 1995; Vasques et al., 1995 (vleesvee)); Kruip en Den Daas, 1997; Jacobsen et al., 2000 (Holstein Friesian)] (zie fig. 10). Deze bevinding is ook bekend als het Large Offspring Syndrome. De invloed van een in vitro productiesysteem blijkt ook duidelijk uit de resultaten van Behboodi et al. (1995) aan de hand van een rasoverschrijdende studie (maternaal: oöcyten afkomstig van ovaria van verschillende runderrassen, verzameld in het slachthuis; paternaal: 2 verschillende stieren van het melktype werden gebruikt). Bij IVF-IVM-kalveren die in vitro, in een cultuur van oviductepitheelcellen, geco-cultiveerd zijn tot op het blastocyst-stadium (zie hoger, mogelijkheid 1) is het geboortegewicht (51 +/- 2,2 kg) hoger dan van kalveren waarbij de ontwikkeling tot blastocyst in vivo in een schapenoviduct (mogelijkheid 2) is gebeurd, voorafgaand aan de transfer van de blastocyst naar het receptormoederdier (36 +/- 2,5 kg) (p<0,001). Deze resultaten zijn ook weergegeven in fig. 11. Hetzelfde fenomeen werd bevestigd door Farin et al. (1994). Fig. 10: Geboortegewicht van Holstein kalveren afkomstig van KI (AI=artificial insemination) of IVP (in vitro procedures). De resultaten zijn afkomstig uit enerzijds een veldstudie (n=1456: 251 IVP, 45 ET, 1160 KI) en anderzijds een wereldwijde survey. Uit: Kruip en den Daas, Fig. 11: Vergelijking van het geboortegewicht tussen kalveren afkomstig van KI ( AI op grafiek) (n=74), IVF-IVM met in vivo ontwikkeling tot blastocyst ( in vivo, in schapenoviduct) (n=8) en IVF-IVM met in vitro co-culturing gedurende de ontwikkeling tot blastocyst ( in vitro, in cultuur van oviductepitheel) (n=8). Uit: Behboodi et al. (1995). 22

29 Kruip en den Daas (1997) reiken verschillende verklaringen aan voor het verschil tussen in vivo en in vitro-methoden. 1. Mogelijks is het hogere geboortegewicht een gevolg van het serum dat toegevoegd wordt aan het cultuurmedium waarin de oöcyten en embryo s gematureerd worden. Dit is enkel nog maar onderzocht bij schapen (Walker et al., 1992; Holm et al., 1994; Thompson et al., 1995). Het hogere geboortegewicht bij NT-kalveren, zoals vastgesteld door Wilson et al. (1995), wordt volgens hen toegeschreven aan een veranderde embryonale ontwikkeling ten gevolge van de procedure gebruikt bij nuclear transfer. 2. Het inbrengen van het IVP-embryo in de receptor zou ook de intrauteriene factoren lichtjes kunnen wijzigen waardoor de groei van het embryo versterkt wordt, met als gevolg een hoger geboortegewicht bij de kalveren geboren uit in vitro technieken. 3. Daarnaast kan het overbrengen van een IVP-embryo ook de placentawerking stimuleren, waardoor meer voedingsstoffen uitgewisseld worden met de foetus en hogere gehaltes van bepaalde drachtspecifieke eiwitten geproduceerd worden (Vasques et al., 1995 (vleesvee); Garry et al., 1996; Schmidt et al., 1996 (Jersey en Holstein Friesian). Een 4 de mogelijke verklaring komt van Walker et al. (1996): misschien is de in vitro manipulatie van het embryo bij nucleustransfer of IVF/IVM verantwoordelijk voor bepaalde epigenetische invloeden op het ontwikkelende embryo, waardoor de transcriptie van bepaalde genen gewijzigd wordt. Daardoor zou de celdifferentiatie veranderd worden waarbij meer cellen differentiëren tot trofectodermcellen, met als gevolg de ontwikkeling van een grotere placenta en daardoor een snellere foetale groei en ontwikkeling en dus een hoger geboortegewicht Vergelijking in vivo en in vitro methodes onderling Bij vergelijking van de in vivo-methodes onderling blijkt het geboortegewicht hoger te zijn bij Frozen EmbryoTransplantatie dan bij KI of verse ET (resp. 42,36; 38,85 en 36,90 kg, p<0,01) (Unalan, 2009). Jacobsen et al. (2000) hebben verschillende in vitro productiesystemen onderling vergeleken specifiek bij het Holstein Friesian-ras: 1. IVF-IVM met toevoeging van runderserum tijdens de in vitroontwikkeling én co-cultivatie tot blastocyst in een cultuur van oviductepitheelcellen; 2. IVF-IVM met cocultivatie in vitro maar zonder toevoeging van serum; 3. IVF-IVM met toepassing van verglazing in het oöcyte- en blastocyststadium en nadien ontwikkeling tot blastocyst in een celcultuur met toevoeging van runderserum. Het geboortegewicht van kalveren geproduceerd met methode 3 bleek hoger te zijn dan van kalveren afkomstig uit IVF/IVM methode 1 of 2. Er was ook een licht verhoogd geboortegewicht bij de kalveren geproduceerd met methode 1 ten opzichte van methode 2. Elk van de 3 in vitro technieken gaf kalveren met een hoger geboortegewicht dan kalveren afkomstig uit kunstmatige inseminatie (p<0,002). Er is dus een duidelijk positief effect van co-cultivatie (methode 1, 2 en 3) en toevoeging van runderserum in de celcultuur (methode 1 en 3) op het geboortegewicht (p<0,05). Ook vriesbewaring (verglazing) blijkt meer kans te geven op een hoger geboortegewicht van het kalf (p<0,05), mogelijks door de stressperiode die het embryo doormaakt tijdens het verglazen. De gewichten van de verschillende organen en de lichaamsproporties blijven echter in al deze gevallen onveranderd. Behboodi et al. (1995)(rasoverschrijdend) beschreven specifiek het voorkomen van zwaardere kalveren bij gebruik van kerntransplantatie. Ook de bevindingen van Stice en Keefer (1993) en Keefer et al. (1994) sluiten hierbij aan Managementsysteem Door sommige auteurs worden significante verschillen in geboortegewicht tussen verschillende bedrijven en managementsystemen beschreven, maar eigenlijk is dit eerder een verzameling van meerdere hoger beschreven omgevingsfactoren. Van bedrijf tot bedrijf kunnen er immers verschillen zijn in voeding, gemiddeld productieniveau, conceptietijdstip, omgevingstemperatuur, geografische ligging en hoogte, en die factoren kunnen allemaal bijdragen tot de variatie in het geboortegewicht. 23

30 Enkele voorbeelden van die bedrijfsinvloed, afkomstig uit 2 verschillende studies, worden hieronder beschreven. Bakir et al. (2004) zochten naar de genetische en omgevingsfactoren die een invloed uitoefenen op het geboortegewicht, via een studie op een totaal van 2583 Holstein Friesian kalveren tussen 1982 en 1999 op 4 verschillende bedrijven. De verschillen tussen deze 4 bedrijven waren duidelijk en significant (p<0,01); het bedrijfseffect verklaarde 14,5% van de totale variabiliteit in het geboortegewicht. De gegevens voor elk bedrijf zijn weergegeven in tabel 6. Tabel 6: Data verzameld op de verschillende bedrijven voor het geboortegewicht: aantal metingen (N), gemiddeld geboortegewicht en standaarddeviatie (X, Sx) en % in totale variatie in geboortegewicht. Uit: Bakir et al. (2004) Aksakal en Bayram publiceerden in 2009 de resultaten van een studie naar de invloed van een bioproductiesysteem op het geboortegewicht en het overlevingspercentage van de kalveren in een Holstein Friesian melkveebedrijf in Turkije. Het gemiddelde geboortegewicht in dat bedrijf was 42,76 +/- 0,23 kg, terwijl dat in conventionele bedrijven in diezelfde streek schommelde tussen 37,69 en 39,51 kg (p<0,05). Dit lijkt een positief effect van het bio-productiesysteem op geboorteafmetingen, maar uit verder onderzoek bleek dat de dieren op dit biobedrijf waarschijnlijk een genetische aanleg hadden voor een iets hoger geboortegewicht. De kalveren in de streek waar ook deze kudde op het biobedrijf oorspronkelijk van afkomstig was, wegen bij de geboorte gemiddeld 40 à 41 kg. Blijkbaar was het hoger geboortegewicht op dit biobedrijf dus eerder het gevolg van een genetische invloed in de kudde, dan een invloed van het bio-productiesysteem. Anderzijds kunnen we uit de resultaten wel afleiden dat, met een gemiddeld geboortegewicht van 42,76 +/- 0,23 kg, dit managementsysteem op zijn minst geen negatieve invloed heeft op de ontwikkeling van het kalf in utero en aldus ook op het geboortegewicht. Meer studies zijn nodig om de exacte invloed van een bioproductiesysteem op de lichaamsmaten van pasgeboren kalveren na te gaan. 24

31 2. GENETISCHE FACTOREN De intra-uteriene omgeving, die beïnvloed wordt door alle hoger beschreven omgevingsfactoren én door het maternale genotype, is verantwoordelijk voor ongeveer 60% van de variatie in het geboortegewicht. Maar daarnaast spelen ook genetische factoren een rol van betekenis: het maternale en paternale genotype dragen ook elk voor 20% bij tot de variabiliteit in geboortegewicht (Swali en Wathes, 2006) Genetica vader- en moederdier erfelijkheidsgraad Erfelijkheidsgraad en genlocatie De erfelijkheidsgraad (h²) voor het geboortegewicht werd in veel verschillende studies bij Holstein Friesians bepaald: de verschillende resultaten met de bijhorende referenties zijn weergegeven in tabel 7. De onderstaande erfelijkheidsgraden zijn meestal berekend voor het geboortegewicht, behalve in de studie van McGuirk et al. (1999), Hansen et al. (2004), Hansen (2004) en Jamrozik et al. (2005). Deze laatste auteurs berekenden de erfelijkheidsgraad voor de grootte van het kalf bij de geboorte op basis van een indeling van de kalveren in categorieën gaande van kleine, gemiddelde tot grote gestalte. Het geboortegewicht is echter een meer objectieve maatstaf voor de lichaamsgrootte van het kalf bij de geboorte. Tabel 7: Erfelijkheidsgraad voor het geboortegewicht Auteur Erfelijkheidsgraad=h² Bakir en Sogut (1998) 0,104 Koçak et al. (2007) 0,115 +/- 0,0023 Bakir et al. (2004) 0,13 +/- 0,02 (p<0,01) Jamrozik et al. (2005) 0,15 (directe h²,bij primipare runderen, Canadese HF) 0,11 (directe h², bij latere pariteit, Canadese HF) McGuirk et al. (1999) 0,16 Hansen (2004) 0,16 (directe h², bij kalveren van 2 de pariteitskoeien, Deense Holstein) Hansen et al. (2004) 0,22, σ=0,016 Everett en Magee (1965) 0,22 Aksakal en Bayram (2009) 0,232 +/- 0,110 Johanson et al. (2011) 0,26, σ=0,04 (directe h²) Akbulut et al. (2001) 0,34 Gianola en tyler (1974) 0,30 +/-0,16 [0,08-0,80] Plum et al. (1965) 0,34 +/- 0,09 Legault en Touchberry (1962) 0,38-0,51 Maltecca et al. (2008) (Holstein Friesian x Jersey) 0,41 Olson et al. (2009) (Holstein, Jersey en HFxJersey) 0,49 +/-0,14 Fisher en Williams (1978) 0,51 Coffey et al. (2006) 0,53 Het feit dat zoveel verschillende en uiteenlopende waarden voor h² gevonden worden, is eenvoudig te verklaren doordat de erfelijkheidsgraad geen vast gefixeerde waarde is voor een bepaalde populatie, maar eigen is aan een bepaalde populatie in een bepaalde omgeving op een bepaald moment. Maltecca et al. publiceerden in 2008 de resultaten van hun studie waarbij ze het genoom scanden op zoek naar quantitative trait loci (QTL) geassocieerd met o.a. het geboortegewicht. 25

32 Een QTL is een groep van loci in het genoom met een min of meer groot effect op een bepaald kwantitatief kenmerk (in dit geval het geboortegewicht), maar waarbij de exacte chromosomale locatie van het gen niet gekend is. Maltecca et al. werkten voor hun studie met 276 kalveren uit een terugkruising van (Holstein x Jersey) x Holstein. Eerst werden alle proefkalveren gegenotypeerd voor een set van 275 microsatellietmerkers, evenredig verdeeld over de 29 autosomen van het rund en werd bij al deze dieren ook het geboortegewicht bepaald. Daarna werd via interval mapping nagegaan met welke merker het fenotypisch kenmerk, zijnde het geboortegewicht, het sterkst gelinkt is. Aangezien de genetische locatie van de merker gekend is, krijgt men zo ook een goed idee over de locatie van de QTL voor het geboortegewicht. Drie QTL s voor geboortegewicht zijn beschreven door Maltecca et al.: een eerste op chromosoom 2, ook BTA2 genoemd, op een afstand van 17,2 cm; een tweede op BTA6, op 41 cm en een derde op BTA14, op 18à19 cm. Deze QTL s dragen samen 18% bij tot de fenotypische variatie in het geboortegewicht. In ongeveer dezelfde regio s werden ook bij andere rundveerassen al QTL s voor geboortegewicht gevonden (Casas et al., 1998; Grosz en MacNeil, 2001; Kneeland et al., 2004) Vaderdier Verschillende auteurs beschrijven een belangrijke invloed van de stier op het geboortegewicht van de nakomeling: Fitch et al. (1924), Foote et al. (1959), Boyd en Hafs (1965), Atil et al. (2005). Atil et al. vonden een directe erfelijkheidsgraad van 0,28 in hun studie. Zelfs binnen hetzelfde ras kan het geboortegewicht van de nakomelingen sterk verschillen tussen verschillende stieren onderling, zoals beschreven in de studie van Fisher en Williams (1978) (zie tabel 8) en Sieber et al. (1989) bij Holstein Friesian. Boyd en Hafs (1965) hebben aangetoond (bij Holstein Friesian moeder x Holstein of Angus stier!) dat de invloed van het vaderdier niet alleen geldt voor het geboortegewicht, maar ook voor andere lichaamsmaten van het kalf zoals borstomtrek en breedte van de kop (p<0,01). In de studie van Gianola en Tyler (1974) was het vaderdier verantwoordelijk voor 7,6% van de variatie in het geboortegewicht van het Holsteinkalf. Volgens Everett en Magee (1965) is de invloed van de stier zelfs belangrijker dan die van het moederdier! Tabel 8: Voor 14 verschillende stieren is weergegeven: aantal nakomelingen, aantal stier(m)- en vaarskalveren (F), gemiddelde geboortegewichten en drachtduur van die nakomelingen (geboortegewicht en drachtduur na correctie voor invloed van geslacht, pariteit en maand van geboorte). Uit: Fisher en Williams (1978). Van deze significante invloed van het vaderdier op de geboorteafmetingen van het kalf wordt ook handig gebruik gemaakt door de kweekstations: de stieren waarvan zij het sperma aanbieden, worden onder andere geëvalueerd op de grootte van hun nakomelingen en die gegevens worden ook vermeld als informatie naar de rundveehouders toe. Op die manier kunnen zij de gewenste grootte van het kalf 26