Επίδραση της χωλότητας στο γεννητικό σύστημα των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής στη διάρκεια της λοχείας και ανταπόκρισή του σε πρωτόκολλο συγχρονισμού των ωοθυλακιορρηξιών με βάση την προγεστερόνη

Abstract

The aim of the study was to investigate the effect of lameness on the involution of the reproductive tract and the resumption of ovarian cyclicity in dairy cows during puerperium. In addition, the responsiveness of the ovaries of lame cows at the onset of the breeding period to two different estrus synchronization treatment regimens, one standard, and one based on the use of progesterone, was studied. At the same time, any interactions of lameness with negative energy balance in relation to these effects were investigated. Two experiments were performed to address these issues. All cows that were enrolled in the study were multiparous and calved without assistance. Cows with clinical signs of metritis or other disease were excluded from the study. Lameness was categorized according the Sprecher’s five-point scale system and its causes were diagnosed during therapeutic trimming. Cows with claw horn disruptions or infectious diseases of the digits were accepted - all other causes of lameness were excluded from the study. In experiment A, 47 cows were enrolled and monitored between 10 days before expected calving (ante partum, ap) and 50 days after calving (post partum, pp). Lame cows (n=22) had lameness score of 4 that was recorded at least twice until day pp, when lesion documentation and treatment were performed. At the same period, cows with normal gait until day 15 pp were also enrolled in the study (control group, n=25). Transrectal palpation and ultrasonography (measuring of the cervical diameter and the diameter of the formerly pregnant uterine horn) were conducted to assess the involution of the reproductive tract on days 8, 11, 15, 23, 30 and 42 pp. Similarly, ovarian structures were recorded from day 8 pp and every 3-4 days until the end of the experimental period, while blood samples were also derived to detect progesterone serum concentrations. Follicles ≥10mm in size were reevaluated every 24-48 h until the outcome of the formation was ascertained. The energy balance of cows was monitored by detecting blood concentrations of beta-hydroxybutyric acid (BHBA) and non-esterified fatty acids (NEFA) on day 10 ap, at calving, and on days 15, 30, and 46 pp.In Experiment B, 79 cows were enrolled and monitored from day 28±5 pp to day 85±5 pp. Lame cows (n=52) had lameness score 3 or 4 at the onset of the experimental period (28±5 pp) and at the re-examination of the animals 9 days later (37±5 pp), where lesion documentation and treatment were performed. Cows were blocked by lameness severity and were randomly allocated to an estrous synchronization treatment regimen including seven days of progesterone supplementation (Progesterone Releasing Intravaginal Device, PRID) (group LP, n=26) or with an administration of PGF2α twice, 14d apart (group LC, n=26). Non-lame cows served as controls (group C, n=27) and the same treatment regimen was imposed as that for group LC. Twelve days after estrous presynchronization, an Ovsynch treatment regimen and timed AI were imposed. Ultrasonography of the ovaries and blood sampling for the detection of progesterone concentrations were used to assess cyclicity status at the initiation of the experiment, in time points of hormonal interventions and at the end of the experimentation, whereas β-hydroxybutyrate (BHBA) and non-esterified fatty acids (NEFA) were used to assess energy status in days 28±5, 37±5 and 65-72±5 pp. In Experiment A, cows with lameness showed a delayed involution of the reproductive tract, i.e. of the cervix and the formerly pregnant uterine horn, compared to control cows (p=0.0003 and p=0.02, resp.), had lower ovulation rate at day 50 pp (63.6% vs. 88%, p=0.05, resp.) and correspondingly higher rates of atresia or cyst on day 50 pp (36.4% vs. 12%, p=0.05, resp.). Subsequent reproductive performance of lame cows as well as pregnancy rate estimated with survival analysis was reduced compared to the control group, and culling rate of lame cows was higher compared to the control group (36.4% vs. 8%, p=0.02, resp.). The energy status of lame cows in terms of NEFA concentrations differed from the control group at day 15 pp (0.54±0.05 for lame cows vs. 0.37±0.05 for control cows, p=0.005). Cows with increased BHBA concentrations had delayed cervix involution (p=0.05), whereas increased NEFA concentrations had no independent effect on involution of the reproductive tract. In cows with elevated NEFA concentrations and concurrent lameness, a larger mean cervical diameter was observed compared to control cows with low NEFA concentrations. Additionally, cows with elevated NEFA had lower ovulation rate within the experimental period (65.5% vs. 94.4%, p=0.02, resp.), lower rates of normal ovarian activity on day 50 pp (58.6% vs. 88.9%, p=0.03, resp.), and higher rates of cyst or atretic follicle presence on day 50 pp (34.5% vs. 5.6%, p=0.02, resp.) compared to cows with low NEFA. An interaction between lameness and increased NEFA concentrations was found regarding cervix involution, ovulation rate within the experimental period and percentage of atresia or cyst formation on day 50. Additionally, a cumulative negative effect was evident in cows with elevated NEFA and concurrent lameness regarding first-service conception rate (FSCR) and culling rate. In Experiment B, lame cows were to a greater proportion non-cycling (36.5% vs. 11.1%; p=0.02, resp.), had greater overall NEFA concentrations (0.32 ± 0.02 vs. 0.26 ± 0.02 mEq/L; p=0.02, resp.) and a greater incidence of elevated NEFA concentrations (53.9% vs. 29.6%, p=0.04, resp.) compared to control cows. However, no interaction between energy and lameness status was evident regarding non-cycling cows. The percentage of cows responding to the presynchronization, synchronization and ovulating did not differ between groups LP, LC, and C. However, FSCR tended to be greater for group C (37.0%) compared to group LP (16.0%; p=0.08) and numerically to lame cows in total (21,6%, p=0,14). Long-term reproductive performance and pregnancy rate in survival analysis did not differ between lame and control cows and were not affected by energy status. Culling rates differed between control cows and lame cows (21.2% vs. 0%, p=0.01, resp.). The severity of lameness had an effect on culling rates (30.6% vs. 0% for cows with marked vs. moderate lameness, p=0.01), whereas the type of lesion largely explained poor reproductive performance (FSCR 13.9% vs. 40.0% for cows with claw horn disruptions vs. infectious lesions, p=0.04). Conclusively, lameness during puerperium negatively affected ovarian function, uterine involution, reproductive performance and culling rates with these effects being exacerbated (through interaction or cumulative) in lame cows with elevated NEFA concentrations. Finally, treatment regimens for the synchronization of ovulation seem to be efficient at resuming ovarian cyclicity and favour long term reproductive performance, irrespective of the type of presynchronization treatment regimen applied.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η διερεύνηση της επίδρασης της χωλότητας στην εξέλιξη της λοχείας των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής όσον αφορά στην παλινδρόμηση του γεννητικού συστήματος και την επανέναρξη της κυκλικής ωοθηκικής δραστηριότητας. Επιπλέον, μελετήθηκε η ανταπόκριση των ωοθηκών των αγελάδων με χωλότητα κατά την έναρξη της αναπαραγωγικής περιόδου σε δύο διαφορετικά πρωτόκολλα συγχρονισμού των ωοθυλακιορρηξιών, ενός τυπικού, και ενός βασισμένου στη χρήση προγεστερόνης. Παράλληλα διερευνήθηκαν οι τυχόν αλληλεπιδράσεις της χωλότητας με το αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο ως προς τα αποτελέσματα αυτά. Για τη μελέτη των ζητουμένων αυτών εκτελέστηκαν δύο μελέτες. Όλες οι αγελάδες που επιλέχθηκαν ήταν πολύτοκες και είχαν φυσιολογικό τοκετό. Οποιαδήποτε κλινική ένδειξη μητρίτιδας ή άλλης νόσου ήταν αιτία αποκλεισμού από τη μελέτη. Η χωλότητα στις αγελάδες που περιλήφθηκαν στη μελέτη κατηγοριοποιήθηκε με βάση την πενταβάθμια κλίμακα κατά Sprecher και τα αίτιά της εξακριβώθηκαν με τη διενέργεια ποδοκομίας. Δεκτές έγιναν αγελάδες με ύπαρξη αλλοιώσεων στις χηλές τους που οφείλονταν σε διαταραχές της κερατινοποίησης των χηλών και με αλλοιώσεις του δέρματος των χηλών που οφείλονταν σε λοιμώδεις παράγοντες. Κάθε άλλη περίπτωση χωλότητας αποκλείστηκε από τη μελέτη. Στην πρώτη μελέτη επιλέχθηκαν 47 αγελάδες, οι οποίες τέθηκαν υπό παρακολούθηση κατά το διάστημα 10 ημέρες πριν από τον αναμενόμενο τοκετό (ante partum, ap) έως και 50 ημέρες μετά από αυτόν (post partum, pp). Στην ομάδα των αγελάδων με χωλότητα (n=22) καταγράφηκε τουλάχιστον 2 φορές ο δείκτης βάδισης 4 στους εβδομαδιαίους ελέγχους, έως την ημέρα 15 pp, όπου και διενεργήθηκε θεραπεία και καταγραφή των αλλοιώσεων. Ταυτόχρονα με τη συμπερίληψη κάθε αγελάδας με χωλότητα στην έρευνα, γινόταν επιλογή μίας αγελάδας με κατά φύση βάδιση μέχρι την ημέρα 15 pp (ομάδα ελέγχου, n=25). Στο διάστημα από τον τοκετό έως την ημέρα 50 pp μελετήθηκε η παλινδρόμηση του γεννητικού συστήματος με βραχιόνια ψηλάφηση και με χρήση υπερήχου (μέτρηση της διαμέτρου του τραχήλου και του πρώην κυοφορούντος κέρατος) στις ημέρες 8, 11, 15, 23, 30 και 42 pp. Αντίστοιχα καταγράφηκαν οι σχηματισμοί των ωοθηκών από την ημέρα 8 pp και ανά 3-4 ημέρες έως τη λήξη της ερευνητικής περιόδου, ενώ παράλληλα διενεργήθηκαν αιμοληψίες τις ημέρες αυτές για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης της προγεστερόνης στον ορό του αίματος. Ωοθυλάκια μεγέθους ≥10mm επανελέγχονταν ανά 24-48 ώρες μέχρι την εξακρίβωση της κατάληξης του σχηματισμού. Tο ενεργειακό ισοζύγιο των αγελάδων ελέγχθηκε με τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων στο αίμα του β-υδροξυβουτυρικού οξέος (BHBA) και των μη εστεροποιημένων λιπαρών οξέων (NEFA) την ημέρα 10 ap, στον τοκετό, και τις ημέρες 15, 30, και 46 pp. Στη δεύτερη μελέτη επιλέχθηκαν 79 αγελάδες που τέθηκαν υπό παρακολούθηση από την ημέρα 28±5 pp έως την ημέρα 85±5 pp. Στην ομάδα των αγελάδων με χωλότητα (n= 52) καταγράφηκε δείκτης βάδισης 3 ή 4 στην έναρξη της μελέτης (28±5 pp) και στην επανεξέταση των ζώων 9 ημέρες μετά (37±5 pp), οπότε διενεργήθηκε θεραπευτική ποδοκομία και καταγραφή των αλλοιώσεων. Οι επιλέξιμες αγελάδες με χωλότητα κατανεμήθηκαν με τυχαιοποίηση και με περιορισμό ως προς τον δείκτη βάδισης σε δύο ομάδες προσυγχρονισμού την ημέρα 37±5 pp, μία με χρήση ενδοκολπικής συσκευής βραδείας αποδέσμευσης προγεστερόνης (PRID) για 7 ημέρες (ομάδα LP, Lame-Progesterone) και μία με δύο εγχύσεις προσταγλανδίνης F2α σε διάστημα 14 ημερών (ομάδα LC, Lame-Control, n=26). Ταυτόχρονα συγκροτήθηκε μία τρίτη ομάδα ελέγχου αγελάδων χωρίς χωλότητα στις οποίες εφαρμόστηκε προσυγχρονισμός με δύο εγχύσεις προσταγλανδίνης F2α, στο πρότυπο της ομάδας LC (ομάδα C, Control, n=27). Δώδεκα ημέρες μετά τη λήξη του προσυγχρονισμού εφαρμόστηκε πρωτόκολλο συγχρονισμού των ωοθυλακιορρηξιών Ovsynch και ακολούθησε τεχνητή σπερματέγχυση (ΤΣ). Σε όλα τα ζώα διενεργήθηκε υπερηχοτομογραφική εξέταση των ωοθηκών και αιμοληψία για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης της προγεστερόνης στο αίμα στις ημέρες 28±5 pp και 37±5 pp, στα χρονικά σημεία των ορμονικών παρεμβάσεων που ακολούθησαν, καθώς και στη λήξη της ερευνητικής περιόδου. Tο ενεργειακό ισοζύγιο των αγελάδων ελέγχθηκε με τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης στο αίμα του β-υδροξυβουτυρικού οξέος (BHBA) και των μη εστεροποιημένων λιπαρών οξέων (NEFA) και στις ημέρες 28±5, 37±5 και 65-72±5 pp. Στην πρώτη μελέτη, οι αγελάδες με χωλότητα είχαν καθυστέρηση της παλινδρόμησης του τραχήλου και του πρώην κυοφορούντος κέρατος σε σύγκριση με τις αγελάδες χωρίς χωλότητα (p=0,0003 και p=0,02, αντίστοιχα), χαμηλότερο ποσοστό ωοθυλακιορρηξίας έως την ημέρα 50 pp (63,6% έναντι 88%, p=0,05, αντίστοιχα) και ανάλογα υψηλότερα ποσοστά ατρησίας ή κύστης την ημέρα 50 pp (36,4% έναντι 12%, p=0,05, αντίστοιχα) σε σύγκριση με τις αγελάδες χωρίς χωλότητα. Οι μετέπειτα αναπαραγωγικές επιδόσεις των αγελάδων με χωλότητα, καθώς και το ποσοστό κυοφορίας στην ανάλυση επιβίωσης ήταν μικρότερο σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου, ενώ το ποσοστό απομακρύνσεων ήταν αυξημένο (36,4% έναντι 8%, p=0,02, αντίστοιχα). To ενεργειακό πρότυπο των αγελάδων με χωλότητα διέφερε από την ομάδα ελέγχου ως προς τις συγκεντρώσεις των NEFA την ημέρα 15 pp (0,54±0,05 για τις αγελάδες με χωλότητα έναντι 0,37±0,05 για τις αγελάδες της ομάδας ελέγχου, p=0,005). Οι αγελάδες με αυξημένες συγκεντρώσεις BHBA είχαν καθυστέρηση στην παλινδρόμηση του τραχήλου (p=0,05), ενώ οι αυξημένες συγκεντρώσεις των NEFA δεν είχαν αυτόνομη επίδραση στην παλινδρόμηση του γεννητικού σωλήνα. Στις αγελάδες με συνδυασμό αυξημένων συγκεντρώσεων NEFA και χωλότητας, παρατηρήθηκε μεγαλύτερος μέσος όρος της διαμέτρου του τραχήλου σε σύγκριση με τις αγελάδες της ομάδας ελέγχου που είχαν χαμηλές συγκεντρώσεις NEFA. Επίσης, οι αγελάδες με αυξημένες συγκεντρώσεις NEFA είχαν χαμηλότερα ποσοστά ωοθυλακιορρηξίας εντός της μελέτης (65,5% έναντι 94,4%, p=0,02, αντίστοιχα), χαμηλότερα ποσοστά κυκλικής ωοθηκικής δραστηριότητας την ημέρα 50 pp (58,6% έναντι 88,9%, p=0,03, αντίστοιχα), και υψηλότερο ποσοστό παρουσίας κύστης ή ατρητικού ωοθυλακίου την ημέρα 50 (34,5% έναντι 5,6%, p=0,02, αντίστοιχα) σε σύγκριση με τις αγελάδες με χαμηλές συγκεντρώσεις NEFA. Ταυτόχρονα, διαπιστώθηκε αλληλεπίδραση μεταξύ χωλότητας και αυξημένων συγκεντρώσεων NEFA αναφορικά με την παλινδρόμηση του τραχήλου, το ποσοστό ωοθυλακιορρηξίας μέχρι την ημέρα 50 pp και το ποσοστό των αγελάδων με κύστη ή ατρησία την ημέρα 50 pp. Επίσης, βρέθηκε αθροιστική αρνητική επίδραση στο ποσοστό επιτυχίας της 1ης ΤΣ και των απομακρύνσεων, μεταξύ χωλότητας και αυξημένων συγκεντρώσεων NEFA. Στη δεύτερη μελέτη, οι αγελάδες με χωλότητα ήταν σε μεγαλύτερο ποσοστό μη κυκλικές συγκριτικά με τις αγελάδες της ομάδας ελέγχου (36,5% έναντι 11,1%, p=0,02, αντίστοιχα) και είχαν υψηλότερες συνολικές συγκεντρώσεις NEFA (0,32±0,02 έναντι 0,26±0,02 mEq/L, p=0,02, αντίστοιχα) και συνολικά μεγαλύτερη επίπτωση εμφάνισης συγκεντρώσεων NEFA υψηλότερων από το αποδεκτό όριο (53,9% έναντι 29,6%, p=0,04, αντίστοιχα) σε σύγκριση με τις αγελάδες ελέγχου. Παρόλα αυτά, δεν υπήρξε αλληλεπίδραση του ενεργειακού ισοζυγίου και της χωλότητας ως προς το ποσοστό των κυκλικών ζώων στην έναρξη της μελέτης. Τα ποσοστά επιτυχίας του προσυγχρονισμού, του συγχρονισμού και της ωοθυλακιορρηξίας δεν διέφεραν ανάμεσα στις ομάδες LP, LC και C. Ωστόσο, η επιτυχία της 1ης ΤΣ έτεινε να είναι καλύτερη για την ομάδα ελέγχου (37%) σε σύγκριση με την ομάδα LP (16%, p=0,08) και αριθμητικά έναντι του συνόλου των αγελάδων με χωλότητα (21,6%, p=0,14). Οι μετέπειτα αναπαραγωγικές επιδόσεις των αγελάδων με χωλότητα, καθώς και το ποσοστό κυοφορίας στην ανάλυση επιβίωσης δεν διέφεραν ανάμεσα στις αγελάδες με χωλότητα και την ομάδα των υγιών ζώων, ούτε επηρεάστηκαν από το ενεργειακό ισοζύγιο των αγελάδων. Το ποσοστό απομάκρυνσης των αγελάδων με χωλότητα διέφερε σημαντικά από το αντίστοιχο της ομάδας των υγιών ζώων (21.2% έναντι 0%, p=0,01, αντίστοιχα). Η σοβαρότητα της χωλότητας καθόρισε σημαντικά το ποσοστό απομάκρυνσης των ζώων από την εκτροφή (30,6% στις αγελάδες με έντονη χωλότητα, έναντι 0% στις αγελάδες με μέτριου βαθμού χωλότητα, p=0,01), ενώ οι αρνητικές επιδράσεις της χωλότητας στους αναπαραγωγικούς δείκτες οφείλονταν κυρίως στο είδος της αλλοίωσης (επιτυχία της 1ης ΤΣ 13,9% για τις αγελάδες με διαταραχή της κερατινοποίησης των χηλών έναντι 40,0% για τις αγελάδες με αλλοιώσεις λοιμώδους αιτιολογίας, p=0,04). Συμπερασματικά, η εκδήλωση χωλότητας κατά την περίοδο της λοχείας στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής είχε σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στην ωοθηκική λειτουργία, την παλινδρόμηση του γεννητικού σωλήνα, τις αναπαραγωγικές επιδόσεις και την πρόωρη απομάκρυνση των αγελάδων από την εκτροφή, με τις επιδράσεις αυτές να επιδεινώνονται (με σχέση αλληλεπίδρασης ή αθροιστικά) στις αγελάδες με αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο. Τα ορμονικά πρωτόκολλα συγχρονισμού κρίθηκαν επωφελή για τις αγελάδες με χωλότητα, τόσο ως προς την ομαλοποίηση της ωοθηκικής τους δραστηριότητας, όσο και ως προς την αναπαραγωγική τους πορεία μακροπρόθεσμα. Η θετική αυτή επίδραση ήταν ανεξάρτητη από το είδος του προσυγχρονισμού που εφαρμόστηκε (με χρήση προγεστερόνης ή χωρίς).