Lo stress da caldo durante la gestazione decide il futuro dei vitelli da latte – Ruminantia – Web Magazine del mondo dei Ruminanti

Introduzione

Lo stress termico nelle bovine da latte determina un innalzamento della temperatura fetale, già naturalmente più elevata rispetto a quella materna, con ulteriori incrementi durante gli episodi di ipertermia della vacca. Nella fase finale della gestazione, questo fenomeno coincide con un periodo critico di rapido sviluppo fetale, in cui avvengono la maturazione degli organi e la differenziazione del sistema immunitario.

L’aumento della temperatura materna riduce il flusso sanguigno placentare e lo scambio di ossigeno e nutrienti, inducendo condizioni di ipossia e carenza nutrizionale nel feto. A ciò si aggiungono infiammazione placentare, alterazioni nei meccanismi di trasporto dei nutrienti e una riduzione della durata della gestazione, che limita ulteriormente il tempo disponibile per lo sviluppo corretto dei tessuti e degli organi.

Queste alterazioni si traducono in modifiche strutturali e funzionali a lungo termine in diversi organi, tra cui fegato, timo, intestino, ghiandole surrenali e mammella. In particolare, la ghiandola mammaria mostra cambiamenti morfologici già alla nascita, che possono persistere fino allo svezzamento, alla pubertà e alla lattazione. Parallelamente, la prole esposta a stress termico prima della nascita presenta ridotta immunità passiva, alterazioni delle popolazioni immunitarie, minore crescita postnatale, ridotta produzione di latte e minore longevità produttiva.

Questi effetti persistono anche in condizioni postnatali controllate, suggerendo che non siano dovuti solo all’ambiente a cui è esposto l’animale dopo la nascita, ma a una vera e propria programmazione fetale. I meccanismi coinvolti comprendono squilibri endocrini, stress ossidativo, alterazioni dell’asse ipotalamo-ipofisi-surrene e modificazioni epigenetiche.

In particolare, la metilazione del DNA rappresenta uno dei principali meccanismi epigenetici attraverso cui l’ambiente intrauterino può modulare in modo stabile l’espressione genica senza modificare la sequenza del DNA.

In questo articolo di febbraio 2026 del Journal of Dairy Science, attraverso il sequenziamento della metilazione del DNA nel sangue, gli autori hanno identificato centinaia di migliaia di siti differenzialmente metilati alla nascita e una quota significativa di questi ancora presente dopo lo svezzamento.

Materiali e metodi

Per valutare gli effetti dello stress termico durante la gravidanza, i ricercatori hanno seguito 82 vacche Holstein negli ultimi due mesi di gestazione. Metà degli animali è stata esposta a stress termico (ombra e ventilazione naturale in stalla a stabulazione libera) metre l’altra metà è stata trattata con raffrescamento evaporativo (ventilatori e nebulizzatori oltre all’ombra).

Dopo il parto, i vitelli sono stati suddivisi in base all’ambiente sperimentato dalle madri durante la gravidanza: vitelli esposti a stress termico prenatale (PNHS) e vitelli provenienti da vacche raffrescate (PNTN). Tutti gli animali sono stati poi allevati nelle stesse condizioni presso la stalla sperimentale dell’Università della Florida, ricevendo identica alimentazione e gestione sanitaria.

I ricercatori hanno raccolto campioni di sangue alla nascita e allo svezzamento per analizzare la metilazione del DNA. Attraverso tecniche di sequenziamento ad alta risoluzione è stato possibile confrontare milioni di siti del genoma e individuare eventuali differenze tra i due gruppi, valutando la persistenza delle modifiche indotte dalle diverse condizioni a cui sono stati sottoposti gli animali prima della nascita.

Infine, i siti del DNA che mostravano le differenze più marcate sono stati collegati ai geni e ai processi biologici coinvolti. Le analisi hanno evidenziato un coinvolgimento predominante di processi legati a immunità, infiammazione e metabolismo.

Risultati 

L’analisi della metilazione del DNA mediante sequenziamento enzimatico dell’intero genoma (EM-seq) ha generato in media circa 795 milioni di letture per campione. La qualità dei dati è risultata molto elevata, con il 94,5% delle sequenze correttamente allineate al genoma di riferimento bovino (ARS-UCD1.2).

I risultati hanno mostrato una netta separazione tra i vitelli PNHS e PNTN, evidenziando una forte impronta epigenetica dello stress termico prenatale.

Lo studio conferma che l’esposizione allo stress termico durante la fase finale della gestazione induce modificazioni epigenetiche persistenti nella prole, evidenziate da distinti pattern di metilazione del DNA rilevabili nel sangue sia alla nascita sia allo svezzamento. L’elevato numero di siti CpG differenzialmente metilati e la presenza di migliaia di modificazioni condivise tra i due momenti indicano che parte degli effetti dello stress fetale permane durante lo sviluppo postnatale precoce.

Le analisi hanno mostrato che tali differenze non sono spiegate principalmente da variazioni nella composizione delle cellule immunitarie del sangue, ma riflettono una reale riprogrammazione epigenetica. I siti differenzialmente metilati risultavano distribuiti in tutto il genoma, con una forte concentrazione nelle regioni intergeniche distali, suggerendo il coinvolgimento di elementi regolatori a lungo raggio capaci di influenzare l’espressione genica.

Alla nascita, i vitelli esposti a stress termico prenatale presentavano profonde alterazioni nei geni coinvolti nella funzione immunitaria, nei processi infiammatori e nelle vie metaboliche. In particolare, risultavano interessati pathway associati alla risposta immunitaria innata, alla segnalazione infiammatoria e alla migrazione delle cellule immunitarie, indicando che l’ambiente uterino caldo può influenzare precocemente lo sviluppo e la maturazione del sistema immunitario.

Oltre agli aspetti immunitari, sono emerse modificazioni in geni coinvolti nel metabolismo energetico, nel trasporto lipidico, nella funzione mitocondriale e nell’omeostasi cellulare, suggerendo che lo stress da calore possa alterare i meccanismi che regolano crescita, utilizzo dei nutrienti e produzione di energia.

Sebbene allo svezzamento il numero complessivo delle differenze di metilazione risultasse ridotto rispetto alla nascita, numerose alterazioni persistevano ancora, soprattutto in geni legati alla regolazione immunitaria e metabolica. Alcuni loci hanno mantenuto lo stesso pattern di metilazione in entrambi i momenti, indicando la possibile presenza di biomarcatori epigenetici stabili dell’esposizione prenatale allo stress termico.

Conclusione

Nel complesso, i risultati supportano il concetto di programmazione fetale, dimostrando che lo stress da caldo durante la gestazione può determinare cambiamenti epigenetici duraturi capaci di influenzare la funzione immunitaria, il metabolismo, la crescita e potenzialmente anche le future performance produttive delle bovine da latte.

Con l’intensificarsi delle sfide legate allo stress termico a causa dei cambiamenti climatici, la comprensione di questi meccanismi di programmazione dello sviluppo diventa sempre più importante. Ulteriori ricerche sono necessarie per determinare se queste alterazioni epigenetiche persistono nell’età adulta e influenzano la salute, la resistenza alle malattie e la produttività nel corso della vita.

Tratto da: “Epigenetic signature of prenatal heat stress: DNA methylation changes in whole blood of dairy calves from birth to weaning“, di A. Boucher, M. Oudihat, H. Martin, P. Dufour, J. Laporta, M.-A. Sirard, V. Ouellet. Journal of Dairy Science. Volume 109, Issue 2, February 2026, Pages 1951-1967.