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Lo stress da caldo nella bovina da latte Nicola Lacetera Dipartimento di Produzioni Animali Viterbo [email protected] Perugia, 9/10/09
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Lo stress da caldonella bovina da latte
Nicola LaceteraDipartimento di Produzioni Animali
Perugia, 9/10/09
Problemi sanitari nella bovina da latte in ambiente caldo
Meccanismidifensivi
Stress ossidativo
Metabolismo
Sopravvivenzaparassiti e/o
vettoriMorte
(ondate di calore)
Weather Safety Index (THI)Weather Safety Index (THI)
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
21 64 64 64 65 65 65 66 66 66 67 67 67 68 68 68 69 69 69 70 70
22 65 65 65 66 66 67 67 67 68 68 69 69 69 70 70 70 71 71 72 72
23 66 66 67 67 67 68 68 69 69 70 70 70 71 71 72 72 73 73 74 74
24 67 67 68 68 69 69 70 70 71 71 72 72 73 73 74 74 75 75 76 76
26 68 68 69 69 70 70 71 71 72 73 73 74 74 75 75 76 76 77 77 78
27 69 69 70 70 71 72 72 73 73 74 75 75 76 76 77 78 78 79 79 80
28 69 70 71 71 72 73 73 74 75 75 76 77 77 78 79 79 80 81 81 82
29 70 71 72 73 73 74 75 75 76 77 78 78 79 80 80 81 82 83 83 84
30 71 72 73 74 74 75 76 77 78 78 79 80 81 81 82 83 84 84 85 86
31 72 73 74 75 76 76 77 78 79 80 81 81 82 83 84 85 86 86 87 88
32 73 74 75 76 77 78 79 79 80 81 82 83 84 85 86 86 87 88 89 90
33 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 85 86 87 88 89 90 91 92
34 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94
36 76 77 78 79 80 81 82 83 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96
37 77 78 79 80 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 93 94 95 96 97 98
38 78 79 80 82 83 84 85 86 87 88 90 91 92 93 94 95 97 98 99 100
39 79 80 81 83 84 85 86 87 89 90 91 92 94 95 96 97 98 100 101 102
40 80 81 82 84 85 86 88 89 90 91 93 94 95 96 98 99 100 101 103 104
41 81 82 84 85 86 88 89 90 91 93 94 95 97 98 99 101 102 103 105 106
42 82 83 85 86 87 89 90 92 93 94 96 97 98 100 101 103 104 105 107 108
43 83 84 86 87 89 90 91 93 94 96 97 99 100 101 103 104 106 107 109 110
Te
mp
era
ture
, ºC
Relative Humidity
EMERGENZAEMERGENZA
PERICOLOPERICOLO
ALLERTAALLERTA
Ondata di calore: periodo di almeno tre giorni consecutivi durante i quali il THI rimane al di sopra
di 72-74 per più di 14 ore (Valtorta et al., 2002)
Ondata di calore: periodo di almeno tre giorni consecutivi durante i quali il THI rimane al di sopra
di 72-74 per più di 14 ore (Valtorta et al., 2002)
METABOLISMOMETABOLISMO&&
STRESS OSSIDATIVOSTRESS OSSIDATIVO
Variazioni del BCS in vacche“primaverili” (sp) ed “estive” (su)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35
Giorni dal parto
BCS
BCS-sp BCS-su
** ****b
a a
b
cc
aa a
b
a
b
0.3
0.5
0.7
0.9
1.1
0 10 20 30 40 50
Days of lactation
BH
BA
(m
mol
/l)
TC
WE
Lacetera et al., 1996
* **
Sintesi epatica di ApoB100
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
-30 3 35
Apo
B 1
00 L
P m
g/m
g TP
Apo-lp-sp Apo-lp-su
a
a a
b
b
c
∗∗∗∗∗∗∗∗
∗∗∗∗
Giorni dal parto
a, b, c = P < 0.05 *P < 0.05; **P < 0.01
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
-30 3 35
Days from calving
Ste
atos
is (AU)
SU SP
*
*
Fat accumulation in the liver
Iperventilazione polmonare
Alcalosi respiratoriaEscrezione urinaria di bicarbonato
Salivazione intensa
Acidosi metabolica
Alterazioni circolatorie (piede)
Indebolimento del piede: rotture del connettivo; qualità scadente del tessuto corneo di nuova
formazione; possibile sviluppo ulcere e ascessi soleari
LAMINITE (Shearer, 1999)
“An imbalance favoring prooxidants and/or disfavoring antioxidants, potentially leading to damage”
(Sies, 1991)
Antioxidants
Prooxidants
Oxidative StressOxidative Stress
Erythrocyte lipid peroxidation-end products (TBARS), superoxide dismutase activity (SOD),
glutathione peroxidase (GSH-Px-E) activity, and intracellular thiols (SH) of summer (SU)
and spring (SP) cows during the transition period (Bernabucci et al., 2002).
___________________________________________________________________________
TBARS SOD GSH-Px-E SH
nmol/ml U/ml U/ml PCV1 µmol/ml PCV
_______________________________________________________________
Days from
calving
-21 SU 8.3 ± 0.4B 176.4 ± 19.8 65.7 ± 3.9
b 210.3 ± 56.3
b
SP 7.5 ± 0.4A 141.4 ± 18.8 46.4 ± 3.7
a 119.0 ± 53.4
a
-3 SU 9.1 ± 0.4b 194.3 ± 20.3
b 69.6 ± 4.0 307.9 ± 57.7
B
SP 7.5 ± 0.4a 140.5 ± 20.0
a 62.3 ± 4.0 161.5 ± 57.0
A
1 SU 10.2 ± 0.4B 215.3 ± 21.3
b 59.4 ± 4.2 282.8 ± 60.6
B
SP 7.0 ± 0.4A 179.0 ± 18.8
a 56.0 ± 3.7 153.8 ± 53.4
A
15 SU 8.6 ± 0.4 192.8 ± 21.3b 62.9 ± 3.9 295.1 ± 60.6
B
SP 8.1 ± 0.4 143.0 ± 18.8a 56.9 ± 3.7 116.2 ± 53.4
A
35 SU 8.8 ± 0.4b 153.0 ± 19.8
b 56.6 ± 3.9 289.3 ± 56.3
b
SP 7.6 ± 0.4a 172.8 ± 20.0
a 52.2 ± 4.0 139.5 ± 57.0a
___________________________________________________________________________ 1PCV = packed cells volume
a,b = P < 0.05
A,B = P < 0.01
Ricadute applicative
Quanto riferito in merito agli effetti del caldo sullo
stato metabolico-ossidativo della bovina da latte indica
che durante il periodo estivo risulta indispensabile
alzare il livello di attenzione nei confronti dei piani
alimentari nel periodo del periparto prevedendo il
riscorso ad interventi mirati tesi a ridurre il rischio di
aggravamento di condizioni (NEB e stress ossidativo)
che tendono ad instaurarsi anche in assenza di stress di
natura climatica.
MECCANISMI DIFENSIVIMECCANISMI DIFENSIVI
Colostrum protein fractions in cows exposed to thermal comfort (TC) or high air temperatures (HAT)
(Nardone et al., 1997).
_________________________________________________________________________________________________________________________
Hours after calving
________________________________________________________________
1 12 24 36
Item TC HAT TC HAT TC HAT TC HAT
________________________________________________________________________________
IgG, mg/dl 7.925b 6.400a 5.100 4.615 3.357 2.437 1.586 1.260
IgA, mg/dl 400d 210c 238 150 131 107 94 77
CN, % 5.3b 4.3a 3.5b 1.1a 1.6 1.4 1.9 1.7
_________________________________________________________________________________________________________________________
Ig: immunoglobulins
CN: casein
a, b: P < 0.05; c, d:P < 0.01.
Post-suckling increase of plasma Ig in newborn calves (Lacetera, 1998)
0
5
10
15
20
0 4 8 12 16 20 24 36
Hours of life
Plas
ma
Ig, g/
l
� �__
Thermal comfort
� �__
Heat stress
5 10 15
20
25
Jan - Gen
Feb - Feb
Mar - Mar
Apr - Apr
May - Mag
Jun - Giu
Jul - Lug
Aug - Ago
Sep - Set
Oct - Ott
Nov - Nov
Dec- Dic
Month
Colostral Ig (mg/ml)
(Shearer et al., 1
992)
0
1
2
3
4
T39 T40 T41 T42 T43
Treatments
DN
A s
yn
thes
is (
OD
)
d cd
c
c
c
b
b
a a
*
**
-0,01
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
T39 T40 T41 T42 T43Treatments
Re
lati
ve
qu
anti
ty o
f
Hsp
72
mR
NA
(a
rbit
rary
un
its,
re
lati
ve
to
GA
PD
H
mR
NA
)
aa
bab
c
** *
***
Correlation between DNA synthesis and Hsp72 mRNA = - 0.70 (P < 0.001)
(Lacetera et al., 2006)
Open bars: HolsteinSolid bars: Brown Swiss
Effects of moderate heat stress in summer cows on peripheral blood
mononuclear cells (PBMC) proliferation (Lacetera et al., 2002)
______________________________________________________________
PBMC proliferation (optical density)
________________________________________________
Mitogens Spring cows Summer cows
______________________________________________________________
Unstimulated 0.05 ±±±± 0.01 0.07 ±±±± 0.02
PHA (30 µµµµg/ml) 0.33 ±±±± 0.08 0.42 ±±±± 0.10
ConA (5 µµµµg/ml) 0.84 ±±±± 0.17 0.80 ±±±± 0.16
PWM (0.4 µµµµg/ml) 0.46 ±±±± 0.10 0.60 ±±±± 0.12
______________________________________________________________
Day-time (9-20 h) THI: 75.2 (SD 2.6)RT: 39.6 (SEM 0.3) °CRR: 59.7 (SEM 14.8) breaths.minute-1
���� SP: either day-time (9-20 h) or night-time (21-8 h) THI were below the UCTHI (72)
���� SU: daytime and night-time THI were 79.5 ± 2.9 and 70.1 ± 4.7, respectively
THI data
Heat wave - Duration (d) - Max THI - Mean THI > 72
1 5 83.4 78.9
2 6 85.8 79.1
3 15 90.5 79
(Modified from Lacetera et al., 2005)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
-28 -21 -14 -7 +7 +14 +28
0
1
2
3
4
-28 -21 -14 -7 +7 +14 +28
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
-28 -21 -14 -7 +7 +14 +28
PHA
Con-A
PWM
Time relative to parturition (d)
DN
A s
ynth
esis
(O
D)
Summer
Spring
* * * * *
* * * *
* * * **
RT: > 40 C°RR: > 80 breaths.minute
Ricadute applicative
Quanto riferito in merito agli effetti del caldo sui
meccanismi difensivi della bovina da latte indica che il
periodo estivo può associarsi ad un aumento della
vulnerabilità degli animali nei confronti delle infezioni e
che pertanto risulta importante metter in atto tutti gli
interventi utili a limitare l’azione di altri stressori e a
ridurre la pressione infettante in allevamento la quale
può peraltro risultare favorita dalla presenza di
condizioni microclimatiche idonee alla sopravvivenza e
allo sviluppo di microrganismi o di loro vettori.
RISCHIO MORTERISCHIO MORTE
_____________________________________________Anni Inverno Primavera Estate Autunno Totale _______________________________________________________________________
2002 12.562 11.773 (0,87) 15.652 (1,16) 14.180 54.169
2003 13.850 13.077 (0,83) 21.830 (1,39) 14.106 62.836
2004 13.095 11.947 (0,90) 15.020 (1,13) 13.264 53.326
2005 11.930 11.063 (0,93) 12.773 (1,07) 11.982 47.748
2006 11.529 10.579 (0,86) 14.200 (1,16) 12.778 49.086
2007 11.259 (0,85) 11.275 15.165 15.229 (1,15) 52.928
02-07 74.225 69.716 (0,87) 94.640 (1,18) 81.539 320.120_______________________________________________________________
Numero di morti e rischio relativo (in parentesi) per stagione
(Modified from Vitali et al., 2009)
I punti azzurri entro
Lombardia ed Emilia
Romagna individuano
73 stazioni meteo
consultate per
acquisire i valori
giornalieri di
temperatura e
umidità relativa che
sono stati utilizzati
per il calcolo dei
valori del THI
massimo e minimo
92 6.6
91 6.1
90 5.7
89 5.2
88 4.7
87 4.3
86 3.8
85 3.3
84 2.9
83 2.4
82 1.9
THI Mortalità
80 1.0
81 1.5
79 4.1
78 3.7
77 3.4
76 3.0
75 2.6
74 2.2
73 1.8
THI Mortalità
71 1.0
72 1.4
y = 232.75x - 18,118.73
y = -0.5421x + 443.04
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
Maximum THI
Ad
just
ed
nu
mb
er
of
de
ath
s x
1,0
00
§
§
Break Point 79,6
y = -0.1576x + 464.38
y = 246.73x - 16,886.77
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
Minimum THI
Ad
just
ed
nu
mb
er
of
de
ath
s x
1,0
00
§
§
Break Point 70,3
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
30-74 75-77 78-80 81-83 84-86 87-89 90-92
THI categories of maximum THI
Ad
just
ed n
um
ber
of
dea
ths
x 1
,00
0
a
dd
c
aba
b
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
9-64 65-67 68-70 71-73 74-76 77-79
THI categories of minimum THI
Aju
sted
nu
mb
er o
f d
eath
s x
1,0
00
a
d
c
abab
b
THI Massimo
THI minimo
11111010810710510410210199989795949291898886858344
10910810710510410210110098979594929190888785848343
108106105104102101999897959493919089878684838242
10610410310210199989795949391908987868583828141
1041031011009998969594939190898886858482818040
102101100999796959492919089888685848382807939
1009998979695939291908988868584838281797838
999796959493929190898786858483828180797737
979695949391908988878685848382818079787736
959493929190898887868584838281807978777635
939291908988878685848483828180797877767534
919090898887868584838281807979787776757433
908988878685848483828180797877777675747332
888786858584838281808079787776767574737231
868584848382818180797878777675747473727130
848383828181807978787776767574737372717129
828281808079787877767675747473727271707028
818079797877777676757474737372717170696927
797878777776757574747373727171707069696826
777676757574747373727271717070696968686725
757574747373727271717070706969686867677224
737373727271717070706969686867676766667023
727171707070696969686867676766666665656422
706969696968686867676766666665656564646421
686867676767666666666565656464646463636320
1009590858075706560555045403530252015105T (°C)
RH (%)
Allerta
Emergenza
THI MASSIMOTHI MASSIMO
Rischio nullo
Rischio minimo
868584848382818180797878777675747473727130
848383828181807978787776767574737372717129
828281808079787877767675747473727271707028
818079797877777676757474737372717170696927
797878777776757574747373727171707069696826
777676757574747373727271717070696968686725
757574747373727271717070706969686867676624
737373727271717070706969686867676766666523
706969696968686867676766666665656564646421
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545454545454545455555555555555555656565512
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505050515151515252525252535353535454545410
48484949495050505051515151525252535353539
1009590858075706560555045403530252015105T (°C)
RH (%)
Allerta
Emergenza
THI MINIMOTHI MINIMO
Rischio nullo
Rischio minimo
Ricadute applicative
• L’individuazione di valori soglia del THI per il rischio
di morte, affiancato dalla realizzazione di sistemi di
allerta meteo (CRA-CMA, ex UCEA), consentirà agli
allevatori di predisporre in anticipo gli interventi
manageriali che consentono di ridurre il rischio di
mortalità.
• In particolare, i risultati ottenuti relativamente al
THI minimo indicano che in alcune circostanze può
rendersi utile effettuare il raffrescamento degli
ambienti di allevamento anche nel corso delle ore
notturne
Conclusioni
A conclusione di questo breve excursus sembra lecito
auspicare:
- l’esecuzione di studi epidemiologici mirati che consentano
di quantificare in maniera più attenta gli effetti del caldo
sullo stato di salute della bovina da latte;
- la realizzazione di modifiche delle strutture e del
management di allevamento tali da ridurre le conseguenze
dirette ed indirette dell’aumento delle temperature;
- la messa a punto di sistemi di allerta che permettano agli
allevatori di predisporre per tempo gli interventi necessari
per mitigare gli effetti di eventi climatici estremi che con
frequenza sempre maggiore tenderanno a verificarsi nel
corso dei prossimi decenni.
