Energiavajeen vaikutusmekanismit lypsylehmän hedelmällisyyteen

Tutkimus tehdään Helsingin yliopiston (HY) ja Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen (MTT) tutkimusryhmien
välisenä yhteistyönä. Tutkimus sisältää kaksi ruokintakoetta, jotka toteutetaan HY:n maataloustieteiden laitoksen tutkijoiden
voimin Viikissä. Ensimmäinen koe sisältää geenitoimintasiruilla tuotetun aineiston jonka analysoiminen edellyttää laajaa
bioinformatiikan työkaluilla tehtävää analyysia. Geenitoimintasiruilla tehdyn aineiston integroiminen fysiologisiin
mittauksiin ja saadun aineiston analysointi tehdään HY:n ja MTT:n tutkijoiden yhteistyönä.
Kokeen 1 aineisto sisältää HY:n maataloustieteen laitoksella jo tehdyn ruokintakokeen mittaukset ja laboratorioanalyysien
tulokset. Lisänäytteinä kerättiin maitonäytteitä progesteronimäärityksiä varten sekä uusina laboratorioanalyyseinä tehtiin
biopsianäytteistä koko genomin kattavaa geenitoiminnan analyysia Affymetrixin DNA-siruilla. Koe-eläiminä käytettiin 16
vähintään toista kertaa poikivaa ayrshirelehmää. Kokeen 1 tarkoituksena oli löytää geenitoiminnan muutoksia jotka
aiheutuvat poikimista edeltävän energiatasapainon eroista. Ummessaolokauden ajan kahta kahdeksan lehmän ryhmää
ruokittiin säilörehulla joko rajoitetusti energian tarpeen mukaisesti (vertailuryhmä) tai vapaasti (koeryhmä). Vapaasti
ruokittujen ryhmien päivittäinen säilörehuannos oli 150 % laskennallisesta energiatarpeesta poikimista edeltävillä viikoilla 6,
5, ja 4. Koeryhmän säilörehuannosta ryhdyttiin rajoittamaan kaksi-kolme viikkoa ennen poikimista, siten että laskennallinen
energian saanti aleni vertailuryhmän tasolle ennustettuun poikimapäivään mennessä. Tunnutusruokintana lehmät saivat
väkirehua 30 % rehuannoksen energiasisällöstä kolmen viikon ajan ennen poikimista. Poikimisen jälkeen lehmät olivat
kokeessa kahden kuukauden ajan, jona aikana molempien ryhmien ruokinta oli samanlainen. Koemuoto oli täydellisesti
satunnaistettu lohkokoe, jossa lehmät jaettiin pareihin odotetun poikimapäivän ja poikimakerran perusteella ja kunkin parin
lehmät arvottiin koeruokinnoille. Geenitoiminnan tutkimista varten lehmiltä kerättiin sekä ihonalaisesta rasvasta että
maksasta biopsianäytteet. Tällä hetkellä analysoidaan tilastollisilla menetelmillä geenitoiminnan muutosten yhteyttä
insuliiniresistenssiin, rasvahappojen mobilisaatioon, maksan rasvoittumiseen ja hedelmällisyyteen
Kokeessa 2 ensisijaisesti selvitetään millaisella yksinkertaisella, käytännön oloihin soveltuvalla ummessaoloajan
ruokintamallilla voidaan minimoida lehmien metabolista stressiä poikimisen läheisyydessä ja tuotoskauden ensimmäisten
viikkojen aikana. Lisäksi tutkimuksessa selvitetään miten ummessaolokauden energian saanti ja dieetin koostumus
vaikuttavat kiimakiertoon ja sen käynnistymiseen liittyvien geenien toimintaan. Umpeenpanon jälkeen koelehmistä
muodostetaan kaksi kahdeksan eläimen ryhmää, joista molempia ruokitaan ummessaolokauden ajan vapaasti. Toisen ryhmän
päivittäinen rehuannos koostuu seosrehusta, joka sisältää runsaasti kuitua (NDF noin 65 %). Toisen ryhmän rehuannos
koostuu toisen sadon säilörehusta, jolloin säilörehuryhmän rehun kuitupitoisuus on noin 10 % -yksikköä pienempi.
Koeruokinnan vaikutusta lehmien rasvamobilisaatioon, insuliiniresistenssiin ja kiimakierron käynnistymiseen analysoidaan
yhdistämällä fysiologian ja geenitoiminnan tasoilla tehdyt mittaukset samaan tilastolliseen analyysiin. Tärkeimmät
rasvamobilisaatioon ja insuliiniresistenssiin liittyvät hypoteesit ovat (1) ennen poikimista kuitupitoisella seosrehulla
ruokitussa ryhmässä kuntoluokka on poikimisen läheisyydessä alempi ja rasvamobilisaatio on pienempää ensimmäisten
tuotosviikkojen aikana, (2) ennen poikimista vapaasti säilörehulla ruokitussa ryhmässä lehmien insuliiniresistenssi on
voimakkaampi ja maksan rasvapitoisuus on suurempi poikimisen jälkeen kuin seosrehuryhmässä (3) ennen poikimista
vapaasti säilörehulla ruokitussa ryhmässä maksan glukoneogeneesin ja rasvahappojen hapetuksen kannalta keskeisten
entsyymien mRNA-ekspressio on pienempi kuin vertailuryhmässä. Kiimakierron käynnistyminen kytkeytyy insuliinin,
insuliinin kaltaisten kasvutekijöiden ja insuliiniresistenssin välillisiin vaikutuksiin. Tilastollisessa analysoinnissa käytetään
toistuvien mittausten mallia. Rehunkulutus, maitotuotos, maidon pitoisuudet, elopaino ja pääosa verinäytetuloksista
analysoidaan toistuvien mittausten mallilla, jossa kiinteinä tekijöinä ovat ruokintakäsittely ja aika sekä niiden yhdysvaikutus,
ja satunnaisena tekijänä blokki. Tulosten analysointia varten rehunkulutuksesta ja maitotuotoksesta lasketaan joka lehmälle
viikoittaiset keskiarvot.
Tässä tutkimushankkeessa HY:n ja MTT:n tutkijat yhdistävät osaamistaan uudella tavalla lypsylehmän ruokintaan liittyvien
nutrigenomiikan tutkimusongelmien ratkaisemiseksi. Tutkimustulosten avulla pystytään tarkentamaan lypsylehmien
ruokintaa koskevia suosituksia siten että ruokinnalla voidaan sekä vähentää metabolista stressiä poikimisen läheisyydessä
että parantaa hedelmällisyyttä poikimisen jälkeen. Hankkeen tulosten perusteella annetuilla suosituksilla voidaan
todennäköisesti ehkäistä metabolisen stressin lisääntymistä ja hedelmällisyyden heikkenemistä suurissa, ryhmäruokintaan
perustuvissa tuotantoyksiköissä.