5 BOVINI Large Animals Review, Anno 7, n. 5, Ottobre 2001 PROGESTERONE E STRESS NEL VITELLONE DA CARNE SALVATORE BARBERA1 - SONIA TASSONE2 1 Ricercatore confermato, 2Assegnista di ricerca Dipartimento di Scienze Zootecniche - Facoltà di Agraria Università degli Studi di Torino - Via Leonardo da Vinci, 44, 10095 Grugliasco (TO) Riassunto Le conoscenze attuali e gli studi circa le possibili relazioni intercorrenti tra lo stress ed il tasso ematico di progesterone nel vitellone da carne sono ancora molto contenuti, se non addirittura quasi assenti in condizioni di stress di breve durata. Il lavoro, nel sintetizzare quanto disponibile, pone l’attenzione su un argomento poco conosciuto, sia per le sue relazioni con la valutazione del benessere animale, sia per l’importanza che quest’ormone assume a fronte del suo possibile impiego nell’ingrasso dei bovini. Dalla sperimentazione, emerge come anche normali pratiche sanitarie e gestionali degli allevamenti quali cattura, decornificazione, prelievi ematici, ecc., creino condizioni di stress. Queste possono indurre evidenti alterazioni nella concentrazione di progesterone ematico nel vitellone all’ingrasso allevato in box, concentrazioni che risentono delle capacità individuali d’adattamento alle improvvise variazioni ambientali indotte dagli operatori. Summary The actual data and studies about the probable relationship between stress and the haematic level of progesterone in young bulls are still incomplete or almost absent regarding stress conditions of short duration. This review focuses a little known topic regarding livestock welfare, as well as the importance this hormone has on cattle fattening. From studies, it also emerges that normal health and managerial practices in breeding such as capture, dehorning, collecting blood samples, etc., create conditions of stress, that can induce evident alterations in the progesterone blood level in the box-raised bull. Level of progesterone depends on individual abilities of adaptation to sudden environmental variations induced by the operators. INTRODUZIONE È noto l’interesse che il comparto scientifico ha da alcuni anni rivolto al problema del benessere animale ed alla ricerca di tutti quei fattori che possono generare stress, al fine di contenerli il più possibile, o almeno, di acquisire le opportune conoscenze circa le modalità e l’entità con cui si manifestano i loro effetti. Tale attenzione, perseguita anche dalle attuali politiche comunitarie, trova giustificazione nella consapevolezza delle ripercussioni che le condizioni dell’animale in vita possono esercitare sulla qualità dei prodotti ed in questo caso in particolare, sulla qualità della carne, oltre che sulle strategie commerciali e sui risvolti di ordine etico1,2,3. Il benessere animale è tuttavia un argomento complesso ed è tuttora aperto il dibattito scientifico sia sulla sua definizione sia sulle metodiche più idonee per poterlo valutare. Tra le numerose definizioni fornite da vari autori, il welfare si può sintetizzare come uno stato di salute completa, sia fisica sia mentale, in cui l’animale è in armonia con il suo ambiente4 o anche, come lo stato dell’animale in relazione ai suoi tentativi di adattarsi all’ambiente5. Ai livelli produttivi attuali, dove il progresso genetico e tecnologico hanno portato le produzioni ai limiti delle possibilità fisiologiche, la condizione psico-fisica dell’animale assume un significato fondamentale e per poterla valutare spesso si utilizzano degli “indicatori”, il cui impiego può consentire una visione completa dello stato di adattamento e di benessere ed evidenziare eventuali problemi di stress, che poi si possono ripercuotere negativamente anche sulle produzioni6. Sia l’asse ipotalamo-ipofisi-corticosurrenale sia il sistema nervoso autonomo sono coinvolti per contrastare gli stressori7,8 e la loro attivazione, in particolare del primo, porta alla liberazione di corticoidi tra cui il cortisolo, che rappresenta il più importante indicatore dello stress. Al contempo va però prestata attenzione al 6 Progesterone e stress nel vitellone da carne fatto che alcune delle stesse sostanze prodotte come risposta fisiologica ad uno stimolo, possono essere sfruttate dall’uomo per l’effetto anabolizzante che determinano sugli animali da carne. Una di queste sostanze è il progesterone. Nell’ambito del settore della produzione del vitellone da carne sembra accertato esistere un legame tra progesterone e fattori macroscopici causa di stress prolungati riconducibili alle pratiche operative quali spostamenti, trasporti ed operazioni ante-macellazione. Meno note, se non quasi completamente ignote sono le conoscenze circa gli effetti sul progesterone derivanti da interventi di breve durata, quali semplici operazioni aziendali, cattura e prelievo ematico (Figg. 1 e 2). Il ∆4 PREGNENE.3,20.DIONE con i suoi 21 atomi di carbonio, o anche progesterone, come più comunemente conosciuto, rappresenta l’unico steroide ad azione caratteristica progestinica, ma anche un anello indispensabile della sintesi degli ormoni steroidei delle surrenali, del testicolo e dell’ovaio. Esso infatti è prodotto sia nelle gonadi (ghiandola interstiziale del testicolo e precisamente dalle cellule di Leydig, follicolo e corpo luteo dell’ovaio) a partire dal colesterolo, sia a livello della corteccia corticosurrenale. Come tutti gli ormoni sessuali la secrezione ha come motore la preipofisi, o per meglio dire è sotto il controllo del complesso ipotalamico-ipofisario. La sua azione biologica prevalente si ha nelle femmine durante la gravidanza, a carico dell’endometrio, della placenta e della ghiandola mammaria. Nei soggetti di sesso maschile sono rilevabili minori concentrazioni, con livelli nel plasma periferico inferiori a 0,1 ng/ml, variabili con l’età9. A valori elevati il progesterone ha un’azione mineralcorticoide, con tendenza a determinare ritenzione idrosalina, perdita di potassio attraverso il rene, aumento della temperatura corporea ed effetti catabolici. Per quanto concerne la sintesi dell’ormone, essa avviene nelle ghiandole endocrine a partire dal colesterolo, attraverso quattro reazioni fondamentali: desmolasiche, di ossidoriduzione, di deidrogenazione e di successiva idrossilazione. Nota è la sua importanza per la biosintesi di altri ormoni steroidei, il progesterone rappresenta infatti, un composto intermedio degli androgeni e degli estrogeni (Fig. 3). Esso è veicolato nel sangue da una proteina vettrice detta “Sex Hormon Binding Globulin” e da proteine non specifiche, soprattutto albumine. Una piccola quota di progesterone in forma libera, non legata alle proteine plasmatiche, è biodisponibile per svolgere l’azione caratteristica sugli organi bersaglio. Sotto stress la sintesi può non essere sufficientemente veloce da sopperire al fabbisogno; è stato trovato che la conversione sotto stress da colesterolo a pregnenolone è un punto limitante della catena10. Il catabolismo del progesterone avviene a livello epatico, dove è rapidamente trasformato in una serie di composti inattivi, fra cui il pregnandiolo, che vengono coniugati ed eliminati con le feci e le urine. Oltre che per i suoi effetti fisiologici naturali, quando si parla di progesterone, in quanto ormone steroideo, si parla spesso anche di ormone intenzionalmente e fraudolentemente somministrato agli animali da allevamento, allo scopo di aumentarne il peso e quindi la resa economica. A tale scopo il progesterone raramente viene utilizzato come principio attivo singolo, ma viene associato ad altre molecole; ad esempio nei vitelloni giovani, durante il finissaggio si utilizzano impianti di estradiolo benzoato con progesterone per ottenere effetti anabolizzanti. Per questi suoi impieghi, a livello comunitario (96/22 CEE 29/4/1996), ne è stata vietata l’immissione sul mercato e la somministrazione agli animali allevati con possibilità di impiego controllato solo a scopo terapeutico, definendo i livelli massimi degli ormoni sessuali nel plasma o nel siero bovino, che fino al 14.11.1996 erano stati imposti dalla Circolare n. 6 13.4.1989 del Ministero della Sanità. A seguito dell’accertamento dell’influenza di condizioni di stress dovute a trasporto, patologie dell’apparato riproduttore, trattamenti terapeutici, castrazione, ecc. sul tasso ematico, è stato emanato un successivo decreto, pubblicato sulla G.U. n. 24 del 30.1.1997, con cui il Ministero della Sanità ha innalzato il limite fisiologico di progesterone per la specie bovina, fissando i nuovi valori massimi (Tab. 1). FIGURA 1 - Prelievo di sangue alla giugulare in vitellone allevato in box singolo. FIGURA 2 - Prelievo di sangue alla coda dopo cattura nel vitellone allevato in box. IL PROGESTERONE: ORMONE STEROIDEO Non si può pertanto ignorare il sospetto, per quanto remoto possa essere, di possibili ulteriori interferenze sull’innalzamento dei livelli fisiologici di progesterone da parte di fattori od eventi non ancora considerati. PROGESTERONE E STRESS: RICERCHE E RISULTATI Il progesterone nel bovino è sempre stato trattato e studiato per l’importante ruolo che esercita sulla sfera riproduttiva femminile. Pertanto, se da un lato si conoscono i meccanismi endocrinologici nelle bovine, dall’altro poche e contraddittorie sono le conoscenze circa le sue variazioni a seguito di condizioni di stress nei maschi. Per di più, va tenuto conto che in bibliografia i lavori disponibili fanno principalmente riferimento a situazioni di stress prolungate nel tempo, mentre non si sa quasi nulla circa le variazioni del contenuto progestinico durante brevi condizioni di stress. La bibliografia presa in esame considera anche i lavori effettuati sulle femmine i cui risultati possono essere validi anche nei maschi. Si sono quindi esclusi tutti quei lavori che prendono in esame la relazione stressriproduzione. Buona parte dei lavori fa riferimento a situazioni di stress prolungate quali: il trasporto, l’attesa alla macellazione, i rumori molesti prolungati, l’esposizione in fiere e mercati, ecc. Studiando l’effetto del rumore provocato dal passaggio di elicotteri ed aerei Zoldag e coll. verificarono, su 10 bovine, un notevole incremento del contenuto in corticosteroidi (oltre i 20 ng/ml) a seguito di un’esposizione durata da una a quattro ore, mentre non registrarono variazioni del contenuto estrogeno e progestinico11. Al contrario Heicks, in condizioni simili, verificò su 20 vacche gravide un significativo aumento del tasso progestinico12. Lavorando sullo stress da trasporto Zdunczyk e coll. riscontrarono un temporaneo incremento del tasso di progesterone su vacche in avanzata gestazione, trasportate per 1,5 ore in camion 13. Anche Spegis e coll. riscontrarono, in un vitellone di 16 mesi, particolarmente nervoso, un incremento del tasso progestinico in seguito al trasporto dall’allevamento al macel- Colesterolo lo14. Tancin e coll., durante un lavoro sullo stress causato dal digiuno in vitelle, giunsero alla conclusione che in conseguenza della manipolazione dei soggetti vi fosse un incremento del tasso di progesterone15. Thun e coll. su delle vacche sottoposte ad affollamento per 120’ evidenziarono anch’essi un incremento del tasso del progesterone16. Così come anche Cazzola e Abete, analizzando i dati relativi a 1850 controlli su vitelloni al macello nel periodo 1990-95, riscontrarono un anomalo aumento dei valori progestinici per l’anno 1995 ed ipotizzarono la presenza di un trattamento nuovo per il miglioramento delle performances, tale da influire sull’equilibrio degli ormoni stessi17. Kaufmann e Thun su bovine sottoposte a cattura ed immobilizzazione per due ore rilevarono un aumento del progesterone18. Per quanto riguarda invece situazioni di stress più brevi e transitorie, come già detto, esiste una bibliografia ancora più scarna. Cooper e coll. rilevarono, in vitelli di 6 mesi sottoposti a decornificazione, un aumento del tasso progestinico con un picco tra i 5’ e 60’ dopo l’evento, concludendo che il progesterone è secreto in risposta a stress acuti19. Nel 1999 Barbera e coll. testarono le variazioni del tasso ematico di progesterone su 12 vitelloni meticci allevati in box sottoposti a: cattura, bloccaggio per le corna con una fune alla rastrelliera, prelievo di sangue e permanenza in stato di cattura per circa 30’. Essi trovarono che da 0,06 ng/ml prima della prova si passava, dopo 30’, a 0,70 ng/ml, con un incremento medio di 0,64 ng/ml. Un soggetto raggiunse una concentrazione pari a 1,52 ng/ml20. Se poco noto è il comportamento del progesterone di fronte a stati di stress acuti, per il cortisolo, che rappresenta invece uno dei principali indicatori della sopraggiunta condizione di stress nell’animale, ampie sono le conoscenze. Si riporta un lavoro di Alam e Dobson in cui delle vacche furono sottoposte a cinque diverse procedure di controllo veterinario (palpazione del tratto riproduttivo, iniezione intramuscolare, prelievo singolo e ripetuto alla giugulare e inserimento di un catetere alla giugulare) e successivo prelievo, ogni 5’, per la verifica del tenore di cortisolo plasmatico. I risultati furono valori crescenti nei primi 30-60’, con tenori massimi nella palpazione, e a decrescere, dopo iniezione intramuscolare e prelievo alla giugulare, ma sempre altamente significativi. Il fenomeno era ancora più evidente nei soggetti che non avevano avuto precedenti esperienze di manipolazione. Essi conclusero che le comuni pratiche veterinarie possono causare un incremento Pregnenolone Progesterone Testosterone Cortisolo Tabella 1 Valori fisiologici massimi di progesterone ammessi nei bovini (G.U. n°24 del 30.1.1997) Sesso Categoria Tenore (ng/ml) Maschi < 6 mesi > 6 mesi castrati 1 1,5 2 < 6 mesi > 6 mesi non gravide 1 14 17 β-estradiolo FIGURA 3 - Rappresentazione della catena della biosintesi a cui partecipa il progesterone. 7 Femmine BOVINI Large Animals Review, Anno 7, n. 5, Ottobre 2001 8 Progesterone e stress nel vitellone da carne della concentrazione del cortisolo plasmatico, a seguito di una maggiore attività adrenocorticale21. Essendo il progesterone un anello nella sintesi del cortisolo, l’eventuale correlazione tra i due parametri giustificherebbe ulteriormente l’ipotesi della relazione tra progesterone e stress di breve durata. Quest’ipotesi fu verificata da Tassone e coll., analizzando il cortisolo sui campioni ematici prelevati da Barbera e coll.20, e mettendolo in correlazione con il progesterone. I risultati ottenuti furono altamente significativi sostenendo la relazione progesteronestress, analogamente al già noto cortisolo22. Bibliografia 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. CONCLUSIONI 8. 9. L’allevamento bovino da carne è un settore che sta pagando con durezza le incertezze del consumatore. Errori e poca chiarezza nella gestione del settore hanno indotto nell’opinione pubblica una visione negativa per l’ambiente zootecnico. Contribuire a far chiarezza, ridare fiducia affinando gli strumenti per il controllo e la conoscenza dell’animale sono compiti che la ricerca deve affrontare per non rimanere coinvolta in questa visione negativa che si sta creando nell’opinione pubblica. L’importanza del benessere animale non ha valenza solo economica, ma anche etica e sociale. L’analisi della relazione stress-progesterone, anche durante semplici operazioni aziendali, cattura e prelievo ematico è un piccolo contributo al miglioramento delle produzioni e dello stato di salute dell’animale ed al contempo un sostegno al consumatore, la cui attenzione è rivolta in modo sempre più univoco alla qualità ed alla salubrità dell’alimento consumato. Infine non va dimenticato il bisogno di certezze da parte dell’allevatore per poter produrre qualità. Parole chiave Progesterone, stress, bovini. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. Key word Progesterone, stress, cattle. 22. Santoro P.: Lo stress negli animali allevati. Large Animals Review, 2: 5, 1996. Biagi G., Nannipieri S., Signorini F., Bagliacca M.: Welfare e allevamento intensivo. Large Animals Review, 1: 17, 1998. Tosi M., Verga M.: La valutazione del benessere degli animali da reddito in allevamento. Large Animals Review, 2: 3, 2001. Hughes B.O.: Behaviour as an index of welfare. Proc. V Europ. Poultry Conf., 1005, 1986. Broom D.M.: Indicators of poor welfare. Br. Vet. J., 142: 524, 1986. Canali E., Ferrante V., Carenzi C., Verga M.: Stabulazione e management del vitello: criteri per la valutazione del benessere. Large Animals Review, 4: 19, 1998. Broom D.M., Johnson K.G: Stress and Animal Welfare. Chapman & Hall, London, 1993. Appleby M.C., Hughes B.O.: Animal welfare. Cab International, Cambridge, 1997. Hoffmann B.: Natural occurence of steroids hormones in food producing animals. Acts Symp.O.I.E. Anabolics in animal production, 186, 1983. Alfano J., Pederson R.C., Kramer R.E., Brownie A.C.: Cholesterol metabolism in the rat adrenal cortex: acute temporal changes following stress. Can. J. of Biochemistry and Cell Biology, 61: 708, 1983. Zoldag L., Heuwieser W., Grunert E., Stephan E.: Steroihormonprofile bei tragenden kuhen nach larmstressexposition mit besonderer berucksichtigung der kortikosteroide. Zentralblatt fur Veterinarmedizin, 30: 737, 1983. Heicks H.: Untersuchungen uber den einfluss von fluglarm auf in einem offenstall angebundene trachtige rinder. Tesi. Tierarztliche Hochschule, Hannover, 134 pp, 1985. Zdunczyk S., Janowski T., Ras A., Zebracki A.: Untersuchungen uber den einfluss von transport auf den steroidhormonspiegel und den weiteren trachtigkeitsverlauf bei hochtragenden kuhen. Tierarztliche Umschau. 46: 729, 1991. Spegis C., Bonfante S., Porta G.: Determinazione del tasso di progesterone nei bovini. Medicina Veterinaria Preventiva, 7: 27, 1994. Tancin V., Garssen G.J., Van Der Lende T., Van Der Werf J.H.J.: Evidence for stress-mediated high progesterone release in prepubertal calves. Reproduction in Domestic Anim. 31: 633, 1996. Thun R., Kaufmann C., Binder H., Dobeli M., Kundig H., Scheurmann T.: The influence of stress on reproduction in cattle. Reproduction in Domestic Anim. 31: 571, 1996. Cazzola P.L., Abete M.C.: Studio sui livelli di progesterone in bovini maschi adulti al macello. Il Progresso Veterinario, 17: 619, 1997. Kaufmann C., Thun R.: Einfluss von akutem stress auf die sekretion von cortisol und progesteron beim rind. Tierarztliche Umschau, 53: 403, 1998. Cooper C., Evans A.C.O., Cook S., Rawlings N.C.: Cortisol, progesterone and beta-endorphin response to stress in calves. Can. J. Anim. Sci., 75: 197, 1995. Barbera S., Bosticco A., Tartari E.: Il tasso progestinico quale indicatore dello stress nel vitellone. Zoot. Nutr. Anim., 25: 131, 1999. Alam M.G.S., Dobson H.: Effect of various veterinary procedures on plasma concentrations of cortisol, luteinising hormone and prostaglandin F2a metabolite in the cow. Veterinary Record, 118: 7, 1986. Tassone S., Tartari E., Cagnasso A., Abate O., Barbera S.: Correlation between progesterone and cortisol in young bulls put under stress for a short period. Proc. ASPA XIII Congress (Piacenza, Italia), 581, 1999.