La metabolomica del plasma rivela importanti cambiamenti nel metabolismo dei carboidrati, dei lipidi e delle proteine ​​nei vitelli da carne svezzati bruscamente

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8176 (2023) Citare questo articolo

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La metabolomica basata su 1H NMR è stata utilizzata per studiare l'effetto dello svezzamento improvviso sul metaboloma sanguigno dei vitelli da carne. Venti vitelli Angus (258 ± 5 kg peso corporeo; da 5 a 6 mesi) sono stati assegnati in modo casuale a un gruppo non svezzato (NW) che è rimasto al pascolo con la madre o a un gruppo svezzato (W) che ha subito una brusca separazione dalla madre per essere trasferito in un gruppo paddock separato il giorno 0 dello studio. Il peso corporeo, il comportamento e i campioni di sangue per cortisolo e metabolomica sono stati misurati nei giorni 0, 1, 2, 7 e 14 dello studio. Nei giorni 1 e 2, i vitelli W trascorrevano meno tempo a pascolare e ruminare, e più tempo a vocalizzare e camminare, avevano una maggiore concentrazione di cortisolo, NEFA, 3-idrossibutirrato, betaina, creatina e fenilalanina e una minore abbondanza di tirosina (P < 0,05) rispetto ai vitelli NW. Rispetto ai vitelli NW al giorno 14, i vitelli W presentavano una maggiore (P < 0,01) abbondanza relativa di acetato, glucosio, allantoina, creatinina, creatina, creatina fosfato, glutammato, 3-idrossibutirrato, 3-idrossiisobutirrato e sette AA (alanina, glutammato , leucina, lisina, fenilalanina, treonina e valina) ma minore (P < 0,05) abbondanza relativa di lipidi a bassa e bassissima densità e di lipidi insaturi. Sia PCA che OPLS-DA non hanno mostrato raggruppamenti o discriminazioni tra i gruppi al d 0 e una crescente divergenza al d 14. La metabolomica del sangue è uno strumento utile per quantificare gli effetti acuti dello stress nei vitelli durante i primi 2 giorni dopo lo svezzamento improvviso, e più a lungo cambiamenti a lungo termine nel metabolismo dei carboidrati, dei lipidi e delle proteine ​​dovuti a cambiamenti nutrizionali derivanti dalla cessazione dell’assunzione di latte e da una maggiore dipendenza dall’assunzione di foraggio.

Il fabbisogno nutrizionale dei vitelli da carne appena nati e preruminanti è soddisfatto esclusivamente da proteine, grassi, carboidrati (principalmente lattosio), vitamine e minerali assorbiti dal latte che bypassa il rumine non sviluppato1. La transizione dallo stadio pre-ruminante a quello ruminante nei vitelli da carne allevati al pascolo avviene gradualmente man mano che il consumo di mangime solido e la fermentazione ruminale aumentano e l'animale diventa più dipendente dalle proteine ​​microbiche e dai VFA2,3. Una delle caratteristiche più importanti dei ruminanti è l'elevato potenziale gluconeogenico del propionato, del lattato e dell'AA1. La rimozione improvvisa di un vitello dalla madre (svezzamento) a 3-6 mesi di età è una pratica standard nei sistemi di produzione di bovini da carne4. I vitelli svezzati possono sperimentare stress nutrizionale, sociale e psicologico che causa cambiamenti comportamentali, metabolici, fisiologici e immunologici5,6. Pertanto, le pratiche di svezzamento dovrebbero considerare il benessere degli animali, la funzione metabolica e i fabbisogni nutrizionali dei vitelli2. Studi precedenti si sono concentrati sui cambiamenti comportamentali, sugli ormoni dello stress e sull'immunologia dei vitelli svezzati, che sono più evidenti durante le prime 48 ore dopo lo svezzamento5,7,8,9. L'effetto catabolico degli ormoni dello stress come il cortisolo può spiegare l'aumento delle concentrazioni di NEFA nel sangue e parte del calo dell'ADG dopo lo svezzamento10,11. Tuttavia, si prevede che la cessazione del consumo di latte da parte dei vitelli al pascolo produca cambiamenti metabolici a lungo termine poiché il grasso alimentare viene ridotto a causa della bassa concentrazione nei foraggi mentre aumentano le fibre e la fermentazione ruminale. Sorprendentemente, si sa poco sui cambiamenti nella funzione metabolica dei vitelli al pascolo dopo lo svezzamento. Queste informazioni potrebbero essere utilizzate per sviluppare nuove strategie per alleviare lo stress metabolico, migliorare il benessere e ridurre al minimo il calo della produzione animale dopo lo svezzamento.

La funzione metabolica si riflette nel metaboloma del sangue che comprende metaboliti come lipidi, zuccheri e AA che influenzano la funzione cellulare, tissutale e organica12,13. Il metaboloma è a valle del genoma, del trascrittoma e del proteoma ed è l'organismo "omico" più vicino al fenotipo. Ciò ha portato a suggerire che il metaboloma possa essere il miglior indicatore di alterazioni nella funzione biologica14,15,16. Un'altra caratteristica importante del metaboloma sanguigno è che rappresenta l'integrazione di fattori esterni (ad esempio, la dieta) e interni (ad esempio, il genotipo) che influenzano il metabolismo15. Nei suini, lo svezzamento è stato associato a cambiamenti sia nella funzione metabolica che nel metaboloma sanguigno e questi cambiamenti potrebbero essere parzialmente contrastati dall'integrazione con arginina17. Uno studio precedente ha riportato che i vitelli neonati alimentati con colostro hanno mostrato un aumento dell’abbondanza sierica di glutammato, istidina, metionina, fenilalanina, tirosina, triptofano, valina, leucina, isoleucina e prolina, e una riduzione della glutammina13. Tuttavia, non sono stati pubblicati studi che valutassero i cambiamenti nel metaboloma sanguigno dei vitelli da carne al pascolo dopo lo svezzamento in condizioni commerciali.