Histomorphological and immunohistochemical characterization of different fat depots of dairy cows during early lactation

Abstract

Early lactation is attended by massive fat mobilization, decreased insulin sensitivity and immunosuppression. The aim of this dissertation was to study the effects of lactation and conjugated linoleic acid (CLA) on adipocyte size and on the invasion of phagocytic immune cells in different fat depots of dairy cows during the first 105 days in milk (DIM). The present study focused on two aspects: First, mean adipocyte areas (μm²) of different subcutaneous (SC) and visceral (VC) fat depots were assessed to investigate the effects of CLA on adipocyte size, with regards to the changes during early lactation. Second, adipose tissue (AT) sections were immunohistochemically stained to characterize different fat depots of early-lactating dairy cows in terms of phagocytic immune cell present. In addition, the changes in the portion of phagocytic immune cells in AT of early-lactating cows were compared with non-pregnant, over-conditioned heifers. The timely changes of adipocyte size were non-uniform in different SC and VC fat depots: retroperitoneal adipocyte sizes were significantly smaller at 105 DIM compared to 1 DIM, whereas SC adipocytes remained unchanged. When comparing the control and CLA group, adipocyte sizes were smaller both in SC and in VC fat depots to different extent in CLA supplemented cows. Immunohistochemical analyses of different fat depots revealed a low incidence of phagocytic immune cell infiltration in earlylactating cows. The average portion of macrophages in a few positive AT samples was slightly lower in SC versus VC depots. No significant alterations in this infiltration phenomenon, with regards to DIM and CLA supplementation were observed during early lactation. Moreover, increased accumulation of phagocytic immune cells in the SC fat of non-pregnant, over-conditioned heifers might be related to large adipocytes, secreting higher amounts of chemoattractant adipokines. In conclusion, dietary CLA supplements have site-specific effects on adipocyte size of different fat depots in dairy cows. CLA-induced decreases in adipocyte size indicate lipolytic and/or antilipogenic effects of CLA on AT. Moreover, early-lactating cows are not ‘obese’ and may thus lack significant infiltration of phagocytic cells into AT and therefore, these immune cells might have no major role in the immunologic and metabolic adaptations during early lactation. The results are of general importance to Animal Science and provide a general basis for understanding CLA effects on body fat depots in dairy cattle.

<strong>Histomorphologische und immunhistochemische Charakterisierung verschiedener Fettdepots von Milchkühen während der frühen Laktation</strong><br /> Während der Fühlaktation kommt es zu einer massiven Fettmobilisierung, verringerter Insulinsensitivität und Immunsuppression. Das Ziel dieser Dissertation war es, den Einfluss konjugierter Linolsäuren (CLA) auf die Adipozytengröße (μm2) sowie die Einwanderung phagozytierender Immunzellen in subkutane (SC) und viszerale (VC) Fettdepots bei Milchkühen während der ersten 105 Laktationstage zu untersuchen. Zusätzlich zum immunhistochemischen Nachweis der Immunzellen bei frühlaktierenden Kühen, wurde die Anzahl phagozytierenden Zellen im Fettgewebe von nicht tragenden, überkonditionierten Färsen untersucht und verglichen. Die Adipozytengröße variierten in den verschiedenen SC und VC Fettdepots: An Tag 105 der Laktation war die Adipozytengröße im retroperitonealen Fett signifikant geringer, als an Tag 1 der Laktation, wobei die Adipozyten im SC Fett unverändert blieben. Beim Vergleich zwischen Kontroll- und CLA-Supplementationsgruppe waren die Adipozyten sowohl in den SC als auch in den VC Fettdepots der CLA Tiere kleiner. Die immunhistochemischen Färbungen zeigten eine geringfügige Infiltration phaygozytierender Immunzellen bei frühlaktierenden Kühen in allen untersuchten Fettdepots. In den wenigen positiven Fettproben war die Anzahl von Makrophagen in SC niedriger als in VC Fettdepots. Bezüglich Laktationsverlauf und CLA Supplementation konnten keine signifikanten Veränderungen festgestellt werden. Eine erhöhte Anreicherung phagozytierender Immunzellen im SC Fett von nicht tragenden überkonditionierten Färsen könnte mit der Anzahl großer Adipozyten im Zusammenhang stehen, da diese mehr Chemokine freisetzen. Die CLASupplementation zeigt somit gewebespezifische Effekte auf die Adipozytengröße von Milchkühen, die auf lipolytische oder antilipogene Effekte der CLA im Fettgewebe zurückgeführt werden. Zudem sind frühlaktierende Kühe nicht „übergewichtig“ und weisen daher wahrscheinlich eine geringere Infiltration phagozytierender Zellen ins Fettgewebe auf, weshalb diese Immunzellen offenbar keine große Rolle in der immunologischen und metabolischen Adaptation während der frühen Laktation spielen. Die Ergebnisse sind von allgemeiner Bedeutung für die Nutztierwissenschaften und liefern grundlegende Erkenntnisse für das Verständnis von CLA-Effekten auf das Körperfett bei Milchkühen.