Lypsylehmän metabolinen stressi Kehitys, indikaattorit, ehkäisy Siru Salin Maataloustieteiden laitos Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta www.helsinki.fi/yliopisto
Esityksen sisältö 1. Tutkimushanke ja sen tavoitteet 2. Tutkimuksen taustaa: Mitä on lypsylehmän metabolinen stressi? 3. Miten lypsylehmän metabolista stressiä tutkitaan? 4. Tutkimushankkeen käytännön sovellutukset kotieläintuotannossa 5. Yhteenveto www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 2
1. Tutkimushanke (2008 2012): MMTDK/Maataloustieteiden laitos: ü Tuomo Kokkonen ü Kari Elo ü Seija Jaakkola ü Siru Salin ü Vera Hakala ü Aila Vanhatalo ELTDK/Kliinisen tuotantoeläinlääketieteen laitos: ü Juhani Taponen ü Laura Hänninen www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 3
1.Tutkimushankkeen tavoitteet ü Tutkia lypsylehmien ruokinnan ja perimän vaikutusta metabolisen stressin kehittymiseen ü Selvittää insuliiniresistenssin kehittymiseen liittyviä fysiologisia muutoksia elimistössä poikimisen läheisyydessä ü Selvittää miten metabolisen stressin riski voitaisiin ennakoida ja ehkäistä ü Tutkia rehun koostumuksen ja energian saannin vaikutuksia lypsylehmän käyttäytymiseen poikimisen läheisyydessä www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 4
2. Metabolinen stressi That amount of metabolic load which cannot be sustained, such that some energetic processes, including those that maintain good fertility and general health, must be down regulated. Oltenacu & Algers (2005) S. Salin www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 5
2. Metabolinen stressi: Maitotuotos ja energiatase poikimisen jälkeen Kg/d 45 40 35 30 25 20 15 10 5 20 10 0-10 -20-30 -40-50 MJ/d Ka-syönti EKM ME-tase 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Laktaatioviikko -60 Kokkonen ym. 2011 (julkaisematon) www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 6
2. Metabolinen stressi Energian ja ravintoaineiden tarve muuttuu rajusti poikimisen yhteydessä Utare ottaa poikimisen jälkeen verenkierrosta ü Lähes kolme kertaa enemmän glukoosia ü Kaksi kertaa enemmän aminohappoja ü 4-5 kertaa enemmän rasvahappoja verrattuna tiineen kohdun ravintoaineiden tarpeeseen ennen poikimista. www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 7
2. Metabolinen stressi Insuliiniresistenssi ü Normaali elimistön fysiologinen tila, jossa insuliinin vaikutus ääreiskudoksissa (lihasja rasvakudos) on heikentynyt ü Voimistuu tiineyden loppupuolella ja tuotoskauden alussa ü Säästää glukoosia sikiön ja utareen käyttöön S. Salin www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 8
2. Metabolinen stressi Insuliiniresistenssi Insuliiniresistenssin vaikutuksesta muun muassa: ü Glukoosin soluun otto ääreiskudoksissa (lihas- ja rasvakudos) heikkenee ü Maksan glukoosintuotanto (glukoneogeneesi) lisääntyy ü Rasvakudoksen sisältämän energian käyttöönotto (rasvakudosmobilisaatio) lisääntyy, jolloin Ø veren vapaiden rasvahappojen pitoisuus suurenee Ø maksan ketoainetuotanto lisääntyy Lisäenergiaa ääreiskudoksille www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 9
2. Metabolinen stressi Lihava vs. normaalikuntoinen lehmä: Veren insuliinipitoisuus Insuliini, µiu/ml 16 12 8 4 Normaalikuntoiset (Control) Lihavammat (Test) 0-30 -15 0 15 30 45 60 Päivää poikimisesta Kokkonen ym. 2005 www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 10
2. Metabolinen stressi Lihava vs. normaalikuntoinen lehmä: Veren vapaat rasvahapot (NEFA) NEFA, mmol/l 0.8 0.6 0.4 0.2 Normaalikuntoiset (Control) Lihavammat (Test) 0.0-30 -15 0 15 30 45 60 Päivää poikimisesta Kokkonen ym. 2005 www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 11
2. Metabolinen stressi Lihava vs. normaalikuntoinen lehmä: Kuiva-aineen syönti Kuiva-aineen syönti, kg/d 25 20 15 10 5 Normaalikuntoiset Lihavammat -14-10 -6-2 2 6 10 14 18 22 26 Päivää poikimisesta www.helsinki.fi/yliopisto Kokkonen ym. 2005 13.4.2011 12
2. Metabolinen stressi Lihava vs. normaalikuntoinen lehmä: Energiatase Energia tase (MJ/d) 0-20 -40-60 Normaalikuntoiset Lihavammat 0 2 4 6 8 Viikkoa poikimisesta Kokkonen ym. 2005 www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 13
2. Metabolinen stressi Insuliiniresistenssin voimistumisen seurauksena: Ketoaineet Rasvamaksa http://www.extension.org/pages/26158 www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 14
2. Metabolinen stressi Insuliiniresistenssin voimistuminen lisää elimistön metabolista kuormitusta Heikentää hyvinvointia ja altistaa lehmän aineenvaihduntasairauksille: ü Ketoosi ü poikimahalvaus ü utaretulehdus ü juoksutusmahaongelmat ü tiinehtyvyys ja hedelmällisyysongelmat eläimen ennenaikainen poisto? www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 15
2. Metabolinen stressi: Energian saannin rajoittaminen ummessaolokaudella ü Pihatoissa lehmien yksilöllinen ruokinta vaikeaa ü Lehmät lihovat helposti ennen poikimista ü Energiansaannin rajoittaminen onnistuu: a) Rajoittamalla rehun saantia b) Muokkaamalla karkearehun koostumusta J. Juga www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 16
3. Mitä ja miten tutkittiin? Osakoe 1 S. Salin Juoksutusmahaan infusoidun rasvalisän vaikutus, tiineiden, ummessaolevien lehmien insuliiniresistenssin kehittymiseen (2008) ü Veren NEFA-pitoisuuden lisääminen juoksutusmahaan infusoidun rasvalisä avulla ü Aiheuttaako insuliiniresistenssiä? ü Onko annetun rasvalisän (tali tai camelinaöljy) rasvahappokoostumuksella vaikutusta lehmän glukoosinsietoon ja insuliinivasteeseen? Oyj:n tutkimussäätiö/tutkijakoulun satoa seminaari 14.4.2011 Raisio www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 17
3. Mitä ja miten tutkittiin? Osakoe 1 Glukoosirasituskoe ü 0,25 g glukoosia/elopainokg kaulalaskimokatetrista ü 14 verinäytettä 3 tunnin aikana glukoosin annon jälkeen Insuliinivastekoe ü 0,1 KY insuliinia/elopainokg ü 12 verinäytettä 2 tunnin aikana Verinäytteistä määritettiin: ü Vapaat rasvahapot ü Glukoosi ü Insuliini S.Salin S. Salin www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 18
3. Mitä ja miten tutkittiin? Osakoe 1, tuloksia: &!"!# Glukoosirasituskoe: Plasman glukoosipitoisuus 3451# %$"!# 67/1# 87-4/127# --./0/# %!"!# $"!#.!"!# '%$# %$# ($# )$# %!$# %*$# %+$# %,$# -12# Salin ym. 2011 (julkaisematon) www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 19
3. Mitä ja miten tutkittiin? Osakoe 1, tuloksia: ("#$ Insuliinivastekoe: Plasman glukoosipitoisuus 123/$ ++,-.-$ ("&$ '"#$ '"&$ %"#$ 45-/$ 65+2-/05$ %"&$.!"#$ )!#$!#$ (#$ *#$!&#$!'#$ +/0$ Salin ym. 2011 (julkaisematon) www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 20
3. Mitä ja miten tutkittiin? Osakoe 2 Poikimista edeltävän syönnin muutoksen vaikutus lypsylehmien insuliiniresistenssi kehittymiseen (2009-2010) ü Koeryhmällä aluksi vapaa (150 %) nurmisäilörehuruokinta. Kolme viikkoa ennen poikimista energian saantia rajoitettiin asteittain -> poikimiseen mennessä saanti 100 % energiantarpeesta ü Kontrolliryhmällä energianormien mukainen säilörehuruokinta (2. sato) ummessaolokauden (6 vk) ajan www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 21
3. Mitä ja miten tutkittiin? Osakoe 3 Poikimista edeltävän rehuseoksen kuitupitoisuuden vaikutus lypsylehmien insuliiniresistenssin kehittymiseen (2010 käynnissä) ü Koeryhmällä ummessaoloaikana (8 vk) vapaa seosrehuruokinta: 40 % olkea 55 % säilörehua kuiva-aineessa 5 % rypsirouhetta ü Kontrolliryhmällä vapaa säilörehuruokinta (2. sato) ü Koeryhmien rehujen kuitupitoisuuden ero n. 10 %-yks. www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 22
3. Mitä ja miten tutkittiin? Osakokeet 2 ja 3 Glukoosirasituskoe: ü 0,25 g glukoosia/elopainokg kaulalaskimokatetrista ü 33 verinäytettä 4 tunnin aikana glukoosin annon jälkeen Glukoosirasituskokeet tehtiin: ü 10 pv ennen poikimista ü 8 pv poikimisen jälkeen Verinäytteistä määritettiin: ü Vapaat rasvahapot ü Glukoosi ü Insuliini A. Vanhatalo www.helsinki.fi/yliopisto 23
3. Mitä ja miten tutkittiin? Osakokeet 2 ja 3 Rasvakudosnäytteet: ü Adiposytokiinien lähetti- RNA:n ilmentyminen Maksakudosnäytteet: ü Rasvahappojen hapettumiseen ja glukoosin tuotantoon liittyvän geenitoiminnan tutkiminen ü Maksan rasvapitoisuuden määritys Kudosnäytteet otettiin: ü 11 pv ennen poikimista ü 1 ja 7 pv poikimisen jälkeen S. Salin www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 24
3. Mitä ja miten tutkittiin? Osakoe 2, tuloksia: Adiponektiinigeenin ekspressio lypsylehmän nahanalaisessa rasvakudoksessa poikimisen läheisyydessä ü Mitä pienempi lukuarvo y- akselilla, sitä suurempi ekspressiotaso ü Adiponektiinin ekspressio väheni poikimisen jälkeen insuliiniherkkyys rasvakudoksessa vähenee poikimisen jälkeen 0-1 -2-3 -4-5 ADIPOQ - Rasva -8d +1d +9d -6 S. Salin -7 Elo ym. 2011 www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 25
4. Käytännön sovellutukset kotieläintuotannossa? ü Tavoitteena kehittää tilatasolle (erityisesti pihattoihin) soveltuva ruokintamalli, jonka avulla voidaan vähentää poikimisen läheisyyteen ajoittuvaa metabolista stressiä ü Rehujen koostumus- ja ruokintasuositukset lypsylehmille ummessaolokaudelle? www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 26
5. Yhteenveto ü Metabolinen stressi kuormittaa lehmän elimistöä poikimisen jälkeen ü Stressin voimakkuuteen vaikuttavat useat tekijät ü Insuliiniresistenssin syveneminen lisää metabolista stressiä ja heikentää lehmän hyvinvointia ja terveyttä ü Turha lihominen poikimista edeltävänä aikana voimistaa metabolista stressiä Metabolisen stressin lieventäminen on lehmän kestävyyden kannalta elintärkeää! www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 27
Kiitos! J. Juga www.helsinki.fi/yliopisto 13.4.2011 28