Twentyfour‐Hour Pattern of Blood Hormone and Metabolite Concentrations in High‐Yielding Dairy Cows: Effects of Feeding Low or High Amounts of Starch, or Crystalline Fat6
Authors: Blum J.W. , Jans F. , Moses W. , Fröhli D. , Zemp M. , Wanner M. , Hart I.C. , Thun R. , Keller U. 
Published: August 2010

SummaryTo study metabolic and endocrine adaptation of dairy cows to energy deficiency, blood metabolites and hormones were measured 37 ± 3 days after parturition during 24 h (group LE) and compared to levels in cows receiving high amounts of starch (group HE) or crystalline fat (group CF). Energy balances were −40.1, −19.0 and +1.1 MJ net energy for lactation/day, and milk yield was 30.4, 31.0 and 29.3 kg/day in groups LE, HE and CF, respectively. Animals of group LE were characterized by the lowest mean levels of glucose, triglycerides, cholesterol, albumin, insulin, thyroxine, 3,5,3′‐triiodothyronine and norepinephrine, by highest levels of non‐esterified fatty acids, acetoacetate, β‐hydroxybutyrate and growth hormone, by considerable changes of glucose levels during the 24‐h period, a marked rise of NEFA during the night, but only a small rise of insulin in response to concentrate feeding. Group CF had the highest mean glucose, triglyceride, cholesterol, phospholipid and urea concentrations and the lowest growth hormone levels. Concentrations of non‐esterified fatty acids and urea were higher in group CF than in group HE. Lactate, protein, 3‐methylhistidine, glucagon, cortisol and epinephrine were not significantly affected by energy or fat intake. Metabolic and endocrine changes in group LE were typical for adaptation to energy deficiency. Feeding high amounts of starch, or crystalline fat led to elevated glucose levels, reduced fat mobilisation, and lowered ketogenesis.Zusammenfassung24‐Stunden‐Muster der Blutkonzentration von Hormonen und Metaboliten bei Hochleistungskühen: Fütterungseffekte bedingt durch Verabreichung niedriger und hoher Mengen an Stärke und durch kristallines FettBei Kühen wurde die Anpassung von Stoffwechsel und endokrinen Systemen an ungenügende Energieversorgung 37 ± 3 Tage nach dem Abkalben untersucht durch Messung während 24 Stunden der Blutkonzentration verschiedener Metaboliten und Hormone (Gruppe LE) und die Veränderungen zum gleichen Zeitpunkt verglichen mit denjenigen von Kühen, welche relativ große Kraftfuttermengen (Gruppe HE) oder kristallines Fett erhielten (Gruppe CF). Die Energiebilanzen der Gruppen LE, HE und CF betrugen −40,1, −19,0 bzw. +1,1 MJ Nettoenergie für Laktation/Tag und die fettkorrigierten Milchleistungen 30,4, 31,0 bzw. 29,3 kg/Tag. Die Tiere der Gruppe LE waren charakterisiert durch die tiefsten Glucose‐, Triglycerid‐, Cholesterin‐, Albumin‐, Insulin‐, Thyroxin‐, 3,5,3′‐Triiodthyronin‐ und Noradrenalinkonzentrationen, die höchsten Konzentrationen nichtveresterter Fettsäuren (NEFA), von Acetoacetat, β‐Hydroxybutyrat und Wachstumshormon (GH), durch besonders starke Schwankungen der Glucosekonzentration im Verlaufe der 24‐Stunden‐Periode, einen massiven Anstieg der NEFA während der Nacht, aber einen nur geringen Anstieg der Insulinkonzentration nach Verabreichung von Kraftfutter. Bei der Gruppe CF wurden die höchsten Glucose‐, Triglycerid‐, Cholesterin‐, Phospholipid‐ und Harnstoffkonzentrationen und die tiefsten GH‐Konzentrationen gemessen. Bei der Gruppe CF wurden höhere NEFA‐ und Harnstoffkonzentrationen gemessen als bei der Gruppe HE. Die Lactat‐, Gesamtprotein‐, 3‐Methylhistidin‐, Glucagon‐, Cortisol‐ und Adrenalinkonzentrationen wurden durch unterschiedliche Energieaufnahme und durch Verfütterung von kristallinem Fett nicht signifikant beeinflußt. Die metabolischen und endokrinen Veränderungen bei der Gruppe LE sind typische Anpassungen an energetische Unterversorgung. Mit hohen Stärkemengen und mit kristallinem Fett gefütterte Tiere waren charakterisiert durch relativ hohe und stabile Glucosekonzentrationen, eine verminderte Depotfettmobilisation während der Nacht und eine verminderte Ketogenese.RésuméEvolution durant 24 heures des concentrations d'hormones et métabolites dans le sang chez des vaches laitières à hautes performances: effets d'une ration pauvre ou riche en amidon ou d'une ration completée par du gras cristalliséPour étudier l'adaptation du métabolisme et du système endocrinien chez des vaches laitières recevant une ration pauvre en énergie (groupe LE), on a mesuré 37 ± 3 jours après la mise‐bas durant 24 heures les concentrations dans le sang de différents métabolites et hormones, et on a comparé les résultats aux mesures equivalents faites chez des vaches laitières à hautes performances recevant soit une ration relativement riche en concentrés (groupe HE), soit une ration complétée avec du gras cristallisé (groupe CF). Les bilans énergétiques des groupes LE, HE, CF, se sont montés à resp. −40,1, −19,0, +1,1 MJ nette énergie pour la lactation par jour, et les performances laitières des trois groupes ont été semblables (resp. 30,4, 31,0, 29,3 kg FCM/jour). Les vaches du groupe LE se sont caractérisées par de plus faibles concentrations sanguines de glucose, de triglycérides, de cholestérine, d'albumine, d'insuline, de thyroxine, de 3,5,3′‐triiodothyronine et de noradrénaline, mais, par de plus fortes concentrations d'acides gras nonestérifiés, d'acétoacetate, de β‐hydroxybutyrate, d'urée et d'hormone de croissance. De plus, les animaux du groupe LE se sont distingués par des fluctuations particulièrement fortes du glucose sanguin au cours des 24 heures, par une augmentation massive des acides gras nonestérifiés durant la nuit, mais qu'une faible augmentation de l'insuline après l'administration des concentrés. Chez les vaches du groupe CF, on a mesuré les concentrations de glucose, de triglycérides, de cholésterine, de phospholipides et d'urée les plus élevées, ainsi que par des plus faibles concentrations d'hormone de croissance. Les concentrations de lactat de protéine totale, de 3‐methylhistidine, de glucagon, de cortisol et d'adrénaline n'ont été influencées ni par une consommation différente d'énergie ni par un affourragement de gras cristallisé. Chez le group LE, les changements apparus survenus au niveau du métabolisme et du système endocrinien sont typiques d'une adaptation à une carence en énergie. Les animaux ayant reçu une ration riche en amidon, ou du gras cristallisé ont été caractérisés par une concentration de glucose sanguin relativement élevée et relativement stable au cours de 24 heures, par une moindre mobilisation des dépôts adipeux durant la nuit et par une cétogénèse réduite.ResumenModelo de fluctuaciones durante 24 horas de las concentraciones de hormonas y metabolitos en la sangre de vacas lecheras de rendimientos elevados: los efectos de una ración pobre o rica en almidón o de una ración completada por grasa cristalinaSe estudió en vacas la adaptación del metabolismo y del sistema endocrino al suministro energético insuficiente al comenzar la lactación. Para ello, se midió durante 24 horas la concentración en sangre de diversos metabolitos y hormonas (grupo LE). Las investigaciones se llevaron a cabo 37 ± 3 días después del parto. Al mismo tiempo se compararon las modificaciones con las habidas en las vacas que recibieron cantidades relativamente mayores de concentrados (grupo HE) o de grasa cristalina (grupo CF). Los balances energéticos de los grupos LE, HE y CE fueron del orden: −40,1, −19,0 y ± 1,1 MJ energía neta para lactación/día. El rendimiento de leche corregido en grasa era en los grupos LE, HE y CF de 30,4, 31,0 y 29,3 kg/día, resp. Los animales del grupo LE se hallaban caracterizados por concentraciones mínimas de glucosa, triglicéridos, colesterina, albúmina, insulina, tiroxina, 3,5,3′‐triyodotironina y noradrenalina, y por concentraciones máximas de ácidos grasos no esterificados, acetoacetato, β‐hidroxibutirato, urea y hormona del crecimiento, por fluctuaciones especialmente intensas de la concentración de glucosa en el curso del periodo de 24 horas, por el aumento masivo de los NEFA durante la noche, pero solo un aumento escaso de la concentración de insulina después de administrar pienso concentrado. En el grupo CF se midieron las concentraciones máximas de glucosa, triglicéridos, colesterina, fosfolípidos y urea y las concentraciones mínimas de GH. En el grupo CF se midieron concentraciones más elevadas de NEFA y urea que en el grupo HE. Las concentraciones de lactato, proteína total, 3‐metilhistidina, glucagon, cortisol y adrenalina no llegaron a ser influidas por la toma diversa de energía o por el consumo de grasa cristalina. Las modificaciones metabólicas y endocrinas en el grupo LE expresan rasgos típicos de la adaptación a una alimentación deficiente de energía. Los animales que recibieron cantidades mayores del almidón y de grasa cristalina estaban caracterizados por concentraciones relativamente elevadas y estables de glucosa, una mobilización reducida de las grasas de depósito durante la noche y una cetogenia restringida.