Kvægets akut fase proteiner og deres anvendelse som markører for ...

Kvægets akut fase proteiner og deres anvendelse som markører for mastitis
Stine Jakobsen, dyrlæge, KVL
Kvægfagdyrlægernes årsmøde 2005
Kvægets akut fase proteiner og deres anvendelse som
markører for mastitis
Stine Jacobsen, dyrlæge, ph.d., Institut for Produktionsdyr og Heste, Den Kgl. Veterinær
og Landbohøjskole, stj@kvl.dk
Introduktion
Akut fase proteiner (AFP) er en gruppe af ”nye” (i den forstand at kun har været kendt de
sidste 50-60 år) inflammationsmarkøer. Akut fase proteinerne anvendes rutinemæssigt i
humanmedicinen, men har endnu ikke vundet indpas i veterinærmedicinen. Visse af AFP
er særdeles sensitive indikatorer af inflammation/infektion, og overgår på dette punkt
mange af de eksisterende inflammationsmarkører. Indenfor de sidste 3-4 år har der været
stigende fokus på AFP responset i forbindelse med mastitis hos malkekvæg, ikke mindst
fordi det har vist sig, at AFP kan måles ikke alene i blod men også i mælk.
Baggrund
Akut fase responset
Akut fase responset er en
samlebetegnelse for den kaskade
af hændelser, der sker i kroppen,
når et dyr udsættes for vævsskade.
Ofte anvendes udtrykket dog mere
snævert til at beskrive frigivelsen af
inflammationsmediatorer, især
cytokiner, fra det skadede væv og
den efterfølgende induktion af
leverens produktion af AFP 1 (Figur
1).
Cytokiner
Cytokinerne er en gruppe af meget
potente inflammationsmediatorer,
der frigives fra aktiverede celler,
især hvide blodlegemer. Alle typer
af skadelige påvirkninger, der
medfører cellebeskadigelse
(traumer, kirurgiske indgreb,
bakterielle og virale infektioner,
toksiner, iskæmi, neoplasi), vil
resultere i cytokinfrigørelse.
Cytokinerne påvirker stort set alle
cellertyper i kroppen, herunder
hypothalamus, hvor de inducerer
Endo- and
exotoxins
Monocyte
Respiratory
burst
Reactive
oxygen species
Patogens
Stroma
Cytokiner
Trauma
Surgery Cancer
Tissue damage and activation
Extrahepatic
tissues,
e.g. epithelia
Kupffer cell
Hepatocytes
Acute phase proteins
Endothelium
Muscle
Catabolism
Leukocytes
Activation
Bone marrow
Leukopoiesis
Hypothalamus
Fever
HPA axis
Adrenal glands
Cortisol
feber, vommen, hvor de medfører nedsat motilitet og muskelvæv, hvor de medfører
muskel-nedbrydning 2;3 . Cytokinerne er således ansvarlige for mange af de symptomer,
man kan erkende klinisk hos et sygt dyr. I leveren påvirker cytokinerne hepatocytter til at
IL-6
(-)
Cortisol
Figur 1. Oversigt over akut fase responset 5
(+)
Faneblad 8, side 1 af 5

Kvægets akut fase proteiner og deres anvendelse som markører for mastitis
Stine Jakobsen, dyrlæge, KVL
Kvægfagdyrlægernes årsmøde 2005
omlægge deres protein-syntese fra syntese af husholdningsproteiner (f.eks. albumin) til
syntese af AFP.
Akut fase proteiner
Akut fase proteinerne er en meget heterogen gruppe af proteiner, men de har alle det til
fælles, at de produceres i øget omfang i leveren og frigives til blodet under akut fase
responset 4 . Det nok mest kendte akut fase protein er fibrinogen. Fibrinogen er dog er
såkaldt ”minor” akut fase protein, idet dets koncentration kun stiger 2 til 5 gange
normalværdien, når koen er syg (Figur 2). De to ”major” AFP hos kvæget, haptoglobin og
serum amyloid A (SAA), har et langt kraftigere respons, idet koncentrationen af disse to
proteiner kan stige 500 til 1000 gange (eller mere) i forbindelse med f.eks. en infektion 5
(Figur 2). Derudover er både haptoglobin og SAA responset relativt hurtigt reagerende,
idet deres koncentration stiger indenfor 6- 12 timer efter at koen er blevet inficeret, mens
fibrinogen reagerer langsommere. Det betyder at haptoglobin og SAA kan anvendes som
tidlige markører for infektion 6 .
SAA (µg/mL)
Haptoglobin (µg/mL)
1500
1000
500
0
0 1 2 3 4 5 6
Dage efter inflammatorisk stimulus
Anvendelse af akut fase proteiner i klinisk kvægpraksis
Serum amyloid A
Haptoglobin
Akut fase responset er temmelig godt undersøgt hos kvæg, og en lang række sygdomme
og sygdomskomplekser har vist sig at være ledsaget af forhøjede koncentrationer af AFP
in blodet, f.eks. pneumoni, mastitis (bl.a. sommermastitis og mastitis forårsaget af E. coli,
steptokokker og stafylokokker), endometritis og metritis, kælvning, kirurgiske indgreb,
endotoksinpåvirkning, lokal vævsskade (f.eks. abscesser), virusinfektioner (BVD, BRSV),
ostertagiose, salmonellose og pasteurellose 6-17 .
Grundet deres uspecifikke natur kan AFP ikke anvendes til at stille en specifik diagnose,
men til at diagnosticere tilstedeværelsen af vævsskade og inflammation/infektion.
Derudover kan de bruges til estimere omfanget af den tilstedeværende vævsskade og
dermed prognosen, idet det har vist sig, at der er et ”dosis-respons” forhold mellem
omfanget af vævsskaden og koncentrationen af AFP i blodet 6 . Akut fase proteinerne kan
ligeledes anvendes til at følge responset på en iværksat behandling, idet koncentrationen
af AFP i blodet vil falde i takt med at dyret helbredes. Det har også vist sig, at hvis flere
7
6
5
4
3
2
1
0
Fibrinogen
Figur 2. Kvægets akut fase protein respons efter et inflammatorisk stimulus 5
Fibrinogen (mg/mL)
Faneblad 8, side 2 af 5

Kvægets akut fase proteiner og deres anvendelse som markører for mastitis
Stine Jakobsen, dyrlæge, KVL
Kvægfagdyrlægernes årsmøde 2005
AFP måles samtidigt, så vil deres indbyrdes koncentrationsforhold indikere hvor længe en
given tilstand har stået på 6 (tabel 1).
Tabel 1. Akut fase proteiner som indikatorer for inflammatoriske
tilstandes varighed
Inflammation Serum amyloid A Haptoglobin Fibrinogen
Perakut (< 1 dag) Forøget Normal Normal
Akut (> 1 dag) Forøget Forøget Forøget
Kronisk (> 1 uge) Normal Normal/forøget Forøget
Akut fase proteiner og mastitis
Akut fase proteinernes diagnostiske potentiale i forbindelse med mastitis og alle andre
former for inflammatoriske/infektiøse sygdomme beror på deres meget lave (umålelige)
koncentration i blodet hos raske køer, den hurtige og meget kraftige
koncentrationsstigning i forbindelse med sygdom og det hurtige fald tilbage til
normalværdien efter af sygdommen er helbredt. Derudover har AFP særligt stort potentiale
som markører for mastitis, idet det vist sig, at AFP ikke alene kan måles i blod, men også i
mælk, hvor koncentrationerne vil stige i forbindelse med mastitis 18-20 (figur 3). Det har for
nylig vist sig, at AFP transporteres fra blodet til mælken, når permeabiliteten af blodmælken
barrieren øges i forbindelse med mastitis, men at de, så længe mælkekirtlen er
sund, ikke vil blive transporteret over i mælken, selv hvis blodets AFP koncentration stiger
som følge af sygdom udenfor mælkekirtlen 19;21 . Tilstedeværelsen af AFP i mælken er
således en specifik indikation på, at koen har mastitis. Den seneste forskning har
derudover vist, at SAA syntetiseres lokalt i mælkekirtlen i forbindelse med mastitis, idet de
mammære epithelceller har vist sig at kunne producere dette protein, som man tidligere
troede blev syntetiseret udelukkende i leveren 22;23 . Det SAA protein, der produceres i
yveret, adskiller sig ved sine kemiske egenskaber fra det, der produceres i leveren 21;24 , og
en test for dette mammære SAA vil således være en specifik test for mastitis. Det har dog
vist sig, at det mammære SAA også findes i moderate mængder i råmælk 24 , så muligvis
kan en fremtidig SAA test ikke anvendes til diagnosticering af mastitis i nykælvere.
Fremtiden
Afledt af et igangværende
stort EU projekt 25;26 forskes
der i disse år intenst i AFP
indenfor veterinærmedicinen,
og der indsamles derfor til
stadighed mere viden på dette
område. Akut fase responset i
forbindelse med mastitis er
relativt sparsomt undersøgt,
og hvis målinger af AFP skal
anvendes i klinisk praksis og
sundhedsrådgivning, er meget
SAA (µg/mL)
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
0 24 48 72
Timer efter inokulation
SAA
Haptoglobin
Figur 3. Haptoglobin og SAA koncentrationer i mælk efter
eksperimentel induktion af E. coli mastitis 21
Faneblad 8, side 3 af 5

Kvægets akut fase proteiner og deres anvendelse som markører for mastitis
Stine Jakobsen, dyrlæge, KVL
Kvægfagdyrlægernes årsmøde 2005
mere viden påkrævet. Desværre er der for nuværende heller ikke anvendelige tests til
rådighed for kvægpraksis (hvorimod hundens og hestens AFP måles rutinemæssigt på
KVLs Centrallaboratorium), hvorfor den praktiske anvendelse af disse proteiner må
antages at ligge nogle år ud i fremtiden. Men AFP har stort diagnostisk potentiale og vil
formentlig om ikke kunne udkonkurrere, så i hvert fald på længere sigt kunne supplere
celletalsmålinger.
Litteratur
(1) Gabay C, Kushner I. Acute-phase proteins and other systemic response to inflammation. New Engl J
Med 1999; 340:448-454.
(2) van Miert ASJPAM. Pro-inflammatory Cytokines in a Ruminant Model: Pathophysiological,
Pharmacological, and Therapeutic Aspects. Vet Q 1995; 17:41-50.
(3) van Miert ASJPAM, van Duin CTM. Pharmacological and pathophysiological modulation of food intake
and forestomach motility in small ruminants. J Vet Pharmacol Therap 1998; 21:1-17.
(4) Baumann H, Gauldie J. The acute phase response. Immunol Today 1994; 15:74-80.
(5) Jacobsen S. The bovine acute phase response to endotoxin and Gram-negative bacteria, Ph.D. thesis,
Department of Clinical Studies, The Royal Veterinary and Agricultural University, August 2003.
(6) Jacobsen S, Andersen PH, Toelboell T, Heegaard PMH. Dose dependency and individual variability of
the lipopolysaccharide-induced bovine acute phase protein response. J Dairy Sci 2004; 87:3330-3339.
(7) Alsemgeest SPM, Taverne MAM, Boosman R, van der Weyden BC, Gruys E. Peripartum acute-phase
protein serum amyloid-A concentration in plasma of cows and fetuses. Am J Vet Res 1993; 54:164-167.
(8) Boosman R, Niewold ThA, Mutsaers CWAA, Gruys E. Serum amyloid A concentrations in cows given
endotoxin as an acute-phase stimulant. Am J Vet Res 1989; 50:1690-1694.
(9) Conner JG, Eckersall PD, Wiseman A, Aitchison TC, Douglas TA. Bovine acute phase response following
turpentine injection. Res Vet Sci 1988; 44:82-88.
(10) Conner JG, Eckersall PD, Wiseman A, Bain RK, Douglas TA. Acute phase response in calves following
infection with Pasteurella haemolytica, Ostertagia ostertagi and endotoxin administration. Res Vet Sci 1989;
47:203-207.
(11) Deignan T, Alwan A, Kelly J, McNair J, Warren T, O'Farrelly C. Serum haptoglobin: an objective
indicator of experimentally-induced Salmonella infection in calves. Res Vet Sci 2000; 69:153-158.
(12) Gånheim C, Hultén C, Carlsson U, Kindahl H, Niskanen R, Waller KP. The acute phase response in
calves experimentally infected with bovine viral diarrhoea virus and/or Mannheimia haemolytica. J Vet Med B
2003; 50:183-190.
(13) Godson DL, Campos M, Attah-Poku SK, Redmond MJ, Cordeiro DM, Sethi MS et al. Serum haptoglobin
as an indicator of the acute phase response in bovine respiratory disease. Vet Immunol Immunopathol 1996;
51:277-292.
(14) Heegaard PMH, Godson DL, Toussaint MJM, Tjørnehøj K, Larsen LE, Viuff B et al. The acute phase
reponse of haptoglobin and serum amyloid A (SAA) in cattle undergoing experimental infection with bovine
respiratory syncytial virus. Vet Immunol Immunopathol 2000; 77:151-159.
(15) Hirvonen J, Pyörälä S, Jousimies-Somer H. Acute phase response in heifers with experimentally
induced mastitis. J Dairy Res 1996; 63:351-360.
(16) Hirvonen J, Pyörälä S. Acute-phase Response in Dairy Cows with Surgically-treated Abdominal
Disorders. Vet J 1998; 155:53-61.
(17) Hirvonen J, Huszenicza G, Kulcsár M, Pyörälä S. Acute-phase response in dairy cows with acute
postpartum metritis. Theriogenol 1999; 51:1071-1083.
(18) Eckersall PD, Young FJ, McComb C, Hogarth CJ, Safi S, Weber A et al. Acute phase proteins in serum
and milk from dairy cows with clinical mastitis. Vet Rec 2001; 148:35-41.
(19) Nielsen BH, Jacobsen S, Andersen PH, Niewold ThA, Heegaard PMH. Acute phase protein
concentrations in serum and milk from cows with clinical mastitis, with extramammary inflammatory
conditions and clinically healthy cows. Vet Rec 2004; 154:361-365.
(20) Pedersen LH, Aalbæk B, Røntved CM, Ingvartsen KL, Sørensen NS, Heegaard PMH et al. Early
pathogenesis and inflammatory response in experimental bovine mastitis due to Streptococcus uberis. J
Comp Path 2003; 128:156-164.
(21) Jacobsen S, Niewold ThA, Kornalijnslijper E, Toussaint MJM, Gruys E. Kinetics of local and systemic
isoforms of serum amyloid A in bovine mastitic milk. Vet Immunol Immunopathol, in press.
Faneblad 8, side 4 af 5

Kvægets akut fase proteiner og deres anvendelse som markører for mastitis
Stine Jakobsen, dyrlæge, KVL
Kvægfagdyrlægernes årsmøde 2005
(22) Kho YJ, Cho KK, Kim SC, Kim SH, Chung MI, Baik MG et al. Cloning of bovine serum amyloid A3
cDNA. J Anim Sci 2000; 78:2756-2757.
(23) Molenaar A, Rajan G, Pearson M, Miles M, Petrova R, Davis S et al. A serum amyloid proteins
homologue is expressed by the mammary gland in a similar pattern to lactoferrin. Third European
Colloquium on Food Safety and Acute Phase Proteins, The Netherlands, May 23-25 2002, p. 42.
(24) McDonald TL, Larson MA, Mack DR, Weber A. Elevated extrahepatic expression and secretion of
mammary-associated serum amyloid A 3 (M-SAA3) into colostrum. Vet Immunol Immunopathol 2001;
83:203-211.
(25) Eckersall PD, Duthie S, Toussaint MJM, Gruys E, Heegaard P, Alava M et al. Standardization of
diagnostic assays for animal acute phase proteins. Adv Vet Med 1999; 41:643-655.
(26) Skinner JG. International Standardization of Acute Phase Protein. Vet Clin Pathol 2001; 30:2-7.
Faneblad 8, side 5 af 5