Er der en årsag til forskellig ko reaktion på smitte med mastitis agens?

svkv.dk

Er der en årsag til forskellig ko reaktion på smitte med mastitis agens?

Er der en årsag til forskellig ko

Individuel variation i det endotoksin-

reaktion medierede inflammationsrespons smitte med mastitis

hos kvæg.

agens?

Seminar for

kvægfagdyrlæger

Silkeborg

Januar 2005

Pia Haubro Andersen

Stine Jacobsen

Trine Tølbøll


Coliform mastitis

"The problem with E. coli mastitis is not its

incidence, but its sudden and unpredictable

flare up in well managed herds"

– Burvenich 2003

Proportionen af coliform mastitis er stigende

Patogenesen og prognose er tæt relateret til

faktorer hos KOEN


Mastitis determinanter

Vært

Hvilke værtsspecifikke faktorer kender vi ?

Miljø Patogen

Tolle 1975


Kvæg reagerer meget forskelligt

en inflammatorisk stimulus

Det kaldes "biologisk variation"..

– postulat. Variationen mellem individer kan

være større en fx en behandlingseffekt!

Meget lidt kendes til årsager til variation

Variation er en forudsætning for avl


LPS er en almindelig og særdeles

aktiv inflammatorisk stimulus

• Gram-negative

infektioner

• Fx coliform mastitis

• Gastro-intestinale

lækager

• Fx vom acidosis (GITS)


Disposition

Endotoksin som model

Patogenese for endotoksin medieret

inflammation

– kaskader og deres biologiske effekter

Individuel variation i grad af mastitis og

inflammation

Mulige årsager til individuel variation

Perspektivering mht kontrol af coliform

mastititis


Endotoksin er en Gram negativ

cellevægs- bestanddel...


Kvæg er en af de allermest

endotoksin-følsomme arter.

resistent

25 ng/kg

25 mg/kg


Limulus polyphemus


Endotoksins biologiske aktivitet

medieres via celle-receptorer,

her CD14


Endotoksin-aktivering

LPS binding

protein


Toll-like receptor (4)


Kaskader: arakidonsyremetabolitter


Kaskader: cytokiner


LPS responset er primært et TNF

respons

Van Miert et al., 1992


Værts-responset er et spørgsmål

om balance..


Anti-inflammatoriske cytokiner

IL-4, IL-10, IL-13, TGF $ m.fl.

Hæmmer moncytters ekspression af MHC II og

dermed antigenpræsentation, produktionen af frie

iltradikaler og cytokin-sekretion.

Ved langvarig sekretion kan optræde uønsket

immunsupression.


Arachidonsyre

metabolites

ENDOTOKSIN

Smerte

Vasodilation

↑ vasopermeabilitet

Inflammation

Stress

Hypovolæmisk

shock

Cortisol

Cytokiner

Katabolisme

Acute phase

proteins

Produktionssygdom

me

Hepatic lipidosis

Ketosis

Nedsat tilvækst

patogenese

DIC

Ischæmia

Organ failure

MODS


Blood clotting

Containment

of infection

Beneficial effects of the acute phase response

Endothelium

Cytokines and other inflammatory mediators

Increased permeability

Access of IgG,

complement and

leukocytes to the

tissue

Muscle and

adipose tissue

Nutrient mobilisation

Substrates for

innate and specific

immune responses,

e.g. APP

Hypothalamus

Fever

Inhibition of viral

and bacterial growth

Enhanced immune

responses

Leukocytes

Activation

Chemotaxis

Phagocytosis

Respiratory burst

Removal of debris

Microbial killing


Blood clotting

DIC

Ischaemia

Harmful effects of the acute phase response

Endothelium

Cytokines and other inflammatory mediators

Increased permeability

Oedema

Fluid loss

Dehydration

Hypovolaemic shock

Muscle and

adipose tissue

Nutrient mobilisation

Cachexia

Immunosuppression

Ketosis

Fatty liver

Multiple organ failure

Hypothalamus

Fever

Discomfort and

sickness behaviour

Exaggeration of

tissue injury

Leukocytes

Activation

Chemotaxis

Phagocytosis

Respiratory burst

Tissue damage


Hirvonen et al. 1996

10 kvier inokuleret med

samme antal cfu

sommer-mastitisbakterier.

Efterfølgende

opdeling i ”moderate”

og ”severe” responder

baggrund af klinisk

forløb.

= severe responder.

Ο = moderate responder


Moderate/severe

responders

Diagnose:

mælkeydelse

(Heyneman 1990)


Elsasser et al.2000


TNF respons og tilvækst hos "normale" og

"hyperresponderende" kalve

J Appl. Phys. 2005


Individuel variation i en endotoksin

bolus model: Fup eller fakta?

systematisk vurdering af graden og

omfanget af individuel variation i et

endotoksin-induceret systemisk

inflammations respons.


Materiale og metoder

•Experimentel model

•Cows

Adaptation

period

(n=8, dry, non-lactating, parity 1-5)

•blodprøveudtagning

LPS

10 ng/kg

Tolerance ?

LPS

100 ng/kg

3 uger 3 uger

Tolerance ?

LPS

1000 ng/kg


Blodprøve udtagning

•19 samples per challenge

•4 baseline and 14 post-challenge, 1 week before to 1 week

after a challenge

•Haematology

•Leukocyte, thrombocyte count

• Blood Biochemistry

•Zn++,Ca++,Fe++

• Clinical examination

•TPR, ruminal contractions, other signs


Repeated measurements ANOVA,

model

y ijk = µ + time i + dose j + cow k + dose*time ij + ε ijk

y = clinical, haematological and micromineral responses

i = Sampling time (-144, -120, -96, -72, 0, 0.5, 1, 2, 3, 4,

5, 6, 9, 12, 24, 36, 48, 72, 96, 120 and 144 hours)

j = LPS dose (10, 100 or 1000 ng/kg)

k = Cow (I, II, III, IV, V, VI, VII and VIII)

ε = Residuals


Resultater

Endotoksin relaterede resultater

Ko relaterede resultater


LPS-induceret klinik

Clinical Haematological Blood-biochemical

Depression Leukocytopenia and Hypocalcaemia

Shivering rebound leukocytosis Hypoferraemia

Salivation Thrombocytopenia Hypozincaemia

Miosis

followed by

Anorexia

Hyperthermia

Tachycardia

Tachypnoea

Ruminal hypomotility

Diarrhoea

hyperzincaemia

Classical signs


°Celcius

Temperatur

40.5

40.0

39.5

39.0

38.5

38.0

37.5

0 12 24 36 48

Hours after LPS challenge

Average least square means

10 ng/kg

100 ng/kg

1000 ng/kg

°Celcius

40.5

40.0

39.5

39.0

38.5

38.0

37.5

37.0

0 12 24 36 48

Hours post-challenge 1000 ng

8 individual cows

Low responder

High responder


Beats/minute

150

125

100

75

50

25

Puls

0 24 48 72 96 120 144

Hours after LPS challenge

average least squares

10 ng/kg

100 ng/kg

1000 ng/kg

0 24 48 72 96 120 144

Hours after LPS challenge 1000 ng/kg

8 individual cows

Low responder

High responder


µmol/ml

Serum zinc

30

20

10

0

0 24 48 72 96 120 144

Hours after LPS challenge

average least square means

10 ng/kg

100 ng/kg

1000 ng/kg

30

20

10

0

0 24 48 72 96 120 144

Hours after LPS challenge

8 individual cows

Low responder

High responder


x 10 9 /l

25

20

15

10

5

0

Leukocyt-tal

0 24 48 72 96 120 144

Hours after LPS challenge

10 ng/kg

100 ng/kg

1000 ng/kg

10 9 leukocytes/l

25

20

15

10

5

0

0 24 48 72 96 120 144

Hours after LPS challenge

8 individual cows

Low responder

High responder


Contractions/5 minutes

Vom bevægelser

15

10

5

0

0 12 24 36 48

Hours after LPS challenge

Average Least Square Means

10 ng/kg

100 ng/kg

1000 ng/kg

Contractions/5 min.

72 144

15

10

5

0

0 24 48 72 96 120 144

Hours after LPS challenge, 1000 ng/kg

8 individual cows

Low responder

High responder


Variation som kan forklares med

”COW”

Temperatur 8 %

Puls 36 %

Respiration 26 %

Vom bevægelser 12 %

Leukocyt-tal 60 %

Trombocyt tal 60 %

Serum calcium 0 %

Serum zinc 32 %

Serum jern 35 %


Delkonklusioner

Endotoksiner provokerer koens eget

immunsystem til forsvarsmekanismer, som i

visse tilfælde skader koens selv

Endotoksiner er et patogenetisk element i visse

produktionssygdomme, herunder coliform

mastitis

Der er store individuelt betingede variationer i

responset

Årsager til variation ??


KO-relaterede faktorer af betydning

for LPS respons

Paritet

Laktationsstadium

Ernæringstilstand

– sult inducerer stort respons

Hormonel status

– østrogen og testosteron: LPS respons stiger

Andre subkliniske infektioner eller metaboliske

lidelser


LPS respons stiger ved

subkliniske infektioner

Parasit inficerede kalve


AOAH detoksifikation af LPS ?


Receptor densitet

Fluorescensintensitet

1000

750

500

250

0

Fluorescensintensitet

(geometrisk gennemsnit)

III IV V VI

Dyr

Før challenge I

Før challenge II

Før challenge III

Efter challenge III


CD14 positive celler

% positive celler (gennemsnit

og standardafvigelse)

15

10

5

0

CD14

Før challenge 1 Før challenge 2 Før challenge 3 Efter challenge 3


Leukocyt-associerede faktorer

Mange data

– oxydative burst

– fagocytose

– kemotaksi/migration


Kønshormoner

Stude har mindre TNF respons end tyre

Køer i østrus har større TNF respons end køer

i diøstrøs


Ernæringstilstand

TNF responset hos dyr med to dages

foderrestriktion er "hyperreponsivt"

1 grad C øget kropstemperatur kræver mellem

15 og 30 procent større dagligt energi indtag!


Fremtidens kontrol af coliform

mastitis ?

HOT:

NOT:

Præventive foranstaltninger

– avl (multi-trait candidate gene

technology ?)

– identifikation og udsætning af

følsomme individer

Behandling

– primær respons -modulerende

stoffer (e.g.rekombinante CD 14

antistoffer, anti-toll receptor)

– sekundær respons-modulerende

stoffer (e.g. stimulation af antiinflammatorisk

virkende cytokiner)

Anti-endotoksiner

Vacciner

Mere/nye antibiotika


Arachidonsyre

metabolites

ENDOTOKSIN

Smerte

Vasodilation

↑ vasopermeabilitet

Inflammation

Stress

Hypovolæmisk

shock

Cortisol

Cytokiner

Katabolisme

Acute phase

proteins

Produktionssygdom

me

Hepatic lipidosis

Ketosis

Nedsat tilvækst

patogenese

DIC

Ischæmia

Organ failure

MODS


Hvilken terapi er til rådighed nu?

Anti-inflammatorisk behandling

støttende behandling væske, smerte

tvangsfodring, insulin behandling

anti-oxidativ behandling ?

Antibiotisk behandling i starten af laktation ved

tæppevækst

minimere forekomst af andre lidelser


I morgen kommer

Stine Jacobsen, PhD

Trine Tølbøll, PhD

More magazines by this user
Similar magazines