46
7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

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7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1

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7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 2

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Erminio Trevisi Department of Animal Sciences, Food and Nutrition (DIANA)

Università Cattolica S. Cuore – Piacenza [email protected]

Interferenze del periparto sulla fertilità ed indicatori progonostici

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 3

7° Convegno Pro Tech - Unicatt

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SOMMARIO

Fertilità e Transition Period (TP)

Punti critici nel TP

Il ruolo del sistema immunitario innato

biomarcatori di rischio del TP

Conseguenze dell’infiammazione nel TP sulla fertilità

Utilità di alcuni indici ematici aggregati per prevedere scarse fertilità

Strategie Nutraceutiche nel TP per migliorare l’efficienza riproduttiva

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 4

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7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5

TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai

tessuti (mammella) sono coordinati (anche a spese di alcuni)

TP fallimentare: problematiche nel reperimento dei nutrienti

o nella loro ripartizione. Roche et al. (2018) ne individua 3:

1. NEB & metabolic diseases associated with energy metabolism;

2. immune dysfunction & inflammation

3. metabolic diseases associated with mineral deficiency

Il ripristino dell’attività ovarica (reclutamento dei follicoli,

ovulazione, fertilizzazione, riconoscimento materno, impianto) si verifica

anche in presenza di quadro immuno-metabolico disturbato….

MA A QUALE PREZZO?

Roche et al., 2018 - Reprod Fertil Dev. 30(1):85-100

Fertilità & TP

nella bovina da latte

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7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 6

INTERAZIONE MADRE-EMBRIONE

Tasso di fertilizzazione 90%

Tasso di gravidanza medio = 55%

Il tasso di mortalità embrionale e fetale (esclusi errori di

fertilizzazione): 40% bovine “fertili”; 55% bovine “infertili”

70-80% perdite è tra 8-16 d post IS

Cause: (da analisi trascrittomiche su holstein subfertili vs

fertili): mancato riconoscimento materno e problemi di

impianto (= ambiente uterino inadatto)

Tali condizioni correlate a livello P4 (principale ormone di

stimolazione dell’endometrio e elongazione feto): scarsa

produzione P4 o eccessiva degradazione epatica

Roche et al., 2018 - Reprod Fertil Dev. 30(1):85-100

Fertilità e TP

Page 7: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 7

MORTE EMBRIONALE PRECOCE

66% embrioni non è vitale a 7 d da IS

CAUSE: problemi di qualità degli oociti, sviluppo follicoli,

condizioni ambientali nell’ovidutto, livelli P4, ambiente

uterino

Roche et al., 2018 - Reprod Fertil Dev. 30(1):85-100

Fertilità e TP

Molti fattori che si verificano nel TP giocano un

ruolo sulla fertilità: tempistica inizio onde follicolari,

reclutamento del follicolo dominante,

fasi di sviluppo del follicolo inseminato,

involuzione uterina

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IMMAGINE

IMMAGINE

1. immunocompetenza (Kehrly, 1997, Lacetera et al., 2005)

2. Severo NEB (mobilizzazione di t. adiposo

e muscolare) (Drackley, 1999)

3. Stato simil-infiamma-torio anche in soggetti

clinicamente sani (Cappa et al.,

1989; Bionaz et al., 2007)

4. Stress Ossidativo (Formigoni et al., 1997; Bernabucci

et al., 2005; Bionaz et al., 2007)

5. Ipocalcemia (Goff, 2007;

DeGaris & Lean, 2009)

Fenomeni peculiari del periodo di transizione (TP)

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 8

Qual è la sequenza degli eventi?

Qual è la variazione fisiologica?

ROM mg H2O2/100 mL

NEl / day

Infiammazione scatenata

da rilascio di PIC

NEB e NPB

Trevisi & Minuti. 2018 RVS 116:47-54.

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Sequenza dei punti critici (soggetti sani)

-100

-75

-50

-25

0

25

50

75

100

-60 -40 -20 0 20 40 60

Immune capacity

Oxidative stress

Inflammation

NEB Ideal: NEB, inflammation, ox stress = 0% Immune capacity, Ca = 100%

% capacity/phenomenon (at early dry period) Calcemia

Days from parturition

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 9

Trevisi & Minuti. 2018 RVS 116:47-54.

Il ruolo del sistema

immunitario (SI)

sembra cruciale

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7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 10

Nel TP la bovina da latte:

disaccoppia l'asse somatotropo: + GH e –IGF1

produce meno insulina e si ha > resistenza all'insulina

presenta stato di infiammazione subacuta (talora cronica)

Tali condizioni sono interdipendenti e garantiscono

ripartizione dei nutrienti (glucosio in particolare) alla gh.

mammaria a discapito di altri tessuti (es. muscoli, sist.

immunitario)

Fenotipicamente: tali cambiamenti metabolici determinano

la perdita di condizione corporea in avvio di lattazione (±

intensa e ± prolungata) ed un > rischio di malattie

metaboliche associate (es. chetosi, steatosi). Roche et al., 2018 - Reprod Fertil Dev. 30(1):85-100

TP: controllo omeoretico

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Condizioni infiammatorie aumentano la mobilizzazio-ne t. adiposo e promuovono la chetosi (secondaria)

NEFA BOHB

ER in ketosis

Bilancio energetico (& infiammazione) in bovine sane e malate (ante-parto)

Healthy cows grouped in accordance to changes of DMI in the last 2 wk before the calving: NR = no reduction (13); LR = decrease in the last few days (11); ER = decrease from 10 days pre-calving (5) (Trevisi et al., 2002)

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 11

Days from calving Days from calving

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Ceruloplasmin

& haptoglobin Zinc

TP & infiammazione (bovine clinicamente sane)

Frequenti eventi da -7/+7 DIM

Spesso più prolungati

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi

Bertoni e Trevisi, 2013 VET CLIN N AM-FOOD A 29(2):413–431

12

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13 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi Trevisi et al., IJAS 2015

Maggiore è livello

PIC in gestazione:

1. Minore DMI

2. Più patologie

3. Minore

produzione

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7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi

Differenti adattamenti metabolici nel post parto possono dipendere da una diversa

regolazione del Sist. Imm. in asciutta

14

Mezzetti et al. (PhD thesis, 2019)

INNATO

(es. citochine proinf.)

ADATTATIVO

(risposta all’INFγ)

Interleukin-1

0

100

200

300

Hs=0.07t<0.01

Hs*t=0.03

-21 -14 -7 0 7 14 28

CTR KET

***

**

DFC

pg

/mL

Interleukin-6

0

500

1000

1500

2000

Hs=0.40t<0.01

Hs*t=0.05

-21 -14 -7 0 7 14 28

CTR KET

DFC

pg

/mL

Beta-hydroxybutyrate

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Hs<0.01t<0.01Hs*t=0.02

-21 -14 -7 0 7 14 28

CTR KET

**

**

*

+

**

**

DFC

mm

ol/

L

IFN- release assay for Mycobacterium avium

-21 0 280.0

0.1

0.2

0.3

0.4

p<0.05

*

p<0.01

**

CTR KET

WFC

O

D

Adaptive immune response

(lymphocytes): IFN-

Innate immune response (NEU/macrophages):IL

NEFA

0.0

0.5

1.0

1.5

Hs=0.01t<0.01

Hs*t=0.28

-21 -14 -7 0 7 14 28

CTR KET**

+**

+*

DFC

mm

ol/

L

Page 15: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

E. Trevisi 15

DNA replication

Glycosaminoglycan biosynthesis - keratan sulfate

Non-homologous end-joining

Homologous recombination

Base excision repair

Vitamin B6 metabolism

Glycosaminoglycan biosynthesis - heparan sulfate

Cell cycle

Nucleotide excision repair

Collecting duct acid secretion

Glycosylphosphatidylinositol(GPI)-anchor biosynthesis

Mismatch repair

Glycosphingolipid biosynthesis - ganglio series

Glyoxylate and dicarboxylate metabolism

Valine, leucine and isoleucine biosynthesis

BHBA

Flux -100

-50

0

50

100

Impact 0

12.5

25

50

100 N° geni correlati nel TP a marcatori

metabolici del NEB durante il TP delle

bovine

BHBA inibisce molte pathways KEGG (database) relative alla replicazione del DNA e al ciclo

cellulare

Minuti et al., ASPA congress Perugia 2017

Relazione tra biomarcatori energetici e trascriptoma dei leucociti circolanti nel

TP di vacche da latte

7° Workshop, 1/02/19

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7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi

• In avanzata gravidanza alcune attività del SI innato

ed adattivo si modificano ( e ), perifericamente

alcune risposte sono attenuate

• Tali cambiamenti confermano che alcune funzioni

immunitarie sono disregolate nel TP (es.

infiammazione) … ma non soppresse

• Le bovine con stati infiammatori più severi sono

meno produttive, con più problemi clinici, con

sintesi epatiche alterate

• Si può misurare la rischiosità di un TP sulla base

della risposta infiammatoria (es. in relazione al livello

negAPP)

SI Innato nel TP

16

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TP & infiammazione • Proteine positive di fase acuta

• es. aptoglobina, ceruloplasmina, SAA

plasma posAPP

• Proteine negative di fase acuta

• es. albumine, lipoproteine, RBP, paraoxonasi

plasma negAPP

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 17

Ceruloplasmin &

haptoglobin Zinc Albumin, Vitamin A,

paraoxonase Cholesterol &

bilirubin

Bertoni e Trevisi, 2013 VET CLIN N AM-FOOD A 29(2):413–431

Variazioni negAPP hanno

andamenti più correlati

con performance, salute,

efficienza alimentare

Page 18: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

LAI = liver activity index

Trevisi et al., 2001

parameters

• Include 3 parametri ematici, relativi a sintesi usuali del fegato:

•albumina

•colesterolo (=lipoproteine)

•vitamina A (= retinol binding protein)

calculation

• 3 o 4 misure nel 1° mese di lattazione

• Dati ematici trasformati in unità di deviazione standard (entro ciascun allevamento per diminuire le interferenze tra di essi)

score

• Punteggio finale di ciascuna bovina è pari alla media dei 3 parametri nel 1° mese di lattazione

• Il punteggio varia da -1 a +1, più è elevato migliore è TP

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 18

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Liver Functionality Index (LFI) LFI misura evoluzione fra 3° e 28° DIM:

colesterolo bilirubina albumine

Calcolo

A- sub-indice albumine e colesterolo = 50% VI + 50% I

sub-indice bilirubina = 67% VI + 33% R

VI = Valore Iniziale

I = Incremento

R = Riduzione

B- Normalizzazione dei 3 indici parziali con range di valori ritenuti ottimali

tra 3 e 28 DIM, ottenuti da soggetti sani e senza patologie al parto

LFI = (indice albumine – 17,71)/1,08 + (indice colesterolo

– 2,57)/0,43 – (indice bilirubina – 6,08)/2,17

ds media dell’indice “ottimale” delle albumine

Bertoni et al. (2006)

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 19

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PIRI Grossi et al., XX ASPA Congress , BO, June 11-13 2013

bovine

•56 bovine, frequentemente controllate nel periparto (tra -28 e +28 DIM) per stato salute, prod. latte, BCS, ampio profilo metabolico

selezione

• Analisi delle COMPONENTI PRINCIPALI: scelti 4 parametri che al 7° DIM spiegavano meglio performance entro 28 DIM: aptoglobina (HP), reactive oxygen metabolites (ROM), colesterolo (CHOL) e paraoxonasi (PON)

score

• Ad ogni parametro attribuito score tra: 10 (migliore) e 0 (peggiore), su base bibliografica

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 20

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PIRI Sulla base degli estremi dell’intervallo di riferimento è stata definita per

ciascun parametro una regressione lineare, al fine di attribuire un punteggio a ciascun soggetto

PIRI = Post-calving Inflammatory Response Index = HP score + ROM score + CHOL score + PON score

Alto PIRI = modesta infiammazione e/o modeste conseguenze

Grossi et al., XX ASPA Congress , BO, June 11-13 2013

Grossi et al., XX ASPA Congress , BO, June 11-13 2013

Tertile of

PIRIPIRI score

% on cows

with clinical

diseases

LO-PIRI 13.76 ±4.29 53

IN-PIRI 23.33 ±1.49 26

HI-PIRI 31.17 ±3.59 16

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 21

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LAI, LFI, PIRI: hanno validità pratica?

LAI utile entro allevamento, ma economicamente

dispendioso

LFI è un valore assoluto che individua:

• casi subclinici al 30° DIM (soggetti a maggior rischio

di infertilità)

• allevamenti problema

• Variazioni nel tempo per effetto di interventi

PIRI utile per sorprendere casi subclinici già a 7-10 DIM

• ma sfuggono patologie che si sviluppano

successivamente

Individuati anche potenziali biomarcatori di patologie

nella tarda gestazione….con possibile valore predittivo

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 22

Page 23: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

Are some differences of

biomarkers start before calving? In many experiments some biomarkers related to inflammation & liver

functionality already differed in late pregnancy (e.g. cholesterol and bilirubin)

Trevisi et al., Res. Vet. Sci. 2012; 93:695-704

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 23

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SOMMARIO

Fertilità e Transition Period (TP)

Punti critici nel TP

Il ruolo del sistema immunitario innato

biomarcatori di rischio del TP

Conseguenze dell’infiammazione nel TP sulla fertilità

Utilità di alcuni indici ematici aggregati per prevedere scarse fertilità

Strategie Nutraceutiche nel TP per migliorare l’efficienza riproduttiva

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 24

Page 25: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

Cumulative survival chart representing the proportion of 21 high-yielding dairy cows that have ovulated during the first 42 DIM. Cows were classified according to their LAI: group 1 (LO-LAI,

dashed line; N = 10) had a lower index value, suggestive of more pronounced inflammation, compared to group 2 (HI-LAI, solid line; N = 11).

Osservations on cows of Bossaert et al., Vet. J. 2011, 192(2):222-225

LO-LAI

HI-LAI

Inflammation delays the resumption of cyclicity in cows

(30.0±2.5 vs 18.4±0.8 DIM in LO & HI-LAI)

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 25

Page 26: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

UP group (the more productive) showed the best fertility

Inflammation (clinical or subclinical) affects fertility. Less than 50% of cows in LO/INLO groups showed clinical signs, thus concentrations of negAPP suggest the presence of malaise

Bertoni et al., 2008 - JDS, 91:3300-3310

LAI and fertility

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 26

Page 27: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

UP-LFI group (the more productive) had the best fertility

(Bertoni et al., 2006 - EAAP)

LFI & fertility

Angers 22 November, 2016 Trevisi E. 27

Indices Groups LO-LFI INLO-LFI INUP-LFI UP-LFI

PFS 34.0 30.0 38.0 44.0

DO# 123.47±66.31 124.91±59.37 113.01±57.89 100.72±57.02

NSC# 2.17±1.68 2.21±1.47 2.06±1.43 1.58±1.02

% culled 19.0 9.0 0.0 16.0

FSI 23.20 29.66 55.44 61.13Legend: # Normalized data PFS (% Pregnant to First Service); NSC (Number of Services per Conception); DO (Days Open); FSI (Fertility Status Index) = (PFS/NSC) – (DO - 125) – (% culled – 25)

Fertility indices in lower (LO), lower and upper intermediate (INLO, INUP) and upper (UP) quartile of LFI.

Page 28: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

LFI: body reserves mobilization & milk yield

Angers 22 November, 2016 Trevisi E.

26

31

36

41

46

0 1 4 2 8

LO-LF I

INLO-LF I

INUP -LF I

UP -LF I

Milk Yield (kg/d)

DIM

*

**

***

***

***

**

**

7 14 28

2.3

2.5

2.7

2.9

-14 -7 0 7 14 21 28 35

BCS

DIM

*

BCS and Milk Yield in lower (LO-LFI, ), lower intermediate (INLO-LFI, ), upper intermediate

(INUP-LFI ) and upper (UP-LFI, ) quartile of LFI. Significant differences between LO and

others groups, at the same DIM are shown: * P<0.05; ** P<0.01; *** P<0.001 (Bertoni et al.,

2006 – EAAP Meeting).

28

HI-LFI cows had lower BCS losses and higher milk yield (vs LO-LFI)… and it is not a paradox!

Page 29: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

Relationship among inflammometabolic condition in TP and success of estrus

synchronization

Legend:

• CIDR (Controlled Internal Drug Release of P4) removal

• Li-heparin + n. 1 K2-EDTA (for plasma) + PAXgene tubes

• Li-heparin + n. 2 K2-EDTA (1 for plasma, 1 for genotyping) + PAXgene tubes

• Li-heparin + n. 2 K2-EDTA (1 for plasma, 1 for immunophenotyping) + PAXgene tubes

• Vaginal swab and Buffer

BCS assessment

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 29

More than 30 potential blood biomarkers have been determined (metabolism, innate IS, miRNA)

Page 30: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

Group FECUND DL6.3 Total Primiparous Multiparous

Synchronized cows 52 22 30

GR1 PR Pregnant cows at 1st insemination

15 6 9

GR2 LatePR Pregnant cows within 250 DIM (and after 1st insemination)

24 11 13

GR3 NoPR Infertile cows (not pregnant or pregnant after 250 DIM)

13 5 8

Population

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 30

A livello ematico Le maggiori differenze osservate nel TP Al momento dell’inseminazione solo modeste

differenze

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promising biomarkers associated with fertility

Higher fertility associated with indexes of: • Shorter inflammation: ceruloplasmin, globulin

(lower), ratio albumin/globulin (higher); • negAPP (first 60 DIM): cholesterol, retinol

(higher), total bilirubin (lower); • molecules with anti-inflammatory effects:

tocopherol & beta-carotenes (higher) • Energy: as NEFA & BOHB (lower, but only in the

1st month of lactation); • Other: phosphatase alkaline (higher), P (higher,

early lactation) & Ca (lower, dry period …. but also around AI)

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 31

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Some interesting plasma biomarkers during TP

1.00

3.00

5.00

7.00

-70 -49 -28 -7 14 35 56 77 98

mm

ol/

l

Days in milk

Cholesterol

PR LatePR NoPR 1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

-70 -49 -28 -7 14 35 56 77 98

mm

ol/

l

Days in milk

Ceruloplasmin

PR LatePR NoPR

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

-70 -49 -28 -7 14 35 56 77 98

mm

ol/

l

Days in milk

Bilirubin PR LatePR NoPR

0.000.200.400.600.801.001.201.40

-70 -49 -28 -7 14 35 56 77 98

mm

ol/

l

Days in milk

BOHB

PR LatePR NoPR

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 32

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Digestive

upsets rumen

gut

LPS

Infections

(trauma)

PIC (i.e. TNFα, IL1β, IL6)

UTERUS

SNC: anorexia

RUMEN: lower motility

Lower absorption

of nutrients

Adipose tissue: Lipolysis Pancreas: glucagon

ADRENAL CORTEX: glucocorticoids

LIVER Zn metallothionein

Ferritin

i.e. PIC, PG,

metallothionein

macrophages

mastocytes

histamine

BLOOD

BLOOD

haptoglobin, SAA

ceruloplasmin (Cu)

Zn

Fe uptake

common

protein (negAPP)

Hypothalamus:

fever

protein of acute

phase (posAPP)

albumin

lipoprotein

”carriers” of vitamins

and hormones

HYPOPHISIS:

CRH

INFLAMMATION

MAMMARY GLAND

antinflammatory

Anaphylactic

Shock

Infections

(lung)

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 33

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LPS, Inflammation, uterus & ovary

Bromfield et al., J. Anim. Sci. 2015.93:2021–2033

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 34

The uterine bacterial infection

cause the absorption of LPS.

LPS initiate an inflammatory

response via TLR-4 activation ( cytokine, chemokine, & PGE2

production) and affect:

1. neuroendocrine signaling. In

Brain: GnRH and LH

2. uterine health. In

Endometrium bacterial

pyolysin disrupts cells by

osmotic lysis.

3. ovarian function. In Ovary

primordial follicle reserve is

depleted, follicle growth is

retarded, luteal phase is

prolonged. Ovarian granulosa

cells respond to bacterial LPS in

a TLR4-dependent manner,

increasing inflammatory

mediators, reducing aromatase

and estradiol, and reducing

oocyte competence.

Schematic representation of uterine infection and impact on

reproductive tract. (by Stacey Jones, Univ. Florida)

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7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 35

Schema di ridondanza dei segnali TLR4 / IL-6 sulle vie metaboliche entro le

cellule della granulosa e degli oociti coinvolti nell’attivazione dei follicoli

primordiali. Sx: TLR4 o IL-6 attivano pathways entro cellula, con produzione di PI3K e AKT

Dx: PI3K e AKT attivano anche i follicoli primordiali (livello è controllato da bilanciamento

della fosfatasi e omologo tensina (PTEN) sul recettore tirosina kinasi)

L’attivazione batterica di TLR/IL-6 (sx) contribuisce all’inappropriata attivazione

dei follicoli (dx)

Bromfield et al., 2015. J. Anim. Sci. 93:2021–2033

Page 36: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

SOMMARIO

Fertilità e Transition Period (TP)

Punti critici nel TP

Il ruolo del sistema immunitario innato

biomarcatori di rischio del TP

Conseguenze dell’infiammazione nel TP sulla fertilità

Utilità di alcuni indici ematici aggregati per prevedere scarse fertilità

Strategie Nutraceutiche nel TP per migliorare l’efficienza riproduttiva

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 36

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Infezioni, traumi, stress, ecc.

Danno cellulare

Fosfolipasi A2

Acido arachidonico

Leucotrieni

Citochine

(IL-1, IL-1, IL-6, TNF-a)

Lox Cox 2

Cox 1

Eicosanoidi pro-infiammatori

(PG, TXA) + Radicali liberi (ROM)

DOLORE / INFIAMMAZIONE

(causati da chinine, serotonina, istamina)

Attivazione

sistemi difesa

Attacco patogeni

performance

ATTENUAZIONE MECCANISMO

INFIAMMATORIO

Aspirina

Ibuprofene

Refecoxib

Inibitori 5-LO

NSAIDs

inibiscono una

parte della via

metabolica

dell’acido

arachidonico.

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 37

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Model “NSAIDs” in TP & fertility

20

30

40

0 14 28 42 56 70 84 98 112 126

Days in milk

CTR AS

kg/d

*

** ** * *

= injection of acetylsalicylate= injection of acetylsalicylate

CTR AS

cows n° 22,0 23,0

culled cows % of total 15,8 9,5

pregnant cows % of total 86,4 91,3

pregnant at 1st insemination % of pregnant 21,1 52,4

repeat breeders % of pregnant 36,8 28,6

services per pregnancy (§) n° 2,68 2,38

open days (§) n° 131,8 106,3

Fertility Status Index (FSI) (@) n° 12,6 61,8

LEGEND: (§) after logarithmic tranformation; (@) Esslemont and Eddy (1977).

group

0,0

0,2

0,4

0,6

-14 0 14 28 42 56 70 84

Days in milk

CTR AS

g/l

= injection of acetylsalicylate= injection of acetylsalicylate

AS = daily i.m. treatments with lysine acetylsalicylate (5 g/d 1,2,3 DIM & 7.5 g/d 4,5 DIM)

CTR = control

MILK YIELD HAPTOGLOBIN

FERTILITY

Trevisi e Bertoni (2008)

15

25

35

45

55

65

-14 0 14 28 42 56 70 84

Days in milk

CTR AS

mg/100 ml

*

*

= injection of acetylsalicylate= injection of acetylsalicylate

VITAMIN A (RBP)

(Trevisi et al. 2003; Bertoni et al 2004; Trevisi et al., 2008)

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 38

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Anti-inflammatory lipid mediator generated

with low-dose aspirin therapy.

Thromboxane is a major mediator from human

platelets, and also a potent platelet activator.

Acetylation of COX-1 in platelets inhibits the

formation of the intermediate PG-G/H and

thromboxane.

Acetylated COX-2 in the vasculature initiates

production of 15R-HETE, which is subsequently

transformed to ATL (aspirin-triggered 15-epi-

lipoxin A4) during leukocyte-endothelial cell

interaction. ATL is a local mediator and

possesses potent action in anti-

inflammation and pro-resolution.

Chiang & Serhan (2004). Discovery Medicine, 4(24):470-475

Aspirin acetylates a serine (Ser) residue of

cyclooxygenase (COX) and irreversibly

inactivates COX-1. Aspirin “turn off” the

ability of COX-2 to generate prostaglandins,

but “switches on” its capacity to produce

novel protective lipid mediators.

Toulouse 31 May-2 June, 2016 Trevisi E. 39

Meccanismo di azione dell’aspirina

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NSAIDs can be used only if occur clinical problems and with caution

….but “aspirin model” supports the importance to attenuate the inflammation in TP.

Indeed lower inflammation means improvements on health, welfare and physiological status of cows

The diet (amount of nutrients, nutraceuticals, frequency

of meals) seems a realistic way to modulate the inflammation

Attenuation of inflammatory response in TP with diet

Toulouse 31 May-2 June, 2016 Trevisi E. 40

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Aloe vs CTR: Higher –APP and LFI

Aloe: inflammation

1

3

5

7

9

-28 -21 -14 -7 0 7 14 21 28

µmol/l

Days from calving

BILIRUBIN

CTRALOE

* * *

-1

0

1

2

3

4 Points

CTR

ALOE

ba

Liver Functionality Index

a,b = P<0,05

Aloesin (~2 mg/kg/d)

expression PPARγ/LXRα in the liver

and abdominal adipose tissue of

obese rats (Shin et al., 2011 Immune

Network 11(1):59-67):

• suppressing/attenuating the

inflammatory response

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 41

Trevisi et al., 2013 Mezzetti et al., 2017

Page 42: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

Aloe: Fertilità

GROUP IA

COWS Note PREGNANT PREGNANT AT 1st AI

AI / PREGNAN

CY

DAYS OPEN CULLING for INFERILITY

FSI INDEX (3)

n. n. % n.

% of total cows

% of pregnant

cows

n. mean sd % of cows n.

ALOE1 7 (1) 5 71 2 29 40 2,4 88,2 50,6 28,6 45,1

(2 on 7)

ALOE2 10 10 100 5 50 50 2,2 107,7 53,0 0,0 65,0

(0 on 10)

CTR 8 (2) 5 63 2 25 40 2,0 105,2 57,1 37,5 19,8

(3 on 8)

NOTE (1) = forced culling: Prototheca (n.1), severe mastitis (n.1), teat sphincter inadequacy (n.1)

(2) = Forced culling: Prototheca (n.1), severe mammary injury (n.1)

(3) = Fertility Status Index (FSI), Esselmont & Eddy, 1977

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 42

Page 43: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

Transaminasi e PhAl più elevate in bovine trattate dopo 2a iniezione

Aptoglobina più bassa e zinco più alto dopo il trattamento

**

*

**

*

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

-21 -7 1 3 28

ALP CTR ALP IMRESTOR

GGT CTR GGT IMRESTOR

GOT CTR GOT IMTRESTOR

-21 -7 1 3 28

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

-21 -7 1 3 28

APTO CTR APTO IMRESTOR

ZINCO CTR ZINCO IMRESTOR

**

**

Con Imrestor conseguenze dell’

infiammazione post parto meno acuta

IMRESTORTM – Fertilità (Pegbovigrastim)

**

Page 44: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

IMRESTORTM – Fertilità (Pegbovigrastim)

Primipare Imrestor (7) vs CTR (7)

Fertilità analoga

87% gravide al 1° intervento

Parto-concepimento = 65 d

% gravide (NS)

Pluripare Imrestor (7) vs CTR (7)

Indice fertilità FSI: MIGLIORE

Fase A Fase B

Altri fattori di

variazione di

fertilità coprono

il favorevole

effetto osservato

in una fase

ristretta ?

80 TRT vs 137 CTR

Page 45: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

Implications

Eventi infiammatori nel TP hanno pesanti

ripercussioni sulla fertilità

meccanismo/i non ben chiariti. Ma molecole che

innescano risposta immunità innata (es. circolazione

LPS) hanno un ruolo nel reclutamento e vitalità degli

ooociti

I livelli di alcuni biomarcatori in fase iniziale di lattazione

(forse già a fine gravidanza) sono correlati alle

performance riproduttive e possono aiutare ad

identificare bovine/allevamenti a rischio di infertilità

Attenuare l’infiammazione nel TP migliora l’efficienza

dell’inseminazione e le performance riproduttive

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 45

Page 46: 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 1 - Dipartimenti · 2019. 2. 5. · 7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 5 TP soddisfacente: processi di rifornimento di nutrienti ai tessuti (mammella)

7° Workshop, 1/02/19 E. Trevisi 46

Dr Andrea Minuti PostDoc

Dr Matteo Mezzetti PhD student Dr Annarita Ferrari PostDoc Dr Fiorenzo Piccioli Cappelli Senior Researcher Dr Giorgia Lovotti Lab Collaborator

Main Collaborators

(UNICATT)

Many thanks for attention

QUESTIONS?