Physiological and pathological adaptations in dairy cows that may increase susceptibility to periparturient diseases and disorders

Abstract

Dairy cows undergo tremendous metabolic and physiological adaptations around parturition to support lactation. The liver is central to many of these processes, including gluconeogenesis and metabolism of fatty acids mobilized from adipose tissue. Fat accumulation may impair normal functions of the liver and increase ketogenesis, which in turn may predispose cows to other metabolic abnormalities. Several aspects of dietary management and body condition may alter these adaptations, affect dry matter intake, and increase or decrease susceptibility to periparturient health problems. Overfeeding energy during the dry period is a prominent risk factor. Considerable progress has been made in recent years in describing the adaptive changes in the liver and other organs in normal and abnormal states, but this knowledge has not yet identified unequivocally the key steps that might be compromised during development of metabolic disorders. The potential role of signaling compounds, such as the inflammatory cytokines released in response to environmental stressors, infectious challenge, and oxidative stress, in the pathogenesis of periparturient disease is under investigation. New techniques such as functional genomics, using cDNA or oligonucleotide microarrays, as well as proteomics and metabolomics, provide additional highthroughput tools to determine the effects of nutrition, management, or stressors on tissue function in development of disease. Integrative approaches should be fruitful in unraveling the complex interactions of metabolism, immune activation, stress physiology, and endocrinology that likely underlie development of periparturient disease.

Riassunto

Durante il periparto le bovine da latte sono sottoposte a importanti adattamenti metabolici e fisiologici per poter sostenere la lattazione. Il fegato risulta fondamentale in molti di questi processi, tra cui la gluconeogenesi e il metabolismo degli acidi grassi mobilizzati dal tessuto adiposo. L’accumulo di lipidi può pregiudicare le normali funzioni del fegato ed aumentare la chetogenesi, la quale può predisporre le bovine ad ulteriori anomalie metaboliche. Parecchi aspetti relativialla gestione dell’alimentazione e allo stato di ingrassamento possono alterare questi meccanismi di adattamento, influenzare l’ingestione di sostanza secca ed aumentare o diminuire la suscettibilità a problemi di salute nel periparto. L’eccesso di energia durante l’asciutta è fra i primi fattori di rischio. Progressi considerevoli sono stati compiuti negli ultimi anni nel descrivere le variazioni di adattamento nel fegato ed in altri organi in condizioni normali ed anomali, ma queste conoscenze non hanno ancora consentito di identificare in modo inequivocabile i passaggi chiave che potrebbero essere compromessi durante l’insorgenza delle malattie metaboliche. Il ruolo potenziale di composti segnale come le citochine proinfiammatorie rilasciate in risposta a fattori di stress ambientali, infettivi ed ossidativi nelle patogenesi delle malattie del periparto sono in fase di studio. Nuove tecniche quali la genomica funzionale, tramite microarray di cDNA od oligonucleotidi, nonchè la proteomica e la “metabolomica”, forniscono ulteriori strumenti assai potenti per determinare gli effetti della nutrizione, del management e dei fattori di stress sulle funzioni dei tessuti nello sviluppo della malattia. Un approccio integrato potrebbe essere utile nel chiarire le complesse interazioni tra metabolismo, attivazione del sistema immunitario, fisiologia dello stress e endocrinologia, elementi probabilmente alla base dello sviluppo delle malattie del periparto.

Key words:

• Periparturient dairy cow
• Transition period
• Metabolic disorders
• Liver
• Metabolism

Parole chiave::

• Vacca da latte nel periparto
• Periodo di transizione
• Disordini metabolici
• Fegato
• Metabolismo