20/10/2017

1

G Opsomer en M Van Eetvelde

Vakgroep Voortplanting, Verloskunde en Bedrijfsdiergeneeskunde

Faculteit Diergeneeskunde

Universiteit Gent

Milieu en maternale invloeden tijdens de dracht op de grootte en het

metabolisme van een pasgeboren Holsteinkalf

1

Doel

• Het bespreken van enkele fascinerende data

verkregen uit veldstudies betreffende pre- en

postnatale maternale- en

omgevingsfactoren die een invloed hebben

op de grootte en het metabolisme van een

pasgeboren Holsteinkalfo en daardoor mogelijks ook een uitgesproken effect hebben

op de melkproductie, vruchtbaarheid, gezondheid en

langleefbaarheid van de dieren

2

‘Programmeren tijdens de ontwikkeling’

Stimuli tijdens specifieke perioden in de vroegeontwikkeling

Permanente veranderingen in de fysiologie/metabolismevan het individu

Gevolgen voor gezondheid zowel op korte als op langetermijn

Langleefbaarheid 3

20/10/2017

2

• ‘Dutch famine’ cohort studie

o hongerwinter WOII

Painter et al., 2005

Inleiding

4

Dutch Famine –Leningrad Siege

catch-upgrowth

no catch-upgrowth

5

Een beetje ‘koeiologie’…

• Melkproductie:o 305-dagen: 10,000 kg melk

o 305-dagen: 700 kg vet en eiwit

o dagelijkse productie >50-60 liter

• Efficiënte productie:o goede vruchtbaarheid

o eerste inseminatie op een leeftijd van14 maanden (370 kg) (dracht bij een moeder die nog volop in groei is)

o leeftijd bij eerste kalving: 24 maanden

o tussenkalftijd van 385 tot 400 dagen (dracht tijdens melkproductie)

6

20/10/2017

3

Uitdagingen voor onze moderne koeien

• Geassocieerd met hoge melkproductie:

o hogere gevoeligheid voor metabole stoornissen

• vette leverziekte

• ketose, melk- of kalfziekte

o hogere gevoeligheid voor inflammatoire aandoeningen

o hogere gevoeligheid infectieuze aandoeningen

o subfertiliteit (e.g. hogere prevalentie van ovariële stoornissen zoals cysteuze ovaria en baarmoederontsteking moeilijker drachtig worden)

o korte levensduur

7

Transitieperiode

Dagen in lactatie

Kalving

3 weken 3 weken

LactatieDroogstand

Droge stof opname

Energie voormelkproductie

Negatieveenergiebalans

Energie voor foetale groei

Metabole stress

Transitie periode

8

9

20/10/2017

4

Inleiding

Pinken Multipare koeien

KI op ± 14 maanden

Nog volop in groei

tijdens de eerste dracht

KI < 100 DIM

Productie van grote hoeveelheid melk

tijdens de dracht

Tijdens de dracht confrontatie met andere energie-eisende processen 10

Inleiding

HU

MA

AN • Ondervoeding tijdens

de zwangerschap

• Energie tekort voor baby

• Placenta

• Geboortegewicht

• Gezondheid op latere leeftijd

• Levensverwachting

ME

LK

VE

E • Groei/lactatie tijdens dracht

• Energie tekortvoor kalf

• Placenta

• Geboortegewicht

• Gezondheid op latere leeftijd

• Korte levensverwachting

?

11

PLACENTA

PRENATAALgeboortegewicht en metabolisme

POSTNATAALgroeivruchtbaarheid

Studies

PRODUCTIElevensproductie

12

20/10/2017

5

Ontwikkeling van de placenta

Fowden & Forhead, 2009 13

Ontwikkeling van de placenta

• Doel: inschatten van het effect van groei/melkproductie op de ontwikkeling van de placenta

• Onderzoek op basis van nageboorten:

o maternale groei: WB pinken WB koeien

o lactatie: HF pinken HF koeien

Van Eetvelde et al., 2016 14

Ontwikkeling van de placenta

• Nageboorten

o gewicht van nageboorten en cotyledonen

o aantal cotyledonen

o totale cotyledonaire oppervlakte

uitwisseling moeder - kalf

Van Eetvelde et al., 2016 15

20/10/2017

6

Ontwikkeling kalf – resultaten

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

175 185 195 205 215 225 235 245

Gew

ich

tv

an h

et k

alf

(kg

)

Borstomtrek (cm)

primiparous BB

multiparous BB

primiparous HF

multiparous HF

(r=0.46, P=0.05)

(r=0.68, P<0.001)

(r=0.33, P=0.09)

(r=0.11, P=0.47)

16

Ontwikkeling placenta

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Placenta Membranes Cotyledons

Weig

ht

(kg)

Primi HF Primi BB Multi HF Multi BB

*

*

*

* P<0.05 Van Eetvelde et al., 2016 17

Ontwikkeling van de placenta

* P<0.05

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Primi HF Primi BB Multi HF Multi BB

Coty

ledon

num

ber

*

Van Eetvelde et al., 2016 18

20/10/2017

7

Ontwikkeling van de placenta

*

**

* ** * * * * * *

*

*

*

0

5

10

15

20

25

Tota

l num

ber

of co

tyle

dons

(%)

Individual cotyledonary surface range (cm²)

Multiparous BB

Primiparous BB

* P<0.05

Van Eetvelde et al., 2016 19

Ontwikkeling van de placenta

* P<0.05

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Primi HF Primi BB Multi HF Multi BBTota

l co

tyeld

onary

surf

ace

(m²)

*

Van Eetvelde et al., 2016 20

Ontwikkeling van de placenta

Conclusie:

• De placenta beschikt over een aantal compensatiemechanismen

o tijdens de vroege dracht: meer cotyledonen

• behoud van de dracht

o op het einde van de dracht: uitbreiden van de cotyledonaire oppervlakte

• verhoogde behoefte aan nutriënten voor het kalf

Van Eetvelde et al., 201621

20/10/2017

8

lichaamsgewicht± 1500 kalveren

metabolisme± 500 kalveren

groei en vruchtbaarheid± 100 pinken

Studies

lactatie74 vaarzen

22

Geboortegewicht

• Doel: het effect nagaan van groei/melkproductie tijdens de dracht op de intra-uteriene ontwikkeling van het kalf

• Geboortegewicht van 1,594 HF kalveren

o 540 eerstekalfsdieren

o 1,054 multipare koeien

Kamal et al., 2014 23

Geboortegewicht

• Maternale factoren:

o pariteit / leeftijd

o lichaamsmaten / conditiescore

o lactatieparameters (Milkbot model)

• tijdens de dracht

o6,193 kg melk

o446 kg glucose

o217 kg eiwitten

(Ehrlich, 2011)

Kamal et al., 2014 24

20/10/2017

9

Geboortegewicht

• Gewicht :

o vrouwelijke kalveren

o eerstekalfs moeders

• jongere leeftijd op moment van afkalven

o multipare moeders

• hogere melkproductie tijdens de dracht

• kortere droogstand

Kamal et al., 2014 25

Geboortegewicht

↑DROOG

↑KALVING

↑KALVING

Hoge melkproductie

26

Geboortegewicht

↑DROOG

↑KALVING

↑KALVING ↑

DROOG

Hoge melkproductie / hoge persistentie!

27

20/10/2017

10

Metabolisme van het kalf

• Doel: het effect nagaan van maternale groei/melkproductie tijdens de dracht op het metabolisme van het neonatale kalf

• 481 HF kalveren o basale glucose/insuline spiegels

• proxy voor insuline sensitiviteit

o glucose stimulatie (150 mg/ kg LG)

• proxy voor ontwikkeling van de pancreas

Kamal et al., 2015 28

Metabolisme van het kalf

• basale insuline spiegels (meer insuline resistent):

o vrouwelijke kalveren

o multipare moeders

• hogere melkproductie tijdens de dracht

• langere droogstandsperiode

Kamal et al., 2014 29

Prenatale ontwikkeling

• Effect van hoge melkproductie en lengte droogstand

o op geboortegewicht

o op glucose en insuline metabolisme van het kalf

• Algemene hypothese: prenatale ‘challenge’ kleinere pasgeborene hogere insuline gevoeligheid catch up growth snellere vervetting insuline resistentie hogere gevoeligheid voor metabole stoornissen en vruchtbaarheidsproblemen

• Verder onderzoek nodig om dit finaal te bevestigen:

o metabole status van de moeder?

o consequenties voor de nakomeling op langere termijn?

Kamal et al., 2014 30

20/10/2017

11

Geboorteseizoen

• Kalveren geboren tijdens de warmere maanden:

o grotere cotyledonaire oppervlakte thv de placenta

o lagere geboortegewichten kalveren

o kalf hogere insulinegevoeldigheid

• Hypothese:o warme omgeving perifere vasodilatatie minder bloed

naar de uterus kleiner kalf dat insulinegevoeliger is

Kamal et al., 2014 and 2015; Van Eetvelde et al., 2016 31

0 °C

2 °C

4 °C

6 °C

8 °C

10 °C

12 °C

14 °C

16 °C

18 °C

20 °C

0

2

4

6

8

10

12

14

Averg

ae t

em

pera

ture

Glu

cose

(m

Mol/

L)

an

d I

nsu

lin

(m

U/L

)

Month of birth

Van Eetvelde et al., 2017 32

PLACENTA

PRENATAAL

POSTNATALEGROEI

Studies

LACTATIE

33

20/10/2017

12

Lichaamsgroei- inleiding

• Small for Gestational Age (SGA)babieso lagere insuline gehaltes in het serum (= meer insuline gevoelig)

• weerspiegeling van voedseltekort

o Catch-up growth

• switch van insuline gevoeligheid (van insuline gevoelig naar insuline resistent)

• reeds op leeftijd van 1 jaar duidelijke daling van insulinegevoeligheid met secundaire hyperinsulinemie

o Gevaren voor gezondheid op langere termijn:

• hoge bloeddruk

• vroeg optreden van puberteit en hoger risico voor PCOS

• glucose intolerantie & type II diabetes

Hales et al., 1991; Barker et al., 1993; Ibanez et al., 1998 34

Lichaamsgroei bij HF-kalveren-

hypothesis

• Catch-up groei bij melkvee

o is meer uitgesproken bij kalveren die geboren worden met

een lager lichaamsgewicht en een daarbij horende hogere

insuline gevoeligheid

o kan aanleiding geven tot vervetten op jongere leeftijd met daarbij horende vruchtbaarheids- en

gezondheidsproblemen

35

Lichaamsgroei – preliminaire resultaten

• 3 groepen (dagelijkse groei gedurende eerste 6

maanden)• traag: <750 g/dag (n=6)

• matig: 750-950 g/dag (n=40)

• snel: >950 g/dag (n=5)

Groei

Traag Matig Snel P-value

Geboortegewicht (kg) 39 ± 1.8 39 ± 4.6 42 ± 2.2 0.32

Glucose (mMol/L) 6.5 ± 0.70 6.0 ± 0.60 5.9 ± 0.81 0.16

Insuline (mU/L) 12.9 ± 9.10 7.2 ± 4.76 4.4 ± 2.39 0.08

36

20/10/2017

13

Lichaamsgroei – preliminaire resultaten

Groei

traag matig snel P-value

EERSTE INSEMINATIE

Leeftijd (d) 445 ± 38 454 ± 51 455 ± 30 0.91

Gewicht (kg) 378 ± 29a 414 ± 41a 473 ± 45b 0.003

CONCEPTIE

Leeftijd (d) 480 ± 88 474 ± 69 528 ± 58 0.36

Gewicht (kg) 406 ± 82a 425 ± 45a 506 ± 41b 0.007

KALVING

Leeftijd (d) 755 ± 87 739 ± 62 815 ± 67 0.15

Gewicht (kg) 627 ± 69a 616 ± 72a 734 ± 145a 0.045

BFT (mm) 16 ± 6.5 15 ± 5.3 24 ± 13.8 0.069

37

Lichaamsgroei – preliminaire resultaten

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

1st AI 2nd AI 3rd AI 4th AI

Pre

gn

ancy

rat

e (%

)

Slow Moderate Fast

38

Lichaamsgroei – preliminaire conclusies

• SNEL groeiende pinkeno lagere basale insulinegehaltes neonataal

o verminderde vruchtbaarheid

o zwaarder lichaamsgewicht

o meer vervet op moment van 1ste kalving

• Lage perifere insulinespiegels bij pasgeboren kalf:o is mogelijks het resultaat van ‘stress’ prenataal

o is mogelijks een voorloper van de snelle catch up growth postnataal

• consequenties voor eicelkwaliteit en verloop van de ovulatie?

• hoger risico voor metabole stoornissen?

Humane situatie: catch up growth met daaraan gekoppelde problemen

39

20/10/2017

14

PLACENTA

PRENATAAL

POSTNATAAL

Studies

LACTATIE

40

Productie 1ste lactatie

• Doel: factoren opzoeken die geassocieerd zijn met het niveau van de melkproductie tijdens de eerste lactatie

• 305-d melk productie van 74 HF vaarzen

o maternale factoren

o omgevingsfactoren

o ontwikkeling van de vaarzen

Van Eetvelde et al, 2017 41

• melkproductie tijdens 1ste lactatie

o jongere leeftijd op moment van afkalven

o lager gewicht op moment van afkalven

o geboren tijdens de winter

• voeding?

• fotoperiode?

• omgevingstemperatuur?

Van Eetvelde et al, 2017 42

Productie 1ste lactatie

20/10/2017

15

0 °C

2 °C

4 °C

6 °C

8 °C

10 °C

12 °C

14 °C

16 °C

18 °C

20 °C

0

2

4

6

8

10

12

14

Averg

ae t

em

pera

ture

Glu

cose

(m

Mol/

L)

an

d I

nsu

lin

(m

U/L

)

Month of birth

Van Eetvelde et al., 2017 43

• Geboorte tijdens de zomero basale insuline spiegels (meer insuline gevoelig)

• Mogelijke gevolgen:o ontwikkeling van insuline resistentie op jonge leeftijd

met als gevolg: snellere en ook vettere groei

o hogere melkproductie tijdens de eerste lactatie

o Maar… lagere vruchtbaarheid als pink, hoger risico voor allerlei metabole stoornissen, lagere levensduur???

Van Eetvelde et al., 201744

Productie 1ste lactatie

Conclusies

Omgevingsfactoren tijdens de dracht (groei, lactatie, omgevingstempertuur)

Impact op ontwikkeling (grootte en metabolisme) van pasgeboren melkveekalveren

Gevolgen voor gezondheid, vruchtbaarheid en prodcutie (en langleefbaarheid??)

45

20/10/2017

16

46

Meer onderzoek is nodig…

• om onze (preliminaire) data te bevestigen:

o meer dieren

o interventie studies

• fundamentele studies zijn nodig om:

o Onderliggende mechanismen uit te klaren

o Preventieve en curatieve strategieën te ontwikkelenom de productie, vruchtbaarheid, gezondheid en finaal ook langleefbaarhied bij ons melkvee te verderte verbeteren

47

Bedankt!

48