Common dairy cow nutrition changed from pasture-based feeding to barn systems with the incorporation of preserved feed with corn silage as the main component in the diet. Cows on pasture take up high amounts of essential fatty acids, especially α-linolenic acid. Corn silage, on the other hand, is rich in linoleic acid but contains low levels of fat and α-linolenic acid. The unsaturated α-linolenic and linoleic acid are classified as essential fatty acids because of the inability of mammals, including ruminants, to synthesize them endogenously de novo and must be obtained by feed, particularly in the form of fresh grass. Conjugated linoleic acid is a bioactive compound formed either in the rumen, by biohydrogenation from essential fatty acids, or is synthesized in mammary gland tissue. Therefore, feeding regime and forage type strongly affect the essential fatty acid status and n-6/n-3 fatty acid ratio as well as the conjugated linoleic acid status of dairy cows. The essential fatty acid and conjugated linoleic acid isomers might have distinct metabolic modulating characteristics and functions in dairy cows and conjugated linoleic acid effects can be partly independent of or synergistic to the effects of essential fatty acids. An insufficient essential fatty acid and conjugated linoleic acid supply might lead to impaired metabolic functions and additional supplementation with these fatty acids could potentially be useful in stabilizing the metabolism of a dairy cow, independently or in combination with each other, by compensating for an insufficient energy intake during the transition period, which could be utilized as a strategy to promote animal health and welfare. Therefore, a study with high-yielding dairy cows was conducted that aimed to assess the scope of impact of a combined essential fatty acid and conjugated linoleic acid supplementation on performance and energy utilization during the transition period and to inspect changes in milk composition with a reflecting milk fatty acid pattern resulting from pasture-based dairy nutrition. In the present study, the impact on lipid and glucose metabolism and the regulation of nutrient partitioning through the somatotropic axis resulting from the abomasal infusion of essential fatty acids, mainly α-linolenic acid, together with conjugated linoleic acid during late and early lactation was evaluated. High-yielding rumen cannulated German Holstein cows in their second lactation (n = 40) were set up in 5 blocks of 8 cows from wk 9 antepartum to wk 9 PP respectively, and dried off wk 6 before calving. The cows were fed with a corn-silage-based total mixed ration ad libitum to provide low amounts of essential fatty acids, especially α-linolenic acid, and conjugated linoleic acid. Cows were assigned to one of 4 treatment groups and abomasally supplemented with either coconut oil, linseed and safflower oil, conjugated linoleic acid, or a combination of the last two. Milk composition was then analyzed weekly, and blood samples were taken several times before and after parturition to determine plasma concentrations of metabolites and hormones related to lipid and glucose metabolism and somatotropic axis. Liver samples were obtained by biopsy on d 63 and 21 antepartum and on d 1, 28, and 63 postpartum to measure triglyceride and glycogen concentration and mRNA abundance of genes related to gluconeogenesis and the somatotropic axis. On d 28 antepartum and 21 postpartum, endogenous glucose production and glucose oxidation were measured via tracer technique. Body composition was determined after slaughter. Supplementation with conjugated linoleic acid was found to improve the energy status thanks to reduced milk fat concentration, increased body fat mass, and improved energy balance in late and early lactation. Furthermore, after calving, conjugated linoleic acid additives reduced non-esterified fatty acid concentration in plasma, lowered triglyceride and raised glycogen content in the liver, decreased endogenous glucose production, and stimulated the somatotropic axis. Thus, the critical metabolic situation of the negative energy balance after calving was shown to be alleviated by supplementation of conjugated linoleic acid. The different degrees of effects during late and early lactation were most likely not only a consequence of a different lactation stage but also due to the fact that cows in early lactation received the treatments for a much longer time. The essential fatty acid administration minorly interferes with the performance and lipid or glucose metabolism of transitioned cows. Treatment with exclusively essential fatty acids had hardly any influence on the endocrine regulation of nutrient partitioning during the investigated experimental period but resulted in the highest endogenous glucose production postpartum to retain glucose homeostasis, which might improve as well as stabilize a cow's overall metabolism. Our results indicate that supplementing essential fatty acid in ad-dition to conjugated linoleic acid may have influenced changes in mammary gland fatty metabolism achieved by conjugated linoleic acid and had a variable influence on hepatic mRNA expression. The combined treatment showed particularly similar results as the conjugated linoleic acid treatment and improved both the energy status of dairy cows (due to conjugated linoleic acid supplementation) and supposedly optimized cows’ periparturient metabolism (due to changes in hepatic glucose metabolism due to essential fatty acid supplementation). In summary, outcomes and possible impacts based on the findings were connected to a significant influence on performance and energy metabolism during late gestation and early lactation by supply of conjugated linoleic but not of α-linolenic acid or provision of a modified n-6/n-3 ratio. Metabolic and endocrine changes in blood plasma support the improved energy status in cows supplemented with conjugated linoleic acid, but additive essential fatty acid treatment, as in pasture feeding, does not improve the results. This study demonstrated that a fatty acid profile high in conjugated linoleic acid instead of α-linolenic is more crucial to ensure transition cow metabolic health during high production response in early lactation.
Die übliche Fütterung von Milchkühen hat sich von einer weidebasierten Fütterung zu einer Stallfütterung unter Verwendung von konserviertem Futter wie Maissilage als Hauptbestandteil der Ration verändert. Kühe nehmen auf der Weide große Mengen an essenziellen Fettsäuren, insbesondere α-Linolensäure, auf. Demgegenüber ist Maissilage reich an Linolsäure, enthält aber wenig Fett und α-Linolensäure. Die α-Linolen- und Linolsäure werden als essenzielle Fettsäuren eingestuft, da Säugetiere, einschließlich Wiederkäuer, nicht in der Lage sind diese Fettsäuren endogen neu zu synthetisieren und müssen über das Futter, insbesondere durch frisches Gras, aufgenommen werden. Die konjugierte Linolsäure ist eine bioaktive Verbindung, die entweder im Pansen durch Biohydrierung aus essenziellen Fettsäuren gebildet oder im Eutergewebe synthetisiert wird. Daher beeinflussen besonders das Fütterungsregime und der Grundfuttertyp den essenziellen Fettsäurestatus und das n-6/n-3-Fettsäureverhältnis, sowie den Status an konjugierten Linolsäuren von Milchkühen. Essenzielle Fettsäuren und ihre Metaboliten, sowie verschiedene Isomere der konjugierten Linolsäure können bei Milchkühen unterschiedliche metabolisch modulierende Eigenschaften und Funktionen aufweisen, und die Effekte der konjugierten Linolsäure können teilweise unabhängig von den Wirkungen der essenziellen Fettsäuren sein oder mit diesen synergistisch interagieren. Eine unzureichende Versorgung mit essenziellen Fettsäuren und konjugierter Linolsäure könnte zu einer Beeinträchtigung der Stoffwechselfunktionen führen. Demgegenüber könnte eine zusätzliche Ergänzung mit diesen Fettsäuren nützlich sein, um den Stoffwechsel während der Transitphase zu stabilisieren und damit die Gesundheit und das Wohlergehen der Milchkühe zu fördern. Ziel der Studie war es, bei Hochleistungsmilchkühen mit einer kombinierten Ergänzung von essenziellen Fettsäuren und konjugierter Linolsäure eine fettarmen Grundration auszugleichen und ein Fettsäuremuster in der Milch zu etablieren, welches den auf der Weide gehaltenen Milchkühen ähnelt. Bei diesen Kühen sollten die Auswirkungen einer abomasalen Infusion von essenziellen Fettsäuren, hauptsächlich α-Linolensäure, zusammen mit konjugierter Linolsäure, während der späten und frühen Laktation auf den Lipid- und Glucosestoffwechsel und die Regulierung der Nährstoffverteilung durch die somatotrope Achse untersucht werden. Hochleistende pansenfistulierte Deutsche Holstein-Kühe (n = 40) wurden in ihrer zweiten Laktation in 5 Blöcken zu je 8 Kühen von Woche 9 vor bis Woche 9 nach der Abkalbung untersucht und 6 Wochen vor der Kalbung trockengestellt. Die Kühe wurden mit einer auf Maissilage basierenden Gesamtmischration ad libitum gefüttert, um geringe Mengen an essenziellen Fettsäuren, insbesondere α-Linolensäure und konjugierter Linolsäure, bereitzustellen. Die Kühe wurden einer von 4 Behandlungsgruppen zugeordnet und mit Kokosnussöl, Lein- und Distelöl, konjugierter Linolsäure oder einer Kombination der letzteren in den Labmagen infundiert. Die Milchzusammensetzung wurde wöchentlich analysiert, und mehrmals vor und nach der Kalbung wurden Blutproben entnommen, um die Plasmakonzentrationen von Metaboliten und Hormonen im Zusammenhang mit dem Lipid- und Glucosestoffwechsel und der somatotropen Achse zu bestimmen. Durch Leberbiopsien wurden am Tag 63 und 21 vor sowie am Tag 1, 28 und 63 nach der Abkalbung Gewebeproben entnommen, um die Triglycerid- und Glykogenkonzentration sowie die mRNA Anreicherung von Genen im Zusammenhang mit der Glukoneogenese und der somatotropen Achse zu messen. Am Tag 28 antepartum und 21 postpartum wurden die endogene Glukoseproduktion und die Glukoseoxidation mittels Tracer-Technik gemessen. Die Körperzusammensetzung wurde nach dem Schlachten bestimmt. Die Ergänzung mit konjugierter Linolsäure verbesserte den Energiestatus durch eine verringerte Milchfettkonzentration, eine erhöhte Körperfettmasse und eine verbesserte Energiebilanz in der späten und frühen Laktation. Weiterhin bewirkte der Zusatz von konjugierten Linolsäure nach dem Abkalben eine Reduktion der Konzentration an nicht veresterten Fettsäuren im Plasma, senkte den Triglycerid- und erhöhte den Glykogengehalt in der Leber, verringerte die Glukoseproduktion und stimulierte die somatotrope Achse. Es konnte gezeigt werden, dass die Ergänzung von konjugierter Linolsäure die kritische Stoffwechselsituation der negativen Energiebilanz nach dem Abkalben abschwächt. Die unterschiedlichen Effekte, die sich während der späten und frühen Laktation zeigten, waren wahrscheinlich nicht nur eine Folge des unterschiedlichen Laktationsstadiums, sondern auch auf die Tatsache zurückzuführen, dass Kühe in der frühen Laktation die Supplementationen viel länger erhielten als in der Spätlaktation. Die Verabreichung von essenziellen Fettsäuren beeinträchtigt die Leistung und den Lipid- oder Glucosestoffwechsel von Transitkühen geringfügig. Die Behandlung mit essenziellen Fettsäuren hatte während des untersuchten Versuchszeitraums kaum Einfluss auf die endokrine Regulation der Nährstoffverteilung, führte jedoch zur höchsten endogenen Glukoseproduktion nach der Kalbung, um die Glukose-Homöostase aufrechtzuerhalten, was den Gesamtstoffwechsel der Kuh verbessern und stabilisieren könnte. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die zusätzliche Supplementierung mit essenziellen Fettsäuren zur konjugierten Linolsäure möglicherweise die Veränderungen des Fettstoffwechsels durch die konjugierte Linolsäure im Eutergewebe beeinflusste und variablen Einfluss auf die Expression von Genen in der Leber hat. Die kombinierte Behandlung zeigte sehr ähnliche Ergebnisse wie die Behandlung mit konjugierter Linolsäure allein und verbessert sowohl den Energiestatus der Milchkuh aufgrund der Supplementierung der konjugierten Linolsäure als auch eine vermeintliche Optimierung des periparturienten Metabolismus der Kühe durch Veränderungen des hepatischen Glucosestoffwechsels aufgrund der Ergänzung mit essenziellen Fettsäuren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die erzielte Entlastung des Energiestoffwechsels in der Spät- und Frühlaktation vor allem durch Zufuhr von konjugierter Linolsäure und weniger durch die Zufuhr von α-Linolensäure oder durch die Änderung des n-6/n-3-Verhältnisses hervorgerufen wurde. Stoffwechsel- und endokrine Veränderungen im Blutplasma weisen auf einen verbesserten Energiestatus bei den Kühen hin, denen konjugierte Linolsäure verabreicht wurde, aber eine zusätzliche Verabreichung mit essenziellen Fettsäuren wie bei der Weidefütterung beeinflusste die Ergebnisse in der vorliegenden Studie nicht. Diese Studie zeigte, dass ein Fettsäureprofil mit hohem Gehalt an konjugierter Linolsäure anstatt von α-Linolensäure bedeutender ist, um die metabolische Gesundheit der Transitkuh während einer hohen Produktionsleistung in der frühen Laktation sicherzustellen.
