Kuru dönemde sıcak stresine maruz kalan süt inekleri ve buzağılarında metabolik değişimler, yangısal yanıt ve oksidatif stres durumunun belirlenmesi
Determination of metabolic alterations, inflammatory response and oxidative stress status in dairy cows and their calves exposed to heat stress in the dry period
Yazar: MEHMET AKKÖSE
Danışman: PROF. DR. MEHMET RIFAT VURAL
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Veteriner Doğum ve Jinekoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine

Özet:
Bu doktora tez çalışmasında kuru dönem sıcak stresine maruz kalan süt ineklerinde ve doğan buzağılarında oksidatif stres, metabolik ve yangısal parametrelerin değişimleri ve ineklerin sağlık ve süt verimleri izlendi. Çalışmada, kuru dönemde sıcak stresine maruz kalan (yaz; n=25) ve normal iklim koşullarında bulunan (kış; n=28), laktasyon sayısı 2-5, vücut kondüsyon skoru 3,0 – 3,5 aralığında, sağlıklı, toplam 53 baş Holstein inek kullanıldı. İneklerden beklenen buzağılama tarihinden 21 gün önce ve doğum anında; buzağılardan doğumdan hemen sonra (kolostrum tüketmeden önce) ve 24'üncü saatte, antikoagulant içermeyen, steril vakumlu tüplere kan örneği toplandı. Kolostrum örnekleri ilk sağımda elde edilen kolostrumdan alındı.  Kan serumları 3500 rpm santrifüj edilerek ayrıldı. İneklerin ve buzağıların kan serumu örneklerinde yangısal parametreler (interlökin (IL)-17A, IL-10, IL-6, IL-1β, tümör nekrozis faktör alfa (TNF-α), interferon gama (IFN-γ), haptoglobulin), oksidatif stres göstergeleri (nitrik oksit (NO), paraoksanaz (PON), toplam antioksidan kapasite (TAS), toplam oksidan kapasite (TOS), oksidatif stres indeksi (OSI), glutatyon peroksidaz (GSH-Px), katalaz, süperoksit dismutaz (SOD), malondialdehit (MDA)) ve metabolik parametreler (toplam protein (TP), albümin, kreatinin, kolesterol, bilirubin, alkalen fosfataz (ALP)) değerlendirildi. Kolostrum örneklerinde laktoferrin ve immunoglobulin G (IgG) düzeyleri; buzağıların 24'üncü saat kan serumu örneklerinde IgG düzeyi araştırıldı. İneklerin solunum sayısı, rektum sıcaklığı, gebelik süresi, buzağı doğum ağırlığı, kolostrum miktarı ve kalitesi (Brix yüzdesi), postpartum dönem sağlık sorunları ve süt verimi kayıt edildi. Araştırılan parametrelerin istatistiki olarak farklılık düzeyi iki yönlü varyans analizi kullanılarak değerlendirildi. 

Sıcak stresine maruz kalan ineklerin solunum sayısı (sırasıyla 70,8+13,3; 42,4+6,8) ve rektum sıcaklığı düzeyleri belirgin olarak yüksekti (sırasıyla 39,6+0,4; 39,0+0,3 °C).  Sıcak stresine maruz kalan ineklerin, normal iklim koşullarındaki ineklere göre gebelik süresinin ortalama 7 gün kısaldığı (sırasıyla 270,21±6,69 gün; 277,44±4,26 gün) ve kolostrum IgG düzeyinin düştüğü gözlendi (sırasıyla 154,17±56,96 mg/dl; 224,51±91,10 mg/dl). Ayrıca, sıcak stresime maruz kalan ineklerin metritis/klinik endometritis prevalansının daha yüksek olduğu belirlendi. Sıcak stresine maruz kalan ineklerin serum ALP, kolesterol, IL-10, TNF-α, OSI ve katalaz düzeyleri belirgin olarak düşerken; serum TP, MDA, NO, SOD ve GSH-Px düzeylerinin belirgin olarak yüksek olduğu belirlendi. Sıcak stresine maruz kalan ineklerin buzağılarında serum ALP aktivitesi belirgin olarak düşerken; serum NO, MDA, katalaz, IL-6, IL-17A, IL-1β, IL-10, haptoglobin düzeylerinin belirgin olarak yüksek olduğu belirlendi. Sonuç olarak kuru dönem sıcak stresinin, 1) süt ineklerinde oksidatif stresi tetiklediği ve metabolik süreçleri bozduğu; 2) intrauterin hayatta sıcak stresi yaşayan buzağılarda oksidatif stresi ve yangısal reaksiyonları tetiklediği; 3) ineklerin postpartum dönem sağlık sorunlarının prevalansını ve verim kayıplarını arttırdığı belirlendi.

Abstract:
This doctoral thesis investigated oxidative stress, alterations in metabolic and inflammatory parameters, health status, and milk yield in dairy cows, which were exposed to heat stress during the dry period, and their newborn calves. The study material comprised 53 healthy Holstein cows, including animals that were exposed to heat stress during the dry period (summer; n=25) and animals housed under normal climate conditions (winter; n=28), all of which had a lactation number of 2-5 and a body condition score of 3.0-3.5. Blood samples were collected into sterile dry vacutainers from cows 21 days before the expected date of parturition and at the time of parturition, and from their newborn calves immediately after birth (before colostrum intake) and at 24 h after birth. All cows were sampled for the colostrum from the first milking after calving. Sera were extracted by the centrifugation of the blood samples at 3500 rpm. The serum samples of the cows and calves were tested for inflammatory parameters (interleukin (IL)-17A, IL-10, IL-6, IL-1β, tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interferon gamma (IFN-γ), haptoglobin), oxidative stress indicators (nitric oxide (NO), paraoxanase (PON), total antioxidant status (TAS), total oxidant status (TOS), oxidative stress index (OSI), glutathione peroxidase (GSH-Px), catalase, superoxide dismutase (SOD), malondialdehyde (MDA)), and metabolic parameters (total protein (TP), albumin, creatinine, cholesterol, bilirubin, alkaline phosphatase (ALP)). The colostrum samples were tested for both lactoferrin and immunoglobulin G (IgG) concentrations, whilst blood samples taken from the calves at 24 h after birth were tested for IgG concentration. The respiratory rate, rectal temperature, gestation period, calf birth weight, colostrum quantity and quality (Brix percentage), postpartum health problems, and milk yield were recorded for each dairy cow. Statistical differences in the investigated parameters were assessed with two-way analysis of variance. 

The comparison of the cows, which were exposed to heat stress and housed under normal climate conditions, for respiratory rate (70.8+13.3 and 42.4+6.8, respectively) and rectal temperature (39.6+0.4 °C and 39.0+0.3 °C, respectively) demonstrated that both parameters had significantly increased with exposure to heat stress. Furthermore, the comparison of the study groups for gestation period (270.21±6.69 days and 277.44±4.26 days, respectively) and colostral IgG concentration (154.17±56.96 mg/dl and 224.51±91.10 mg/dl, respectively) demonstrated that exposure to heat stress had led to an average 7-day shortening of the gestation period and a decrease in colostral IgG content. Moreover, the prevalence of metritis/clinic endometritis was observed to be higher in the cows that were exposed to heat stress. The cows, which were exposed to heat stress, displayed significantly decreased serum ALP, cholesterol, IL-10, TNF-α, OSI and catalase levels, and significantly increased serum TP, MDA, NO, SOD and GSH-Px levels. The calves born to the cows that were exposed to heat stress presented with significantly decreased serum ALP activity and significantly increased serum NO, MDA, catalase, IL-6, IL-17A, IL-1β, IL-10, and haptoglobin levels. In conclusion, it was determined that exposure to heat stress during the dry period: 1) induced oxidative stress and disrupted metabolic processes in dairy cows; 2) induced oxidative stress and inflammatory reactions in calves exposed to heat stress during intrauterine life; 3) increased the incidence of postpartum health problems and yield losses in cows.