UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar

UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar 2009-2010

Effect van ad libitum of gerantsoeneerd voederen bij zeugen in de peripartum periode op gewicht, spekdikte, reproductie en leptine. door Ruben DECALUWE

Promotor:

Ir. A. Cools

Mede-promotor: Prof. dr. Ir. G. Janssens Prof. dr. D. Maes

Onderzoeksverslag in het kader van de masterproef

De auteur geeft de toelating deze studie voor consultatie beschikbaar te stellen voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van deze studie. Het auteursrecht betreffende de gegevens vermeld in deze studie berust bij de promotoren. Het oorspronkelijke auteursrecht van de individueel geciteerde studies en eventueel bijhorende documentatie, zoals tabellen en figuren, blijft daarbij gevrijwaard. De auteur en promotoren zijn niet verantwoordelijk voor de behandelingen en eventuele doseringen die in deze studie geciteerd en beschreven zijn.

Inhoudstafel Samenvatting Inleiding 1. Literatuuroverzicht 1.1. Energiemetabolisme van de zeug 1.2. Relaties tussen gewicht – spekdikte – voederopname – reproductie 1.2.1. Inleiding 1.2.2. Relaties tussen voederopname, lichaamsgewicht en spekdikte tijdens dracht en lactatie 1.2.3. Relaties tussen conditie en voederopname 1.2.4. Relaties tussen spekdikte, lichaamsgewicht en reproductie 1.3. Leptine 1.3.1. Inleiding 1.3.2. Lipostase theorie 1.3.3. Moleculaire achtergrond 1.3.3.1. Ob-gen 1.3.3.2. Regeling van de expressie en secretie van leptine 1.3.3.3. Ob-receptor 1.3.3.4. Receptorwerking 1.3.3.4.1. Lange leptinereceptor 1.3.3.4.1.1. Centraal 1.3.3.4.1.2. Perifeer 1.3.3.4.2. Korte leptinereceptor 1.3.3.4.3. Oplosbare leptinreceptor 1.3.4. Biologische effecten van leptine 1.3.4.1. Energiebalans 1.3.4.1.1. Leptine en voedselopname 1.3.4.1.2. Leptine en energieverbruik 1.3.4.1.3. Leptine en insuline 1.3.4.1.3.1. Insuline bevordert de leptinesecretie 1.3.4.1.3.2. Insuline bevordert de centrale effecten van leptine 1.3.4.1.3.3. Leptine inhibeert de insulinesecretie 1.3.4.1.3.4. Leptine onderdrukt de respons van cellen op insuline 1.3.4.1.4. Leptine en adrenerge bezenuwing 1.3.4.1.5. Leptine en andere 1.3.4.2. Reproductie 1.3.4.2.1. Inleiding 1.3.4.2.2. De hypothalamo-hypofysaire-ovariële as 1.3.4.2.3. Leptine en reproductie: centraal 1.3.4.2.4. Leptine en reproductie: perifeer 1.3.4.2.5. Leptine en de puberteit 1.3.4.3. Andere 1.3.5. Leptine rond de partus 2. Onderzoek 2.1. Materiaal en methoden 2.1.1. Dieren & indeling van de verschillende groepen 2.1.2. Algemeen management 2.1.3. Metingen 2.1.4. Analyses 2.1.5. Statistiek 2.2. Resultaten 2.2.1. Voederopname 2.2.2. Effecten van behandeling op gewichtsverlies en reproductieparameters 2.2.3. Effecten van conditie op gewichtsverlies en reproductieparameters 2.2.4. Effecten van pariteit op gewichtsverlies en reproductieparameters 2.2.5. Spekdikte evolutie zeugen 2.2.6. Leptine 2.3. Discussie 2.3.1.Zoötechnische parameters 2.3.1.1. Voederopname 2.3.1.2. Conditie 2.3.1.3. Aantal levend en dood geboren biggen, aantal mummies en drachtduur 2.3.1.4. Interval spenen inseminatie 2.3.2. Leptine 2.3.2.1. Verloop van leptine in de verschillende behandelingsgroepen 2.3.2.2. Invloed van leptine op reproductie 2.3.2.3. Enkele besluiten over leptine rond de partus 2.4. Conclusie 3. Literatuurlijst Dankwoord

2 3 3 4 4 4 6 7 8 8 8 9 9 10 11 12 13 13 14 15 15 15 16 17 19 20 21 21 22 22 22 23 23 23 24 25 28 29 29 29 32 32 32 33 34 35 36 38 40 40 40 41 41 42 43 43 43 43 44 45 45 46 47 47 48 49 55

Samenvatting In deze studie werd onderzocht hoe gerantsoeneerd of ad libitum voederen vanaf een week voor de partus tot een week na de partus een invloed heeft op enkele zoötechnische parameters en leptine bij de zeug. Er werden 113 zeugen van eenzelfde bedrijf onderzocht. Tweedeworps tot en met zevendeworpszeugen werden in de proef ingesloten. De onderzochte zoötechnische parameters waren lichaamsgewicht van de zeug, spekdikte, aantal levend en dood geboren biggen, het aantal mummies, drachtduur en het interval spenen inseminatie. In het literatuuroverzicht wordt eerst de theoretische energiebehoefte van de zeug besproken. Daarna wordt dieper ingegaan op de verschillende zoötechnische parameters en effecten van verschillende voederschema’s op deze zoötechnische parameters. Als laatste wordt de leptine fysiologie besproken, waarin vooral de nadruk gelegd wordt op de relatie met energiebalans en reproductie. Om deze informatie beter te kaderen wordt om te besluiten de beperkte kennis van leptine rond de partus beschreven. Voor de spekdikte en de leptineconcentraties werden de effecten van tijd, behandeling en de interactie tijd*behandeling nagegaan. Voor de andere parameters werden effecten van behandeling, conditie en pariteit nagegaan. Behandeling, tijd en de interactie tijd*behandeling hadden significante effecten op de spekdikte. Zeugen van de ad libitum groep hadden op elk moment een grotere spekdikte. De gerantsoeneerde groep had een significant groter gewichtsverlies dan de ad libitum groep. Er werden geen significante effecten op het aantal levend geboren biggen en het interval spenen inseminatie vastgesteld. Zevendeworpszeugen hadden significant meer dood geboren biggen dan tweedeworpszeugen. Te magere zeugen (spekdikte op dag 106 < 17mm) hadden meer mummies dan andere

zeugen.

Zesdeworpszeugen

hadden

een

significant

kortere

drachtduur

dan

vijfdeworpszeugen. Te magere zeugen hadden een numeriek kortere drachtduur dan de andere zeugen (p = 0,053). Voor de leptineconcentratie had enkel de tijd een significant effect. Voor beide groepen werd een stijging tot dag 3 post partum gezien, daarna een daling. Effecten op volgende worpen en invloeden van verschillende peripartum voederschema’s op verschillende condities vormen pistes voor verder onderzoek. Er wordt besloten dat niet zozeer de peripartale voederstrategie dan wel de conditie rond dag 106 van de dracht van belang is voor reproductieve parameters. De beïnvloeding van de leptineconcentratie kan zeer nuttig zijn voor een goed management van de zeug. De in deze proef onderzochte voederschema’s hadden geen verschillend effect op het verloop van leptine en zijn dus geen goede manier om leptineconcentraties te sturen.

Inleiding De verwachtingen van de moderne zeug op basis van reproductie nemen de laatste decennia enorm toe (O’Dowd et al., 1997). Voorbeelden zijn het vroeger willen spenen, een hoger productiegetal en hogere worpindex bereiken samen met een goede melkgift en vitale biggen. Daarenboven moet het interval spenen bronst zo kort mogelijk en het percentage dracht na eerste inseminatie zo hoog mogelijk zijn. Omwille van al deze verwachtingen moet de zeug op het scherp van de snee presteren en ontstaat er rond de partus een labiel evenwicht dat enkel door een goed management van de zeug behouden kan blijven. Een belangrijk onderdeel van dit management is de voeding. De verschillende associaties tussen de voeding (zowel strategie als samenstelling), lichaamsgewicht, spekdikte, leptine en reproductieparameters worden in de literatuur vaak beschreven (O’Dowd et al., 1997; Prunier et al., 2001; Estienne et al., 2003; Papadopoulos et al., 2009). Een veel gebruikt voederschema rond de dracht is een afbouw van de hoeveelheid voeder gedurende de laatste week van de dracht en een opbouw gedurende de eerste week van de lactatie. De afbouw van de voedergift op het einde van de dracht kan negatieve gevolgen hebben voor de zeug zoals het ontstaan van stereotiep gedrag, ontwikkeling van maagzweren en constipatie (Oliviero et al., 2009). Toch zijn er zeer weinig gegevens bekend over een ad libitum voederopname in de peripartale periode (Neil, 1996; Guillemet et al., 2006). Er bestaan duidelijke relaties tussen de energiebalans en de reproductieresultaten bij de zeug (Cunningham et al., 1999; Barb et al., 2001b; Summer et al., 2009). Vetweefsel is naast een energiereservoir ook een belangrijk endocrien orgaan (Summer et al., 2009). Een van de hormonen die door het vetweefsel gesecreteerd wordt is leptine. Dit hormoon heeft een invloed op tal van verschillende fysiologische processen. Leptine geeft informatie over de energiebalans aan het lichaam (Cock en Auwerx, 2003). Op basis van deze informatie worden o.a. het energiemetabolisme (Barb et al., 2001b), de reproductie (Summer et al., 2009) en het botmetabolisme (Wolf, 2008) beïnvloedt. Leptine heeft ook een verzadigend effect en beïnvloedt op korte termijn dus ook de voederopname (Barb et al., 1999). Er zijn veel gegevens bekend over de invloed van leptine op verschillende fysiologische aspecten. Toch zijn er ook nog vele zaken over leptine onopgehelderd. Specifieke aspecten van de leptinefysiologie rond de partus zijn niet gekend. Door de vele invloeden van leptine is het belangrijk om ten eerste te weten wat de relaties tussen leptine en de vele aspecten van de peripartale fysiologie zijn en ten tweede hoe we leptineconcentraties via verschillende voederbehandelingen kunnen sturen om te zorgen dat de zeug de peripartale periode op een zo goed mogelijke manier doorkomt. In dit onderzoek werden de verschillende effecten van een ad libitum en een gerantsoeneerd peripartaal voederschema op zoötechnische parameters en de evolutie in leptineconcentratie onderzocht.

2

1. Literatuuroverzicht 1.1. Energiemetabolisme van de zeug De energie opgenomen via de voeding, wordt niet volledig door het dier benut. Er zijn fecale, urinaire en warmteverliezen. Het warmteverlies kan zowel als een verlies van energie of als een manier voor het behouden van de lichaamstemperatuur gezien

Netto Energie

worden. De energie die overblijft (netto energie)

Onderhoud

Groei

Productie

Dracht

wordt gebruikt voor onderhoud en productie.

Melkgift

Productie bij de zeug kan men opdelen in groei, dracht en melkgift. Dit wordt getoond in figuur 1. De

behoefte

voor

onderhoud

wordt

meestal

Fig. 1 Gebruik van netto energie bij de zeug

uitgedrukt in een aantal MJ per kilogram metabool gewicht. Er bestaat discussie over welke exponentiële factor er gebruikt moet worden, maar meestal wordt kg

0,75

gebruikt (Ewan, 2001, p. 86-87). De onderhoudsbehoefte hangt voornamelijk af van de

hoeveelheid lichaamseiwit. O’Dowd et al. (1997) konden via voeding in een groep dieren de eiwitaanzet stimuleren en in een andere groep de vetaanzet bevorderen. Beide groepen hadden hetzelfde

eindgewicht,

onderhoudsbehoefte

maar

dan

de

de

groep

magere

met groep.

voornamelijk Een

andere

vetweefsel

had

belangrijke

een

factor

lagere is

de

omgevingstemperatuur. Bij temperaturen hoger of lager dan de thermoneutrale zone zal het dier extra energie nodig hebben om de lichaamstemperatuur op peil te houden (zie ook het hoger vermelde warmteverlies) (Ewan, 2001, p. 90). Een zeug die gevoederd wordt volgens haar onderhoudsbehoefte zal dus geen extra energie meer over houden om te spenderen aan groei, dracht of melkgift. Een overmaat aan nutriënten laat productie toe, bij een tekort worden lichaamsreserves aangesproken. We spreken respectievelijk van een anabole/positieve en een katabole/negatieve energiebalans (Ewan, 2001, p. 91). Magere groei (aanzet van spierweefsel) is voor een groot deel afhankelijk van de eiwitvoorziening in de voeding. Om voedingseiwit om te zetten in spiereiwit, heeft het dier energie nodig. Er bestaat dus een optimale balans tussen de eiwit- en energievoorziening in de voeding. Bij een overmaat aan eiwit of eiwit met een onevenwichtig aminozurenpatroon, zal de overmaat aan aminozuren verwerkt moeten worden in de ureumcyclus. Dit kost energie en verhoogt de N-excretie. Bij een relatieve overmaat aan energie, zal deze opgeslagen worden onder de vorm van vet. De genetische achtergrond en het geslacht bepalen de maximum hoeveelheid aan te zetten spiereiwit (Ewan, 2001, p. 91-92). Tijdens de dracht kan gesteld worden dat de nodige energie gelijk is aan de onderhoudsbehoefte. Tot en met de vijfde worp moet er tijdens de dracht ook nog een energietoeslag voor groei gerekend worden die kleiner wordt bij hogere worpen (Cools, 2010). De dracht is ook de periode waarin zeugen hun energiereserves terug kunnen opbouwen na een lactatie. Om deze redenen kan tijdens de dracht dus boven de onderhoudsbehoefte worden gevoederd. Voor de praktische uitvoering hiervan zijn tal van schema’s opgesteld. In deze periode is er ook energie nodig voor de ontwikkeling van de foeti en de maternale weefsels betrokken in de dracht. Dit wordt echter pas van belang in het laatste derde

3

deel van de dracht (Ewan, 2001, p. 92), hoewel bepaalde studies aantonen dat een voldoende energievoorziening in het tweede deel van de dracht een invloed heeft op de ontwikkeling van de placenta en zo ook op de vitaliteit van de biggen (Wu et al., 2007). Tijdens de dracht neemt de energiebehoefte dus exponentieel toe. Hoog productieve zeugen zijn vaak al katabool op het einde van de dracht (Close et al., 1985). De lactatie wordt gekenmerkt door een negatieve energiebalans. De voederopnamecapaciteit is onvoldoende om in de behoefte voor onderhoud en lactatie van de zeug te voorzien. In deze periode spreekt de zeug dus altijd haar lichaamsreserves aan (Ewan, 2001, p. 92). Dit hoeft echter helemaal geen probleem te zijn. Om deze periode goed door te komen, is het van groot belang de conditie van zeugen tijdens dracht zoveel mogelijk in een goede richting te sturen met behulp van voederschema’s. De link tussen voederopname, lichaamsreserves en reproductieparameters is namelijk duidelijk aangetoond. 1.2. Relaties tussen gewicht – spekdikte – voederopname – reproductie 1.2.1. Inleiding In dit hoofdstuk worden kort enkele basisprincipes besproken over het sturen van de energiebalans via de voeding zonder op de metabole achtergrond in te gaan. Vrijwillige voederopname bij zeugen wordt door verschillende factoren geregeld die we in drie groepen kunnen opdelen. Ten eerste zijn er de zeugfactoren (pariteit, nestgrootte, lichaamsgewicht, …), daarnaast zijn er de omgevingsfactoren (temperatuur, lactatielengte, management,…) en ten slotte zijn er ook de dieetfactoren (energiedensiteit, verteerbaarheid, waterbeschikbaarheid, frequentie van voederen,…) (Eissen et al., 2000). 1.2.2. Relaties tussen voederopname, lichaamsgewicht en spekdikte tijdens dracht en lactatie Tijdens de lactatie wordt de vrijwillige voederopname beïnvloed door het voederschema tijdens de dracht. In verschillende studies werd gezien dat een hogere opname van hetzelfde voeder tijdens de dracht tot een lagere voederopname tijdens de vroege lactatie leidde (Eissen et al., 2000). Dit wordt ook weergegeven in figuur 2. Prunier et al. (2001) toonden dit ook aan en kon verbanden leggen met enkele

andere

parameters.

In

zijn

onderzoek werd een groep zeugen tijdens de dracht ofwel ad libitum (H) ofwel

naar

onderhoudsbehoefte

(M)

Fig. 2 Een hogere voederopname tijdens de dracht gaat gepaard met een lagere voederopname tijdens de lactatie (uit Eissen et al., 2000)

gevoederd. Tijdens lactatie kreeg de

4

H-groep ad libitum toegang tot voeder (H-AL). De M groep werd opgedeeld in een groep die ad libitum gevoederd werd (M-AL) en een andere groep (M-RE) die evenveel voeder kreeg als de H groep tijdens de lactatie opnam. Het effect op voederopname, lichaamsgewicht en spekdikte werd opgevolgd en in figuur 3, 4 en 5 weergegeven. Tijdens de dracht kon gezien worden dat dieren van de H-groep een sterkere stijging hadden van de spekdikte en het lichaamsgewicht. Deze dieren begonnen dus vetter en zwaarder aan de lactatie. Tijdens de lactatie was de voederopname bij de HAL groep duidelijk lager dan bij de M-AL groep. De H-AL groep sprak haar reserves dan ook sterker aan dan de M-AL groep en de daling in lichaamsgewicht en spekdikte was groter. Tussen de H-AL groep en de M-RE groep werd geen significant verschil in daling van spekdikte en lichaamsgewicht gezien. Het verschil tussen de M-AL en de M-RE groep was bijna significant. Het gebruik van lichaamsreserves tijdens de lactatie is dus afhankelijk van de voederopname tijdens de lactatie. Deze is op zijn beurt gerelateerd is met de conditie van de zeug bij aanvang van lactatie en dus ook met de

7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2

M-AL H-AL 3-7 d 8-14 d 15-21 3-24 d p.p. p.p. d p.p. p.p.

M-AL M-RE H-AL 25 d p.p.

Tijd

Fig. 3 De voederopname tijdens de lactatie wordt beïnvloed door de voederopname tijdens de dracht. Een lagere opname tijdens de dracht heeft een hogere opname tijdens de lactatie tot gevolg (naar Prunier et al., 2001)

spekdikte

260 240 220 200 180 160 140 120 100 23 d 112 d 4 d dracht dracht p.p.

Tijdsperiodes

26 24 22 20 18 16 14 12 10 8

Lichaamsgewicht

Voederopname

voederopname tijdens de dracht.

Fig. 4 H-AL heeft een grotere stijging van lichaamsgewicht tijdens de dracht en een sterkere daling tijdens de lactatie. Ondanks die sterkere stijging blijft het eindgewicht groter dan in de Mgroep (naar Prunier et al., 2001)

M-AL M-RE H-AL 23 d 112 d 4 d p.p. 25 d dracht dracht p.p. Tijd

Fig. 5 De trend voor spekdikte is dezelfde als voor lichaamsgewicht (naar Prunier et al., 2001)

5

1.2.3. Relatie tussen conditie en voederopname O’Dowd et al. (1997) en Revell et al. (1998) toonden duidelijk aan dat vette zeugen een lagere spontane voederopname hebben dan magere zeugen. Er werden telkens twee groepen dieren gebruikt met hetzelfde lichaamsgewicht

maar

een

andere

lichaamssamenstelling. De hoeveelheid vet en eiwit in het lichaam zijn immers te sturen via de voeding. Revell et al. (1998) gaven tijdens de lactatie een eiwitrijk of eiwitarm voeder aan zowel vette als magere zeugen in een 2x2 experiment. Hieruit

bleek

duidelijk

dat

de

voederopname tijdens de eerste twee weken van de lactatie beïnvloed werd door de conditiescore rond de partus. De

Fig 6. Zowel de magere als de vette dieren krijgen een eiwitrijk (HP) of een eiwitarm (LP) dieet. De eerste weken van lactatie is er enkel een verschil tussen de verschillende condities wat voederopname betreft. De laatste twee weken is er eerder een dieeteffect (uit Revell et al., 1998)

derde en vierde week van lactatie was er geen effect meer van de conditie maar wel van de voeding: van een eiwitrijk dieet werd meer opgenomen dan van een eiwitarm dieet. Dit verschil werd aan de beïnvloeding van de melk gewijd. Dit wordt weergegeven in figuur 6. Tijdens de lactatie wordt naast vetweefsel ook zeer veel eiwit gemobiliseerd. Via een goede eiwitvoorziening in de voeding tijdens de lactatie kan dit voor een groot stuk opgevangen worden. Sinclair et al. (2001) toonden aan dat vette zeugen op dag 1 van de lactatie een lagere spontane voederopname hebben als deze vervetting niet

gepaard

ging

met

een

hogere

eiwitaanzet. Dieren die zowel een hogere vetreserve als een hogere eiwitreserve hadden, vertoonden geen daling in de voederopname tijdens de lactatie. Groep C kreeg een basaal dieet, groep E kreeg daar bovenop extra energie en groep A kreeg het basale dieet plus dezelfde hoeveelheid extra energie als groep E plus extra eiwit. Hun lichaamssamenstelling op het einde van de dracht was een goede weergave

van

het

Fig. 7 De voederopname in de lactatie is enkel lager bij dieren die relatief vetter zijn. Er is gaan verschil in opname te zien tussen groep E en A (uit Sinclair et al., 2001)

aangewende

voederschema. In figuur 7 is te zien dat enkel groep E (relatief vetter) een verlaagde voederopname had. Spekdikte bij groep A en E was nochtans gelijk.

6

Een mogelijke verklaring van de lagere voederopname na de partus bij vettere zeugen is een verhoogde insulineresistentie (Weldon et al., 1994b). Een andere metabole parameter die een invloed heeft is leptine. Zeugen die een energierijk voeder kregen tijdens de dracht waren zwaarder en vetter op het einde van de dracht dan zeugen die een basaal voeder kregen. Op dag 108 van de dracht waren de leptineconcentraties in het serum gelijk maar 24 u post-partum was er duidelijk een hogere leptineconcentratie bij de vette dieren (Estienne et al., 2003). Dit wordt getoond in figuur 8 en 9. Verdere aspecten van leptine komen uitgebreid aan bod in volgende hoofdstukken.

Fig. 8 en 9 De zwarte en witte vakken stellen de leptineconcentratie voor van de dieren die tijdens de dracht respectievelijk energierijk en respectievelijk energiearm gevoederd werden. Links stelt de dracht voor, rechts de lactatie. Tijdens de dracht is er geen verschil te zien tussen de twee groepen. Kort na de partus is er wel een verschil in leptineconcentratie aangetoond. (uit Estienne et al., 2003)

1.2.4. Relaties tussen spekdikte, lichaamsgewicht en reproductie Koketsu et al. (1997) beweerden dat een hogere voederopname gedurende de eerste twee weken van de lactatie een korter interval spenen-bronst tot gevolg heeft. Een hoger nestgewicht wordt voornamelijk gezien bij een hogere voederopname in week twee en drie van de lactatie. In andere proeven werd geen verschil gezien in worpgrootte en nestgewicht tussen een ad libitum of gerantsoeneerd

voederschema

tijdens

de

dracht (O’Dowd et al., 1997; Prunier et al., 2001). De lagere energieopname tijdens de lactatie van dieren die te vet zijn bij de partus werd dus blijkbaar opgevangen door de mobilisatie van de lichaamsreserves zodat de biggen

voldoende

voedingsstoffen

binnen

krijgen (Sinclair et al., 2001). De graad van mobilisatie had echter wel een effect op reproductieparameters en langleefbaarheid van de zeug (O’Dowd et al., 1997). Een sterke negatieve energiebalans tijdens de lactatie gaf kleinere nesten in volgende worpen (Weldon et

Fig. 10 Intensiever gebruiken en opbouwen van energiereserves heeft een duidelijk weerslag op het interval spenen-bronst. Zeugen met een stabielere energiebalans worden rapper bronstig. (uit O’Dowd et al., 1997)

al., 1994a).

7

Bij de hoger beschreven studie van Prunier et al. (2001) waren de overgebleven reserves van de H-AL groep op het einde van de lactatie groter dan die van de M groep. De schommelingen in lichaamsreserves van de H-groep waren echter ook groter. O’Dowd et al. (1997) toonden duidelijk aan dat een beperking van dit jojo-effect positief was voor het interval spenen-bronst en de langleefbaarheid van de zeugen. Er waren twee groepen op een verschillend voederschema waarbij de schommeling in reserves bij de TD-groep (2 fase voederschema) duidelijk kleiner was dan bij de SD-groep (1 fase voederschema). Gedurende de eerste 40 dagen na spenen waren in de TD-groep altijd 10% meer zeugen opnieuw geïnsemineerd. Dit is ook te zien in figuur 10. Daarenboven werden er binnen de SD-groep veel meer dieren opgeruimd wegens reproductiestoornissen. 1.3. Leptine 1.3.1. Inleiding Leptine is een hormoon dat voornamelijk geproduceerd wordt door witte adipocyten. Het staat vast dat leptine tal van functies heeft maar de precieze aflijning en de juiste werkingsmechanismes zijn nog niet volledig opgehelderd. Het is duidelijk dat er interactie is met het energiemetabolisme, de neuroendocriene as, immunologische processen (Barb en Kraeling, 2004), het botmetabolisme, ontwikkeling van de bloedcellen, bloeddruk, grootte van de hersenen, glucose homeostase, vrije vetzuurmetabolisme en sensorische zenuwen (Bjorbaek en Khan, 2004). Onderliggende redenen voor onderzoek naar leptine bij het varken kan men opdelen in twee grote pistes. Het idee dat er met dit hormoon mogelijk een oplossing tegen de steeds meer dreigende humane obesitas zou kunnen gevonden worden (Considine et Caro, 1997; Houseknecht et al., 1998; Henry en Clarke, 2008), is een eerste reden. Dit heeft geleid tot een explosie aan onderzoek in het laatste decennium (Budak et al., 2006). Er is aangetoond dat de leptinefysiologie bij knaagdieren op enkele punten verschilt van dat van de mens (Houseknecht et al., 1998). Het varken als proefdier zou hier dus als oplossing kunnen dienen (Spurlock en Gabler, 2008). Een tweede reden bevindt zich bij de varkensteelt zelf. De genetische capaciteit tot productie bij het varken wordt niet ten volle benut. Het ophelderen van de relaties tussen leptine en het energiemetabolisme is belangrijk voor maximale groei en spieraanzet (Barb et al., 1998), lactatie, gezondheid en welzijn (Houseknecht et al., 1998). Er zijn ook duidelijke aanwijzingen van effecten van leptine op de reproductie bij varkens (Summer et al., 2009). 1.3.2. De lipostase theorie De lipostase theorie werd in 1953 voor het eerst gepubliceerd door Kennedy (naar Houseknecht en Portocarrero, 1998). De regeling van de energiebalans werd hierin voorgesteld als een eenvoudig negatief feedback-mechanisme. In proportie met de hoeveelheid vetweefsel, wordt een perifeer signaal gegeven naar de hersenen. In het centrale zenuwstelsel wordt dit signaal vervolgens vergeleken met een bepaalde ‘set-point’. Bij afwijking van deze waarde worden er veranderingen aangebracht in energieopname en -verbruik zodat de hoeveelheid vetweefsel kan normaliseren

8

(Considine en Caro, 1997). Deze theorie werd door tal van experimenten, waaronder enkele parabiose-experimenten met magere en vette dieren, onderbouwd (Weigle, 1994). De manier waarop de communicatie tussen de energiebalans en het centrale zenuwstelsel verliep, bleef echter onopgehelderd en dus kon de lipostase theorie niet hard gemaakt worden. Pas in 1994 slaagden Zhang et al. (1994) erin via positionele kloontechnieken het ob-gen (obese-gen) en zijn product, leptine, kon identificeren. 1.3.3. Moleculaire achtergrond Dit hoofdstuk verduidelijkt de fundamentele werking van leptine op cellulair niveau, zodat de effecten op de algemene fysiologie van het dier beter onderbouwd zijn. Eerst wordt zeer beperkt ingegaan op het ob-gen en de ob-receptor (obese-receptor), daarna op de receptorwerking. De nadruk ligt hierbij op het varken. 1.3.3.1. Ob-gen Zhang et al. (1994) waren de eerste om het ob-gen te kloneren en identificeren bij de muis. Ondertussen is het gen ook bij andere diersoorten (rat, mens, rund, varken) gekloneerd (naar Robert et al., 1998). Hieruit blijkt dat er slechts weinig verschil is in de genetische code tussen de verschillende species (Ramsay et al., 1998; Houseknecht en Portocarrero, 1998). Het ob-gen codeert voor leptine, een proteïne van 16kDa en 146 aminozuren lang. Het wordt in de bloedstroom gesecreteerd na afsplitsing van het 21 aminozuren lange signaalpeptide (Barb et al., 2001b). Het is een globuline bestaande uit 4 α-helices en 2 korte β-sheets wat typisch is voor leden van de cytokine-familie (Considine en Caro, 1997). Via receptoren oefent het zowel een effect uit op het centrale niveau alsook op de periferie (Bjorbaek en Kahn, 2004). De expressie van dit gen gebeurt hoofdzakelijk in het vetweefsel maar ook in o.a. de placenta bij zoogdieren (Houseknecht en Portocarrero, 1998). Er zijn duidelijke verbanden aangetoond tussen de hoeveelheid vetweefsel en de concentraties aan leptine in het serum bij verschillende diersoorten in positieve energiebalans (Barb et al., 2001b). Het verband tussen het leptine-mRNA en de hoeveelheid vetweefsel is bij het varken van dezelfde aard. Aangezien leptine de voederopname onderdrukt en het energieverbruik stimuleert, rijst de vraag waarom er magere en vette varkensrassen bestaan. De verklaring hiervoor is nog onduidelijk. Een eerste mogelijkheid is dat de ob-receptor, door bv. een mutatie, bij vette rassen minder gevoelig is dan bij magere rassen. Hierdoor wordt de metabole verzadiging minder snel bereikt, en kunnen vette rassen dus meer eten omdat ze minder gevoelig zijn voor leptine. Een verschil in stabiliteit tussen leptine bij de verschillende rassen is een tweede mogelijke verklaring. Een laatste mogelijkheid is dat de drempelwaarde voor een effect bij magere rassen lager ligt dan bij vette rassen (Robert et al., 1998). Er is door Robert et al. (1998) DNApolymorfisme van het ob-gen aangetoond tussen vette en magere, maar ook onderling tussen magere rassen. Er wordt gesteld dat dit van biologisch belang kan zijn. Op basis van deze variatie kan echter niet het onderscheid gemaakt worden tussen magere en vette rassen.

9

1.3.3.2. Regeling van de expressie en secretie van leptine Volgens de lipostase-theorie was de hoeveelheid leptine in het serum afhankelijk van de hoeveelheid vetweefsel. Bij het plots ontzeggen van voeder aan varkens gedurende 28u kon een daling in het leptinegehalte vastgesteld worden. Als opnieuw gevoederd werd, was er een duidelijke stijging in het bloed. De hoeveelheid vetweefsel bij het varken bleef gedurende deze tijd constant. Dit toont aan dat nog andere factoren de leptinesecretie reguleren (Barb et al., 2001a). Er werd verondersteld dat hormonen of metabolieten die veranderden tijdens een voederbeperking een invloed hadden op de veranderde ob-genexpressie tijdens vasten. Insuline, glucose, NEFA’s (Barb et al., 2001b), catecholamines (Spurlock et al., 1998b) en IGF-1 (Barb et al., 2005) werden hierbij naar voor geschoven. Ook van andere stoffen zoals oestrogeen (Qian et al., 1999) en groeihormoon (Spurlock et al., 1998b) werd een invloed op de expressie van leptine aangetoond. In de promotorregio van het ob-gen bij de muis zijn transcriptiefactor bindende motieven gevonden die deze

endocriene

ondersteunen.

regeling

van

Puntmutaties

leptine in

de

promotorregio of toevoeging van stoffen die bepaalde van deze wegen onderdrukken gaven aanleiding tot een down-regulatie van de leptine-expressie (Barb et al., 2001b).De regulatie van leptine-expressie in spier- en vetweefsel

wordt

geregeld

via

de

hexosamine biosynthese pathway (Barb et al., 2001b). Dit is een soort cellulaire sensor voor

energiebeschikbaarheid.

Ze

zet

cellulaire effecten van glucose om in de expressie van genproducten. Proeven bij muizen toonden een duidelijke en snelle stijging van leptine mRNA en leptine aan in spier- en vetweefsel na activatie van deze biochemische weg. Deze pathway werd gestimuleerd

door

toediening

van

glucosamine of uridine of via inductie van hyperglycemie of hyperlipidemie. Dit activeert de hexosamine biosynthese pathway met een stijging van UDP-N-acetylglucosamine (UDPGlcNAc), wat snelle en duidelijke positieve effecten had op de leptine expressie (Wang et

Fig. 11 De hexosamine biosynthese pathway. Een stijging van uridine, glucosamine, glucose of vrij vetzuren resulteerde in een stijging van UDP-N-acetylglucosamine (uit Wang et al., 1998) Tabel 1 Activatie van de hexosamine biosynthese pathway via GlcN (glucosamine), uridine, Glc (glucose) en FFA (vrije vetzuren) gaf een verhoogde concentratie aan leptine in SM (serum), AT (vetweefsel) en PL (spierweefsel) ten opzichte van de CON (controlegroep). (ND = niet detecteerbaar) (uit Wang et al., 1998)

Groep SM leptin (ng/g) AT leptin (ng/g) PL leptin (ng/g)

GlcN 2,9 ± 0,3*

uridine 1,9 ± 0,2*

Glc 1,7 ± 0,2*

FFA 1,9 ± 0,3*

Con ND (<0,3)

23 ± 3*

21 ± 2*

19 ± 3*

21 ± 2*

15 ±2

3,7 ± 0,2*

2,8 ± 0,3*

3,5 ± 0,3*

3,0 ± 0,2*

1,3 ± 0,1

al., 1998). Dit wordt ook weergegeven in figuur 11 en tabel 1.

10

Het is duidelijk dat de expressie van leptine door meer zaken beïnvloedt wordt dan de hoeveelheid vetweefsel alleen. Proeven, verbanden en verklaringen worden verderop besproken. Leptine wordt niet opgeslagen in de cel. Eens gevormd, wordt het onmiddellijk gesecreteerd (Budak et al., 2006). 1.3.3.3. Ob-receptor De ob-receptor behoort tot de familie van de cytokine-klasse-1-receptoren. Er zijn minstens 6 isovormen

beschreven.

De

receptoren

kunnen

opgedeeld worden in 3 grote groepen. Vooreerst zijn er de transmembranaire lange en korte isovormen (Barb en Kraeling, 2004). Het extracellulair domein van de lange en de korte vorm is identiek. Dit is weergegeven in figuur 12. Het intracellulaire deel, verantwoordelijk voor de start van de intracellulaire reactie, verschilt in lengte (Budak et al., 2006). Daarnaast is er een derde, oplosbare vorm die extracellulair voorkomt (Barb en Kraeling, 2004). Deze heeft voornamelijk een functie in de binding van

het

serum-leptine

biobeschikbaarheid

en

(Budak

dus et

al.,

in

de 2006).

De lange receptorvorm wordt functioneel als de

Fig. 12 Schematische voorstelling van een korte (Ob-Rs) en lange (Ob-Rl) leptinereceptor. Enkel het intracellulaire deel verschilt (uit Tartaglia, 1997)

belangrijkste gezien. Bij het varken is deze lange receptor zowel

in

het

centrale

zenuwstelsel als in de periferie gelokaliseerd. Centraal werd ze in

verschillende

hersengebieden met

de

aangetoond

hypothalamus

als

belangrijkste zone (Lin et al., 2000). In figuur 13 worden belangrijke hersenen

gebieden

in

de

weergegeven.

De

ARC (arcus nucleatus) is een zone

waar

leptinereceptoren

veel voorkomen.

In de groene regio’s is er zeker een effect van leptine, over de

Fig. 13 Vereenvoudigde weergave van belangrijke hersengebieden in het metabolisme van leptine (uit Myers et al., 2008)

gele zones is nog weinig bekend wat invloed van leptine betreft. De paarse zones zijn delen van het mesolimbische systeem (Myers et al., 2008). De hypothalamus is de regio waar de lange leptinereceptor het meeste voorkomt. Ze werd niet gevonden in de media eminence. In de periferie

11

werden er receptoren in de lever, long, hart, nier, spier, vet, bijnier, darm, pancreas, milt, beenmerg, corpus uteri en de ovaria waargenomen. Receptoren konden niet aangetoond worden in de oviducten, cornua uteri, thyroid, thymus, aorta, vena cava en het ruggenmerg (Lin et al., 2000). De ruime verspreiding van de leptinereceptor wijst op een pleiotrope functie van leptine (Martin et al., 2008). Naargelang de plaats waar receptoren gevonden worden, kunnen hypotheses opgesteld worden over de mogelijke werking van leptine. Zo zou er centraal een effect zijn op vroege groei en ontwikkeling. Leptine wordt ook zeer belangrijk geacht in de beïnvloeding van de hypothalamo-hypofysairedoelorgaan-as (Lin et al., 2000). Er werd bij het varken een positief effect beschreven op groeihormoon (Barb et al., 1998), alsook een effect op GnRH, LH en FSH (Barb et al., 2001b). Deze verbanden worden later besproken. Czaja et al. (2002) toonden via immunohistochemische technieken de verschillende receptorzones in de hypothalamus bij het varken aan. Receptoren werden voornamelijk teruggevonden in de supraoptische kern en de nucleus arcuatus. Er is aangetoond dat de sinusoiden en capillairen van de media eminence (heeft geen bloed-hersen-barrière) en de nucleus arcuata in elkaar overvloeien. Hoewel er door Czaja et al. (2002) geen receptoren gevonden werden in de media eminence, kon in een andere studie de binding van leptine aan de media eminence aangetoond worden (Banks et al., 1996). Het besluit was dat leptine via speciale ependymale cellen van de ME, in het derde ventrikel gebracht wordt en zo verspreidt kon worden naar andere hersenzones (Czaja et al., 2002). De voornaamste centrale effecten van leptine (controle van voedselopname, energiebalans en reproductie) zijn dus een gevolg van inwerking op verschillende zones van de hypothalamus. Expressie van receptoren was er ook in andere zones van het centrale zenuwstelsel, wat erop kan wijzen dat leptine ook hier een effect uitoefent (Lin et al., 2000). Perifeer werden ook receptoren gevonden. Aanwezigheid in de ovaria en het corpus uteri, wijzen op een direct lokaal effect van leptine op de reproductie. Er kan ook invloed zijn op de werking van de bijnier en in de long zou leptine werken als een groeifactor (Lin et al., 2000). Leptine heeft dus een belangrijke invloed op de neuro-endocriene as en op zones in de hypothalamus die het energiemetabolisme beïnvloeden. Autocriene, paracriene en lokaal endocriene regulatie in de periferie kan aanvullend zijn op de regeling via de hypothalamo-hypofysaire-doelorgaan-as (Lin. et al, 2000). De korte receptoren bevinden zich overal in het lichaam maar hier wordt weinig aandacht aan besteed. Hoewel er activatie van intracellulaire pathways mogelijk is, wordt slechts weinig biologische functionaliteit aan deze receptoren toegeschreven. Mogelijks dienen ze om leptine doorheen de bloedhersen-barrière te brengen, hebben ze een functie in de clearance van leptine of stoten ze hun extracellulaire deel af als manier om oplosbare receptoren te vormen (Tartaglia, 1997; Martin et al., 2008). Kowalski et al. (2001) zouden dit laatste tegen spreken (naar Bjorbaek en Kahn., 2004). 1.3.3.4. Receptorwerking Zoals hoger vermeld behoort de leptine-receptor tot de cytokine-klasse-1-familie en kan ze opgedeeld worden in een lange en korte transmembranaire en een oplosbare vorm (Barb en Kraeling, 2004).

12

1.3.3.4.1. Lange leptinereceptor 1.3.3.4.1.1. Centraal Binding van leptine op de lange receptor, gaf aanleiding tot activatie van enkele intracellulaire pathways (JAK, MAPK/ERK, PI3K, PDE3B). De JAK-pathway loopt via

tyrosineresidu

1138.

Na

binding van leptine op zijn receptor wordt een intracellulaire reactie geactiveerd.

Eerst

wordt

het

Janus-kinase-2 (JAK) geactiveerd wat dan leidt tot een activatie van een

transcriptase

(STAT3)

die

uiteindelijk de kern binnen dringt. Daar

wordt

eiwitsynthese

gestimuleerd of onderdrukt. Ten tweede is er door de binding van leptine

op

zijn

receptor

autofosforylatie tyrosineresidue

een

van 985

het ontstaan.

Daardoor is de mitogen-activated protein regulated

kinase/extracellularkinase

(MAPK/ERK)

pathway geactiveerd wat ook weer effecten

uitoefent

niveau.

Daarenboven zorgt de

activatie van JAK

op

nucleair

Fig. 14 Schematisch overzicht van de werking van de lange leptinereceptor op centraal niveau (uit Henry en Clarke, 2008)

ook voor de activatie van de insulin-receptor substrate/phosphatidylinositol 3-

kinase (PI3K) pathway. Via activatie van fosfodiësterase 3B (PDE3B), wordt de hoeveelheid c-AMP verlaagd. Het exacte mechanisme van de PI3K en de PDE3B pathway zijn niet gekend. Supressor of cytokine signalling 3 (SOCS3)

zijn leptine-geïnduceerde proteïnen die inhiberend werken op het

cellulaire leptine effect door binding aan het JAK of aan tyrosineresidu 985 (Bjorbaek en Kahn, 2004; Henry en Clarke, 2008). Ook andere moleculen zijn naar voor geschoven als inhibitoren van de cascade (Martin et al., 2008). De hierboven beschreven werking wordt schematisch weergegeven in figuur 14. Aan elke biochemische weg worden bepaalde functies toegeschreven. Bjorbaek en Kahn (2004) publiceerden het volgende bij muizen. Janus-activated kinase met STAT-3 was gelinkt aan appetijt en regulatie van het lichaamsgewicht. MAPK/ERK had voornamelijk een invloed op regulatie van lineaire groei en reproductie. PI3K en PDE3B werden gelinkt aan appetijt. In bepaalde delen van de hypothalamus zou er ook een effect zijn op de polarisatie en dus de activiteit van neuronen via +

beïnvloeding van K -kanalen. De functie hiervan was onduidelijk.

13

Leptine oefent zijn effecten dus uit via een up- of downregulatie van bepaalde genen. In de literatuur werd het gen dat codeert voor NPY (neuropeptide Y), vaak vermeld als mogelijk doelwit voor leptine. Dit neuropeptide is 36 aminozuren lang en wordt gevonden in zones van de hypothalamus die een invloed hebben op voedselopname en de neuro-endocriene as (Houseknecht et al., 1998; Barb et al., 1999). In deze zones werd de leptinereceptor ook teruggevonden. Het door leptine geactiveerde transcriptase, zou in de kern de transcriptie van het NPY-gen onderdrukken. Bij tal van testen werden er omgekeerd evenredige relaties tussen leptine en NPY aangetoond (Barb et al., 2001b). Toch kon niet alles hiermee verklaard worden. Leptine had ook een invloed op de transcriptie van andere neuropeptiden (Barb en Kraeling, 2004). Later wordt op enkele dieper ingegaan. 1.3.3.4.1.2. Perifeer De intracellulaire pathways zijn identiek centraal als perifeer hoewel de expressie perifeer lager is. Niet elke pathway komt bij elk orgaan voor (Bjorbaek en Kahn, 2004). Bjorbaek en Kahn (2004) beschreven ook een extra pathway in spierweefsel bij muis en mens: de AMP-activated proteïne kinase (AMPK). Deze wordt weergegeven in figuur 15. AMPK

wordt

geactiveerd door een relatieve stijging van AMP ten opzichte van ATP door leptine-receptorbinding of door andere stroomopwaartse kinasen. AMPK onderdrukt de werking van acetyl-CoA carboxylase (ACC). Hierdoor daalt de hoeveelheid malonyl-CoA en wordt het carnitine-palmitoyltransferase-1 (CPT-1) minder onderdrukt. Vrije vetzuren kunnen hierdoor in de mitochondria getransporteerd worden voor oxidatie. Leptine heeft hier een direct perifeer effect op het energieverbruik door via binding op de receptor het gehalte aan AMP te verhogen. Er is ook een indirecte weg via het centraal zenuwstelsel die de AMP in de spiercel verhoogd via α-adrenerge receptoren. Deze extra pathway van leptine blijkt belangrijk te zijn voor de vetverwerkende activiteit van de periferie en zo worden andere cellen dan adipocyten beschermd tegen lipotoxiciteit.

Fig. 15 De AMPK-pathway. Leptine zorgt via deze weg voor een toename aan AMPK wat op zijn beurt leidt tot een verhoogde vetzuuroxidatie (uit Bjorbaek en Kahn, 2004)

14

1.3.3.4.2. Korte leptinereceptor Werking van deze receptoren kan via MAPK/ERK-, PI3K- en en NO-pathways (Martin et al., 2008). Deze zijn hierboven reeds beschreven. 1.3.3.4.3. Oplosbare leptinereceptor De functie van deze receptor is het binden van leptine in het plasma om zo de biobeschikbaarheid te regelen (Budak et al., 2006; Tu et al., 2007). Martin et al. (2008) beschrijven speciale leptine-binders in het plasma bij de mens. Ze verschillen van de oplosbare receptoren en zijn in hogere concentraties aanwezig. Deze worden aangeduid als SLIPs (serum leptin-interacting proteins). Er werd geen informatie over deze SLIPs bij het varken terug gevonden. 1.3.4. Biologische effecten van leptine Er zal voornamelijk ingegaan worden op de invloed van leptine op de energiebalans en de reproductie. Deze worden in de literatuur als hoofdeffecten naar voor geschoven (Barb en Kraeling, 2004) en zijn ook belangrijk in het kader van dit onderzoek. In figuur 16 en tabel 2 wordt een schematisch overzicht gegeven van enkele belangrijke fysiologische aspecten van leptine.

Fig. 16 Overzicht van de brede werkzaamheid van leptine in het lichaam (uit Barb et al., 2001b)

15

Tabel 2 Overzicht van enkele belangrijke invloeden van leptine (uit Budak et al., 2006)

Stof

Plaats van expressie

Reproductie

Metabolisme & appeteit

Leptine

-Hypothalamus

-Initieert

-Verhoogde

-Hypofyse

puberteit

-Ovarium

-versnelt

-Embryo

pulsatie

-Endometrium

-stimuleert

-Placenta

LH en FSH

-Testes

-helpt

ontwikkeling

gehaltes

na voedselopname GnRH

-verhoogde gehaltes bij obesitas

hypofysair

-onderdrukt appetijt en voedselopname

embryo-

-verhoogt

ontwikkeling

sympaticusactiviteit,

-vergemakkelijkt

basaal

implantatie

en

zwangerschap -verhoogde gevonden

metabolisme,

energieverbruik -stimuleert

gehaltes

hepatische

en perifere lipolyse

bij

endometritis 1.3.4.1. Energiebalans Leptine werd voor het eerst aangetoond met behulp van ob/ob-deficiënte muizen. Deze muizen hadden geen functioneel gen dat codeerde voor leptine wat resulteerde in obesitas. Na toediening van leptine bij deze dieren, daalde de voederbalans en het lichaamsgewicht (Houseknecht et al., 1998). Dit toonde duidelijk aan dat leptine een invloed heeft op het energiemetabolisme en waarschijnlijk de ontbrekende factor in de lipostase-hypothese is (Flier, 1998). De gewichtsdaling was te danken aan een gedaalde voederopname en een verhoogd energieverbruik. Dit werd aangetoond met behulp van twee groepen ob/ob-deficiënte muizen. De ene groep kreeg leptine toegediend waardoor de voederopname daalde, de controlegroep kreeg eenzelfde hoeveelheid voeder toegediend als de proefgroep maar zonder toediening van leptine. Op het einde van de proef was het gewicht van de proefgroep lager dan van de controlegroep. Dit verschil werd verklaard door een hoger energieverbruik door de proefgroep o.a. door een verhoogde thermogenese in bruin vet (Houseknecht en Portocarrero, 1998). Hogere leptineconcentraties zorgen dus voor een afname van de energiereserves. Van Weyenberg et al. (2007b) toonden bij obese pony’s aan dat de relatie ook in de andere richting bestaat.

Een daling van het lichaamsgewicht met 16% bekomen enkel door

voederrestrictie, ging duidelijk gepaard met een daling van het leptinegehalte (80%) (Van Weyenberg et al., 2007b). Dit is ook te zien in figuur 17. Ook bij knaagdieren en de mens werd bij een reductie of stijging van 10% van het lichaamsgewicht, een respectievelijke daling van leptine met 53% en een stijging met 300% gezien.

16

Wanneer de opname van energie gelijk is aan het verbruik ervan is de energiebalans in evenwicht. In deze situatie geeft de leptineconcentratie een beeld van de hoeveelheid triglyceriden in het vetweefsel. Dit is de regeling van de energiebalans door leptine op lange termijn. Nochtans wijzen bepaalde proeven erop dat niet zozeer de hoeveelheid vetweefsel, dan wel het voedingsniveau de expressie van leptine beïnvloedt. Overvoedering zonder stijging

van het lichaamsgewicht ging

gepaard met een stijging van leptine met 40% (Barb et al., 1999). Ook bij pony’s werd een stijging van de leptineconcentratie gezien na de maaltijd met een piek na 8 uur (Van Weyenberg et al., 2007a). De leptinedaling bij vasten is bij het varken niet zo sterk uitgesproken (Barb et al., 2001b). Whisnant en Harrell (2002) toonden een verschil aan in leptinegehalte tussen beperkt (RST) en ad libitum (FF) gevoederde dieren zoals te zien in figuur 18. Wanneer de beperkt gevoederde dieren na zeven dagen plots ad libitum (RF) gevoederd werden, steeg de leptineconcentratie zeer snel naar hetzelfde niveau als van de ad libitum gevoederde dieren. Deze zeer snel optredende concentratieveranderingen kunnen verklaard worden als leptine gezien wordt als een signaal van verzadiging. Na een maaltijd is het immers belangrijk dat een dier stopt met eten. Deze korte termijn invloed van leptine staat naast de hoger vermelde lange termijn invloed (Barb et al., 2001a). Voederopname net onder de onderhoudsbehoefte had geen effect op leptine in vergelijking met ad libitum gevoederde varkens over langere tijd, hoewel er een duidelijk gewichtsverlies was (Spurlock et al., 1998a).

Fig. 17 Een daling van het lichaamsgewicht door voederbeperking bij obese pony’s ging gepaard met een daling van leptine (uit Van Weyenberg et al., 2007b)

Fig. 18 Er is een duidelijk verschil in leptineniveaus tussen ad libitum (FF) en beperkt (RST) gevoederde dieren. Wanneer de RST-dieren plots ad lib (RF) gevoederd werden steeg de leptineconcentratie zeer snel naar het niveau van de FF-groep (uit Whisnant en Harrell, 2002)

1.3.4.1.1. Invloed op energieopname De controle van leptine op de voederopname wordt geregeld ter hoogte van de hypothalamus. Leptine oefent zijn werking uit via de onderdrukking van de NPY-synthese.. NPY verhoogde

de

voederopname en de plasmaconcentraties van insuline en glucocorticoïden en onderdrukte het de

17

thermogenese. Verschillende proeven toonden echter aan dat NPY wel een belangrijk doel is voor leptine, maar dat er ook nog andere mediatoren van de leptinewerking in de hypothalamus moeten zijn. Proopiomelanocorticine (POMC), melanocortine-stimulating-hormone (α-MSH) en agouti-related peptide (AGRP) werden naar voor geschoven. Dit zijn onderdelen van het zogenaamde melanocortine systeem (Könner et al., 2009). Neuronen die POMC tot expressie kunnen brengen, hebben een lange leptinereceptor. Leptine stimuleert de expressie van POMC via de JAK-pathway. α-MSH wordt uit POMC gevormd en is een agonist van de MC4-receptor. AGRP is een antagonist van de MC4receptor. AGRP wordt in zeer hoge hoeveelheden aangetroffen in leptine-deficiënte muizen, waaruit kan besloten worden dat leptine de expressie van AGRP onderdrukt. De MC4-receptor speelt een belangrijke rol in de energiehomeostase want bij stimulatie onderdrukt het het hongergevoel. Leptine onderdrukt dus het hongergevoel via de onderdrukking van NPY-expressie en de indirecte stimulatie van de MC4receptor (Houseknecht en Portocarrero, 1998). Insuline versterkt de intracellulaire reacties in de hypothalamus na binding van leptine aan zijn receptor synergetisch (Carvalheira et al., 2001). Dit wordt later grondiger besproken. Insuline heeft ook een effect op het melanocortine-systeem via een +

andere weg dan leptine. Er zou ook een beïnvloeding van ATP-ase-afhankelijke K -kanalen in het zenuwstelsel zijn. Het exacte werkingsmechanisme hiervan is nog niet duidelijk (Könner et al., 2009). Leptine onderdrukt dus via centrale mechanismen de voederopname. Het NPY-proteïne en het melanocortinesysteem worden beïnvloed. Ook insuline oefent hier een effect uit. Dit wordt getoond in figuur 19. Zoals later duidelijk zal worden,worden insuline en leptine sterk door elkaar beïnvloed.

Fig. 19 Schematische weergave van de werking van leptine op de energieopname. De twee grote wegen waarlangs leptine haar werking uitoefent zijn de beïnvloeding van de NPY-expressie en het melanocortinesysteem. Insuline heeft ook aangrijpingspunten op deze systemen.

18

1.3.4.1.2. Leptine en energieverbruik Leptine verhoogt het energieverbruik door een verhoging van het basaal-metabolisme en de thermogenese via de onderdrukking van de NPY-expressie. Naast bovengenoemde effecten inhibeert NPY de sympatische stimulatie van bruin vetweefsel en op die manier ook de expressie en activatie van uncoupling-protein-1 in knaagdieren. Leptine stimuleert dus de sympaticus via de onderdrukking van NPY. Hierdoor is er een effect ter hoogte van de β-3 adrenerge receptoren en wordt de expressie van UCP-1 bevorderd (Porter en Andrews, 1998). In de periferie bevordert leptine ook de expressie van UCP-2 en UCP-3. UCP-1 wordt enkel terug gevonden in bruin vetweefsel, UCP-2 komt overal voor en UCP-3 komt vooral voor ter hoogte van skeletspier en beperkt in hart en hersenen. UCP-3 blijkt het grootste effect teweeg te brengen. UCP zou volgens Houseknecht en Portocarrero (1998) een rol kunnen spelen in de verhoogde oxidatie van vetzuren. Dit is aanvullend of staat naast de AMPK-pathway die reeds besproken is op pagina 14. Uncoupling-proteïnen bevinden zich in de binnenste membraan van de mitochondria. Door een beïnvloeding van het protonenevenwicht over de membraan wordt het energieverbruik in de cel bevorderd (Porter en Andrews, 1998). Lipolyse in witte adipocyten en sympathische activiteitsverhoging in bruin vetweefsel, bijnier en nier werden waargenomen als gevolg van

een

activatie

van

het

A

sympathische zenuwstelsel door leptine

(Houseknecht

Portocarrero,

1998).

en De

sympaticus heeft blijkbaar ook een inwerking op de leptineexpressie. Verschillende in vitro

O

testen met adipocyten (Trayhurn et al., 1995; Mitchell et al., 1997) en in vivo (Pinkney et al., 1998) testen toonden een snelle en duidelijke

onderdrukking

van

leptine aan, na toediening van catecholamines of β-agonisten. Dit

wijst

op

onderdrukkend

een effect

direct van

Fig. 20 Er is een interactie tussen het sympatische zenuwselsel en leptine. Een activatie (A) van de sympaticus zorgt voor een onderdrukking van leptine. Een onderdrukking (O) van de sympaticus zorgt voor een stijging van leptine. Leptine heeft op zijn beurt weer een effect op de activiteit van de sympaticus. Dit wordt in de figuur niet weergegeven. (uit Trayhurn et al., 1998)

catecholamines op de leptineproductie in adipocyten. Er is voornamelijk een werking via de β-3 receptoren. Bij het stimuleren of inhiberen van de sympatische activiteit of het gebruik van agonisten of antagonisten van de β-3 receptoren, konden respectievelijk een daling en een stijging in de leptineconcentratie aangetoond worden (Trayhurn et al., 1998). Dit wordt ook weergegeven in figuur 20. De activiteit van het metabolisme en dus het energieverbruik wordt ook beïnvloed door andere factoren zoals thyroïd hormonen. Relaties tussen thyroid hormonen en leptine worden vermoed. Er is

19

aangetoond dat thyroid ook een effect heeft op de expressie van UCP-3. Een synergistische werking tussen thyroxine, leptine en UCP-3 is dus mogelijk (Houseknecht en Portocarrero, 1998). 1.3.4.1.3. Leptine en insuline Een ander heel belangrijk en intensief bestudeerd hormoon van de energiebalans is insuline. Het hoeft geen verwondering dat er een link bestaat tussen insuline en leptine (Houseknecht en Portocarrero, 1998). Een invloed van insuline is zowel aangetoond bij de expressie van leptine als bij de leptine-receptor-werking. Een invloed van leptine op de insulinesecretie is ook aangetoond. Als varkens beperkt gevoederd worden daalt eerst hun glucosegehalte en stijgt het aantal NEFA’s. Daarna dalen de insuline- en leptineconcentraties. Volledige ontzegging van voeder gedurende 28 uur (Barb et al., 2001a) of beperkt voederen gedurende zeven dagen (Whisnant en Harrell, 2002), resulteerde in lagere insuline-, glucose- en leptineconcentraties en een gestegen hoeveelheid NEFA’s in vergelijking met dieren die niet beperkt gevoederd werden. Ook tal van andere proeven toonden een verband aan tussen insuline en leptine (Cusin et al.,1995; Houseknecht en Portocarrero, 1998; Barb et al., 2001b; Carvalheira et al., 2001). Een onderzoek waarbij twee groepen zeugen rond het werpen een verschillend dieet en voederschema kregen (2x2-experiment), toonde een duidelijk positieve correlatie aan tussen leptine en insuline postpartum (Papadopoulos G.A. et al., 2009). Een vereenvoudigd overzicht van de onderlinge interacties tussen leptine en insuline wordt weergegeven in figuur 21.

Fig. 21 Een overzicht van de interacties tussen leptine en insuline wordt getoond. Insuline heeft centraal een effect op de leptine-receptorwerking en in het vetweefsel een effect op de leptine-expressie. Leptine op haar beurt heeft een invloed bij de insulinesecretie ter hoogte van de β-cellen en een effect op de insulinegevoeligheid van cellen. Onderliggend speelt het glucosemetabolisme bij deze hormonen een belangrijke rol. (uit Havel, 2000)

20

1.3.4.1.3.1. Insuline bevordert de leptinesecretie Bij toedienen van insuline bij mens en knaagdier werden bij verschillende proeven toenames van leptine gezien na ongeveer 4u. Deze tijdspanne gaf een indicatie dat het effect van insuline op de leptine-expressie op het niveau van transcriptie en translatie gebeurde (Havel, 2000). Havel et al. (2000) verwezen ook naar in vitro experimenten waarbij het glucosemetabolisme van de adipocyt geblokkeerd werd op het niveau van glycolyse of glucosetransport doorheen de celmembraan. De leptine-expressie van deze celculturen was lager. Hieruit blijkt dat veranderingen in het glucosemetabolisme van de adipocyt, een invloed heeft op de expressie van leptine. Bij een hoger glucoseverbruik, verhoogt de leptine-expressie. Voorwaarde is wel dat er een aërobe verbranding is. Insuline heeft hier een indirecte werking aangezien transmembranaire transporteiwitten voor glucose (GLUT) tot expressie komen als gevolg van de inwerking van insuline op de cel. Insuline zou een bepaalde transcriptiefactor in de cel doen toenemen die direct bindt op een plaats in de promotorregio van leptine. . Insuline zou ook de activatie van andere van het ob-gen beïnvloeden. Op deze manier kan insuline de leptine-expressie verhogen (Houseknecht en Portocarrero, 1998). Insuline bevordert de expressie van leptine dus via verschillende mechanismen. 1.3.4.1.3.2. Insuline bevordert de centrale effecten van leptine Leptine heeft een functie als negatief-feedback signaal naar het centraal zenuwstelsel in verband met de energiehomeostase. Dit is ook een van de functies van insuline (Havel, 2000). Carvalheira et al., 2001) toonden een samenwerking tussen insuline en leptine aan in de hypothalamus bij de rat. Er werden receptoren van beide hormonen in dezelfde zones van de hypothalamus teruggevonden. Vooral de mediobasale hypothalamus is een belangrijk aangrijpingspunt voor beide hormonen en is een zone met belangrijke invloed op energiehomeostase (Könner et al., 2009). Testen door Carvalheira et al. (2001) toonden het volgende. Zowel bij lokale toediening van leptine als van insuline, kon een stijging in fosforylatie van de tyrosineresiduen van de leptinereceptor worden aangetoond. Bij gelijktijdige toediening was die fosforylatie zelfs 1,7 ± 0,2 maal zo hoog. Insuline alleen had echter geen effect op de fosforylatie van STAT3. Bij insuline in combinatie met leptine was de fosforylatie van STAT3 2,1 ± 0,4 maal zo hoog als bij toediening van leptine alleen. Hieruit volgt dat, in de hypothalamus, insuline de werking van leptine versterkt. De samenwerking wordt nog eens getoond in figuur 22. De insulineconcentratie hangt af van de glucoseplasmaconcentratie en dus ook van de voeding. Bij een vetrijk dieet is de insulinerespons na een maaltijd niet zo sterk als bij een koolhydraatrijk dieet. Dit weerspiegelde zich ook in de leptineconcentraties en -responsen (Havel, 2000). Via de voeding is dus niet alleen op lange termijn (lichaamsconditie sturen), maar ook op korte termijn de leptineconcentratie te beïnvloeden. De invloed van insuline op het melanocortinesysteem werd op pagina 17 en 18 al besproken.

21

Fig. 22 Zowel insuline als leptine hebben centraal een fosforylerend/activerend effect op de leptinereceptor. Leptine activeert het tyrosineresidu en het STAT3, insuline activeert alleen het tyrosineresidu. Samen is er een synergystisch effect. Ter hoogte van de hypothalamus wordt de werking van leptine dus versterkt door insuline. (uit Carvalheira et al., 2001)

1.3.4.1.3.3. Leptine inhibeert de insulinesecretie Perifeer

wordt

leptine

ook

in

verband

gebracht

met

de

regulatie

van

insulinesecretie.

Leptinereceptoren worden teruggevonden op de β-cellen en leptine zou de secretie van insuline onderdrukken (Kieffer et al., 1997). 1.3.4.1.3.4. Leptine onderdrukt de respons van cellen op insuline Chronische verhoging van leptine kan insuline-resistentie teweeg brengen (Franks et al., 2007). Zoals hoger besproken op pagina 13, werden na de binding van leptine op haar receptor verschillende biochemische pathways geactiveerd. In dit proces worden ook inhibitorische proteïnen gevormd waaronder SOCS-3. Dit proteïne grijpt op verschillende punten aan waardoor de geactiveerde pathways geïnhibeerd worden. Een gevolg hiervan is dat de IRS onderdrukt wordt, en de actie van insuline op de cel dus onderdrukt wordt. Insuline versterkt centraal dus de pathways van leptine maar hoe sterker de pathways geactiveerd zijn, hoe sterker SOCS-3 tot uiting komt en hoe meer de effecten van leptine en insuline op de cel onderdrukt worden (Bjorbaek en Kahn, 2004). 1.3.4.1.4. Leptine en adrenerge bezenuwing Details werden hoger al gegeven op pagina 19. Vereenvoudigd samengevat komt het hierop neer. Vetweefsel wordt adrenerg bezenuwd. De betrokken zenuwen bevatten NPY. Leptine onderdrukt de expressie van NPY, waardoor de sympaticus geactiveerd wordt. De sympatische vezels die het vetweefsel bezenuwen, onderdrukken op hun beurt de expressie van leptine. Via vasoconstrictie en vasodilatatie kan de doorbloeding van vetweefsel en zo ook de leptineconcentratie in het serum op korte termijn geregeld worden. Dit zou een verklaring kunnen zijn van de sterke concentratiedaling van leptine na 28u vasten (Barb et al., 2001a).

22

Vanuit centra van de hypothalamus met een effect op de reproductie ontspringen ook neuronen die een verbinding hebben met het perifere vetweefsel (Czaja, 2006). 1.3.4.1.5. Leptine en andere aspecten van de energiebalans De invloed van leptine op de energiebalans is ruimer dan wat hierboven beschreven wordt. Vele zaken zijn nog onopgehelderd en er zijn fysiologische aspecten die in deze studie niet beschreven worden. Het is immers niet de bedoeling van deze studie om de werking van leptine volledig uit de doeken te doen. De belangrijkste aspecten voor de ondersteuning van dit onderzoek werden aangekaart. Verdere informatie is te vinden in de uitgebreide literatuur rond leptine. 1.3.4.2. Reproductie 1.3.4.2.1. Inleiding Dat er een sterk verband bestaat tussen de lichaamsconditie en reproductie is in de literatuur duidelijk aangetoond. Er wordt algemeen aanvaard dat een ernstige energiedisbalans, zowel te mager als te vet, negatieve gevolgen heeft voor de reproductieve prestaties (O’Dowd et al., 1997; Barb, 1999; Prunier en Quesnel, 2000; Maes et al., 2004; Summer et al., 2009). Gelten met een hogere spekdikte hadden ten opzichte van gelten met een mindere spekdikte een korter interval spenen-bronst, een grotere worp en een beter percentage dracht na eerste inseminatie als eersteworpszeug (Barb et al., 2008). Vorige hoofdstukken hebben duidelijk gemaakt dat er een verband is tussen de energiebalans en het leptinemetabolisme. Daarnaast heeft leptine ook een invloed op tal van reproductieparameters, zoals uit onderstaande bespreking zal blijken. Leptine speelt dus, samen met enkele andere adipocytokines,

een

sleutelrol

in

de

relaties

tussen

de

energiebalans

en

verschillende

reproductieparameters (Budak et al., 2006). Leptine-deficiënte muizen zijn niet alleen obees maar ook onvruchtbaar. Toevoeging van recombinant leptine aan deze dieren, herstelde o.a. de vruchtbaarheid. De reproductieproblemen worden toegeschreven aan verlaagde concentraties van hormonen van de reproductieve as (Cunningham et al., 1999). Leptine heeft zowel een centrale als een perifere werking. Centraal wordt o.a. de neuro-endocriene as beïnvloed. Er is een verband tussen leptine en GnRH-pulsatiliteit, LH en FSH productie en secretie aangetoond (Barb et al., 2005; Budak et al., 2006). Daarnaast zou leptine ook een belangrijke rol spelen bij het actief worden van de reproductieve as of het op gang komen van de puberteit (Cunningham et al., 1999; Barb et al., 2004; Summer et al., 2009). De ovaria en het corpus uteri hebben ook leptinereceptoren (Lin et al., 2000). De ontwikkeling van de foetus zou beïnvloed worden door leptinereceptoren en leptineproductie ter hoogte van de placenta bij het varken (Summer et al., 2009). Reproductie kost veel energie. Leptine kan gezien worden als een signaal tussen de energiereserves en de reproductieve as om ervoor te zorgen dat er geen energie verspild wordt aan voortplanting die al op voorhand gedoemd is te mislukken wegens energietekort (Cunningham et al., 1999). Hieruit blijkt al het belang van de conditiescore bij gelten en bij dieren na het spenen. De Rensis et al. (2005)

23

konden daarentegen geen effect van leptine op de reproductieve resultaten na het spenen aantonen. Er werd enkel een effect gezien van de hoeveelheid spekdikteverlies op de reproductieve resultaten. 1.3.4.2.2. De hypothalamo-hypofysaire-ovariële as De

hypothalamo-hypofysaire-

ovariële as wordt gekenmerkt door z’n pulsatiliteit. In de hypothalamus wordt

GnRH

(gonadotropine-

releasing-hormoon) gevormd die in de hypofyse de vrijstelling van LH en FSH beïnvloedt. FSH stimuleert de follikelgroei, LH stimuleert ook de follikelgroei

maar

voornamelijk

de

induceert ovulatie.

verschillende produceren

De

follikelstadia op

hun

beurt

ook

hormonen (oestrogeen, progesteron en inhibine) die voornamelijk een negatieve

feedback

uitoefenen

hogerop de as. Hoge concentraties van oestrogeen hebben echter een positief feedback effect op LH. Dit

Fig. 23 Overzicht van de hypothalamo-hypofysaire-ovariële as met externe en interne invloeden. (uit Prunier en Quesnel, 2000)

zorgt voor een LH-piek wat ovulatie tot gevolg heeft. Deze pulsatiliteit is typisch voor de vrouwelijke reproductieve as. De LH-pulsatie gaat zeer nauw samen met de GnRH-pulsatie. Deze laatste is de motor van het reproductieve systeem en wordt beïnvloed door verschillende externe en interne factoren. Een van deze interne factoren is de energiebalans en de daarbij horende peptiden (Prunier en Quesnel, 2000; Barb et al., 2008). Een overzicht wordt gegeven in figuur 23. Rond de partus is er een duidelijke verandering in tal van hormonen. Devillers et al. (2004) toonden aan dat naar het einde van de dracht de oestrogeenconcentratie langzaam stijgt om dan een piek te kennen vlak voor partus. Na de partus is er een snelle daling van de oestrogeenconcentraties. De progesteronconcentraties kennen een dalende lijn naar het einde van de partus met een snelle daling de uren rond de partus en een spectaculaire daling post partum. Dit wordt ook getoond in figuur 24.

24

Fig. 24 Veranderende concentraties oestrogeen (E2) en progesteron (P4) gedurende de peripartale periode. De tijd is weergegeven in uren ten opzichte van de partus. Vierkanten stellen de concenraties in het plasma voor. De witte vierkanten zijn waarden die significant verschillend waren tov de waarde gemeten op T-72 ( uit

1.3.4.2.3. Leptine en reproductie: centraal

Devillers et al., 2004)

1.3.4.2.3. Leptine en reproductie: centraal Lin et al. (2000) toonden lange leptinereceptoren aan in de hypothalamus en de hypofyse. Deze waren o.a. terug te vinden in zones die sterk geassocieerd worden met reproductie wat sterk doet vermoeden dat leptine een invloed heeft op de reproductieve as zowel ter hoogte van de hypothalamus als van de hypofyse. Leptine stimuleert de GnRH-secretie. In

vitro

proeven

toonden

een

verhoogde secretie van GnRH aan na toevoeging van leptine. De lengte van de balken in figuur 25 geeft de duur van toediening van de respectievelijke concentratie weer. Asterisken tonen de statistisch significante verschillen ten opzichte van het controlestaal aan. Enkel bij de concentratie 10

-6

werd

geen effect gezien (Barb et al., 2004). Leptine in combinatie met GnRH heeft in vitro een effect op de LH-secretie bij hypofysaire varkenscellen. Dit wordt getoond in figuur 26. De positieve controle is een celcultuur met GnRH maar

zonder

celculturen

met

leptine. 6

Andere

verschillende

Fig. 25 Leptine verhoogt de GnRH-secretie bij cellen van de preoptische zone in vitro. Asterisken duiden de statistisch significante verschillen ten opzichte van de controle aan. Enkel bij -6 de hoogste concentratie (10 ) werd geen effect gezien. (uit Barb et al., 2004)

25

concentraties aan leptine en GnRH werden ook opgevolgd op verschillende tijdstippen. Er was duidelijk een effect te zien van leptine en deze bleek tijd- en concentratieafhankelijk te zijn. De meest positieve

relatie

werd

leptineconcentratie hoogste

van

gezien 10

-8

leptineconcentraties

bij

een

terwijl

de

de

LH-

secretie onderdrukten in vergelijking met de positieve controle. Deze proef leverde ook bewijs dat leptine een invloed op de reproductieve as heeft ter hoogte van de hypofyse (Kosior-Korzecka en Bobowiec, 2007). Daarenboven toonden Barb et al. (2004) een positief effect van leptine op de LHsecretie in vitro aan zonder toevoeging van GnRH. Enkel concentraties van 10 -7

10

-12

en

gaven geen significant resultaat. Dit

wordt ook getoond in figuur 27. Deze in vitro effecten van leptine kunnen niet zomaar geëxtrapoleerd worden naar de in vivo

situatie. Intracerebroventriculaire

toediening van leptine bij varkens gaf geen verschillende

LH-concentratie

controlegroep. Dit is

t.o.v.

een

te zien in figuur 28.

Fig. 26 Leptine versterkt het effect van GnRH op de LH-secretie in vitro. De positieve controle stelt de toediening van GnRH alleen voor. Verder op de horizontale as wordt de supplementaire concentratie leptine weergegeven. De verschillende lijnen stellen de concentraties LH voor op een bepaald tijdstip. Er is dus een concentratie- en tijdseffect te zien. Hoe later na toediening, hoe hoger de LH respons met een -8 maximum bij 10 en een minimum bij de hoogste concentraties. (uit Kosior-Korzecka en Bobowiec, 2007)

Fig. 27 Ook zonder GnRH verhoogt leptine de LH-12 concentratie in vitro. Enkel bij een concentratie 10 en -7 10 wordt geen effect gezien. (uit Barb et al., 2004)

Fig. 28 Intracerebroventriculaire toediening van leptine op tijdstip 0 gaf geen stijging in LH in het serum bij drie verschillende concentraties bij de prepuberale gelt. (uit Barb et al., 2004)

26

Het uitblijven van een effect is op verschillende manieren te verklaren. Ten eerste is het mogelijk dat de toegediende hoeveelheid leptine te laag of te hoog was om een effect uit te lokken. Bij een te lage dosis blijft het effect gewoon uit, bij een te hoge dosis zou er desensitisatie kunnen optreden van de GnRH-neuronen. Een tweede mogelijke verklaring is dat de invloed van talrijke andere factoren zoals leeftijd, steroïde hormonen en energiebalans het verschil tussen de in vitro en in vivo resultaten verklaren. Deze proef werd uitgevoerd bij prepuberale gelten. Varkens in deze periode van hun ontwikkeling ondervinden een sterk negatief feedback signaal van oestradiol op de LH-secretie. Hierdoor zou het uit blijven van het effect van leptine ook verklaard kunnen worden (Barb et al., 2004). Er werd ook een effect van oestradiol op leptine aangetoond. Geovariectomiseerde gelten van verschillende leeftijden werden voorzien van een subcutane pomp achter het oor waar ofwel oestradiol ofwel niks (controle) in zat. Er was een duidelijk positief effect van oestrogeen op leptine vanaf 210 dagen leeftijd. Dit wordt weergegeven in figuur 29. In de promotorregio voor het ob-gen is er een zone die oestradiol bindt. Oestradiol kan dus een rechtstreeks effect uitoefenen op leptine. De voornaamste praktische aspecten van deze relatie waren te vinden in de start van de puberteit en anorexie door oestradiol (Qian et al., 1999). De moleculaire mechanismen die leptine aan de reproductie linken zijn nog niet helemaal opgehelderd. Leptine bindt aan z’n receptor en activeert enkele pathways waardoor effecten tot uiting kunnen komen. De pathways in dit geval lopen via NPY en KiSS-peptines (Barb et al., 2008). Intracerebroventriculaire toediening van NPY bij het varken gaf een daling van LH (Barb, 1999). Dit wordt getoond in figuur 30. Het positieve effect van leptine op de LH-secretie zou dus via een onderdrukking van NPY kunnen gebeuren. Toch moet ook hier opgemerkt worden dat NPY niet het enige neuropeptide is waarlangs leptine z’n werking uitoefent. De vruchtbaarheid van NPY en ob/ob-deficiënte

muizen

werd

immers

toch

gedeeltelijk hersteld na toediening van leptine

Fig. 29 Oestradioltoediening heeft op een leeftijd van 210 dagen een duidelijk positief effect op de expressie van leptine bij het varken. (uit Qian et al., 1999)

Fig. 30 Intracerebroventriculaire toediening van NPY heeft een daling van LH in het serum tot gevolg. Leptine zou via NPY een effect kunnen uitoefenen op LH. (uit Barb, 1999)

27

(Barb en Kraeling, 2004). Andere peptiden die de link tussen GnRH-neuronen en leptine beïnvloeden zijn α-MSH, galanine-like peptide, β-endorfine en de hoger vermelde kisspeptines zoals getoond in figuur 31. De kisspeptines worden als zeer belangrijke regulators van de GnRH-neuronen gezien. Het KiSS1 gen codeert voor een prohormoon datna splitsing bindt op z’n receptor: GPR54. Deze receptor controleert de vrijstelling van GnRH uit de hypothalamus. hebben

dus

functie

in

Kisspeptines een

de

modulerende

timing

van

de

puberteitstart en de werking van de gonadotrope as. Kisspeptines zijn ook betrokken bij de regulatie van positieve

of

negatieve

feedbacksignalen van oestradiol op gonadotropine.

Daarenboven

Fig. 31 De concentratie aan leptine wordt beïnvloed door het energiemetabolisme. Leptine zelf oefent dan een effect uit op o.a. het energiemetabolisme en de reproductie. Dit gebeurt door stimulatie van POMC en Kisspeptines en onderdrukking van AgRP en NPY. Het melanocortinesysteem werkt op het energiemetabolisme, kisspeptines hebben een effect op de reproductie en via NPY heeft leptine een effect op beide. (uit Barb et al., 2008)

zouden kisspeptines een belangrijke rol spelen in het overbrengen van signalen van het energiemetabolisme naar de reproductieve as. Leptine kon de expressie van kisspeptines in vitro stimuleren. De expressie van kisspeptines was gedaald bij NPY-deficiënte muizen en dit werd terug hersteld na toevoeging van NPY. Leptine en NPY spelen dus een belangrijke rol in het kisspeptinesysteem en dus ook in de regulatie van GnRH. Intracerebroventriculaire toediening van kisspeptines bij prepuberale gelten gaf een stijging van FSH en LH. Intraveneuze toediening gaf een stijging in LH. Uit al het voorgaande blijkt duidelijk dat kisspeptines een invloed hebben op de gonadotrope as en ze een link vormen tussen het energiemetabolisme en de reproductieve as. Hierdoor is het zeer verleidelijk te denken dat ze een belangrijke rol spelen in de vruchtbaarheid na spenen bij het varken (Barb et al., 2008). Leptine speelt een belangrijke rol in de communicatie tussen het energiemetabolisme en het reproductiesysteem. Ze zou o.a. een invloed hebben op de activatie van de reproductieve as na spenen (Barb et al., 2008) en heel hoge leptineconcentraties onderdrukken de ovulatie met cysteuze ovariële follikels tot gevolg (Kosior-Korzecka en Bobowiec, 2007). 1.3.4.2.4. Leptine en reproductie: perifeer Naast de centraal gelegen receptoren zijn er ook perifeer gelegen receptoreno.a. in de ovaria, het corpus uteri (Lin et al., 2000), het endometrium en het myometrium (Smolinska et al., 2009). Dit gegeven deed de vraag rijzen of leptine perifeer ook een invloed heeft op de reproductie.

28

Centraal heeft leptine een stimulerend effect op de reproductie. De perifere effecten zouden in grote lijnen

eerder

onderdrukkend

gaan

werken.

Hoge

leptineconcentraties

onderdrukten

de

oestradiolproductie en interfereerden zo met een goede folliculaire ontwikkeling. Dit kan wijzen op een bimodaal effect van leptine. Te lage concentraties activeren de reproductieve as centraal niet voldoende, terwijl te hoge concentraties perifeer de reproductie onderdrukken. Dit ondersteunt ook de reproductieproblemen die gezien worden bij overgewicht (Moschos et al., 2002). Bij het varken zou leptine een belangrijke rol spelen bij de implantatie van de vrucht en er zouden andere effecten spelen zowel tijdens de luteale fase als tijdens de vroege dracht. Daarnaast werd ook aangetoond dat de gevoeligheid voor leptine in de perifere voortplantingsorganen zowel verandert tijdens de luteale fase als in de vroege dracht. Er werden zelfs verschillen aangetoond tussen de effecten op endometrium en myometrium (Smolinska et al., 2009). 1.3.4.2.5. Leptine en de puberteit Leptine speelt een belangrijke rol bij de start van de puberteit. Ze dient als signaal dat de puberteit mag aanvangen, maar is niet de inducerende factor (Barb en Kraeling, 2004). Dit fenomeen wordt in de literatuur uitgebreid besproken, maar is in het kader van dit onderzoek niet van toepassing en wordt daarom ook niet verder uitgewerkt. 1.3.4.3. Andere Zoals hoger vermeld heeft leptine een invloed op tal van andere fysiologische processen zoals immuunfunctie, botmetabolisme en angiogenese. Voor de verdere uitwerking van deze proef zijn deze van minder belang en daarom wordt er hier dus niet verder op ingegaan. Nochtans kan leptine via deze processen ook een invloed hebben op het energiemetabolisme of de reproductie. Zo wordt de angiogenese in de placenta door leptine beïnvloed en kan de invloed op de immuunfunctie de eetlust veranderen en dus zo het energiemetabolisme beïnvloeden. 1.3.5. Leptine rond de partus Gegevens over het leptinemetabolisme in de peripartale periode zijn zeer beperkt. Daarom blijft de eerder gegeven informatie zeer nuttig voor de interpretatie van de resultaten. De lactatie is een periode waarin de zeug in een negatieve energiebalans verkeert. De dracht is een periode waarin de dieren in een positieve energiebalans moeten verkeren om naast productie van biggen en placentair weefsel ook conditieherstel en groei mogelijk te maken (Ewan, 2001, p. 92). Er kan dus gesteld worden dat er rond de partus een omschakeling is van een positieve naar een negatieve energiebalans. Deze omschakeling kan echter al vroeger plaatsvinden. In proeven van Weldon et al. (1994a) was er al een negatieve energiebalans met een daling van het lichaamsgewicht 7 dagen voor de partus. Bij de omschakeling van een positieve naar een negatieve energiebalans verwachten we een daling van het leptinegehalte. Dit werd immers aangetoond in verschillende proeven die weliswaar niet rond de partus vielen (Spurlock et al., 1998a; Barb et al., 1999; Van

29

Weyenberg et al, 2007b). Er zijn ook duidelijke invloeden van de voederopname op de leptineconcentratie aangetoond (Cameron et al., 2000; Whisnant en Harrell, 2002). Daarnaast is er de stijging van oestrogeen vlak voor de partus (Devillers et al., 2004) en het positief effect van oestrogeen op de expressie van leptine (Qian et al., 1999) die een invloed kan hebben op de leptineconcentraties. Er zijn ook zeer nauwe verbanden aangetoond tussen het botmetabolisme en de fysiologie van leptine. Rond de partus en direct post-partum heeft de zeug een zeer grote behoefte aan calcium voor de partus zelf (uteruscontracties) en de colostrumgift. De verandering van tal van hormonen rond de partus heeft een stijging van leptine tot gevolg wat op zijn beurt de botvorming bij de zeug inhibeert. Op die manier komt er meer calcium vrij voor de partus en de colostrumgift (Elefteriou en Karsenty, 2004; Liesegang et al., 2005; Wolf, 2008). De verhoogde calciumbeschikbaarheid is op z’n minst deels een gevolg van de leptinestijging (Baek et al., 2008). De vraag of een verhoogde calciumbehoefte op zich een reden is van de leptinestijging dient dan gesteld te worden. Volgende uiteenzetting is te volgen in figuur 32. Leptine activeert centraal de sympaticus waardoor er een gedaalde osteoblastenproliferatie en, via expressie van bepaalde genen, een carboxylatie van osteocalcine is. Het botmetabolisme heeft via ongecarboxyleerd osteocalcine een effect op de energiebalans door de verhoging van de insulinesecretie en een stijging van de gehaltes adiponectine (een ander adipokine). Dit zijn fenomenen die de opslag van energie bevorderen. Door de carboxylatie van osteocalcine oefent leptine dus ook via deze weg een effect uit op de energiebalans. Een effect van hormonen van het botmetabolisme op de leptineconcentratie werd echter niet aangetoond (Wolf, 2008).

Fig. 32 Schematisch overzicht van de relaties tussen het bot- en het energiemetabolisme. Leptine werkt via het sympatisch zenuwstelsel in op het bot zodat de botvorming geïnhibeerd wordt en osteocalcine gecarboxyleerd wordt zodat de effecten van ongecarboxyleerd osteocalcine op het energiemetabolisme onderdrukt worden (uit Wolf, 2008).

30

Zonder twijfel zijn er nog fysiologische aspecten rond de partus die de leptineconcentraties beïnvloeden die dan op hun beurt terug een effect hebben op tal van fysiologische aspecten rond de partus en tijdens de lactatie. Specifieke resultaten voor de leptineconcentraties in de peripartale periode zijn niet gekend. Bovenstaande zaken zullen zonder twijfel een invloed hebben op het verloop van leptine maar hoe, het belang van de verschillende factoren en de mogelijkheid tot beïnvloeding via voeding blijft onduidelijk.

31

2. Onderzoek 2.1. Materiaal en methoden 2.1.1. Dieren & indeling van de verschillende groepen De gebruikte dieren waren voornamelijk van het ras NIAMA (franse hybriden) naast enkele GALLIA’s. De proef ging door op een proefbedrijf van Provimi te Polen. Er werd een 1-week management systeem gebruikt, dus waren er 21 weekgroepen zeugen. In de proef werden 2 opeenvolgende groepen gebruikt die elk in een andere kraamstal gehuisvest werden. De eerste groep bevatte 88 zeugen en de tweede 92. Enkel dieren met worpnummer twee tot en met zeven werden in de proef meegenomen waardoor de eerste groep bestond uit 55 zeugen en de tweede groep uit 58 dieren. Eersteworpszeugen en dieren met een worpnummer hoger dan zeven binnen een groep, werden uitgesloten om de variatie als gevolg van pariteit gedeeltelijk te beperken. De zeugen die niet deelnamen aan de proef werden gebruikt als pleegzeugen om de nestgroottes in de proef te standaardiseren op 10 ± 1 biggen.. Op die manier werd de energetische belasting van alle zeugen in de proef zo gelijk mogelijk gehouden.

Proefdieren worpnummer 1 en >7

worpnummer 2-3-4-5-6-7 Eerste groep =

Tweede groep =

kraamstal 1 (n = 55)

kraamstal 2 (n = 58)

Ad libitum

Gerantsoeneerd

Ad libitum

Gerantsoeneerd

(n = 28)

(n = 27)

(n = 29)

(n = 29)

par: 3,3 ± 1,7

par: 2,7 ± 1,4

par: 3,0 ± 1,5

par: 2,8 ± 1,4

Pleegzeugen

Fig. 33 Schematisch overzicht van de indeling van de proefdieren over de verschillende proefgroepen. Par = pariteit

Zeugen binnen elke groep werden ad random verdeeld over telkens twee subgroepen met een gelijke verdeling van pariteit over de twee subgroepen. De ene subgroep werd een ad libitum (AL) voederschema toegewezen (pariteit 3,3 ± 1,7 en 3,0 ± 1,5, voor respectievelijk groep 1 en 2), de andere helft werd gerantsoeneerd (R) gevoederd (pariteit 2,7 ± 1,4 en 2,8 ± 1,4, voor respectievelijk groep 1 en 2). Een overzicht van de verdeling van de proefdieren wordt weergegeven in figuur 33. De De lokalisatie van de dieren in de kraamstal wordt in figuur 34 schematisch weergegeven. Hierbij stellen de rode vakken de restricted groep voor, de blauwe vakken de ad libitum groep.

32

Stal 1 x

Stal 2 x

Fig. 34 Schematisch overzicht van de verdeling van de dieren in de stallen

2.1.2. Algemeen management In elke groep werd gedurende drie dagen geïnsemineerd. Hierdoor had de verwachte worpdatum een spreiding van 3 dagen. Dieren werden op dag 105 ± 1 naar de kraamstal gebracht. Spenen gebeurde 38 dagen nadat de zeugen naar de kraamstal werden verplaatst, dit komt ongeveer overeen met dag 29 van de lactatie. Vanaf inseminatie tot en met dag 105 ± 1 kregen de zeugen eenzelfde standaard drachtvoeder. Daarna wordt voor alle dieren eenzelfde lactozeugenvoeder gebruikt. Er wordt gebruik gemaakt van droog gepelleteerd voeder. De samenstelling van het voeder tijdens de proef gebruikt wordt weergegeven in tabel 3 en 4. De dieren hebben ad libitum toegang tot vers drinkwater via een individuele drinknippel met een debiet van 6 liter per minuut. Tabel 3 Samenstelling van het voeder gebruikt tijdens de proef (kg/ton)

Tabel 4 Berekende samenstelling van het voeder (g/kg)

Tarwe Tarwezemelen Gerst Haver Sojaschroot Raapzaadkoek Triticale Sojaboonolie Bietenpulp Kalk Vitamine en mineralenpremix

Ruw eiwit Ruw vet Ruw vezel Droge stof Netto energie

200 150 125 76 103,5 30 200 21 40 17,7 36,8

155,0 47,13 43,32 90,56 9,24 (MJ/kg)

33

2.1.3. Metingen Een tijdsoverzicht van de metingen wordt weergegeven in tabel 5. Tabel 5 Overzicht van de verschillende metingen in de tijd. Dit was gelijk voor alle zeugen. Dag 28 = speendag. Groene waarden zijn metingen op een tijdstip individueel correct per zeug. Rode waarden zijn veralgemeend voor de groep.

28

21

14

7

X

X X

5

X

X

3

X

1

X

worp

X

114

113

112

111

110

109

108

107

106 Wegen zeug Spekdikte meten Bloedname

X X X X X X X X X X X

Voederopname Op het moment van overgang naar de kraamstal worden de dieren 3,2 kg gevoederd. Tussen dag 106 van de dracht en dag 7 van de lactatie wordt een ander voederschema aangewend bij de AL en de R groep. De AL-dieren krijgen elke dag van die periode ad libitum voeder. Hiervoor werd drie maal per dag drie kilo voeder aan de dieren gegeven. Dit gebeurde op vaste tijdstippen : 6u30, 13u00 en 18u00. Kleine resten van vorige voederbeurten werden verwijderd en genoteerd, bij grote voederresten werd een voederbeurt overgeslagen. De R-dieren worden gerantsoeneerd gevoederd op dezelfde tijdstippen als de AL zeugen volgens een afbouwend schema naar de dracht toe en een opbouwend schema naar dag acht van de lactatie toe. Vanaf dag acht van de lactatie werden alle dieren ad libitum gevoederd. Dit wordt weergegeven in figuur 35. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

AL R

voor de kraamstal dag 2 kraamstal + dag 1 kraamstal tot werpen

dag van werpen

dag 1 tot dag 7 van lactatie

vanaf dag 8 van lactatie

Fig. 35 Schematisch overzicht van de verschillende voederschema’s bij de verschillende proefgroepen.

34

Wegen van de zeugen Zeugen werden gewogen net voor het binnengaan in de kraamstal en bij het spenen. Spekdiktemeting Omwille van praktische redenen werd elk dier binnen een groep gezien alsof ze op dag 106 in de kraamstal kwamen. Dit was immers zo bij de meeste dieren zoals

104d dracht

te zien in figuur 36. De voorspelde worpdatum werd

105d dracht

gelijk gesteld voor de gehele groep. Enkele dieren

106d dracht

werden dus 1 of 2 dagen te ver in hun cyclus geschat. Na de partus werd wel individueel rekening gehouden met het aantal dagen na werpen voor de metingen. Metingen gebeurden op dag 107, 109, 111 en 113 van

Fig. 36 Overzicht van de gemiddelde drachtduur bij aankomst in de kraamstal in groep 1 en 2

de dracht (veralgemeend voor groep). Tijdens de lactatie werd op dag 1,3 en 5 na werpen individueel gemeten. Het veralgemenen van de data voor de groep werd weer toegepast voor spekdiktemeting op dag 14 en 21 na werpen. Naargelang hun spekdikte bij het begin van de proef werden de dieren ingedeeld naargelang de conditie. Er werden drie groepen gecreëerd. Te mager: < 17 mm; goed: 17-22 mm; te vet: >22 mm. Reproductieparameters Tal van kengetallen worden standaard op het bedrijf bijgehouden. In het kader van dit onderzoek wordt dieper ingegaan op de drachtduur, het aantal levend en doodgeboren biggen, het aantal mummies en het interval spenen-inseminatie. Bloednames Ook hier werden de tijdstippen van staalname veralgemeend voor het werpen en individueel bekeken na de partus. Er werd bloed genomen op dag 108,110 en 113 van de dracht en op dag 1, 3 en 5 na het werpen. Het bloed werd verzameld op Li heparine, K3EDTA en serum cloth activator via punctie van de vena jugularis. Voor deze studie was enkel het plasma verzameld op Li-heparine van belang voor de analyse van leptine. Er werden tijdens dit onderzoek ook nog andere parameters gemeten in het kader van een breder onderzoek (Phd. Ir. An Cools). Na de staalname werd het bloed gecentrifugeerd en het plasma werd ingevroren (-20°C) tot verdere analyse. 2.1.4. Analyses Spekdikte Spekdikte werd gemeten met behulp van a-mode echografie (uitgevoerd met de Renco Lean Meter). Vooraf werd het meetpunt op het verloop van de rug aangegeven met een kleurbol. De eigenlijke meting gebeurde op de P2 positie (Maes et al., 2004) zowel links als rechts van de wervelkolom, telkens ca. op 5 cm afstand van het markeerpunt. Als waarde werd het gemiddelde van de metingen genomen.

35

Leptine Voor de twee behandelingsgroepen werden voor de analyse van leptine zeugen geselecteerd waarvan een volledige reeks plasmastalen beschikbaar was. Leptine werd geanalyseerd met behulp van een multispecies RIA-kit. De werking hiervan wordt weergegeven in figuur 37. Het komt erop neer dat eerst een gekende hoeveelheid radioactief gelabeled leptine samengebracht wordt met een gekende hoeveelheid leptine-antilichaam. Met behulp van een anti-lichaam-anti-lichaam wordt er een precipitaat verkregen waarin de radioactiviteit gemeten wordt. Het te onderzoeken staal wordt vermengd met dezelfde hoeveelheid radioactief gelabeld antigen en antilichaam en zo wordt er opnieuw een precipitaat verkregen. In dit laatste precipitaat bevindt er zich zowel ongelabeld (van het staal) als gelabeld leptine. Het verschil in radioactiviteit tussen de twee precipitaten is dan proportioneel tot de hoeveelheid leptine in het staal.

Radioactiviteit in het precipitaat

wordt

gemeten

Gekende

hoeveelheid

radioactief gelabeld Ag*

Gekende hoeveelheid

Toevoeging van anti-

As toegediend

As

zorgt

voor

precipitaat De radioactiviteit in het precipitaat wordt gemeten. Het verschil met de controle is proportioneel met de hoeveelheid Ag in het Zelfde hoeveelheid Ag*

Gekende hoeveelheid

Toevoeging van anti-

als

As

As

controle

+

onbekende

=>

competitie

tussen Ag* en Ag

zorgt

staal.

voor

precipitaat

hoeveelheid Ag van het staal

Fig. 37 Werking van een multispecies RIA-kit. Ag = Antigen, Ag* = gelabeled antigen, As = antistof (uit Taiz en Zeiger, 2006: internetreferentie http://4e.plantphys.net/article.php?ch=0&id=182 geconsulteerd op 30/04/2010)

2.1.5. Statistiek Statistische analyse werd uitgevoerd met SPSS 17.0 (IBM Company Headquarters, 233 S. Wacker th

Drive,11 floor Chicago, Illinois 60606). De grens voor statistische significantie werd op een p-waarde < 0,05 gelegd. Voor de statistische analyse werden twee extra parameters, namelijk gewichtsverlies en conditie, gedefinieerd. Gewichtsverlies is het verschil tussen lichaamsgewicht van de zeugen bij

36

spenen en lichaamsgewicht bij aanvang van de proef (dag 106 ± 1 van de dracht). Voor de parameter conditie werden de zeugen ingedeeld in drie groepen naargelang hun spekdikte aan het begin van de proef. Zeugen met een spekdikte aan het begin van de proef van minder dan 17 mm werden ingedeeld in de conditiegroep ‘te mager’, zeugen met spekdikte vanaf 17 tot en met 22 mm in conditiegroep ‘goede conditie’ en zeugen met een spekdikte van meer dan 22 mm in de conditiegroep ‘te vet’. Op parameters met meer dan twee waarden doorheen de tijd (leptineconcentraties en spekdikte) werd een herhaalde waarnemingen variantie analyse (ANOVA) uitgevoerd om het effect van tijd behandeling en de interactie tussen tijd en behandeling na te gaan. Voor de analyse van spekdikte werden alle metingen na aanvang van de proef meegenomen in het algemeen lineair model voor herhaalde waarnemingen ANOVA, de meting bij de aanvang van de proef (spekdikte op dag 107 ± 1 van de dracht) werd meegenomen als covariabele in het model. De verschillende reproductie- en worp parameters (gewichtsverlies, drachtduur en aantal levend geboren biggen) werden geanalyseerd met behulp van een algemeen lineair model waarbij behandeling (ad libitum of gerantsoeneerd), pariteit (1 tot en met 6) en conditie (te mager, goede conditie of te vet) meegenomen werden als fixed factoren in het model. Bij significante verschillen werd de Tukey post hoc test gebruikt om deze significante verschillen tussen de groepen te identificeren. Voor alle data werd de normaliteit getest met behulp van de Kolmogorov-Smirnov test en de homogeniteit van varianties met de Levene’s test. Voor de parameters aantal dood geboren biggen, aantal mummies en interval spenen dekken werd het effect van de behandeling, de pariteit en de conditie geanalyseerd met behulp van de Kruskal-Wallis analyse omwille van niet normale verdeling van de data. Alle resultaten worden weergegeven als gemiddelde ± standaard deviatie (SD).

37

2.2. Resultaten Een overzicht van de gevonden resultaten voor gewichtsverlies, aantal levend en dood geboren biggen, aantal mummies, drachtduur en interval spenen inseminatie (ISI) wordt weergegeven in tabel 6, 7 en 8. Effecten van behandeling, conditie en pariteit werden onderzocht. Significante resultaten worden in het vet weergegeven en verschillende letters duiden per onderzochte parameter significante resultaten aan. Numerieke effecten zijn schuin gedrukt en numerieke verschillen per parameter worden aangeduid met verschillende tekens. De resultaten worden hieronder besproken. De resultaten voor spekdikte en leptine worden weergegeven in tabel 9 en figuur 38 en 39. Tabel 6 Effecten van behandeling op onderzochte parameters (ISI = interval spenen inseminatie)

parameter

Behandeling

Gewichtsverlies Aantal levend geboren biggen Aantal dood geboren biggen Aantal mummies Drachtduur ISI

p-waarde

Ad libitum 34,5 ± 29,3 (a) 10,52 ± 2,0

Gerantsoeneerd 51,5 ± 38,9 (b) 10,89 ± 2,0

0,042 0,387

0,41 ± 0,6

0,38 ± 0,8

0,329

0,16 ± 0,5 113,2 ± 1,3 7,48 ± 8,4

0,20 ± 0,6 113,3 ± 1,1 6,77 ± 7,5

0,746 0,966 0,166

Tabel 7 Effecten van conditie op onderzochte parameters (* = numeriek effect) (ISI = interval spenen inseminatie)

parameter Gewichtsverlies Aantal levend geboren biggen Aantal dood geboren biggen Aantal mummies Drachtduur ISI

Te mager 43,4 ± 45,0 10,93 ± 1,9

Conditie Goed 38,6 ± 23,3 10,43 ± 2,3

p-waarde Te vet 42,7 ± 18,2 10,91 ± 1,5

0,355 0,190

0,39 ± 0,6

0,39 ± 0,8

0,40 ± 0,7

0,916

0,36 ± 0,68 (a) 112,8 ± 1,5 (×) 5,09 ± 4,4

0,14 ± 0,54 (b) 113,5 ± 1,1 (£) 7,13 ± 8,2

0,09 ± 0,70 (b) 113,3 ± 1,0 (£) 8,50 ± 9,2

0,041 0,053* 0,218

Tabel 8 Effecten van pariteit op onderzochte parameters (ISI = interval spenen inseminatie)

parameter Gewichtsverlies Aantal levend geboren biggen Aantal dood geboren biggen Aantal mummies Drachtduur

ISI

2 31,9 ± 28,8 10,40 ± 2,0 0,08 ± 0,28 (a) 0,12 ± 0,4 113,6 ± 0,9 (ab)

3 44,8 ± 11,3 11,72 ± 1,5 0,28 ± 0,58 (ab) 0,44 ± 0,8 113,0 ± 1,0 (ab)

4,83 ± 3,3

8,83 ± 8,6

Pariteit 4 5 41,5 ± 55,7 ± 32,6 34,7 10,53 ± 11,07 ± 2,1 1,8 0,62 ± 0,33 ± 0,82 0,62 (ab) (ab) 0,15 ± 0,07 ± 0,4 0,3 113,1 ± 113,9 ± 1,2 (ab) 1,0 (b)

9,72 ± 11,3

4,15 ± 0,4

p-waarde 6 41,8 ± 14,5 10,09 ± 2,3 0,36 ± 0,67 (ab) 0,00 ± 0,0 112,6 ± 1,9 (a)

7 33,3 ± 32,8 10,33 ± 2,1 0,78 ± 0,70 (b) 0,33 ± 1,0 112,9 ± 1,3 (ab)

0,232

5,20 ± 3,1

7,00 ± 7,3

0,275

0,207 0,160 0,045

0,011

38

Tabel 9 p-waarden voor de effecten van tijd, behandeling en de interactie tussen tijd en behandeling op spekdikte en leptine

Spekdikte < 0,001 0,038 0,019

Tijd Behandeling Tijd*behandeling

Leptine < 0,001 0,694 0,263

21

Spekdikte (mm)

20 19 18 gerantsoeneerd 17

ad libitum

16 15 107 109 111 113 1

3

5

7

9

11 14 17 19 21 23 25 28

Aantal dagen dracht en post-partum Fig. 38 Weergave van de spekdikte doorheen de tijd bij de verschillende behandelingsgroepen. Op enkele punten werd niet gemeten en wordt er dus ook geen uitspraak gedaan over de evolutie van de spekdikte.

4,5

Leptine ng/ml

4

3,5 gerantsoeneerd 3

ad libitum

2,5

2 dag 108

dag 110

dag 113

dag 1

dag 3

dag 5

Fig. 39 Verloop van leptineconcentratie over de tijd bij beide behandelingsgroepen

39

2.2.1. Voederopname Het principe van het voederschema van de gerantsoeneerde groep wordt weergegeven op pagina 34. De zeugen in de ad libitum groep kregen dagelijks 9 kilogram voeder aangeboden. Met uitzondering van een enkele zeug werd deze hoeveelheid voeder zonder problemen opgenomen. 2.2.2. Effecten van behandeling op gewichtsverlies en reproductieparameters Het gewichtsverlies van de gerantsoeneerde groep was significant groter dan van de ad libitum groep. Dit wordt grafisch voorgesteld in figuur 40. Er werd geen significant effect van de behandeling op de andere parameters waargenomen. Details zijn weergegeven in tabel 6. 100 80 60

Gerantsoeneerd

40

Ad libitum

20 0 Gewichtverlies

Fig. 40 Gemiddeld gewichtverlies (+ SD) van beide behandelingsgroepen tussen dag 106 ± 1 en spenen

2.2.3. Effecten van conditie op gewichtsverlies en reproductieparameters Zeugen met een conditie te mager hadden significant meer mummies en een numeriek kortere drachtduur (p = 0,053) dan zeugen met een goede of een te vette conditie. Dit wordt weergegeven in figuur 41 en 42. Er werd geen significant effect van de conditie op de andere parameters waargenomen. Details zijn weergegeven in tabel 7.

1 0,8

drachtduur

Aantal mummies

1,2

0,6 0,4

a b

0,2

b

0 te mager

goed

115,5 115 114,5 114 113,5 113 112,5 112 111,5

te vet Het

£

goed

te vet

x

te mager 42

£

Fig. 41 Effect van conditie op het aantal mummies.

Fig.

numeriek

effect

van

conditie

op

Verschillende letters duiden significante verschillen

drachtduur. Verschillende tekens duiden numerieke

aan.

verschillen aan.

40

2.2.4. Effecten van pariteit op gewichtsverlies en reproductieparameters Tweedeworpszeugen hadden significant minder dood geboren biggen dan zevendeworpszeugen. Er werden geen significante verschillen aangetoond met andere pariteiten. Dit wordt grafisch voorgesteld in figuur 43. Zesdeworpszeugen hadden een significant kortere drachtduur dan vijfdeworpszeugen. Ook hier werden geen significante verschillen aangetoond met andere pariteiten. Dit wordt grafisch voorgesteld in figuur 44. Er werd geen significant effect van de pariteit op andere parameters

b

2 ab

1,5 ab

1 0,5

drachtduur dagen

Aantal doodgeboren biggen

waargenomen. Details zijn weergegeven in tabel 8.

ab

ab

5

6

a

0 2

3

4

7

115,5 115 114,5 114 113,5 113 112,5 112 111,5 111

b

ab ab

2

3

Pariteit

ab

4

5

a

ab

6

7

Pariteit

Fig. 43 Effect van pariteit op het aantal doodgeboren biggen. Verschillende letters duiden significante verschillen aan.

Fig. 44 Effect van pariteit op drachtduur. Verschillende letters duiden significante verschillen aan.

2.2.5. Spekdikte evolutie zeugen De conditieverdeling in het begin van de proef (ingang kraamstal) wordt weergegeven in de tabel 10. De resultaten van de metingen werden hogerop gegeven in tabel 9 en figuur 39. Tabel 10 Verdeling van de conditie bij aanvang van de proef

Conditie

Aantal zeugen (%)

Te mager (<17 mm)

24,3%

Goed (17-22 mm)

48,6 %

Te vet (>22 mm)

27,1 %

De tijd, de behandeling en de interactie tussen tijd en behandeling hadden een significant effect op de spekdikte. De spekdikte veranderde dus over de tijd en dit was voor de twee behandelingen, zowel gezien over de volledige proef als bij elke meting, significant verschillend.

41

2.2.6. Leptine De resultaten van de metingen werden hogerop gegeven in tabel 9 en figuur 40. De tijd heeft een significant effect op de leptineconcentratie in het plasma. De behandeling en de interactie behandeling*tijd hadden geen significant effect op de leptineconcentratie.

42

2.3. Discussie Uit het uitgebreide literatuuroverzicht bleek dat er duidelijke verbanden zijn tussen voederopname, gewicht, spekdikte en reproductie parameters zoals aantal levend en dood geboren biggen en het interval spenen-bronst. Er werd ook duidelijk aangetoond dat leptine zowel een invloed heeft op het energiemetabolisme als op de reproductie. In eerste instantie worden de zoötechnische resultaten besproken, daarna de resultaten voor leptine en de eventueel mogelijke verbanden met zoötechnische parameters. 2.3.1. Zoötechnische parameters 2.3.1.1. Voederopname In tal van onderzoeken werd aangetoond dat een ad libitum voederschema tijdens de dracht resulteerde in een terugval van de voederopname tijdens de lactatieperiode. In de verschillende proeven werd voeder ad libitum toegediend vanaf 60 dagen dracht (Weldon et al., 1994a), 35 dagen dracht (Sinclair et al., 2001), 23 dagen dracht (Prunier et al. 2001) of 85 dagen dracht (van der PeetSchwering, 2004). In deze proef was het echter de bedoeling na te gaan in hoeverre verschillende voederschema’s vanaf de week voor tot de week na werpen een invloed hadden op de verschillende zoötechnische parameters en leptine. De zeugen kregen dan ook maar een gewijzigd voederschema (ad libitum of gerantsoeneerd) toegediend vanaf dag 106 ± 1 dracht. Er was geen terugval te zien in voederopname tijdens de lactatie. Het ontbreken van een effect op de voederopname op zo’n korte termijn ligt waarschijnlijk in de minimale invloed op de spekdikte tijdens de laatste week van de dracht. Zeugen met een hogere spekdikte op het einde van de dracht hadden in een aantal onderzoeken een lagere voederopname (Prunier et al., 2001; Young et al., 2004). In deze proef was de gemiddelde conditie bij de start in de twee behandelingsgroepen gelijk en dit kon dus ook geen onderdrukkende factor zijn voor de vrijwillige voederopname. Effecten van conditie binnen een behandelingsgroep werden niet nagegaan voor het verval in spekdikte. Het is aan te raden dit wel na te gaan om de ideale conditie bij een peripartaal ad libitum voederschema te bepalen. Het kan ook zijn dat er een optimaal peripartaal voederschema bestaat naargelang de conditie op dag 106 van de dracht. Het effect van conditie op gewichtsverlies werd wel nagegaan maar was niet significant. Het gewicht werd bepaald op dag 106 ± 1 van de dracht en op de dag van spenen. Het is dus belangrijk te beseffen dat bij de tweede weging alle zeugen alweer drie weken hetzelfde voederschema toegediend kregen. Eventuele effecten rond de periode van de verschillende voederschema’s kunnen ondertussen al teniet gedaan zijn. 2.3.1.2. Conditie Lacterende zeugen verkeren in een negatieve energiebalans en verliezen dus gewicht en spekdikte (O’Dowd et al., 1997; Eissen et al., 2000; Sinclair et al., 2001). In de uitgevoerde proef was dit niet anders. Voor alle zeugen was het spekdikteverlies immers significant over de tijd (p<0,05). Bij de ad libitum groep was er significant minder verlies van spekdikte en gewicht dan bij de gerantsoeneerde

43

groep. Dit wordt verklaard door een hogere hoeveelheid aangeboden voeder en het probleemloos opnemen van deze hoeveelheden door de zeugen. De gemiddelde conditie bij spenen van de ad libitum groep was goed (17-22 mm spekdikte) en van de gerantsoeneerde groep volgens de hoger vermelde indeling te mager (<17 mm spekdikte). Een spekdikteverlies van 4 à 5 mm gedurende de lactatie wordt echter als normaal aanvaard. Bij aanvang van de proef was de gemiddelde conditie van beide behandelingsgroepen goed. Een ad libitum voederopname tijdens de peripartale periode zorgt dus voor een betere conditie bij spenen. Dit werd reeds weergegeven in figuur 38. Opnieuw is het belangrijk hier te beseffen dat de conditie de gemiddelde conditie van de volledige groep is. 2.3.1.3. Aantal levend en dood geboren biggen, aantal mummies en drachtduur Verschillende auteurs toonden aan dat de conditie rond de partus effect heeft op enkele reproductieparameters. Een te vette (Borges et al., 2005) of een te magere (Maes et al., 2004; Borges et al., 2005) conditie resulteerde in een hoger aantal doodgeboren biggen. Er kon geen significant effect van de conditie op het aantal levend geboren biggen aangetoond worden (Prunier et al., 2001; Maes et al., 2004). Het verband tussen conditie en het aantal doodgeboren biggen kon in deze studie niet aangetoond worden. Binnen een conditiegroep is er natuurlijk nog veel variatie mogelijk. Een eventuele beperkte graad van te vet of te mager zijn zou de afwezigheid van een effect kunnen verklaren. De behandeling had ook geen effect op het aantal mummies. De conditie daarentegen had hierop wel een effect. Te magere zeugen hadden een hoger aantal mummies dan zeugen in goede of te vette conditie. Deze conditie wordt echter bepaald door het voederschema voor de proef. Ad libitum voederen tijdens de laatste week van de dracht is geen oorzaak van een hoger aantal mummies. De pariteit had een significant effect op het aantal dood geboren biggen. Zevendeworpszeugen hadden een hoger aantal dood geboren biggen dan tweedeworpszeugen. Bij de andere zeugen kon geen verschil aangetoond worden. Hierbij moet vermeld worden dat eerste cyclus zeugen niet opgenomen werden in de proef. Borges et al. (2005) toonden aan dat een hogere pariteit gepaard ging met een hoger aantal doodgeboren biggen. Voor de drachtduur werd een significant verschil aangetoond tussen pariteit 4 en 5. Andere pariteiten vertoonden zowel onderling als met pariteit 4 en 5 geen significant verschil. Dit effect van pariteit is mogelijks verweven met verschillen in conditie: de conditie had immers een numeriek effect op de drachtduur (p = 0,053). Dieren met een goede conditie hadden de langste drachtduur, dieren die te mager waren hadden de kortste drachtduur. Vijfde en zesdeworpszeugen waren te mager, eerste en vierdeworps waren in goede conditie en tweede en derdeworps waren te vet. Deze spreiding van conditie zou kunnen te wijten zijn aan het voedermanagement op het bedrijf waar de proef doorging. Bovenstaande resultaten tonen aan dat de zeugen ad libitum doorvoederen op het einde van de dracht niet noodzakelijk negatieve gevolgen heeft voor de drachtduur, het aantal levend en dood geboren biggen en het aantal mummies als de zeugen een goede conditie hebben op het einde van de dracht. Het uitblijven van een effect van behandeling op deze reproductieparameters is zeker niet voldoende om te besluiten dat ad libitum voedering rond de partus beter of slechter zou zijn dan gerantsoeneerd voederen. Er is geen significant negatief maar ook geen significant positief effect van

44

een ad libitum voedering ten opzichte van een gerantsoeneerde voedergift aangetoond. Daarnaast waren er wegens tijdsgebrek geen gegevens beschikbaar over het percentage dracht na eerste inseminatie en resultaten van volgende worpen. Om een correct advies te geven over peripartum voederstrategieën moeten deze gegevens zeker onderzocht worden. 2.3.1.4. Interval spenen inseminatie O’ Dowd et al. (1997) toonden aan dat berig worden na spenen een zeer belangrijke factor is in de langleefbaarheid van de zeug. Een groter spekdikteverlies tijdens de lactatie resulteerde in een langer interval spenen-bronst (O’ Dowd et al., 1997; Maes et al., 2004; De Rensis et al., 2005) en een lager drachtpercentage (De Rensis et al., 2005). Zowel de conditie op dag van werpen als de conditie bij spenen had geen effect op het interval spenen-bronst (De Rensis et al., 2005). Koketsu et al. (1997) toonden in hun onderzoek aan dat voederopname in de eerste en de tweede week post-partum negatief gecorreleerd waren met het interval spenen-bronst.

Het ad libitum

voederschema zou op deze reproductieparameter dus een positieve invloed kunnen hebben. De afname van spekdikte en het gewichtsverlies waren significant groter bij de gerantsoeneerde groep maar dit resulteerde in deze proef niet in een langer interval spenen inseminatie. Er was ook geen significant effect te zien van de conditie op het ISI. Dit stemt overeen met de gegevens uit de literatuur. Er moet wel rekening mee gehouden worden dat in dit onderzoek geen eersteworpszeugen ingesloten werden. O’Dowd et al. (1997) toonden aan dat gedaalde reproductieresultaten ten gevolge van een mindere conditie bij het spenen voornamelijk gezien worden bij eersteworpsdieren. Het voederschema had een significant effect op het verlies van spekdikte. Als waarde voor de conditie werd het gemiddelde van alle dieren binnen een groep genomen. Op basis van literatuurgegevens en resultaten kan echter verondersteld worden dat dieren met een conditie ‘te vet’ een groter verval zullen kennen dan dieren in een ‘goede’ conditie en te vette dieren van de gerantsoeneerde groep op zich een groter verval dan dieren van de ad libitum groep. Of de hypothetische verschillen tussen dieren met dezelfde conditie maar een ander voederschema een effect hebben op het ISI kan hier echter niet gesteld worden. Indien dit wel het geval zou zijn dan kan verondersteld worden dat er een ideaal voederschema rond de partus bestaat afhankelijk van de conditie rond de laatste week voor werpen. Dezelfde redenering geldt voor dieren die in de kraamstal komen met een conditie ‘te mager’. 2.3.2. Leptine Op

zijn

minst

drie

fysiologische

aspecten

(energiebalans,

reproductieve

hormonen

en

botmetabolisme) rond de partus kunnen een effect hebben op de leptineconcentraties. Uit het oogpunt van de energiebalans bestaat er een lange en een korte termijn regeling voor de concentraties aan leptine. De effecten van deze veranderende leptineconcentraties zijn terug te vinden in de energieopname (negatief gecorreleerd) en het energieverbruik (positief gecorreleerd) (Barb et al., 2001b). Als de energiebalans wordt voorgesteld als een optimumkenmerk dan is het de taak van leptine - en van andere stoffen -om te zorgen dat dit optimum behouden blijft zowel op lange als op

45

korte termijn. Er veranderen rond de partus ook tal van reproductieve hormonen die een invloed hebben op of effecten ondergaan van het leptinegehalte. Ook het botmetabolisme kan effecten ondervinden van leptine. Leptine heeft daarenboven op nog tal van andere fysiologische aspecten een invloed heeft die in dit werk niet uitgewerkt zijn. Dit wil echter niet zeggen dat deze geen invloed kunnen hebben op de concentraties aan leptine rond de partus. Het verloop van leptine en spekdikte gedurende de week voor en na de partus werd weergegeven in figuur 38 en 39. Op het ogenblik van de eerste bloedname (dag 108 van de dracht) waren de dieren al 2 dagen onderworpen aan een ad libitum of gerantsoeneerd voederschema. 2.3.2.1. Verloop van leptine in de verschillende behandelingsgroepen Gedurende de volledige proefperiode krijgt de ad libitum groep dezelfde hoge hoeveelheid voeder. Op korte termijn verwachten we dus in het begin van de proef eerst een stijging van de leptine om daarna, in gelijkenis met het vlakke voederschema, voor de rest van de proefperiode een constant niveau aan te houden. Aangezien er geen referentiebloedstaal genomen werd voor het starten van de voederbehandeling kan geen uitspraak gedaan worden over een eventuele stijging in het begin van de proef. Er wordt voor de ad libitum groep geen constant leptineniveau gezien. Dit komt omdat er natuurlijk nog andere aspecten dan de voederopname de leptineconcentratie beïnvloeden. Tussen dag 109 van de dracht en dag 3 van de lactatie is er nog een toename van de spekdikte. Deze positieve energiebalans kan op z’n minst voor een deel de stijgende leptineconcentratie verklaren. Tussen dag drie en dag 5 is er een negatieve energiebalans en dit gaat zoals verwacht ook gepaard met een daling van het leptineniveau. Naast de effecten van de energiebalans is er ook het mogelijk effect van een stijgende oestrogeenconcentratie vlak voor de partus. Ook de relatie tussen leptine en het botmetabolisme kunnen een invloed hebben. Er is echter nog niet aangetoond dat een verhoogde calciumbehoefte rond de partus een verhoging van leptine tot gevolg heeft (Wolf, 2008). Deze laatste twee hypothesen werden in de literatuur aangetoond maar kunnen hier omwille van het ontbreken van de nodige gegevens niet rechtstreeks aangetoond worden. De gerantsoeneerde groep heeft een dalende voederopname tijdens de laatste week van de dracht en een stijgende voederopname tijdens de eerste week van de lactatie. Op basis van dit voederschema verwachten we dus ook een dalende en dan stijgende concentratie aan leptine met het omslagpunt rond de partus. Ook hier spelen er andere invloeden. De leptineconcentratie steeg tot dag 3 na de partus. Uit de spekdiktemetingen blijkt dat de gerantsoeneerde dieren al rond de partus in een negatieve energiebalans waren. Voor de partus kan de stijgende leptineconcentratie deels verklaard worden door de positieve energiebalans. Bij de negatieve energiebalans vanaf de partus verwachten we een daling van het leptineniveau (Barb et al., 2001b). Dit gebeurt niet en dat is waarschijnlijk te verklaren door een samenhang van verschillende factoren. Bovenstaande effecten van leptine op het calciummetabolisme, de invloed van oestrogenen en de verhoogde voederopname post partum zullen waarschijnlijk een belangrijke invloed hebben op de stijgende leptineconcentraties rond de partus. In de literatuur is ook veel verschenen over leptineresistentie (Martin et al., 2008). Leptine heeft een belangrijke invloed op verschillende parameters rond de partus. Voor bepaalde zaken, zoals de effecten van leptine op het botmetabolisme, moet een verhoogde concentratie aan leptine aanwezig

46

zijn. Een positieve energiebalans tijdens de dracht met verhoogde leptineconcentraties als gevolg, kan ervoor zorgen dat er rond de partus een leptineresistentie bestaat waardoor er een nog sterkere stijging is van leptine. Deze leptineresistentie zouden we dan voornamelijk verwachten bij de ad libitum groep. Er werd echter geen duidelijk verschil tussen beide behandelingen op de leptineconcentratie gezien. 2.3.2.2. Invloed van leptine op reproductie Effecten van het verloop van leptine op reproductieparameters konden niet nagegaan worden wegens de beperkte tijdspanne waarin bloedstalen verzameld werden. Er was echter geen verschil in het verloop van leptine tijdens de periode waarin een verschillend voederschema gegeven werd. Eventuele verschillen in reproductieparameters zullen dus niet aan de hand van leptineconcentraties tijdens de proef te verklaren zijn. De Rensis et al. (2005) konden geen effect van leptine op reproductieparameters aantonen. Misschien zijn er wel verschillen in de leptineconcentraties tussen de verschillende condities maar dit werd in deze studie niet verder onderzocht. Dit zou wel een effect kunnen hebben op het ISI. Summer et al. (2009) toonden aan dat leptinegehaltes groter dan 2,3 ng/ml samen gingen met een significant korter interval spenen-bronst. 2.3.2.3. Enkele besluiten over leptine rond de partus Het oorspronkelijk idee dat de concentratie van leptine voornamelijk een weergave was van de energiebalans (Houseknecht en Portocarrero, 1998) is voor de peripartale periode weerlegd. Enkele dagen voor tot enkele dagen na de partus is er bij de ad libitum groep een positieve energiebalans terwijl er voor de gerantsoeneerde groep een negatieve energiebalans was. Toch stijgt de leptineconcentratie bij beide voederschema’s tot drie dagen post partum. Er is beschreven dat tal van andere fysiologische aspecten ook een rol spelen. Deze zullen rond de partus waarschijnlijk harder doorwegen op leptine dan de energiebalans. Een ad libitum voederopname vanaf de laatste week van de dracht heeft dus geen invloed op het verloop van leptine. Het is wel belangrijk om nog te controleren of er geen verschil te vinden is tussen de verschillende voederschema’s afhankelijk van de conditie van de dieren.

47

2.4. Conclusie Zeugen kunnen een ad libitum voederschema vanaf een week voor werpen aan. Er werd geen terugval in de voederopname gezien. Dieren op een ad libitum voederschema waren in een betere conditie bij het spenen. Het ad libitum of gerantsoeneerd voederen in de peripartale periode had geen effect op reproductieve parameters van de cyclus waarin de proef plaatsvond. Op basis van de gemeten parameters in de vermelde tijdspanne kunnen we stellen dat het weinig verschil maakt of er ad libitum of gerantsoeneerd gevoederd wordt tijdens de peripartale periode als de zeug maar in een goede conditie verkeert op dag 106 van de dracht. Effecten op reproductieresultaten van volgende worpen of verschillende effecten naargelang de conditie moeten verder onderzocht worden. De pleiotrope werking van leptine kan zeer belangrijke invloeden hebben rond de partus. De mogelijkheid leptinegehaltes via voederschema’s in een bepaalde richting te sturen, zou een grote troef kunnen zijn in een correct management van de zeug. Een ad libitum of gerantsoeneerd peripartaal voederschema had echter geen enkel effect op de leptineconcentraties. Andere aspecten dan de energiebalans hadden waarschijnlijk een grote impact op de concentratie leptine. Via aanpassingen aan voederschema’s op andere tijdstippen in de cyclus van de zeug en/of aanpassingen van de voedersamenstelling kan de leptineconcentratie rond de partus eventueel wel nog gestuurd worden. Er zijn dus nog tal van pistes die onderzocht moeten worden.

48

3. Literatuurlijst Baek K., Barlow A.A., Allen M.R., Bloomfield S.A. (2008). Food restriction and simulated microgravity: effects on bone and serum leptin. Journal of Applied Physiology 104, 1086-1093. Banks W.A., Kastin A.J., Huang W.T., Jaspan J.B., Maness L.M. (1996). Leptin enters the brain by a saturable system independent of insulin. Peptides 17, 305-311. Barb C.R. (1999). The brain-pituitary-adipocyte axis: role of leptin in modulating neuroendocrine function. Journal of Animal Science 77, 1249-1257. Barb C.R., Barrett J.B., Kraeling R.R. (2004). Role of leptin in modulating the hypothalamic-pituitary axis and luteinizing hormone secretion in the prepuberal gilt. Domestic Animal Endocrinology 26, 201-214. Barb C.R., Barrett J.B., Kraeling R.R. Rampacek G.B. (1999). Role of leptin in modulating neuroendocrine function: a metabolic link between the brain-pituitary and adipose tissue. Reproduction in Domestic Animals 34, 111-125. Barb C.R., Barrett J.B., Kraeling R.R., Rampacek G.B. (2001a). Serum leptin concentrations, luteinizing hormone and growth hormone secretion during feed and metabolic fuel restriction in the prepubertal gilt. Domestic Animal Endocrinology 20, 47-63. Barb C.R., Hausman G.J., Czaja K. (2005). Leptin: a metabolic signal affecting central regulation of reproduction in the pig. Domestic Animal Endocrinology 29, 186-192. Barb C.R., Hausman G.J., Houseknecht K.L. (2001b). Biology of leptin in the pig. Domestic Animal Endocrinology 21, 297-317. Barb C.R., Hausman G.J., Lents C.A. (2008). Energy metabolism and leptin: effects on neuroendocrine regulation of reproduction in the gilt and sow. Reproduction in Domestic Animals 43 (Suppl. 2), 324-330. Barb C.R., Kraeling R.R. (2004). Role of leptin in the regulation of gonadotropin secretion in farm animals. Animal Reproduction Science 82-83, 155-167. Barb C.R., Yan X., Azain M.J., Kraeling R.R., Rampacek, G.B., Ramsay T.G. (1998). Recombinant porcine leptin reduces feed intake and stimulates growth hormone secretion in swine. Domestic Animal Endocrinology 15 (1), 77-86. Bjorbaek C., Kahn B.B. (2004). Leptin signaling in the central nervous system and the periphery. Recent Progress in Hormone Research 59, 305-331. Borges V.F., Bernardi M.L., Bortolozzo F.P. Wentz I. (2005). Risk factors for stillbirth and foetal mummification in four Brazilian swine herds. Preventive Veterinary Medicine 70 (3-4), 165-176. Budak E., Sanchez M.F., Bellver J., Cervero A., Simon C. Pellicer A. (2006). Interactions of the hormones leptin, ghrelin, adiponectin, resistin, and PYY3-36 with the reproductive system. Fertility and Sterility 85 (6), 1563-1581. Cameron N.D., Penman J.C., McCullough E. (2000). Serum leptin concentration in pigs selected for high or low daily food intake. Genetic Research 75, 209-213. Carvalheira J.B.C., Siloto R.M.P., Ignacchitti I., Brenelli S.L., Carvalho C.R.O., Leite A., Velloso L.A., Gontijo J.A.R., Saad M.J.A. (2001). Insulin modulates leptin-induced STAT3 activation in rat hypothalamus. FEBS Letters 500, 119-124.

49

Close W.H., Noblet J., Heavens R.P. (1985). Studies on the energy-Metabolism of the pregnant sow 2. The parturition and utilization of metabolizable energy-intake in pregnant and non-pregnant animals. British Journal of Nutrition 53, 267-279. Cock T., Auwerx J. (2003). Leptin: cutting the fat off the bone. The Lancet 263, 1572-1574. Considine R.V., Caro J.F. (1997). Leptin and the regulation of body weight. International Journal of Biochemistry and Cell Biology 29 (11), 1255-1272. Cools A. (2010). Houd energiebehoefte dragende zeug op peil. Varkensbedrijf 1, 22-23. Cunningham M.J., Clifton D.K., Steiner R.A. (1999). Leptin’s actions on the reproductive axis: perspective and mechanisms. Biology of Reproduction 60, 216-222. Cusin I., Sainsbury A., Doyle P., Rohner-jeanrenaud F., Jeanrenaud B. (1995). The ob gene and insulin. A relationship leading to clues to the understanding of obesity. Diabetes 44 (12), 14671470. Czaja K. (2006). Transsynaptic connections between the hypothalamus en adipose tissue: relationship to reproduction. Society of Reproduction and Fertility Supplement 62, 45-53. Czaja K., Lakomy M., Sienkiewicz W., Kaleczyc J., Pidsudko Z., Barb C.R., Rampacek G.B., Kraeling R.R. (2002). Distribution of neurons containing leptin receptors in the hypothalamus of the pig. Biochemical and Biophysical Research Communications 298, 333-337. De Rensis F., Gherpelli M., Superchi P., Kirkwood R.N. (2005). Relationship between backfat depth and plasma leptin during lactation and sow reproductive performance after weaning. Animal Reproduction Science 90, 95-100. Devillers N., Farmer C., Mounier A., Le Dividich J., Prunier A. (2004). Hormones, IgG and lactose changes around parturition in plasma, and colostrums or saliva of multiparous sows. Reproduction Nutrition Development 44, 381-396. Eissen J.J., Kanis E., Kemp B. (2000). Sow factors affecting voluntary feed intake during lactation. Livestock Production Science 64, 147-165. Elefteriou F., Karsenty G. (2004). Bone mass regulation by leptin: a hypothalamic control of bone formation. Pathologie Biologie 52, 148-153. Estienne M.J., Harper A.F., Kozink D.M., Knight J.W. (2003). Serum and milk concentrations of leptin in gilts fed a high- or low-energy diet during gestation. Animal Reproduction Science 75, 95-105. Ewan R.C. (2001). Energy utilization in swine nutrition. In : Lewis A.J. and Southern L.L. (Editors) Swine nutrition, 2

nd

edition, CRC Press LLC, Florida, p. 85-94.

Flier J.S. (1998). Clinical review 94 What’s in a name? In search of leptin’s physiological role. Journal of Endocrinology and Metabolism 83 (5), 1407-1413. Franks P.W., Loos R.J.F., Brage S., O’Rahilly S., Wareham N.J., Ekelund U. (2007). Physical activity energy expenditure may mediate the relationship between plasma leptin levels and worsening insulin resistance independently of adiposity. Journal of Applied Physiology 102, 1921-1926. Havel P.J. (2000). Role of adipose tissue in body-weight regulation: mechanisms regulating leptin production and energy balance. Proceedings of the Nutrition Society 59, 359-371. Henry B.A., Clarke I.J. (2008). Adipose tissue hormones and the regulation of food intake. Journal of Neuroendocrinology 20, 842-849.

50

Houseknecht K.L., Baile C.A., Matteri R.L., Spurlock M.E. (1998). The biology of leptin: a review. Journal of Animal Science 76, 1405-1420. Houseknecht K.L., Portocarrero C.P. (1998). Leptin and its receptors: regulators of whole-body energy homeostasis. Domestic Animal Endocrinology 15 (6), 457-475. Guillemet R., Dourmad J.Y., Meunier-Salaun M.C. (2006). Feeding behavior in primiparous lactating sows: impact of a high-fiber diet during pregnancy. Journal of Animal Science 84, 4274-2481. Kieffer T.J., Heller R.S., Leech C.A., Holz G.G., Habener F. (1997). Leptin suppression of insulin +

secretion by the activation of ATP-sensitive K channels in pancreatic β-cells. Diabetes 46, 10871093. Koketzu Y., Dial G.D., Pettigrew J.E. King V.L. (1997). Influence of feed intake during individual weeks of lactation on reproductive performance of sows on commercial farms. Livestock Production Science 49, 217-225. Kosior-Kozecka U., Bobowiec R. (2007). Effect of leptin, insulin, and IGF-1 on GnRH-induced LH secretion from porcine pituitary cells in vitro. Bulletin of the Veterinary Institute in Pulawy 51, 439443. Könner A.C., Klöckener T., Brüning J.C. (2009). Control of energy homeostasis by insulin and leptin: Targeting the arcuate nucleus and beyond. Physiology and Behavior 97, 632-638. Liesegang A., Loch L., Burgi E., Risteli J. (2005). Influence of phytase added to a vegetarian die ton metabolism in pregnant and lactating sows. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 89, 120-128. Lin J., Barb C.R., Matteri R.L., Kraeling R.R., Chen X., Meinersmann R.J., Rampacek G.B. (2000). Long form leptin receptor mRNA expression in the brain, pituitary, and other tissues in the pig. Domestic Animal Endocrinology 19, 53-61. Maes D.G.D., Janssens G.P.J., Delputte P., Lammertyn A., de Kruif A. (2004). Back fat measurements in sows from three commercial pig herds: relationship with reproductive efficiency and correlation with visual body condition scores. Livestock Production Science 91, 57-67. Martin S.S., Qasim A., Reilly M.P. (2008). Leptin resistance a possible interface of inflammation and metabolism in obesity-related cardiovascular disease. Journal of the American College of Cardiology 52, 1201-1210. Mitchell S.E., Rees W.D., Hardie L.J., Hoggard N., Tadayyon M., Arch J.R.S., Trayhurn P. (1997). Ob gene expression and secretion of leptin following differentiation of rat preadipocytes to adipocytes in primary culture. Biochemical and Biophysical Research Communications 230, 360-364. Moschos S., Chan J.L., Mantzoros C.S. (2002). Leptin and reproduction: a review. Fertility and Sterility 77, 433-444. Myers M.G., Cowley M.A., Münzberg H. (2008). Mechanisms of leptin action and leptin resistance. Annual Review of Physiology 70, 537-556. Neil M. (1996). Ad libitum lactation feeding of sows introduced immediately before, at, or after farrowing. Animal Science 63, 497-505.

51

O’Dowd S., Hoste S., Mercer J.T., Fowler V.R., Edwards S.A. (1997). Nutritional modification of body composition and the consequences for reproductive performance and longevity in genetically lean sows. Livestock Production Science 52, 155-165. Oliviero C., Kokkonen T., Heinonen M., Sankari S., Peltoniemi O. (2009). Feeding sow with high fibre diet arouns farrowing and early lactation: impact on intestinal activity, energy balance related parameters and litter performance. Research in Veterinary Science 86, 314-319. Papadopoulos G.A., Maes D.G.D., Van Weyenberg S., van Kempen T.A.T.G., Buyse J., Janssens G.P.J. (2009). Peripartal feeding strategy with different n-6:n-3 ratios in sows: effects on sows’ performance, inflammatory and periparturient metabolic parameters. British Journal of Nutrition 101, 348-357. Pinkney J.H., Coppack S.W., Mohamed-Ali V. (1998). Effects of isoprenaline on plasma leptin and lipolysis in humans. Clinical Endocrinology 48, 407-411. Porter R.K., Andrews A. (1998). Effects of leptin on mitochondrial ‘proton leak’ and uncoupling proteins: implications for mammalian energy metabolism. Proceedings of Nutrition Society 57, 455460. Prunier A., Guadarrama C.A.M., Mourot J., Quesnel H. (2001). Influence of feed intake during pregnancy and lactation on fat body reserve mobilisation, plasma leptin and reproductive function of primiparous lactating sows. Reproduction Nutrition Development 41, 333-347. Prunier A., Quesnel H. (2000). Nutritional influences on the hormonal control of reproduction in female pigs. Livestock Production Science 63, 1-16. Qian H., Barb C.R., Compton M.M., Hausman G.J., Azain M.J., Kraeling R.R., Baile C.A. (1999). Leptin mRNA expression and serum leptin concentrations as influenced by age, weight, and estradiol in pigs. Domestic Animal Endocrinology 16 (2), 135-143. Ramsay T.G., Yan X., Morrison C. (1998). The obesity gene in swine : sequence and expression of porcine leptin. Journal of Animal Science 76, 484-490. Revell D.K., Williams I.H., Mullan B.P., Ranford J.L., Smits R.J. (1998). Body composition at farrowing and nutrition during lactation affect the performance of primiparous sows: I. Voluntary feed intake, weight loss, and plasma metabolites. Journal of Animal Science 76, 1729-1737. Robert C., Palin M-F., Coulombe N., Roberge C., Silversides F.G., Benkel B.F., McKay R.M., Pelletier G. (1998). Backfatt thickness in pigs is positively associated with leptin mRNA levels. Canadian Journal of Animal Science 78, 473-482. Sinclair A.G., Bland V.C., Edwards S.A. (2001). The influence of gestation feeding strategy on body composition of gilts at farrowing and response to dietary protein in a modified lactation. Journal of Animal Science 79, 2397-2405. Smolinska N., Kaminska T., Siawrys G., Przala J. (2009). Long form of leptin receptor gene and protein expression in the porcine trophoblast and uterine tissues during early pregnancy and the oestrous cycle. Animal Reproduction Science 113, 125-136. Spurlock M.E., Frank G.R., Cornelius S.G. Ji S., Gawain M.W., Bidwell C.A. (1998a). Obese gene expression in porcine adipose tissue is reduced by food depriviation but not by maintenance or submaintenance intake. Journal of Nutrition 128, 677-682.

52

Spurlock M.E., Gabler N.K. (2008). The development of porcine models of obesity and the metabolic syndrome. The journal of nutrition 138, 397-402. Spurlock M.E., Ranalletta M.A., Cornelius S.G., Frank G.R., Willis G.M., Ji S., Grant A.L., Bidwell C.A. (1998b). Leptin expression in porcine adipose tissue is not increased by endotoxin but is reduced by growth hormone. Journal of Interferon and Cytokine Research 18, 1051-1058. Summer A., Saleri R., Malacarne M., Bussolati S., Beretti V., Sabbioni A., Superchi P. (2009). Leptin in sow: influence on the resumption of cycle activity after weaning and on the piglet gain. Livestock Science 124, 107-111. Taiz L., Zeiger E. (2006). Auxin measurement by radioimmunoassay. In: Taiz L. en Zeiger E. (Editors) th

Plant Physiology, 4 edition, internetreferentie: http://4e.plantphys.net/article.php?ch=0&id=182. Tartaglia L.A. (1997). The leptin receptor. The Journal of Biological Chemistry 272 (10), 6093-6096. Trayhurn P., Duncan J.S., Rayner D.V. (1995). Acute cold-induced suppression of ob (obese) gene expression in white adipose tissue of mice: mediation by the sympathetic system. Biochemical Journal 311, 729-733. Trayhurn P., Duncan J.S., Hoggard N., Rayner D.V. (1998). Regulation of leptin production: a dominant role for the sympathetic nervous system? Proceedings of the Nutrition Society 57, 413419. Tu H., Kastin A.J., Hsuchou H., Pan W. (2007). Soluble receptor inhibits leptin transport. Journal of Cellular Physiology 9999, 1-5. Van der Peet-Schwering C.M.C., Kemp B., Binnendijk G.P., den Hartog L.A., Vereijken P.F.G., Verstegen M.W.A. (2004). Effects of additional starch or fat in late-gestation high nonstarch polysaccharide diets on litter performance and glucose tolerance in sows. Journal of Animal Science 82, 2964-2971. Van Weyenberg S., Buyse S., Janssens G.P.J. (2007a). Increased plasma leptin through L-carnitine supplementation is associated with an enhanced glucose tolerance in healthy ponies. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 93 (2), 203-208. Van Weyenberg S., Hesta M., Buyse J., Janssens G.P.J. (2007b). The effect of weight loss by energy restriction on metabolic profile and glucose tolerance in ponies. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 92, 538-545. Wang J., Liu R., Hawkins M., Barzilai N., Rossetti L. (1998). A nutrient-sensing pathway regulates leptin gene expression in muscle and fat. Nature 393, 684-688. Weigle D.S. (1994). Appetite and the regulation of body composition. The FASEB Journal 8, 302-310. Weldon W.C., Lewis A.C., Louis G.F., Kovar J.L., Gieseman M.A. Miller P.S. (1994a). Postpartum hypophagia in sows: I. Effects of gestation feeding level on feed intake, feeding behavior, and plasma metabolite concentrations during lactation. Journal of Animal Science 72, 387-394. Weldon W.C., Lewis A.C., Louis G.F., Kovar J.L., Miller P.S. (1994b). Postpartum hypophagia in primiparous sows: II. Effects of feeding level during gestation and exogenous insulin on lactation feed intake, glucose tolerance, and epinephrine-stimulated release of nonesterified fatty acids and glucose. Journal of Animal Science 72, 395-403.

53

Whisnant C.S., Harrell R.J. (2002). Effect of short-term feed restriction and refeeding on serum concentrations of leptin, luteinizing hormone and insulin in ovariectomized gilts. Domestic Animal Endocrinology 22, 73-80. Wolf G. (2008). Energy regulation by the skeleton. Nutrition Reviews 66 (4), 229-233. Wu G., Bazer F.B., Davis T.A., Jaeger L.A., Johnson G.A., Kim S.W., Knabe D.A., Meininger C.J., Spencer T.E., Yin Y. (2007). Important roles for the arginine family of amino acids in swine nutrition and production. Livestock Science 112 (1-2), 8-22. Young M.G., Tokach M.D., Aherne F.X., Main R.G., Dritz S.S., Goodband R.D., Nelssen L. (2004). Comparison of three methods of feeding sows in gestation and the subsequent effects on lactation performance. Journal of Animal Science 82, 3058-3070. Zhang Y., Proenca R., Maffei M., Barone M., Leopold L., Friedman J.M. (1994). Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue. Nature 372, 425-432.

54

Dankwoord Ik bedank An Cools voor de vele hulp, discussie en overleg bij dit onderzoek. Ook professor Geert Janssens en professor Dominiek Maes zou ik willen bedanken voor het nalezen van deze masterproef.

55