Some physiological and biochemical methods for acute and chronic stress evaluationin dairy cows

Abstract

Stress factors are so numerous and so diverse in their strength and duration that the consequences on animal welfare can be quite varied. The first important distinction concerns the characterization of acute and chronic stress conditions. Acute stress is a short-lived negative situation that allows a quick and quite complete recovery of the physiological balance (adaptation), while chronic stress is a long lasting condition from which the subject cannot fully recover (maladaptation). In the latter case, the direct effects of the stress factors (heat, low energy, anxiety, suffering etc.), as well as the indirect ones (changes occurring at endocrinological, immune system or function level) can be responsible for pre-pathological or pathological consequences which reduce animal welfare. To evaluate the possible chronic stress conditions in single animals or on a farm (in particular a farm of dairy cows), some parameters of the direct or indirect effects can be utilised. They are physiological (mainly hormone changes: cortisol, β-endorphin), behavioural (depression), biochemical (metabolites, acute phase proteins, glycated proteins etc.), as well as performance parameters (growing rate, milk yield, fertility, etc.). Special attention has been paid to the interpretation of cortisol levels and to its changes after an ACTH challenge. Despite fervent efforts, well established and accepted indices of chronic stress (distress) are currently lacking; but without this objective evaluation, the assessment of animal welfare and, therefore, the optimization of the livestock production, could prove more difficult.

Riassunto

I fattori di stress sono molto numerosi e differente è pure la loro potenza e durata, per tale ragione le conseguenze sulle condizioni di benessere animale possono essere completamente diverse. La prima importante distinzione a proposito di stress riguarda la caratterizzazione delle condizioni di stress acutoe cronico. Per stress acuto si intende una situazione negativa di breve periodo che consente un rapido e pressoché completo recupero dell’equilibrio fisiologico (adattamento). Per stress cronico invece, si intende quella condizione di lungo periodo che non permette un completo recupero da parte del soggetto (maladattamento). In questo secondo caso, le conseguenze dirette dei fattori di stress (ipertermia, carenza energetica, ansietà, sofferenza, ecc.), ma anche quelle indirette (cambiamenti dell’assetto endocrino e del sistema immunitario oppure del livello funzionale) possono essere responsabili di condizioni pre-patologiche o patologiche che determinano una diminuzione del livello di benessere. Per valutare la possibile situazione di stress cronico nei singoli soggetti o a livello di allevamento (in particolare di bovine da latte) possono essere utilizzati alcuni indicatori che misurano gli effetti diretti o indiretti di tale condizione. Tali indicatori sono di varia natura: fisiologici (principalmente variazioni ormonali: cortisolo, β-endorfine), comportamentali (depressione), biochimici (metaboliti, proteine di fase acuta, proteine glicosilate, ecc.), ma anche parametri legati alle performance (incrementi ponderali, produzione di latte, fertilità ecc.). Una particolare attenzione è stata dedicata all’interpretazione dei livelli di cortisolo ed alla sua variazione a seguito della stimolazione del surrene con ACTH. Nonostante le molteplici ricerche effettuate, mancano ancora degli indicatori di stress cronico condivisi ed accettati dalla comunità scientifica; tuttavia senza di essi resta ardua sia la valutazione oggettiva del benessere animale che l’ottimizzazione delle produzioni zootecniche.

Key Words:

• Chronic stress
• Physiological indices
• Biochemical indices
• Welfare evaluation

Parole chiave::

• Stress cronico
• Indicatori fisiologici
• Indicatori biochimici
• Valutazione del benessere