In questo studio abbiamo analizzato l'impatto dellethermophiluds Streptococcus sull'epitelio del colon di ratto. Dopo la generazione del modello di ratto axenico e inoculato con S. thermophilus abbiamo investigato l'interazione tra il batterio e epithelo del colon di ratto. Dopo questo studio integrativo abbiamo analizzato l’espressione genica del colon usando due diversi approcci: Ibridazione sottrattiva I trascritti ottenuti dopo il sequenziamento dei cloni ottenuti con la SSH sono stati raggruppati in diversi categorie funzionali: arresto del ciclo cellulare e induzione del differenziamento, comunicazione cellulare e binding . due geni candidati sono stati privilegiati, krupel like fattore 4 e 14-3-3σ. Questi geni candidati sono stati analizzati mediante RT-PCR, qRT-PCR e Western Blot in animali mono-associati e in animali germ-free. I test hanno confermato che l’espressione dei geni candidati aumenta in presenza di S. thermophilus. Microarray Analysis. L’spressione genica è stata misurata per due gruppi di animali: i) ratti privi di germi, ii) ratti mono-associati con il ceppo LMD9 di Streptococcus thermophilus. I risultati delle analisi dei dati di microarray indicano che Streptococcus thermophilus influenza notevolmente l'espressione genica nelle cellule epiteliali del colon. / In this study we have investigated the impact of Streptococcus thermophiluds on the rat colonic epithelium. After generation of the model axenic rat and inoculated with S. thermophilus we have investigated the interplay between bacteria and host colon. Colonic epithelium gene expression was investigated also, with two different approaches: Suppressive Subtractive Hybridization. The subtraction library was prepared subtracting mRNA between epithelial cells from colonic mono-associated rats and germ-free rats. The transcripts generated by SSH were grouped into divers Functional groups: cell-cycle arrest and induction of differentiation; cell-communication and binding. Tow candidates genes were privileged, krupel like factor 4 and 14-3-3σ. These candidate genes were tested by RT-PCR, qRT-PCR and Western blot in mono-associated animals and in germ-free animals. The tests confirmed that candidate genes increase their expression in the presence of S. thermophilus. Microarray analysis. Gene expression was measured in tow groups of animals: i) germ-free rats; ii) mono-associated rats inoculated with LMD9 strain of Streptococcus thermophilus. The results of microarray analysis data show that Streptococcus thermophilus remarkably affected gene expression in the colonic epithelial cells. Streptococcus thermophilus enhanced the expression of genes involved in different pathways in the host, compared to the gem free group.

Per studiare le ripercussioni metaboliche e produttive di alterazioni della funzionalità del digerente sono state condotte tre sperimentazioni. Nella prima sono state controllate le condizioni di acidosi ruminale in bovine di allevamenti commerciali: in essi non si sono riscontrati valori di ph capaci di indurre seri effetti negativi a livello digestivo-metabolico, ma certamente a rischio. In tali condizioni, i più bassi valori di ph ruminali sarebbero soprattutto indice di una maggiore ingestione di alimenti, favorita anche da migliori condizioni generali di salute delle bovine. Nella seconda sperimentazione, l'applicazione di stress acuti a bovine in lattazione ha prodotto un rallentamento nel transito ruminale, soprattutto in animali in lattazione avanzata, confermando la possibilità che lo stress acuto rappresenti un fattore di rischio per anomalie digestivo/fermentative. Nella terza prova, relativa alla funzionalità del grosso intestino di conigli esposti a diete con diversi livelli di amido, performance produttive leggermente più favorevoli si sono registrate con la dieta più alta in fibra digeribile. A fronte di analoghe caratteristiche del digerente tra le tesi, alcuni parametri ematici ,soprattutto con riferimento allo status ossidativo, hanno permesso di porre in evidenza un quadro metabolico più favorevole associato all'uso di diete meno amidacee. Quindi, alterazioni dei processi fermentativi, possono avere conseguenze sul livello produttivo e sullo stato di salute dell'animale. Per una migliore interpretazione dei dati della funzionalità del digerente appare utile il supporto di taluni parametri ematici. / Three experiments were carried out to study the metabolic and productive effects of some changes of the digestive functionality. In the first experiment, the degree of ruminal acidosis was controlled on dairy cows from commercial farms: the low observed ph values were indices of risks but not so low to have serious adverse effects at digestive-metabolic level. However in these circumstances, the lower ph would be especially indices of a greater feed intake, in turn favoured by a better general animal health. In the second experiment, the application of acute stress to lactating cows showed digesta rumen passage rate of digesta, especially in late lactation, confirming the possibility that the acute stress could be a risk factor for digestive abnormalities. In the third one, on the large intestine functionality of rabbits exposed to diets with different levels of starch, some slightly better performances were obtained with the diet richer in digestible fibre. Though main digestive traits were unaffected by treatments, some blood parameters, particularly those linked to the oxidative status, revealed a more favourable metabolic situation associated with the use of less starchy diets. Hence, alteration of the fermentative processes may impair animal production and/or the animal health conditions. For a better interpretation of the parameters of the digestive system functionality the support of some specific blood parameters appears useful.

Quattro diversi esperimenti sono stati eseguiti per investigare i fattori che influenzano la fermentazione ruminale delle diete altamente fermentescibili e per sviluppare un modello per studiare la permeabilità gastro-intestinale nei ruminanti. Nello studio 1, quattro ibridi di mais sono stati valutati per la digeribilità ruminale delle loro frazioni. I risultati suggeriscono che i genotipi e le fasi di maturità influenzano fortemente la digeribilità della sostanza secca e dell’amido nel rumine. Nello studio 2, i risultati della fermentazione in vitro di diversi zuccheri ha rivelato che il lattulosio può essere uno zucchero indicatore per studiare la permeabilità intestinale nei ruminanti, grazie alla sua bassa fermentescibilità ruminale. Nello studio 3, per la prima volta un modello di enteropatia indotta da indometacina è stato utilizzato per valutare nei ruminanti la permeabilità dell’intestino tenue attraverso il test del lattulosio. I risultati mostrano che il lattulosio è passato dall'intestino al sangue modificando alcuni parametri metabolici e dell'infiammazione. Nello studio 4, una acidosi acuta è stata indotta in pecore per testare la permeabilità gastro-intestinale con il test del lattulosio. I risultati hanno dimostrato che l'acidosi acuta compromette il funzionamento della barriera gastro-intestinale consentendo l'assorbimento e la traslocazione di LPS e altre sostanze nocive e incrementa l'infiammazione. / Four different experiments were performed for the better understanding of the factors that affect rumen fermentation of highly fermentable diets and to develop a model to study GI permeability in ruminants. In study 1, four corn hybrids recommended for corn silage were evaluated for ruminal starch digestibility of their grain fractions. Results suggest that the genotypes and maturity stages greatly influenced the DM and starch digestibility in rumen. In study 2, the results of the in vitro rumen fermentation of different naturally occurring and synthetic sugars revealed that lactulose can be a good probe sugar to study GI tract permeability in ruminants due to its low and slow fermentation rate in rumen. In study 3, for the first time an indomethacin-induced enteropathy model was used in ruminants to assess small intestinal permeability by the lactulose test. The results established that lactulose passed from the intestine to blood with perturbation of some metabolic parameters and inflammation. In study 4, acute acidosis was induced in sheep to test GI permeability during acidosis condition by lactulose test. The results demonstrated that acute acidosis impair the GI barrier function which allow absorption and translocation of LPS and other harmful substances and increase inflammation.

Il fattore antisecretivo (AF) è una proteina secreta nel plasma e nei tessuti dei mammiferi, che ha dimostrato di essere un potente inibitore dell’ipersecrezione intestinale e dell'infiammazione. Dopo il bando degli AGP, diversi approcci nutrizionali finalizzati all’ottimizzazione della fase di transizione dello svezzamento e alla riduzione delle malattie intestinali sono stati proposti, ma con scarsi risultati rispetto agli antibiotici. Le diete in grado di indurre la secrezione endogena di AF potrebbero essere una valida alternativa agli AGP. Si ritiene che AF contenuto nel colostro e nel latte delle scrofe possa essere un fattore di protezione contro la diarrea nei suinetti. E’ stato dimostrato che è possibile incrementare il livello di AF nel plasma attraverso la dieta, sia nell’uomo che negli animali, con l’ingestione di cereali sottoposti ad un particolare processo idro-termico (HPC). In questa tesi è stato studiato l’effetto dell’aggiunta di HPC alla dieta di suinetti svezzati, sulle performance e sullo stato infiammatorio dell’epitelio intestinale. La supplementazione della dieta con HPC ha migliorato ADG e FCR durante tutto il periodo sperimentale. I valori I-FABP, considerato un parametro del danneggiamento della mucosa intestinale, nel plasma dei suinetti sono risultati bassi in tutti i gruppi e non influenzati dalla dieta. L'attività antisecretiva di AF-16, il dominio attivo della proteina, è stata valutata mediate su colture cellulari IPEC-J2 trattate con tossina colerica (CT) in Ussing chamber. AF-16 non ha inibito l’incremento di Isc indotto da CT. E’ stato osservato un ridotto incremento di Isc durante la somministrazione contemporanea di AF-16 e CT. L'attività anti-infiammatoria di AF-16 è stata studiata in colture di macrofagi RAW 264,7, trattati con LPS, e su macrofagi alveolari di suino stimolati con PMA. AF-16 ha ridotto la produzione di NO nei macrofagi stimolati con LPS in funzione del dosaggio, con maggiori effetti a dosaggi più elevati. L’effetto antiinfiammatorio di AF-16 non è stata confermata dai ROS test, neanche usando dosi elevate di peptide. I risultati confermano l’efficacia dei cereali HPC come promotori della crescita nei suinetti. Ulteriori studi in vitro sono necessari per capire il meccanismo d’azione di AF. / The antisecretory factor (AF) is a protein secreted in plasma and other tissue fluids in mammalians which was shown to be a potent inhibitor of intestinal fluid secretion and inflammation. After the AGP ban, several nutritional approaches aimed to the optimization of the weaning transition and reduction of gut diseases have been proposed, but the success rates are really low compared to antimicrobials. AF-inducing diets appear to be suitable alternatives to AGP. Indeed AF content in sows’ colostrum and milk appears to be a protection factor against diarrhoea in suckling piglets. Increased AF level in plasma by dietary means, such as feeding hydro-thermally processed cereals (HPC), has been demonstrated in human and animals. We tested the effect of two different HPC level of inclusion in a wheat-barley based diet on weaned piglets growth performance, reared in an experimental farm. The results confirmed the efficacy of HPC as growth promoters in piglet nutrition: HPC supplementation improved ADG and FCR. In vitro test were made to study the antisecretory and anti-inflammatory properties of the AF protein and its mechanism of action by using AF-16, the active region of the protein. The Ussing chamber experiments performed on polarized IPEC-J2 cells confirmed the neuronal involvement in the antisecretory activity of AF. In fact, AF-16 did not inhibit CT-induced Isc. A slower rate of Isc increase was observed during the simultaneous administration with AF-16 and CT. High dosages of AF-16 were found to reduce the LPS-stimulated NO production in RAW264.7 cell, thus supporting the hypothesis of an anti-inflammatory action. On the contrary, no significant results were obtained on PMA-stimulated ROS generation in pig alveolar macrophages.

Nel corso dell’ultimo secolo, i programmi di miglioramento genetico hanno portato a notevoli progressi nelle razze bovine nonostante le conoscenze scarse o assenti relative ai geni coinvolti e alle loro funzioni. In questa tesi il genoma bovino è stato studiato con tecnologie massive, impiegando metodiche d’analisi sia tradizionali sia innovative per identificare i geni che controllano i fenotipi complessi e dare supporto al sistema allevatoriale. Nella prima parte del lavoro pannelli SNP a media densità sono stati utilizzati per l’individuazione di ”selection signature” condivise tra razze bovine da latte o da carne, identificando geni candidati specifici per l’attitudine produttiva, e di regioni associate ai fenotipi produttivi in razze da latte. L’associazione è stata effettuata sia con una regressione classica sia con un approccio “gene-centrico” innovativo. Regioni e geni associati significativamente ai fenotipi legati alla produzione lattea sono risultati essere razza specifici. Nella seconda parte, i dati dal sequenziamento dell’esoma e da pannelli SNP ad alta densità sono stati combinati per identificare mutazioni deleterie nella razza Frisona. Diversi approcci sono stati combinati per filtrare e ordinare le varianti genetiche. Alcuni geni che controllano meccanismi biologici di base, quali la fertilità e lo sviluppo, sono stati identificati come candidati ad essere deleteri. Per queste indagini sono stati utilizzati alcuni strumenti bioinformatici già disponibili e, quando necessario, sono stati sviluppati nuovi approcci e procedure. / In the last century, advanced breeding methods have increased the rate of genetic gain in cattle but, with a few exceptions, genes and molecular functions underlying phenotypic variation are still largely unknown. In this thesis, the bovine genome was studied with high-throughput technologies using established and innovative procedures to search for genes controlling complex traits and support bovine breeding. In the first part a medium density marker panel was used to detect selection signatures shared by dairy or by beef breeds, identify candidate genes for specific production aptitudes, and genomic regions associated to production traits in dairy cattle. Genome wide association was run using a classic regression and an innovative gene-centric method. Regions and genes significantly associated to milk traits were specific for each breed. In a second part, data from exome sequences and high-density marker panels were combined to identify deleterious mutations in Italian Holstein. Different approaches were combined to filter and prioritize genetic variants. A set of candidate deleterious genes were found, that control basic biological mechanisms such as development and fertility. State of the art bioinformatics tools were used in these investigations and, whenever necessary, new pipelines and approaches were developed.

La mancanza di una buona dieta ben bilanciata nutrizionalmente, porta al persistente sottosviluppo, in particolare per la capacità fisica e intellettuale delle persone e ha un impatto negativo sullo sviluppo del Paese. La presente tesi di dottorato mirava a valutare le strategie per produrre un cibo appropriato sufficiente, sicuro e sostenibile attraverso la sperimentazione di diverse tecniche di coltivazione e cultivar locali di manioca per identificare quali tecniche e cultivar sono più performanti per aumentare la resa. Dall’altra parte, al fine di contribuire alla diversificazione della produzione del cibo e al miglioramento del piatto tradizionale congolese costituita da più di 80% di carboidrati in particolare la manioca, studi su nuove colture riconosciute contenere dei buoni livelli in proteine, vitamine e minerali come Patata dolce a polpa arancione (Ipomoea batatas) riconosciuta essere ricca soprattutto in provitamina A e quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) riconosciuta in particolare per il suo buon contenuto di aminoacidi ben bilanciato sono state condotte. Come risultato, tra tre tecniche di coltivazione (Ridge, Mound e Flat) per la produzione di manioca e 5 cultivar locali di manioca (Dunda, Kakuanga, Kasongoy, Kasonie, Ngoymuamba) valutati, la coltivazione su Ridge e il culltivar Ngoymuamba hanno dato il risultato più alto (19,2 Mg ha-1 di tuberi freschi), mentre Dunda è stata la cultivar che ha prodotto molto meno (6,8 Mg ha-1 di tuberi freschi). Le cultivar di patata dolce a polpa arancione studiati, hanno dimostrato che il contenuto in β-carotene è ragionevolmente alto perché 87 g di tuberi fresche sono sufficienti per coprire la dose giornaliera raccomandata in vitamina A per gli adulti. Per quinoa, tre cultivar (Pasankalla, Puno, Titicaca) hanno dimostrato di produrre una resa considerevole in quanto la produzione in granella è stata rispettivamente di 2,2 Mg ha-1; 1,9 Mg ha-1; 1,3 Mg ha-1 per Titicaca, Pasankalla e Puno. / The lack of a good diet well balanced nutritionally, leads to the persistent underdevelopment, particularly for the physical and intellectual capacity of the people and impacts negatively on the development of the country. The present doctoral thesis aimed to assess strategies to produce an appropriate food sufficient, safe and sustainable through experimenting different cultivating techniques and local cultivars of cassava for identifying which techniques and cultivars are more performant to increase yield. On the other hand, in order to contribute to the diversification of food production and improvement of the traditional Congolese diet constituted by more than 80% of carbohydrates particularly cassava, new crops recognized to have a better content in protein, minerals, and vitamins such as Orange-Fleshed Sweet Potato (Ipomoea batatas) recognized to be rich especially in provitamin A and quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) recognized particularly for its well-balanced amino acids content were studied. As results, among three Planting methods (Ridge, Mound, and Flat) for producing cassava and 5 local cultivars of cassava (Dunda, Kakuanga, Kasongoy, Kasonie, Ngoymuamba) assessed, ridge and culltivar Ngoymuamba resulted to give the highest yield (19.2 Mg ha-1 in fresh roots), while Dunda was the cultivar which produced the lowest yield (6.8 Mg ha-1 in fresh roots). The Orange-Fleshed Sweet Potato cultivars studied showed that its content in β-carotene is reasonably high as 87 g per day can cover the whole daily allowances of vitamin A in adults’ people. On the quinoa side, three cultivars (Pasankalla, Puno, Titicaca) demonstrated to produce considerable yield as the production in grain was 2.2 Mg ha-1, 1.9 Mg ha-1, 1.3 Mg ha-1, respectively for Titicaca, Pasankalla and Puno.

Dalla panoramica dei sistemi di valutazione del Benessere Animale (BA) si evince che si basa su molteplici indicatori diretti ed indiretti, ma per tutti i sistemi esaminati non vi è mai la possibilità di confermare la stima di benessere con metodi di riferimento oggettivi ed indipendenti. Inoltre, i vari sistemi, pur volendo stimare un dato oggettivo del BA, rispondono a specifiche categorie sociali: opinione pubblica (es. Welfare Quality), politica amministrativa (es. IBA), allevatori (es. FARM, IBS e SDIB), consumatori (FARM, Welfare Quality). Un sistema realmente olistico al momento non esiste, in quanto in relazione all’esigenza principale che deve soddisfare, si tende a semplificare la valutazione omettendo alcuni aspetti significativi. Lo scopo generale di questa attività di ricerca è stato quello di evolvere un sistema di valutazione del BA (modello SDIB) realizzato presso il Dipartimento DIANA di Piacenza, rivolto agli allevamenti in prima istanza, quale strumento di innovazione dell’impresa zootecnica, ma nel pieno rispetto delle normative, della sensibilità sociale e delle istanze etiche. L’obiettivo principale è stato quello di sviluppare un software, denominato IDEAL, dedicato al modello di valutazione SDIB. È stata valutata l’eventuale ridondanza degli indicatori di benessere inclusi nel modello, entro una adeguata popolazione di allevamenti della pianura padana e dello stato dell’Oregon. Inoltre, SDIB ha mostrato incoraggianti risultati circa il suo utilizzo come strumento di valutazione di fattori sovra-aziendali, sono infatti state eseguite valutazioni in gruppi di allevamenti caratterizzati da differenze produttive, e gestionali (es. sistema biologico vs convenzionale; adesione al disciplinare del Grana Padano vs Parmigiano Reggiano; sistema padano vs sistema Oregon) per valutare l’eventuale incidenza sul livello di BA. Applicando questa metodologia l’investigazione di tali fattori esula dalle mode del momento; al contrario, privilegia la risposta degli animali per tali fattori. Nei confronti eseguiti, è stata riscontrata per tutti i gruppi di aziende una elevata variabilità relativa al livello di BA, dimostrando come disciplinari o sistemi di allevamento diversi, non siano da soli, sufficienti a garantire un ottimale livello di BA. Un secondo obiettivo del progetto si è concentrato sullo studio di valori di riferimento ematici nelle varie fasi di lattazione, per fornire una maggiore oggettività ai sistemi di valutazione del BA con dati indipendenti. Pertanto, si sono eseguiti prelievi ematici nelle categorie di allevamento più rappresentative delle bovine durante il ciclo produttivo (asciutta, immediato post-parto, fine del primo mese di lattazione e lattazione avanzata) appartenenti ad allevamenti con un buon livello di benessere in tutti i cluster di SDIB, una adeguata alimentazione in tutte le fasi ed ottimi standard di strutture ed attrezzature, con lo scopo di identificare i livelli di riferimento di vari indicatori fisiologici. Per le 4 fasi sono pertanto stati individuati nuovi range di riferimento che potranno essere usati per validare i vari sistemi di valutazione del BA. / The overview of Animal Welfare (AW) assessment systems shows that it is based on multiple direct and indirect indicators, but for all systems examined, there is never the possibility of confirming the welfare estimate with objective and independent reference methods. Even though the various systems want to estimate an objective data of animal welfare, they respond to specific social categories: public opinion (e.g., Welfare Quality), administrative policy (e.g., IBA), breeders (e.g., FARM, IBS and SDIB), consumers (FARM, Welfare Quality). At the moment, there is no truly holistic system; in relation to the main need to satisfy, there is a tendency to simplify the evaluation by omitting some significant aspects. The general aim of this research activity was to evolve an animal welfare evaluation system (SDIB model), that has been carried out at the DIANA Department of Piacenza. Firstly, this system is suggested for farms as a tool for innovation of the livestock enterprise, but in full compliance with the regulations, social sensitivity, and ethical requirements. The main objective was to develop a software, called IDEAL, dedicated to the SDIB evaluation model. The possible redundancy of the welfare indicators included in the model was evaluated within an adequate population of farms in the Po Valley and in the State of Oregon. In addition, SDIB has shown encouraging results about its use as a tool for the evaluation of extra company factors. In fact, some evaluations have been carried out in groups of farms characterized by differences in production and management (e.g., biological system vs. conventional, adherence to Grana Padano Disciplinary vs. Parmigiano Reggiano Disciplinary, Po Valley system vs. Oregon system) to assess the possible impact on the level of AW. Applying this methodology, the investigation of these factors goes beyond the current trends. On the contrary, it favors the animals' response to these factors. With regard to the comparisons carried out, a high variability relative to the level of animal welfare has been found for all groups of farms, demonstrating how different disciplines or farming systems are not sufficient to ensure an optimal level of AW, if not related to something else. A second objective of the project was to study blood reference values at the various stages of lactation in order to provide greater objectivity to the AW assessment systems with independent data. Therefore, blood samples were taken from the most representative categories of cows during the production cycle (dry, immediate post-partum, end of the first month of lactation and advanced lactation) belonging to herds with a good level of welfare in all SDIB clusters, adequate feeding at all stages and excellent standards of facilities and equipment, with the aim of identifying the reference levels of various physiological indicators. For the 4 phases, new reference ranges have been identified, and they can be used to validate the various assessment systems of the AW.

Il periparto della bovina da latte è caratterizzato da processi infiammatori, che aumentano la vulnerabilità delle vacche alle malattie tipiche peripartali, spesso dovute a patogeni occasionali. In tale periodo, si hanno notevoli variazioni metabolico-fisiologiche, che si evidenziano con la tipica risposta “di fase acuta”, caratterizzata dall’aumento delle proteine positive di fase acuta (es. aptoglobina) e di alcuni specifici metaboliti (es. metaboliti reattivi all’ossigeno) ma anche dalla diminuzione delle proteine negative di fase acuta (es. albumina, colesterolo, PON). In queste prove si è cercato di attenuare e/o modulare tali fatti infiammatori mediante trattamenti specifici caratterizzati dalla somministrazione di: una citochina antinfiammatoria (interferon-alfa) due settimane dal parto per via orale con 1000 UI/Kg (1° prova), 0,5 UI/Kg (2° prova), un antibiotico (tilosina) a circa 10 giorni prima del parto per via intramuscolare, in tre giorni consecutivi ed un farmaco antinfiammatorio (acido acetilsalicilico) nel pre e post parto per via orale con un dosaggio di 30g/d a giorni alterni. L’interferone-alfa ha mostrato un effetto pro-infiammatorio, verosimilmente dovuto alla persistenza della citochina nel rumine (confermata dalla prova in vitro); di qui il ritorno in bocca con il bolo ed una reiterazione dell’effetto, quale fosse un alto dosaggio. La tilosina non ha modificato i processi infiammatori, probabilmente per l’effetto limitato nel tempo degli antibiotici. L’unico trattamento che ha modulato i fatti infiammatori e migliorato talune performance delle bovine trattate è stato quello con l’acido acetilsalicilico. / The transition period in dairy cows is characterized by inflammatory processes, which can contribute to the of their increased susceptibility to periparturient diseases, health disorders and lowered performance. During that phase, dairy cows show metabolic and physiological changes characterized by the rise of positive acute phase proteins (i.e. haptoglobin) and some specific metabolite (i.e. ROS), besides a reduction of negative acute phase proteins (i.e albumin, lipoproteins, PON, etc.). The aim in this study was the attempt to reduce and/or to prevent inflammations, with specific treatment: an antinflammatory cytokine (interferon-alfa) before calving about 1000 UI/Kg/day (1st trial), 0.5 UI/Kg (2st trial) per os, an antibiotic parenterally (tylosin) 10 days before calving and a conventional antinflammatory drug (acetylsalicylic acid), about 30 g/day orally before and after calving. Interferon- increased inflammatory response maybe due to a high-dose, because the cytokine (whom activity site is oral cavity) showed to be persistent in the rumen and renewed the cytokine effect with rumination. The use of an antibiotic (tylosin) did not change the inflammatory status of the dairy cows. The oral administration of Acetylsalicylic acid has otherwise reduced the inflammatory effect and improved the performance of treated dairy cows.

Il periodo di transizione (TP) delle vacche da latte è caratterizzata da disfunzione del sistema immunitario e dalla comparsa di fenomeni infiammatori. La tesi ha presentato una vasta revisione della letteratura seguita da 3 articoli sperimentali. Nel capitolo II sono stati investigati i cambiamenti delle citochine pro-infiammatorie (PIC) nel TP. I livelli di PIC hanno mostrato una elevata variabilità in tarda gravidanza, ma i livelli più alti hanno mostrato un’associazione con i problemi di salute e le prestazioni dopo il parto. Nel capitolo III, l'attività immunitaria di vacche in transizione è stata valutata utilizzando un test ex vivo di stimolazione del sangue con lipopolisaccaridi (WBA) e un test cutaneo alla carragenina. I risultati hanno rivelato che il sistema immunitario è molto sensibile in prossimità del parto. Entrambi i test descrivono i cambiamenti del sistema immunitario durante il TP. Nel capitolo IV, è stata valutata l’espressione genica dei leucociti durante il TP con la tecnica dell’ RNA-Seq. Confrontando i geni differenzialmente espressi con i risultati del capitolo II e III sono stati resi noti i cambiamenti funzionali dei leucociti. Complessivamente, queste ricerche contribuiscono a definire meglio la fisiologia della fase di transizione della vacche da latte. / The transition period of dairy cows is characterized by immune dysfunction and inflammatory like conditions. The thesis presented a wide review literature followed by 3 research papers. Chapter II investigated the pattern of changes of pro-inflammatory cytokines (PIC) around parturition and discovered an association with periparturient health status. PIC levels showed a high variability in late pregnancy but the highest levels demonstrated a good relationship with health troubles and performance after calving. In Chapter III, immune activity of transition cows were evaluated using: an ex vivo whole blood stimulation assay (WBA) with lipopolysaccharides and a carrageenan skin test. Results revealed that immune system is very sensitive around calving in respect to both tests, with a significant increase of pro-inflammatory cytokines and a reduction of the skin thickness after carrageenan challenge. Thus, both tests are able to describe the complex changes of the immune system combined to conventional metabolic and immune parameters. In Chapter IV, changes of leukocyte gene expression were evaluated from 20 days before to 7 days after calving using RNA-seq technique. Comparing the differentially expressed genes with the results of Chapter II and III were disclosed fundamental functional changes in leukocytes. Overall, these researches contribute to define better the physiology of the most vulnerable phase of dairy cows.

Il periparto è la parte più critica della vita della bovina da latte. I cambiamenti importanti ed improvvisi nel metabolismo e nelle condizioni di vita possono favorire l’insorgenza di problemi di salute e di uno stato infiammatorio. Una risposta eccessiva dell’organismo all’infiammazione può sottrarre risorse fondamentali, causando un peggioramento delle condizioni di salute e un calo della produzione di latte. Nella prima parte della tesi si propone un nuovo indice basato su alcuni parametri plasmatici utile a descrivere meglio la risposta all’infiammazione nel post-parto. Una identificazione rapida degli animali caratterizzati da una risposta eccessiva all’infiammazione, specialmente quelli senza sintomi esterni, permette un intervento efficace per evitare ulteriori conseguenze negative. La seconda e terza parte della tesi descrivono due prove sperimentali finalizzate a ridurre la risposta all’infiammazione impiegando acidi grassi ω-3 e/o acido acetilsalicilico. La somministrazione di acidi grassi ω-3 a cavallo del parto ha ridotto la risposta all’infiammazione e migliorato il bilancio energetico, mentre la loro somministrazione esclusivamente prima del parto ha evidenziato alcuni leggeri miglioramenti nella risposta all’infiammazione e nel bilancio energetico. La somministrazione prima del parto di acido acetilsalicilico ha causato l’insorgenza di alcuni problemi e pertanto dovrebbe essere somministrata solo dopo il parto. / The peripartum period is the most critical stage of the dairy cows. The sudden and major changes in metabolism and life conditions may favor the onset of health problems together with an inflammatory status. An excessive response by the organism to inflammation may subtract primary resources, resulting in a worsening of health status and in a lower milk yield. In the first part of the thesis a new index based on some plasma parameters is proposed to better describe the response to inflammation in the post-calving of dairy cows. An early identification of the animals characterized by a severe response to inflammation, especially without any external symptom, allows an effective intervention in order to avoid further negative consequences. The second and the third part of the thesis describe two experiments aiming to reduce the response to inflammation using ω-3 fatty acids and/or acetylsalicylic acid. The administration of ω-3 fatty acids around calving reduced the inflammatory response and improved the energy balance, while their pre-calving only administration highlighted some slight improvements in inflammatory response and energy balance. The pre-calving administration of acetylsalicylic acid caused the onset of some problems and should be used only after calving.