Energiavajeen vaikutusmekanismit lypsylehmän hedelmällisyyteen Kari Elo Maataloustieteiden laitos Kotieläintiede 1
Energiavajeen vaikutusmekanismit lypsylehmän hedelmällisyyteen 1. Tausta 1.1 Energiavaje 1.2 Hedelmällisyys 1.3 Energiavajeen ja hedelmällisyyden väliset yhteydet 1.4 Vaikutusmekanismien tutkimus 2. Viikin tutkimus Kuva: Jarmo Juga 2
1. Tausta 1.1 Energiavaje Energiatase = syöty energia maidon energia ylläpitoenergia Lypsylehmillä esiintyy energiavajetta eli energiatase on negatiivinen poikimisen jälkeen Maidontuotannon alkaessa energiantarve kasvaa nopeammin kuin rehunsyöntikyky 3
Energiavajeen mittaaminen Koejärjestelyt Kontrolloitu rehunsyönti ja maitotuotos Tilaolosuhteissa Maidon rasva/valkuaissuhde Kuntoluokka 4
Maidon rasva/valkuaissuhde energiataseen arvioinnissa Ensimmäisestä koelypsystä laskettu maidon rasva/valkuaissuhde arvioi hyvin energiatasetta, mutta paras arvio saadaan jos mukana kuntoluokan muutos ja eläimen paino (Mäntysaari ja Mäntysaari 2010) 5
Esimerkiksi kuntoluokan muutos (Kokkonen ym. (2010), julkaisematon) 6
Energiavajeen kestoaika (1) Laskennallinen energiatase muuttuu positiiviseksi 2-3 kuukauden kuluttua poikimisesta Esimerkiksi Ensikoilla 8 viikolla (Mäntysaari ja Mäntysaari 2010) Ensimmäistä, toista ja kolmatta kertaa poikivilla 72, 75 ja 95 päivänä poikimisesta (Coffey ym. 2002) Poikimakerran vaikutuksesta julkaistut tulokset ovat ristiriitaisia 7
Energiavajeen kestoaika (2) Maitotuotos (kg/pv) tai pitoisuus (g/l) 50 45 40 35 30 25 Maito (kg/pv) Rasva (g/l) Proteiini (g/l) 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 Lypsykauden kuukausi energiavaje Kuva: Sjaastad ym. 2003, mukaellen 8
Syvimmän energiavajeen ajoittuminen Syvin energiavaje ajoittuu viikoille 1-2 poikimisesta Beam ja Butlerin (1997) tutkimuksessa 6-13 päivää poikimisesta Mäntysaari ja Mäntysaari (2010) toisella viikolla poikimisesta 9
1.2 Hedelmällisyys Tässä tutkimuksessa hedelmällisyysominaisuudet Tyhjäkauden pituus (aika poikimisesta hedelmöittymiseen päivinä) Lepokauden pituus (aika poikimisesta ensimmäiseen siemennykseen päivinä) Siemennysten lukumäärä Progesteronin pitoisuus maitonäytteessä (kiimakierron käynnistyminen) 10
Heikentynyt hedelmällisyys Esimerkiksi lepokauden pituus Suomessa ayrshirellä keskimäärin 90 päivää ja holsteinfriisiläisellä 92 päivää (Hägg 2011) Fysiologian perusteella käytännön ohje on 60 päivän lepokausi Aikaisintaan siemennykset voidaan aloittaa noin 6 viikon kuluttua poikimisesta kun kohtu on täydellisesti palautunut tiineydestä ja poikimisesta Tyhjäkauden pituus ayrshirellä 129 päivää ja holstein-friisiläisellä 127 päivää (Hägg 2011) 11
1.3 Energiavajeen ja hedelmällisyyden väliset yhteydet Useissa tutkimuksissa 1980-luvulta alkaen on osoitettu energiavajeen haitallinen vaikutus hedelmällisyyteen, erityisesti kiimakiertojen käynnistymiseen Korkean maitotuotoksen valintajalostus pidentää ensimmäiseen poikimisen jälkeiseen ovulaatioon kuluvaa aikaa (Gutierrez ym. 2006) 12
Energiavajeen ja hedelmällisyyden väliset yhteydet (2) Miten energiavajetta voidaan pienentää tai hedelmällisyyttä parantaa? Energiatasapainon periytymisaste 0,33 (Veerkamp ym. 2000) Kuntoluokan periytymisaste 0,27-0,37 (Koenen ym. 2001) Hedelmällisyysominaisuuksien periytymisasteet 0,02-0,05 (Hägg 2011) 13
Energiavajeen ja hedelmällisyyden väliset yhteydet (3) Energiatasapainoa ja hedelmällisyyttä mittaavien ominaisuuksien välillä epäsuotuisat geneettiset korrelaatiot Maidon tuotosominaisuuksien (maito-, valkuais- ja rasvatuotos) ja energiatasapainon välillä -0,27-0,13 (Veerkamp ym. 2000) Poikimisen jälkeisen keltarauhasen toiminnan alkamisen (ensimmäisen ovulaation) ja tuotosominaisuuksien välillä 0,48-0,65 (Veerkamp ym. 2000) 14
Energiavajeen ja hedelmällisyyden väliset yhteydet (4) Maitotuotokseen, energiatasapainoon ja hedelmällisyysominaisuuksiin liittyvät epäsuotuisat geneettiset korrelaatiot tekevät hedelmällisyyden parantamisesta eläinjalostuksen keinoin hyvin haastavaa Hedelmällisyyden parantamisessa ruokinnan ja hoitokäytäntöjen rooli korostuu Ennen poikimista Poikimisen jälkeen 15
1.4 Vaikutusmekanismien tutkimus Fysiologisten mittausten (insuliini, glukoosi, NEFA) lisäksi geenitoimintaan liittyvät mittaukset Keskittyy erityisesti insuliinin toiminnan, insuliiniresistenssin ja rasva-aineenvaihdunnan sekä hedelmällisyysominaisuuksien välisiin vaikutusmekanismeihin Varsinkin insuliiniresistenssin roolista hedelmällisyyden häiriöissä on runsaasti tutkimustuloksia paitsi naudalta myös lääketieteen tutkimustuloksia ihmiseltä 16
Insuliiniresistenssin rooli hedelmällisyydessä Insuliiniresistenssillä on ilmeinen vaikutus munasarjojen toimintaan ja erityisesti häiriötiloihin (Opsomer ym. 1999, Vanholder ym. 2005) Munasarjakystan muodostaneilla lehmillä heikko insuliinivaste ja insuliinipitoisuudet alhaisemmat kuin normaalisti ovuloivilla (Opsomer ym. 1999, Vanholder ym. 2005) 17
2. Viikin tutkimus (1) Kuva: Jarmo Juga 18
2. Viikin tutkimus (2) Tavoitteena on tutkia poikimista edeltävän ruokinnan vaikutusta energiavajeeseen ja hedelmällisyysominaisuuksiin Erityisesti mitataan insuliinin vaikutusmekanismeihin ja rasva-aineenvaihduntaan liittyvää geenitoimintaa ja tutkitaan sen yhteyttä hedelmällisyysominaisuuksiin 19
Viikin tutkimus (3) Kaksi ruokintakoetta Viikin opetus- ja tutkimustilan navetassa 2009-2010 ja 2010-2011 Maitonäytteet kerättiin joka toinen päivä progesteronimäärityksiä varten Maksasta ja ihonalaisesta rasvasta kerättiin kudosnäytepaloja RNA:n eristystä varten 8 päivää ennen poikimista ja 1 ja 9 päivää poikimisen jälkeen 20
Viikin tutkimus (4) Geenitoiminnan tutkimus kvantitatiivisella PCR:llä ja naudan geenitoimintasirulla (Affymetrix Bovine GeneChip) Kvantitatiivisella PCR:llä 15-20 kandidaattigeeniä ja sirututkimuksen varmennuksia Tähän mennessä mitattu kvantitatiivisella PCR:llä: Rasvakudoksesta adiponektiini, IL-6, leptiini, resistiini, TNF-alfa, CPT1, IRS1, PPAR, RBP4 ja PCK Maksakudoksesta CPT1, G6PC, GLUT4, PC, PCK1, IL-6, IRS1, NfkB, PPAR ja RPB4 21
Viikin tutkimus (5) Geenitoimintasirulla 32 yksilön maksanäytteet: - 8 pv näytteitä 5 koe- + 6 kontrollilehmää 1 pv näytteitä 5 koe- + 5 kontrollilehmää 9 pv näytteitä 5 koe- + 6 kontrollilehmää 22
Kirjallisuusviitteet Beam ja Butler 1997. Biology of Reproduction 56: 133-142. Gutierrez ym. 2006. Animal Reproduction Science 95: 193-205. Hägg 2011. Maisterintutkielma. Helsingin yliopisto. Maataloustieteiden laitos. Koenen ym. 2001. Journal of Dairy Science 84: 1265-1270. Mäntysaari ja Mäntysaari 2010. Acta Agriculturae Scandinavica Section A 60: 79-87 Opsomer ym. 1999. Animal Reproduction Science 56:211-222. Sjaastad ym. 2003. Physiology of Domestic Animals. Scandinavian Veterinary Press. 735 s. Vanholder ym. 2005. Reproduction in Domestic Animals 40: 460 467. 23