Genetic study of subclinical hypocalcaemia in Holstein dairy cows

The objective of the present thesis was the genetic study of subclinical hypocalcemia in Holstein dairy cows. Nine dairy herds and a total of 1,021 dairy cows were included in the study. All cows were subjected to a detailed clinical examination and blood was sampled on days 1, 2, 4, and 8 after calving, to determine the serum concentrations of calcium (Ca), phosphorus (P), magnesium (Mg) and potassium (K). In blood samples taken on day 8 the concentration of β -hydroxybutyric acid (BHBA) was also determined. Moreover, the average daily milk yields were recorded on a monthly basis for each cow, for one lactation. Pedigree information was recorded for all cows. Based on the determination of the serum concentrations of Ca, P, Mg and K and threshold values provided in relevant literature subclinical hypocalcaemia (SCHCa), hypophosphatemia (HypoP), hyperphosphataemia (HyperP), subclinical hypomagnecaemia (SCHMg) and hypokalemia (HypoK) were expressed as presence or absence of the condition (binary traits). Fixed curves of serum macromineral concentrations and the related subclinical disorders and of all clinical diseases across all lactations during the first 8 d after calving were derived from random regression model analysis. With the use of the same models, phenotypic, genetic and residual variances were estimated for days 1, 2, 4, and 8 after calving. These variances were used for the estimation of heritability for serum concentrations of Ca, P, Mg and K, the corresponding subclinical diseases, and all clinical diseases diagnosed during days 1 to 8 after calving. Relevant genetic and phenotypic correlations between biochemical traits, subclinical and clinical diseases and productive and reproductive characteristics, were estimated, based on co-variance components derived with a series of bivariate analyses based on the aforementioned models. To our knowledge, heritability estimates of macrominerals concentrations and their associated subclinical diseases and the aforementioned phenotypic correlations are reported for the first time in the literature. Results of this study indicate that the serum macromineral concentrations and relevant disorders are heritable traits. Further studies should focus on the identification of specific genomic regions affecting these traits.Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η γενετική μελέτη της υποκλινικής υπασβεστιαιμίας στις γαλακτοπαραγωγές αγελάδες της φυλής Holstein. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε εννέα βοοτροφικές επιχειρήσεις και χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 1.021 αγελάδες. Για κάθε αγελάδα υπήρχε διαθέσιμη η γενεαλογία της. Έγινε κλινική εξέταση των αγελάδων την 1η, 2η, 4η και 8η ημέρα μετά τον τοκετό και καταγραφή των νοσημάτων που βρέθηκαν κατά την κλινική εξέταση. Κατά τις παραπάνω ημέρες λήφθηκαν δείγματα αίματος από όλες τις αγελάδες για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων του ορού του ασβεστίου (Ca), του φωσφόρου (P), του μαγνησίου (Mg) και του καλίου (K). Στα δείγματα αίματος που είχαν ληφθεί την 8η ημέρα προσδιορίστηκε και η συγκέντρωση του β-υδροξυβουτυρικού οξέος (ΒΗΒΑ). Επιπλέον, καταγράφηκαν οι μέσες ημερήσιες αποδόσεις γάλατος σε μηνιαία βάση για κάθε αγελάδα, για μία γαλακτική περίοδο. Με βάση τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων του ορού των παραπάνω μακροστοιχείων και τη χρήση των ορίων που αναφέρονται στη βιβλιογραφία έγινε ημερήσια εκτίμηση της προσβολής της κάθε αγελάδας από υποκλινική υπασβεστιαιμία, υποφωσφαταιμία, υποκλινική υπομαγνησιαιμία, υποκαλιαιμία και υπερφωσφαταιμία. Με τη χρήση στατιστικών πρότυπων παλινδρόμησης εκτιμήθηκε η καμπύλη των συγκεντρώσεων ορού του Ca, του P, του Mg και του K και των αντίστοιχων υποκλινικών νοσημάτων κατά τη διάρκεια των οκτώ πρώτων ημερών μετά τον τοκετό. Επίσης, αντίστοιχη εκτίμηση έγινε και για όλα τα κλινικά νοσήματα που διαγνώστηκαν κατά την ίδια περίοδο. Επιπρόσθετα, για τα παραπάνω χαρακτηριστικά εκτιμήθηκε η φαινοτυπική, η γενετική διακύμανση και η υπολειμματική διακύμανση για την 1η, 2η, 4η και 8η ημέρα μετά τον τοκετό. Από αυτούς τους συντελεστές διακύμανσης εκτιμήθηκαν οι συντελεστές κληρονομησιμότητας των συγκεντρώσεων ορού του Ca, του P, του Mg και του K και των αντίστοιχων υποκλινικών νοσημάτων, καθώς και όλων των κλινικών νοσημάτων που διαγνώστηκαν κατά την ίδια περίοδο. Ακόμη, υπολογίστηκαν οι γενετικές και φαινοτυπικές συσχετίσεις των βιοχημικών χαρακτηριστικών, τόσο μεταξύ τους όσο και με τα υποκλινικά και κλινικά νοσήματα, καθώς και με τα παραγωγικά χαρακτηριστικά (γαλακτοπαραγωγή, αναπαραγωγή). Στην παρούσα έρευνα αναφέρονται για πρώτη φορά διεθνώς εκτιμήσεις της κληρονομησιμότητας των συγκεντρώσεων των παραπάνω βιοχημικών χαρακτηριστικών και των αντίστοιχων υποκλινικών νοσημάτων, καθώς και φαινοτυπικές συσχετίσεις μεταξύ των συγκεντρώσεων των μακροστοιχείων με νοσήματα (υποκλινικά και κλινικά) μετά τον τοκετό αλλά και με παραγωγικά και αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά. Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας έδειξαν ότι οι συγκεντρώσεις ορού του Ca, του P, του Mg και του K, καθώς και οι αντίστοιχες υποκλινικές διαταραχές κατά την πρώτη εβδομάδα μετά τον τοκετό είναι κληρονομήσιμα χαρακτηριστικά. Επόμενες μελέτες θα μπορούσαν να εστιάσουν στην εξακρίβωση των γονιδιακών τόπων που ελέγχουν αυτά τα χαρακτηριστικά