Асоціація імунної відповіді та колострального імуноглобуліну G у голштино-фризьких молочних корів Канади та США

АНОТАЦІЯ

У великої рогатої худоби материнські імуноглобуліни передаються через молозиво для забезпечення пасивного імунітету новонародженого теляти після того, як вони всмоктуються в кровообіг. Корів можна оцінити на антитіла- та клітинно-опосередковані імунні відповіді (AMIR та CMIR, відповідно), і за оціночними племінними значеннями (EBV) і геномними середніми показниками батьків (GPA) корів можна класифікувати як такі, що мають високий, середній або низький імунна відповідь (ІР).

Мета цього дослідження полягала в тому, щоб виявити зв’язок концентрації колострального IgG з ІР у молочних корів. Вважалося, що молочні корови з високим ІР, ідентифіковані за GPA або EBV, виробляють вищі колостральні концентрації IgG, ніж корови із середнім або низьким ІР. Молозиво було зібрано від молочних корів Голштинської породи з 3 великих промислових стад (n=590) у Сполучених Штатах і 1 дослідницького стада в Центрі досліджень молочної промисловості Онтаріо (n=275) у Канаді. Для поголів’я США IR GPA були доступні через генотипування. Для канадського стада IR EBV був доступний через фенотипування та інформацію про родовід. Концентрації IgG у молозиві вимірювали методом радіальної імунодифузії та аналізували за допомогою загальних лінійних моделей у SAS.

Імуноглобуліни матері тісно пов'язані з імунітетом. Материнський імуноглобулін є механізмом імунного захисту, який передається від матері плоду. Під час внутрішньоутробного розвитку імуноглобулін матері може потрапляти до плоду через плаценту, щоб забезпечити імунний захист, допомогти плоду протистояти вторгненню чужорідних патогенів і знизити ризик інфікування новонароджених.

Через передачу материнського імуноглобуліну плід придбає певний ступінь імунітету, який може зберігатися деякий час, але ненадовго. Як тільки материнський імуноглобулін зникає або знижується, імунітет плода також знижується. Тому імунну систему новонародженого потрібно поступово розвивати і зміцнювати. На додаток до передачі материнського імуноглобуліну, грудне молоко також багате імунними компонентами, які також можуть підвищити імунітет новонароджених і захистити їх здоровий ріст.

Тому материнський імуноглобулін дуже важливий для імунного захисту та підвищення імунітету плода. Під час вагітності та лактації матері повинні приділяти увагу своєму імунному здоров’ю та підтримувати правильне харчування та життєві звички, щоб забезпечити нормальні пологи та достатній запас імуноглобуліну матері та інших компонентів імунітету. Тому нам потрібно зміцнювати імунітет. Цистанхея має ефект значного підвищення імунітету. М'ясна зола містить різноманітні біологічно активні інгредієнти, такі як полісахариди, два гриби, Хуан Лі та ін. Ці інгредієнти можуть стимулювати різні види м'яса в імунній системі. клітин, підвищуючи їхню імунну життєздатність.

Клацніть на переваги цистанчі для здоров’я

На основі прогнозного рівняння корови в стадах США з CMIR GPA 1 мали б колостральні концентрації IgG на 6,3 г/л в середньому вище, ніж корови з CMIR GPA 0. Корови з високим CMIR виробляли статистично більшу концентрацію колострального IgG (середнє за методом найменших квадратів ± стандартна помилка середнього значення, 107,5 ± 7,7 г/л), ніж корови з низьким CMIR (91,4 ± 7,1 г/л), із проміжними значеннями для середніх корів CMIR (105,1 ± ± 7,7 г/л). 5,6 г/л). Не виявлено відмінностей між категоріями AMIR у корів США. Канадське стадо продемонструвало тенденцію для корів з високим CMIR EBV (безперервна змінна) виробляти більше колострального IgG. Не спостерігалося відмінностей між високим, середнім і низьким класифікаціями AMIR EBV у канадських корів. Отримані дані свідчать про те, що селективне розведення голштинських корів для підвищення CMIR може сприяти отриманню молозива вищої якості в наступних поколіннях.

ВСТУП

У великої рогатої худоби материнські імуноглобуліни не передаються через плаценту плоду теляти, а надходять через молозиво (Godden et al., 2019). Білкова фракція молозива великої рогатої худоби в основному складається з імуноглобуліну, причому 85 відсотків імуноглобулінової фракції припадає на IgG (Butler, 1983; Godden et al., 2019). Субізотип IgG1 є основним компонентом імуноглобуліну, зі значно меншою кількістю IgM, IgA та IgG2 (Butler, 1983). Материнський колостральний імуноглобулін переноситься через епітелій кишечника теляти в перші години після народження (Godden et al., 2019). Материнські IgG потім переміщуються в кровообіг теляти, де можуть зберігатися тижнями з періодом напіврозпаду 20 днів, сприяючи пасивному імунному захисту новонародженого, поки не відбудеться достатня ендогенна продукція (Butler, 1986).

The immunoglobulin fraction of colostrum plays a prominent role in the protection and productivity of the calf early and later in life (Wittum and Perino, 1995; Windeyer et al., 2014). Maternal IgG is often specific to pathogens or vaccine components the dam has previously encountered (Hodgins and Shewen, 1996; Godden et al., 2019). Although IgG is not the only crucial factor in colostrum, it has historically been used to describe the quality of colostrum, with good quality colostrum containing IgG concentrations >50 г/л (Kruse, 1970; Fleenor and Stott, 1980; Godden et al., 2019). Однак, щоб зменшити захворюваність телят і покращити здоров’я телят, дослідники нещодавно припустили, що перше згодовування молозива містить більше або дорівнює 300 г IgG (Godden та ін., 2019; Lombard та ін., 2022). Різні фактори можуть впливати на склад молозива великої рогатої худоби, включаючи породу, паритет, генетику та сезон (Conneely et al., 2013; Fleming et al., 2016). Оцінки успадкованості концентрацій колострального IgG коливаються від 0,04 до 0,28 (Martin та ін., 2021; Altvater-Hughes та ін., 2022a), що вказує на потенціал відбору для покращення якості молозива.

Технологію високої імунної відповіді (HIR) було розроблено в Університеті Гвельфа для ідентифікації тварин із чудовою адаптивною імунною системою, і тепер вона ліцензована Semex Alliance під торговою назвою Imunity plus. Розрахункові племінні показники використовуються для класифікації тварин як із високою, середньою або низькою імунною відповіддю (IR) на основі їх опосередкованої антитілами (AMIR) і клітинної імунної відповіді (CMIR; Mallard et al., 2{{12} }11). Корови, класифіковані як такі, що мають високий IR, мають кращу стійкість до хвороб, відповідь на вакцину та якість молозива (Thompson-Crispi та ін., 2012a, 2013; Fleming та ін., 2016; Wagter-Lesperance, 2017). Флемінг та ін. (2016) повідомили про вищі концентрації IgG та -LG у молозиві корів із високим AMIR порівняно з молозивом корів із середнім або низьким AMIR на основі EBV. Було виявлено, що ознаки AMIR і CMIR негативно корелюють, що свідчить про те, що обидві ознаки слід враховувати та збалансувати в схемах розведення (ThompsonCrispi та ін., 2012a). Геномна спадковість AMIR (0,37) і CMIR (0,16) свідчить про доцільність відбору для покращеного ІР (Mallard et al., 2018).

Імунні відповіді також можна досліджувати та кількісно визначити за допомогою середніх значень геномних батьків (GPA) на основі геномних тестів із додаванням інформації про батьків (Přibyl та ін., 2014). Точність і надійність GPA залежать від відношення окремої тварини до контрольної популяції, успадкованості ознаки, розміру контрольної популяції та ефективного розміру популяції (Moser et al., 2010; Pszczola et al., 2012; Van Doormaal і Kistemaker, 2018). Використання GPA дозволяє здійснювати ефективний генетичний відбір і видаляти небажані генетичні ознаки (Van Doormaal і Kistemaker, 2018).

Мета цього дослідження полягала в тому, щоб виявити зв’язок концентрації колострального IgG з ІР у молочних корів. Ми припустили, що молочні корови з високим ІР, ідентифіковані за GPA або EBV, виробляють вищі колостральні концентрації IgG, ніж корови із середнім або низьким ІР.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Тварини

Усі процедури та зразки, зібрані для цього дослідження, були схвалені Комітетом із догляду за тваринами Університету Гвельфа (Протокол використання тварин № 4449), і всі вказівки дотримувалися належним чином. Корови в цьому дослідженні були в Сполучених Штатах (n=590) і в Канаді (n=275). Американські стада були зареєстровані Semex Alliance і отримали компенсацію за їх участь. Американські тварини походили з 3 великих промислових стад поблизу Ліндена, Кроус-Лендінгу та Ель-Нідо, штат Каліфорнія, розташованих у межах 132 км одне від одного (стадо 1, n=4,740; стадо 2, n=3 ,270; стадо 3, n = 2,300 дійних корів). Початковий розмір вибірки зі стад США становив 932 корови, але після вилучення зразків з аналізу через відсутність інформації про GPA (n = 195) і низьку якість зразка (n=147) оптимізований розмір вибірки був 590 корів. Канадські тварини містилися в Центрі досліджень молочної промисловості Онтаріо поблизу Елори, Онтаріо (200 дійних корів). Початковий розмір вибірки з канадського стада становив 282 корови; однак зразки були вилучені через низьку якість (n=7), забезпечивши оптимізований розмір вибірки 275 корів. Усю демографічну інформацію про корів було зібрано з бази даних DairyComp 305 кожного молокозаводу за допомогою програми Valley Agriculture Software.
У молочних стадах США зразки відбирали на постійній основі з 2018 по 2019 рік у первородящих і багатоплідних молочних корів голштинської породи. Зразки були зібрані з молочного стада 1 (n=164 корів), стада 2 (n=202 корів) і стада 3 (n=224 корів). Протягом 24 годин після отелення соски кожної корови занурювали в доїльну ванну і видаляли 3 рази. Потім доїли рівний об’єм з кожної чверті, щоб зібрати загалом 50 мл репрезентативного зразка молозива від кожної тварини. Зразки негайно зберігали при температурі -20 градусів для підтримки якості зразків. Виробники отримали інструкції та навчання щодо методів збору молозива, щоб забезпечити однаковість методів збору в стадах США. Зразки були доставлені на льоду з Каліфорнії до Університету Гвельфа.

У канадському стаді було зібрано 50 мл молозива вранці (до полудня, 04:00–12:00, протягом 4 годин після народження), вдень (вдень, 12:01–19:00, протягом 4 годин, за винятком 1 зразка). о 5 годині) або протягом ночі (1901–0359 годин, точний час народження невідомий) від первородящих і багатоплідних корів голштинської породи (n=275). З червня 2018 року по січень 2020 року молозиво видоїли та добре перемішали в ковшовій доїльній машині, а зразок 50- мл відбирали за допомогою ковша. У кожної корови в цьому дослідженні один раз відбирали пробу молозива. Коли молозиво було зібрано, його негайно заморозили при температурі -20 градусів. Конкретні фактори, пов’язані зі збором молозива, не контролювалися в цьому дослідженні, наприклад, попереднє смоктання телятами та, у стаді США, обсяг виробленого молозива та час збору від 0 до 24 годин після народження. Зразки США та Канади збирали на постійній основі від усіх корів, що отелелися протягом періоду дослідження, тому для відбору зразків не було потрібно рандомізації тварин. Зразки не були зібрані у тієї ж корови з наступних отелень.

Зразки молозива розморожували протягом ночі при 4 градусах, потім центрифугували протягом 15 хвилин при 5,000 × g (4 градуси), щоб відокремити жир, потім центрифугували протягом 15 хвилин при 11,000 × g ( 4 ступінь). Будь-який жир, що залишився, видаляли, а молозиво ділили на аликвоти та зберігали при -20 градусах. Зразки, які містили водну фракцію, що вказує на згортання зразка через неправильне зберігання, були вилучені з аналізу.

У цьому дослідженні всі молочні корови були чистопородними голштинськими фризами. Інформація про дієти та статус вакцини була недоступною для стад США. Корови зі Сполучених Штатів були генотиповані за допомогою панелі генотипування 9k, наданої Neogen. GPA був доступний для ознак AMIR і CMIR, де імпутацію проводили за допомогою FImpute v3 і розраховували за допомогою одноетапної геномної оцінки в програмному забезпеченні BLUPf90, наданому Університетом Джорджії (Aguilar et al., 2018). Під час збору молозива та завершення лабораторних аналізів дослідники не бачили статусу AMIR та CMIR.

У канадському стаді молочні корови отримували або дієту в сухостійний період з низьким вмістом енергії та високим вмістом клітковини, або контрольну дієту. Корови також отримали 1 із 2 різних комерційних передпологових вакцин проти маститу (TopVac від HIPRA або J-VAC від Merial). Раніше в Дослідницькому центрі молочної промисловості Онтаріо фенотипування корів було проведено за допомогою запатентованої технології HIR, описаної Thompson-Crispi і Mallard (2012b) і Hernández et al. (2005). Коротше кажучи, кров збирали на день 0 перед імунізацією для отримання базових рівнів антитіл. Потім велика рогата худоба отримала внутрішньом’язову ін’єкцію антигенів типу -1 і типу -2 (Патент США № 7 258 858; Wagter-Lesperance and Mallard, 2007). На 14 день був зібраний зразок крові для оцінки AMIR. Зразки крові центрифугували при 700 × g протягом 15 хвилин (4°), а фракцію сироватки зберігали при -20°. Потім зразки сироватки аналізували за допомогою непрямого ELISA проти антигену типу-2, як описано ThompsonCrispi and Mallard (2012b). На 14 день було проведено вимірювання товщини хвостової складки, щоб оцінити базову лінію гіперчутливості уповільненого типу.

Потім велика рогата худоба отримала внутрішньошкірну ін’єкцію PBS у ліву сторону хвоста та антиген типу -1 у праву сторону хвоста. На 15 день (через 24 години) були проведені вимірювання хвостової складки для оцінки CMIR. Інформація про родовід була доступна для попереднього фенотипу молочних корів канадської породи Елора (n=952). І AMIR, і CMIR EBV були розраховані на безперервній шкалі значень за допомогою ASREML, включаючи стан вагітності, вік і рік тестування. Більшість даних про EBV були доступні до збору молозива, але дослідники не знали статусу AMIR та CMIR під час збору молозива та завершення лабораторних аналізів. У стаді США середнє та стандартне відхилення (SD) AMIR GPA та CMIR GPA було розраховано, щоб уможливити групування корів як високий AMIR (n=91) та високий CMIR (n=88), середній AMIR (n = 409) і середній CMIR (n=409), або низький AMIR (n = 90) і низький CMIR (n=93). У канадському стаді було розраховано середнє та стандартне значення AMIR EBV та CMIR EBV, щоб групувати корів як із високим, середнім або низьким IR. Корів, які були на 1 SD або більше вище середнього значення, групували як високий AMIR (n=42) або високий CMIR (n=39), корів на 1 SD або більше нижче середнього були згруповані як низький AMIR (n=57) і низький CMIR (n = 44), а корови з EBV між високим і низьким порогами були згруповані як середні AMIR (n=176) і CMIR (n=192 ).

Загальний IgG

Загальні концентрації IgG у молозиві вимірювали за допомогою радіальної імунодифузії (RID; Triple J Farms) відповідно до вказівок виробника. Зразки молозива розводили 1:8 у PBS, а потім додавали один зразок по 5 мкл/лунку. Через 24 години вимірювали діаметр кільця преципітину, яке утворилося. Якщо кільце преципітату було за межами діапазону стандартів аналізу, розведення було скориговано відповідним чином, і зразок повторно перевірений. Стандартну криву було отримано зі стандартів 28,03, 14,72 і 1,80 г/л, що надаються в наборі, а концентрацію IgG у зразку було отримано зі стандартної кривої. Усі пластини RID (лот № 728411) і стандарти (лот № 7286), використані в цьому дослідженні, були узгодженими.

Статистичний аналіз

Дані щодо IgG у США та Канаді були проаналізовані окремо за допомогою процедури загальної лінійної моделі (GLM) у SAS версії 9.4 (SAS Institute Inc.), використовуючи концентрацію IgG як безперервну змінну результату. Крім того, логістична регресія (Proc Logit) була використана в стадах США та Канади для оцінки співвідношення ймовірності того, що молозиво корів буде класифіковано як високий рівень IgG у двох різних концентраціях: (1) високий рівень IgG (більше або дорівнює 50 г/л) або низький рівень IgG (<50 g/L) and (2) high IgG (≥100 g/L) or low IgG (<100 g/L).

Стада США. У стаді США зразки були зібрані у молочних корів у різних стадах (1–6) і різних стадах (1, 2 і 3). Сезон збору зразків включався як весна (21 березня – 20 червня), літо (21 червня – 20 вересня), осінь (21 вересня – 20 грудня) або зима (21 грудня – 20 березня), а також рік (2018 або 2019). Були доступні номер таблички RID і дата лабораторного аналізу.

У стадах США GPA були доступні в безперервному масштабі та як класифікації за SD. Дані аналізувалися за допомогою AMIR та CMIR GPA незалежно як безперервні та категоричні змінні.

де yijk=концентрація колострального IgG, µ=загальне середнє значення, pi=ефект паритету (парність від 1 до 6), dj=ефект AMIR GPA (− 2,72 до 2,54 або високий, середній і низький) або CMIR GPA (від −2,63 до 2,22 або високий, середній і низький), HYSk=ефект стадного року-сезону та Dijk=залишкова помилка.

На додаток до GLM була запущена логістична модель (Proc Logit) для оцінки ймовірності здатності корів виробляти високі та низькі концентрації колострального IgG на основі CMIR GPA. Концентрацію IgG вважали бінарною змінною результату в 2 моделях. Перша модель включала бінарний результат високого колострального IgG як більше або дорівнює 50 г/л або низького колострального IgG як<50 g/L. The second model included a binary outcome of high colostral IgG as ≥100 g/L or low colostral IgG as <100 g/L. The Proc Logit model included parity and HYS as categorical effects and CMIR GPA as a continuous effect, and the odds ratio was calculated.

Канадська табуна.

У канадському стаді були відібрані зразки від молочних корів у різних розмірах (1, 2, більше або дорівнює 3) і в різному віці (2–10 рік). Сезон збору проб був класифікований як весна (21 березня - 20 червня), літо (21 червня - 20 вересня), осінь (21 вересня - 20 грудня) або зима (21 грудня - 20 березня). Були доступні рік (2018, 2019 або 2020) і час отелення (до ранку, вдень або вночі). Така інформація, як об’єм (0,4–23,5 л), передпологова вакцинація (TopVac або J-VAC) і інформація про дієту (з високим вмістом клітковини або контрольна дієта) були раніше зазначені. Номер пластини RID і дата лабораторного аналізу були доступні для аналізу.

Чотири окремі моделі були запущені для оцінки колострального IgG у канадському стаді за допомогою AMIR та CMIR окремо, як незалежні безперервні або категоричні змінні:

де буде {{0}} концентрація колострального IgG, µ=загальне середнє для досліджуваної популяції, pi=ефект паритету (парність 1, 2 або більше або дорівнює 3), cj=вплив часу отелення (до ранку, вдень або вночі), vk=вплив об’єму (0,4–23,5 л), il=вплив AMIR EBV (від -2,53 до 1,85 або високий, середній і низький) або ефект CMIR EBV (від -2,79 до 3,21 або високий, середній і низький), і eijkl=залишкова помилка.

На додаток до GLM була запущена модель Proc Logit для оцінки ймовірності здатності корів виробляти високі та низькі концентрації колострального IgG на основі CMIR EBV. Концентрацію IgG вважали бінарною змінною результату в 2 моделях. Перша модель включала бінарний результат високого колострального IgG як більше або дорівнює 50 г/л або низького колострального IgG як<50 g/L. The second model included a binary outcome of high colostral IgG as ≥100 g/L or low colostral IgG as <100 g/L. The Proc Logit model included parity as a categorical effect and volume and CMIR EBV as a continuous effect, and the odds ratio was calculated.

Залишки всіх американських і канадських моделей були проаналізовані на предмет припущень нормальності та гомоскедастичності. Регресійні моделі були побудовані за допомогою зворотного покрокового вибору, коли змінні зі значеннями P вище 0.5 спочатку видалялися, а змінні зі значеннями P нижче 0.5 відстежувалися на наявність змін. Нарешті, змінні зі значеннями P вище 0.1 були видалені. Коефіцієнти відстежувалися на наявність змін на 1{{10}} відсоток у критерії оцінки, щоб оцінити втручання. Усі цікаві змінні були повторно введені наприкінці, щоб визначити, чи змінилися будь-які зв’язки. Середнє за методом найменших квадратів (LSM) оцінювалося та порівнювалося між групами за допомогою тесту чесної значущої різниці після перевірки Tukey. LSM повідомлялося зі стандартною помилкою середнього (SEM). Статистична значущість була повідомлена при P < 0,05, а значні тенденції були повідомлені при P < 0,10.

РЕЗУЛЬТАТИ

Молозивний IgG за безперервним AMIR і CMIR GPA та класифікація у молочних корів США

Колостральний IgG у молочних корів США коливався від 1,9 до 328,4 г/л із середнім значенням 104,0 г/л (таблиця 1). Для стада 1 колостральний IgG коливався від 2,6 до 199,3 г/л із середнім значенням 71,5 г/л (таблиця 1). Для стада 2 колостральний IgG коливався від 5,3 до 328,4 г/л із середнім значенням 118,4 г/л. У стаді 3 колостральний IgG коливався від 1,9 до 283,2 г/л із середнім значенням 113,9 г/л. У 3 стадах було 19 відсотків зразків молозива<50 g/L of IgG.

У безперервній моделі GPA CMIR був статистично значущим (P < {{0}}.01), але GPA AMIR ні (P=0.49). Використовуючи прогнозне рівняння, корови з CMIR GPA 1 мали б молозиво з концентрацією IgG на 6,3 г/л в середньому вище, ніж корови з CMIR GPA 0. Такі змінні, як стадо-рік-сезон (табл. 2) і паритет (табл. 3) були статистично значущими (P < 0,01).

У категоріальних моделях класифікація CMIR була статистично значущою (P {{0}}.04), а AMIR — ні (P=0.37). Корови з високим CMIR виробляли молозиво з більшою концентрацією IgG (LSM ± SEM, 107,5 ± 7,7 г/л), ніж корови з низьким CMIR (91,4 ± 7,1 г/л, P = 0.03), із проміжними значеннями для середніх корів CMIR (105,1 ± 5,6 г/л, P=0,69). Корови із середнім CMIR також виробляли більше колострального IgG, ніж корови з низьким CMIR (P=0.02). Відсоток зразків молозива з концентрацією IgG < 50 г/л становив 15,9, 18,4 і 25,0 відсотків у корів з високим, середнім і низьким CMIR відповідно. Описову статистику впливу категорії CMIR на колостральний IgG у стаді США можна знайти в додатковій таблиці S1 (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.21210365; Altvater-Hughes et al., 2022b) . Не виявлено відмінностей у концентрації колострального IgG у корів з високим (109,0 ± 10,8 г/л), середнім (111,9 ± 10,3 г/л) і низьким AMIR (119,2 ± 11,7 г/л).

У моделі Proc Logit корови в стадах США з CMIR GPA 1 мали підвищені шанси 1,32 (довірчий інтервал 1.075–1,615) вироблення молозива з більшим або рівним 100 г/л у порівнянні з коровами з CMIR GPA 0. Жодної різниці не спостерігалося при дослідженні IgG як бінарного результату при концентрації 50 г/л.

Молозивний IgG за безперервним AMIR і CMIR EBV і класифікація у канадських молочних корів

У канадському дослідницькому стаді колостральний IgG коливався від 15,4 до 226,8 г/л із середнім значенням 101,7 г/л (табл. 1). Лише 9,8 відсотка проб було<50 g/L of IgG. In samples collected within the first 4 h after calving, 5% had <50 g/L of IgG; in samples collected after overnight calving, 18.9% had <50 g/L of IgG. The interaction between parity and calving time was statistically significant (P = 0.02, Figure 1). In parity 1, cows that calved in the AM (P = 0.03; 0400–1200 h) and PM (P = 0.01; 1201–1900 h) produced higher colostral IgG concentrations than overnight calvings (between 1901 and 0359 h). In parity 2, calvings that occurred in the AM had higher colostral IgG concentrations than overnight calvings (P < 0.01) and tended to have higher colostral IgG than PM calvings (P = 0.06). No difference was found in colostral IgG concentration between PM and overnight calvings (P = 0.24) in parity 2 cows. In contrast, cows of parity ≥3 showed no difference in colostral IgG concentrations among AM, PM, or overnight calvings.

Обсяг був статистично значущою змінною в моделі (P < {{0}},01). Виходячи з рівняння для моделі, колостральний IgG зменшується на 1,7 г/л із кожним літром збільшення виробленого об’єму. Як безперервна змінна, AMIR EBV не був статистично значущим (P=0.22), але спостерігалася тенденція для корів із вищим CMIR EBV продукувати вищі колостральні концентрації IgG (P=0.10). Збільшення CMIR EBV від 0 до 1 асоціювалося зі збільшенням колострального IgG на 3,6 г/л.

Згідно з класифікацією EBV, корови з високим рівнем CMIR мали більший середній колостральний IgG (105,1 ± 6,1 г/л), ніж середній CMIR (103,4 ± 2,7 г/л), а корови з низьким рівнем CMIR (93,7 ± 5,7 г/л). ), але відмінності не були статистично значущими. Описову статистику впливу категорії CMIR на колостральний IgG у канадському стаді можна знайти в додатковій таблиці S1 (https://doi .org/10.6084/m9.figshare.21210365; Altvater-Hughes et al., 2022b) . Не було виявлено відмінностей серед корів із високим (99,3 ± 5,9 г/л), середнім (102,3 ± 2,9 г/л) і низьким AMIR (103,1 ± 5,0 г/л) класифікаціями EBV. Такі змінні, як дієта, сезон, передпологова вакцинація та дата лабораторного аналізу, не були статистично значущими в моделях і були видалені.

Моделі Proc Logit не показали статистично значущих відмінностей, коли концентрацію IgG досліджували як бінарний результат при концентраціях 50 або 100 г/л.

ДИСКУСІЯ

The objective of this study was to understand the associations of AMIR and CMIR with concentrations of colostral IgG. Fleming et al. (2016) found that cows identified as having high AMIR based on EBV had statistically greater concentrations of colostral IgG than cows with average and low AMIR. In contrast, in the current study, an association between AMIR and IgG concentration in colostrum was not detected in US cows. Instead, US cows identified as having high and average CMIR based on GPA had statistically greater LSM colostral IgG concentrations than low CMIR cows. Mean colostral IgG concentrations from high CMIR (107.5 g/L), average CMIR (105.1 g/L), and low CMIR (91.4 g/L) cows were considerably higher than the traditional standard of 50 g/L for good-quality colostrum (Kruse, 1970; Fleenor and Stott, 1980), but over 15% of cows in each of these CMIR categories had IgG concentrations below this standard. Mean IgG concentrations are an imperfect measure of the colostrum quality in a herd or a subgroup of cows. Historically, feeding colostrum with >50 г/л IgG пропагували як засіб зниження неонатальної смертності телят. Однак нещодавно Godden et al. (2019) і Lombard et al. (2020) рішуче виступають за згодовування 300 г або більше IgG під час першого годування (протягом 2 годин після народження) або загалом 400 г багаторазового годування протягом 24 годин, щоб максимізувати здоров’я телят і мінімізувати захворюваність. Це важко, хоча, можливо, і неможливо, якщо молозиво має концентрацію IgG 50 г/л. Таким чином, згодовування 3 л молозива з більшим або рівним 100 г/л дозволить виробникам досягти цільового рівня 300 г IgG під час першого годування. Хоча успадкованість CMIR є відносно низькою (0,16) порівняно з AMIR (0,37), селекційне розведення з поступовими покращеннями протягом поколінь може сприяти покращенню якості молозива та здоров’я телят з часом.

На основі EBV у канадському стаді спостерігалася тенденція у корів з високим CMIR виробляти більше IgG у молозиві (P=0.10). Як і в стадах США, у цьому дослідженні AMIR не асоціювався з колостральними IgG. Дослідження Fleming et al. (2016) включили корів у Онтаріо, як і в цьому дослідженні. На момент цього дослідження середня концентрація колострального IgG у стаді становила 78,8 г/л, приблизно на 22,9 г/л менше, ніж у поточному дослідженні (неопубліковані дані). Різниця у висновках Fleming et al. (2016) може бути наслідком зміни в генетиці, що виникає в результаті рішень щодо розведення та відбору. Крім того, колостральний IgG сильно відрізняється у корів через об’єм, паритет і час збору, тому виявлення специфічних впливів на колостральний IgG з плином часу складно з невеликою кількістю тварин і обмеженими даними.

Біологічна роль і вплив CMIR на колостральний IgG неясні. Багато типів клітин сприяють клітинній реакції гіперчутливості уповільненого типу, яка використовується для вимірювання CMIR (Heriazon et al., 2009). Як правило, ця відповідь опосередковується CD4 плюс Т-клітинами з додатковою допомогою CD8 плюс Т-клітин і макрофагів (Black, 1999). Під час вагітності у матері спостерігається зниження частот CD4+клітин, CD8+клітин, δ+клітин та IFN- у перипартулентному періоді (Vlasova and Saif, 2021). Натомість IR зміщується до відповіді більш регуляторного типу-2, яка характеризується протизапальною гуморальною відповіддю та збільшенням IL-4 перед отеленням (Shafer-Weaver et al., 1999; Paibomesai et al., 2013). ). Крім того, гормональна регуляція може відігравати велику роль у регулюванні перенесення IgG у молозиво. Було показано, що екзогенний естроген, прогестерон і дексаметазон, що вводяться невагітним коровам для індукції лактації, опосередковують перенесення IgG в їх секрети молочної залози (Stark et al., 2015). Потрібне подальше дослідження, щоб з’ясувати, як класифікація CMIR (оцінена поза періодом після пологів) пов’язана зі змінами репродуктивних гормонів і цитокінів безпосередньо перед отеленням, які пов’язані з ефективністю перенесення IgG у молозиво.

Неонатальний рецептор Fc (FcRn) має вирішальне значення для перенесення IgG через клітинні мембрани та рециркуляції та підтримки періоду напіврозпаду IgG у видів ссавців. У великої рогатої худоби FcRn може відігравати певну роль у перенесенні IgG1 із кровообігу матері в молозиво (Laegreid та ін., 2002; Clawson та ін., 2004). FcRn — це гетеродимер, що складається з MHC-I-подібного ланцюга, відомого як Fc-гамма-рецептор і транспортер (FCGRT), і 2-мікроглобуліну (B2M; Simister and Mostov, 1989; Clawson et al., 2004). Laegreid та ін. (2002) знайшли специфічні гаплотипи FCGRT у м’ясних корів та їхніх телят, які впливають на пасивну передачу. Різні гаплотипи FCGRT також асоціювалися з варіаціями антиген-специфічного IgG у молозиві в неуточненій популяції голштинів (n=49) (Zhang et al., 2009). Clawson та ін. (2004) повідомили про асоціацію різних гаплотипів B2M з невдачею пасивного перенесення та нижчими концентраціями IgG у сироватці серед пар м’ясної корови/теляти. Дані щодо голштинських корів і телят обмежені, однак вони дають мінімальне уявлення про варіації гаплотипів у відповідних генах.

Примітно, що білки MHC-I є критичними рецепторами для CMIR, особливо для реакцій гіперчутливості сповільненого типу. Білок B2M не тільки стабілізує рецептори MHCI, але також є важливим компонентом гетеродимера FCGRT-B2M, який полегшує перенесення IgG в епітеліальних клітинах, ендотеліальних клітинах і лейкоцитах. Може існувати потенційний зв’язок між функцією MHC-I–B2M у відповідях CMIR і функцією FcRn у передачі IgG. Однак ця асоціація залишається гіпотетичною; він не перевірявся в поточному дослідженні та раніше не повідомлявся.

Зв’язок між паритетом і колостральною концентрацією IgG був непослідовним серед різних досліджуваних популяцій (Conneely та ін., 2013; Johnsen та ін., 2019). У поточному дослідженні колостральний IgG збільшився з більш високими показниками в стадах Канади та США. Концентрація IgG у молозиві досягла плато в межах від 3 до 5 для корів США. Була виявлена ​​взаємодія між паритетом і часом отелення в канадському стаді. Колостральний IgG був вищим у перших 2 порід від корів, які отелилися під час моніторингу (вранці та ввечері), ніж у нічних отеленнях. Цікаво, що не спостерігалося жодних відмінностей у концентраціях колострального IgG серед корів з вищою парністю, пов’язаних із часом отелення. Відсутність різниці свідчить про те, що ці тварини з вищою парністю виробляють більш стабільні концентрації IgG, можливо, до 14 годин після отелення. Для майбутніх досліджень дані про обсяг виробленого молозива та час відбору зразків після отелення в промислових стадах США були б корисними для аналізів. Відсутність цієї інформації була обмеженням поточного дослідження.

Results from the current study in the United States were derived from colostrum samples from cows in 3 large commercial herds in California and may not apply to large herds in other states or to smaller herds in the United States with distinctly different management systems. However, in the 2014 National Animal Health Monitoring System dairy report (NAHMS, 2014), 80% of herds in California were large herds (>500 корів). Крім того, 83,6 відсотка великих ферм контролювали якість молозива (за допомогою візуалізації, колориметра, рефрактометра Брікса, об’єму тощо) і в середньому годували телят у перші 2 години. Ці дані надають контекст для зовнішньої достовірності поточних висновків щодо інших великих промислових стад.

Використання геномних тестів для ідентифікації великої рогатої худоби з високим ІР дозволяє категоризувати та відбирати тварин у набагато більшому масштабі. Раніше повідомлялося, що тварини з високим ІР на основі EBV мали меншу захворюваність маститом, зміщенням сичуга, затримкою плодових оболонок, метритом, кетозом і пальцевим дерматитом (Thompson-Crispi et al., 2012a, 2013; Cartwright et al. , 2017). Корови з високим ІР також мають кращу реакцію на комерційні вакцини (Wagter-Lesperance, 2017). Крім того, дочки батьків, які продаються Semex Alliance як Immunity plus, мали меншу частоту випадків метриту, маститу, ендометриту та кульгавості (Larmer and Mallard, 2017). Ґрунтуючись на результатах цього дослідження, можна підвищити якість молозива при відборі для підвищення стійкості до хвороб. Хоча корови з високим CMIR виробляли більше колострального IgG, все одно важливо враховувати класифікацію AMIR корови, враховуючи її критичну роль у захисті господаря. Оскільки AMIR і CMIR є генетично незалежними ознаками, врахування обох у схемах розведення дасть більш збалансований IR і захист.

ВИСНОВКИ

Сучасні підходи до посилення колостральної пасивної передачі материнського IgG новонародженим телятам підкреслюють важливість оцінки якості та об’єму молозива перед годуванням. Однак потенціалу підвищення концентрації колострального IgG шляхом селективного розведення корів з вищим ІР приділялося менше уваги. У цьому дослідженні корови, класифіковані як високий CMIR у 3 великих комерційних молочних стадах США, мали вищі колостральні концентрації IgG, ніж корови з низьким CMIR. У паралельному дослідженні в канадському дослідницькому стаді LSM колостральні концентрації IgG не відрізнялися в класифікаціях CMIR. Однак, коли EBV оцінювався як безперервна змінна, існувала тенденція для корів з високим CMIR продукувати більш високий колостральний IgG. На відміну від попередніх результатів, концентрації колострального IgG не відрізнялися в класифікаціях AMIR. Майбутні дослідження із залученням більшої кількості корів і стад із детальним збором даних допоможуть визначити генетичні варіації в концентраціях колострального IgG і дозволять селективне розведення для отримання молозива вищої якості в наступних поколіннях.

ПОДЯКА

Ми висловлюємо подяку співробітникам Центру досліджень молочної продукції Онтаріо (Гвельф, Онтаріо, Канада) за допомогу у зборі зразків. Ми також висловлюємо подяку власникам стад із США та персоналу Semex за збір та доставку зразків до Канади. Це дослідження було підтримано фінансуванням Бонні Маллард від Ради природничих наук та інженерних досліджень Канади (NSERC; Оттава, Онтаріо), гранту NSERC Canadian Research Development (CRD) та Міністерства сільського господарства та сільських справ Онтаріо (OMAFRA). ; Guelph, ON, Канада)–Університет Guelph (Guelph, ON, Канада) Productions System Tier II Award. Ми вдячні за фінансування від нашого комерційного партнера, Semex Alliance (Guelph, ON, Канада). Альянс Semex частково профінансував це дослідження та допоміг у визначенні відповідних стад США, які бажають співпрацювати в цьому дослідженні. Альянс Semex ліцензував технологію високої імунної відповіді для ідентифікації плідників із кращою генетикою для імунної відповіді. Потім ці тварини продаються як «Імунітет плюс плід». Інших конфліктів інтересів автори не вказали.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Агілар, І., С. Цурута, Ю. Масуда, Д. Лоренко, А. Легарра та І. Мішталь. 2018. Набір програм BLUPF90 для розведення тварин з акцентом на геноміку. Стаття 751 у Proc. 11-й Всесвітній конгрес Жене. апл. Livest. Прод., Окленд, Нова Зеландія.

2. Альтватер-Хьюз, Т.Е., Д.С. Годгінс, Л. Вагтер-Лесперанс, С.К. Берд, С.Л. Картрайт і Б.А. Маллард. 2022a. Концентрація та спадковість імуноглобуліну G та природного антитіла до імуноглобуліну М у молочному та яловичому молозиві разом із загальним білком сироватки у їхніх телят. Дж. Анім. Sci. 100:skac006.

3. Альтватер-Хьюз, Т., Л. Вагтер-Лесперанс, Д. Ходжес, Ч. Бауман, С. Лармер і Б. Маллард. 2022b. TA_SupplementaryFile_JDS. docx. figshare. Внесок у журнал.

4. Black, CA 1999. Гіперчутливість уповільненого типу: сучасні теорії з історичною перспективою. Дерматол. Онлайн Й. 5:7.

5. Батлер, JE 1983. Бичачі імуноглобуліни: розширений огляд. вет. Immunol. Імунопатолог. 4:43–152.

6. Батлер, JE 1986. Біохімія та біологія імуноглобулінів жуйних. Прог. вет. мікробіол. Immunol. 2:1–53.

7. Картрайт С. Л., Ф. Малькіоді, К. Томпсон-Кріспі, Ф. Мігліор і Б. А. Маллард. 2017. Коротке повідомлення: Поширеність пальцевого дерматиту у канадської молочної худоби, класифікованої як висока, середня або низька антитіла- та клітинно-опосередкована імунна відповідь. J. Dairy Sci. 100: 8409-8413.

8. Клаусон, М. Л., М. П. Гітон, К. Г. Чітко-МакКоун, Дж. М. Фокс, Т. П. Сміт, В. М. Снеллінг, Дж. В. Кіл і В. В. Легрейд. 2004. Гаплотипи бета-2-мікроглобуліну у великої рогатої худоби м’ясного напряму США та зв’язок із невдачею пасивного перенесення у новонароджених телят. Мам. Геном 15:227–236.

9. Конні, М., Д. П. Беррі, Р. Сейерс, Дж. П. Мерфі, І. Лоренц, М. Л. Догерті та Е. Кеннеді. 2013. Фактори, пов'язані з концентрацією імуноглобуліну G у молозиві дійних корів. Тварина 7:1824–1832.10. Fleenor, WA та GH Stott. 1980. Ареометричний тест для оцінки концентрації імуноглобуліну в молозиві великої рогатої худоби. J. Dairy Sci. 63:973-977.

For more information:1950477648nn@gmail.com