Evaluation of glucose tolerance test and surrogate indexes of insulin sensitivity to detect insulin resistance syndrome in transition dairy cows

Healthy multiparous Holstein-Fresian cows (n=101, parity ≥ 2) from 3 large-scale dairy herds in Italy were subjected to an intravenous glucose tolerance test (GTT) 14-1 d before (Week -1) and 3-9 d after calving (Week +1). A single blood collection was repeated 10-16 d after calving. Several plasma metabolites and insulin were determined at basal samples (T0); Revised Quantitative Insulin Sensitivity Check Index (RQUICKI) and Homeostasis Model Assessment (HOMA) for the estimation of peripheral insulin sensitivity were also calculated at T0. Insulin and glucose were also measured 10 (T10) and 80 (T80) minutes after glucose infusion. T80/T0 glucose ratio in Week -1 was used for cows’ classification in two categories: GTT class 1 = cows with T80/T0 > 1.2; GTT class 0 = cows with T80/T0 ≤ 1.2. First milk test productions, diseases and mastitis cases were recorded. Cows in GTT class 0 and 1 in Week -1 differed both for glucose concentration at T0 and glucose at T80 (P < 0.01). Cows in GTT class 1 had a relative risk of 2.18 of having NEFA higher than 0.5 mEq/l pre-partum (P < 0.05). There was a significant herd effect over NEFA, Glucose, Insulin, Albumins, Urea, GOT-AST and GPT-ALT at T0 pre-partum (P < 0.05); post-partum herd effect was confirmed for Glucose and RQUICKI (P < 0.05). In the pre-partum weeks interestingly different levels of plasma insulin at T10 were evidenced within GTT class with lower hormone concentrations in class 1 (P < 0.01). Those cows also reported post-partum higher HOMA values (P < 0.01) and lower RQUICKI (P < 0.05), which reflect decreased insulin sensitivity. In conclusion, our study demonstrates a promising opportunity for application of surrogate indices of insulin sensitivity and GTT in field trials to detect insulin resistance syndrome in dairy cows in the future. The T80/T0 ratio derived by GTT seemed to be useful in detecting a low insulin secretion as a likely complication of altered glucose uptake following glucose load in transition cows.

101 bovine di razza Holstein-Fresian, pluripare (> 2 parti) e in buono stato di salute, selezionate all’interno di 3 grandi aziende di bovine da latte in Italia, sono state sottoposte al test da carico intravenoso del glucosio a 14-1 giorni prima (Settimana -1) e a 3-9 giorni (Settimana +1) dopo il parto. Un singolo campione di sangue è stato ripetuto a 10-16 giorni dopo il parto. Diversi metaboliti e la concentrazione di insulina sono stati determinati in corrispondenza dei campionamenti basali (T0); inoltre a T0 sono stati calcolati l’indice RQUICKI, Revised Quantitative Insulin Sensitivity Check Index, e HOMA, Homeostasis Model Assessment per la valutazione della sensibilità insulinica periferica. L’insulina e il glucosio sono stati anche misurati a 10 (T10) e 80 (T80) minuti dopo l’infusione del glucosio. Il rapporto tra le glicemie rilevate a T80 e T0 nella Settimana -1 è stato utilizzato per la classificazione degli animali in due categorie: la classe GTT 1 per gli animali con T80/T0 > 1.2; la classe GTT 0 per quelli con T80/T0 ≤ 1.2. Sono state inoltre raccolte le produzioni di latte al primo test, i casi di patologie e di mastiti. Le bovine in classe 0 e classe 1 per GTT differivano tra loro sia per la glicemia basale che per la glicemia a T80 (P < 0.01). La bovine in classe 1 di GTT avevano un rischio relativo pari a 2.18 di avere NEFA più elevati di 0.5 mEq/l pre-parto (P < 0.05). E’ stato riscontrato un significativo effetto azienda su NEFA, Glucosio, Insulina, Albumine, Urea, GOT-AST e GPT-ALT a T0 pre-parto (P < 0.05); post-parto l’effetto azienda è stato confermato per Glucosio ed RQUICKI (P < 0.05). Nelle settimane pre-parto sono stati osservati livelli diversi di insulina plasmatica a T10, in particolare concentrazioni inferiori dell’ormone sono state messe in evidenza in classe 1 di GTT (P < 0.01). Le stesse vacche hanno successivamente riportato valori più elevati di HOMA (P < 0.01) e valori inferiori di RQUICKI (P < 0.05) post-parto, che riflettono una diminuita sensibilità insulinica. Per concludere, il nostro studio dimostra per il futuro una buona possibilità di applicazione degli indici surrogati di sensibilità insulinica e del GTT in prove di campo per individuare forme di insulino resistenza nella vacca da latte. Il rapporto T80/T0 ricavato dal GTT sembra utile nel rilevare una scarsa secrezione di insulina quale probabile complicazione dell’assorbimento del glucosio successivo alla sua somministrazione durante il GTT nelle bovine in transizione.