Wetenschappers van het Leibniz-instituut voor landbouwhuisdierenbiologie (FBN) in het Duitse Dummerstorf konden voor het eerst aantonen dat hoge omgevingstemperaturen bij melkkoeien direct de natuurlijke darmbarrière kunnen beïnvloeden. Een beschadigde afweerbarrière maakt de weg vrij voor bacteriën en andere ziekteveroorzakers, die meer en mogelijkerwijs ook dieper in de lagen van de darm kunnen dringen en daar een immuunafweerreactie in de vorm van gemigreerde immuuncellen kunnen veroorzaken.

Wat is het probleem: hitte of minder voeropname?

In het betreffende onderzoek werden Holstein-koeien blootgesteld aan hoge omgevingstemperaturen en een hoge luchtvochtigheid (temperatuur 28 graden Celsius, THI 76). Zo werd gedurende meerdere dagen een hitteperiode gesimuleerd onder gestandaardiseerde omstandigheden. Het doel van het onderzoek was beter begrijpen van het fysiologische verloop van de reactie van koeien op hittestress. Bij het Leibniz-instituut zijn voor dergelijke simulaties een klimaatkamer en vier respiratiekamers beschikbaar. Daarin kan met de modernste methoden onder gecontroleerde temperatuur- en luchtvochtigheidstoestanden worden geëxperimenteerd.

Het bijzondere in dit geval: tot nu toe was onduidelijk of veel van de veranderingen (onder meer melkproductie) die bij de dieren worden gezien, bij hittestress enkel het gevolg zijn van de verminderde voeropname. Daarom worden nu controlekoeien zonder hittestress parallel onderzocht. Deze koeien kregen enkel de hoeveelheid voer, die de dieren met hittestress ook opnamen. Door de vergelijking van deze twee groepen konden de wetenschappers erachter komen wat de directe uitwerkingen van de hitte zijn en wat de indirecte gevolgen zijn door de verlaagde voeropname.

Hittestress beïnvloedt natuurlijke darmbarrière

“Bij de histologische onderzoeken van de dunne darm (jejunum) van dieren met hittestress hebben we de migratie van de tot nu toe nog niet nader vastgestelde cellen en clusters van cellen in de bindweefsellaag (submucosa) van de dunne darm bekeken”, vertelt wetenschapper Dr. Elke Albrecht van het instituut voor spierbiologie en groei aan het FBN. “Dat kan wederom het gevolg van een verstoorde darmbarrière zijn.”

De beoordeling van de RNA-data van deze cellen en celclusters, gaf aan dat het bij de migrerende cellen om immuuncellen gaat, namelijk een subtype van macrofagen, die tot dusver in deze vorm en in deze weefsellaag van de darm nog niet beschreven zijn. Macrofagen zijn immuuncellen, ie lichaamsvreemde eiwitten of glycoproteïnen, bijvoorbeeld van virussen en bacteriën, herkennen die het weefsel binnengedrongen zijn en door fagozytase (afvoeren en onschadelijk maken van lichaamsvreemde stoffen) elimineren. Verder wijzen ook veranderingen in de expressie van darmwandafdichtende eiwitten op een verstoorde darmbarrière als gevolg van hittestress.

“In zoverre is duidelijk dat de toenemende hittestress direct gevolgen heeft voor de gezondheid van de darm van de melkkoeien en niet enkel heeft te maken met de gereduceerde voeropname bij hoge temperaturen”, verklaart Dr. Christa Kühn van het betrokken instituut voor genoombiologie.

Hittestress blijft thema voor de melkproductie

“Met het oog op de globale klimaatverandering is het noodzakelijk fundamentele fysiologische mechanismen van hittestress op te helderen. Daarvoor zijn bij FBN meer studies gepland om de invloed van de doorlatendheid van de darm en de immuunafweer in het verloop van de tijd dat de hittestress aanhoudt, preciezer te onderzoeken”, kondigde Dr. Björn Kuhla van het Oskar Kellner-instituut voor voedingsfysiologie aan. Bovendien gaat het om doelgerichte interventiemaatregelen voor het afzwakken van de hittestress door het inzetten van speciale voedings- en huisvestingsstrategieën en het fokken op dieren met een betere hittetolerantie.

De onderzoeksresultaten zijn begin deze maand gepubliceerd in ‘Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America’:

‘Heat stress directly impairs gut integrity and recruits distinct immune cell populations into the bovine intestine“, PNAS first published May 7, 2019,

Tekst: Katrin Berkemeier

Bron en foto: Leibniz-instituut voor landbouwhuisdierenbiologie (FBN)