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Journal Schweiz Arch Tierheilkd  
Verlag GST  
Heft Band 163, Heft 5,
Mai 2021
 
ISSN (print) 0036-7281  
ISSN (online) 1664-2848  
online seit 05 Mai 2021  
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Wissenschaft | Science

Pathogen dependent effects of high amounts of oxytocin on the bloodmilk barrier integrity during mastitis in dairy cows

F. J. Strasser1, M. Feldmann1, J. J. Gross2, A. T. M. Müller2, H. Pfingstner1, S. Corti3, R. Stephan3, H. Bollwein1, R. M. Bruckmaier2, O. Wellnitz2
1Clinic of Reproductive Medicine, Vetsuisse Faculty, University of Zurich, 2Veterinary Physiology, Vetsuisse Faculty, University of Bern, Switzerland, 3Institute for Food Safety and Hygiene, Vetsuisse Faculty, University of Zurich

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Abstracts: English - Deutsch - Français - Italiano

English

Pathogen dependent effects of high amounts of oxytocin on the bloodmilk barrier integrity during mastitis in dairy cows

The reduction of antibiotic use in food producing animals becomes increasingly important. Therefore, suitable alternatives for mastitis treatment in dairy cows have to be considered. Oxytocin (OT) induces milk ejection and hence supports milk removal from infected mammary quarters. Beyond udder emptying, the injection of very high dosages of OT causes increased somatic cell counts (SCC) in milk and enables the transfer of immunoglobulins (Ig) from blood into milk through a reduced blood-milk barrier integrity. The aim of the present study was to investigate pathogen-specific changes of SCC, the blood derived milk components lactate dehydrogenase (LDH), serum albumin (SA), and IgG in milk of cows suffering from mastitis caused by different pathogens treated with two intravenous injections of high dosages of OT (100 IU). Milk samples from 184 dairy cows from different farms were collected on day 1 (day of clinical examination and mastitis diagnosis) and on days 2, 3, 14, and 28. Bacteriological examination (day 1) identified involved pathogens. Cows were randomly assigned to treatment (OT injections on days 1 and 2) or control group (no OT). Independently of the assigned experimental group, cows received the common therapy protocol of the veterinary practice after sample collection if the general condition was affected. Milk SCC, LDH, SA, and IgG changed specifically depending on involved pathogens. Highest values of all three parameters were measured in mastitis caused by Streptococcus uberis. Changes were less pronounced with other Streptococci spp., Staphylococci spp. or Corynebacterium bovis. Oxytocin treatment did not affect any of the studied parameters independent of the involved pathogen. Only in quarters infected with Staphylococci other than Staphylococcus aureus a decreased SCC and increased IgG concentrations in quarters, where no pathogens were detected, were observed. Thus, high dosage OT administration is obviously not suitable as a stand-alone mastitis treatment in dairy cows.

Keywords: mastitis, oxytocin, blood-milk barrier, cow

Deutsch

Pathogen abhängige Wirkung der Mastitisbehandlung mit hohen Mengen an Oxytocin auf die Integrität der Blut-Milch-Schranke bei Milchkühen

Die Reduzierung des Antibiotikakonsums bei Tieren in der Lebensmittelproduktion wird immer wichtiger. Daher müssen geeignete Alternativen zur Mastitisbehandlung bei Milchkühen geprüft werden. Oxytocin (OT) induziert das Einschiessen der Milch in das Milchgangsystem und unterstützt somit das Ausmelken der Milch aus infizierten Vierteln der Milchdrüse. Über die Euterentleerung hinaus führt die Injektion sehr hoher OT-Dosierungen durch eine verringerte Integrität der Blut-Milch-Schranke zu einer erhöhten Anzahl somatischer Zellen (SCC) in der Milch und ermöglicht den Transfer von Immunglobulinen (Ig) aus der Blutbahn in die Milch. Das Ziel der vorliegenden Studie war es, bei an Mastitis erkrankten und mit zwei hohen Dosen Oxytocin (100 IE iv.) behandelten Kühen, in Abhängigkeit des Pathogens die Veränderungen von SCC, den aus Blut stammenden Milchkomponenten Lactatdehydrogenase (LDH), Serumalbumin (SA) und IgG in Milch zu untersuchen. Milchproben von 184 Milchkühen aus verschiedenen Betrieben wurden am Tag 1 (Tag der klinischen Untersuchung und Mastitisdiagnose) und an den Tagen 2, 3, 14 und 28 entnommen. Der Nachweis der Krankheitserreger erfolgte mittels einer bakteriologischen Untersuchung (Tag 1). Die Kühe wurden zufällig der Behandlungs- (OT-Injektionen an den Tagen 1 und 2) oder der Kontrollgruppe (kein OT) zugeordnet. Unabhängig von der zugewiesenen Versuchsgruppe wurden die Kühe mit reduziertem Allgemeinzustand nach der Probenentnahme gemäss dem Therapieprotokoll der Tierarztpraxis behandelt. Milch-SCC, LDH, SA und IgG änderten sich spezifisch in Abhängigkeit der beteiligten Pathogene. Die höchsten Werte aller drei Parameter wurden bei durch Streptococcus uberis verursachten Mastitiden gemessen. Die Veränderungen waren bei Streptococci spp., Staphylococci spp. oder Corynebacterium bovis weniger ausgeprägt. Unabhängig vom verursachenden Pathogen hatte die Oxytocin-Behandlung keinen Einfluss auf einen der untersuchten Parameter. Einzig bei Mastitiden verursacht durch andere Staphylokokken als Staphylococcus aureus wurden eine verminderte SCC gemessen und bei Mastitiden ohne Nachweis eines Pathogens konnte eine erhöhte IgG-Konzentration beobachtet werden. Daher ist eine hochdosierte OT-Verabreichung nicht als eigenständige Mastitisbehandlung bei Milchkühen geeignet.

Schlüsselwörter: Mastitis, Oxytocin, Blut-Milch-Schranke, Kuh

Français

Effets sur l’intégrité de la barrière sanglait lors d’un traitement de mammites avec des quantités élevées d’ocytocine chez les vaches laitières en fonction des agents pathogènes

La réduction de l’utilisation d’antibiotiques chez les animaux destinés à l’alimentation devient de plus en plus importante. Par conséquent, des alternatives appropriées au traitement des mammites chez les vaches laitières doivent être envisagées. L’ocytocine (OT) induit l’éjection du lait et favorise donc l’élimination du lait des quartiers infectés. Au-delà de la vidange de la mamelle, l’injection de doses très élevées d’OT entraîne une augmentation du nombre de cellules somatiques (CSC) dans le lait et permet le transfert d’immunoglobulines (Ig) du sang vers le lait grâce à une réduction de l’intégrité de la barrière sang-lait. Le but de la présente étude était d’étudier les changements spécifiques aux agents pathogènes du CSC, les composants du lait dérivés du sang que sont la lactate déshydrogénase (LDH) et l’albumine sérique (SA) ainsi que les IgG dans le lait de vaches souffrant de mammites causées par différents agents pathogènes traités par deux injections intraveineuses de doses élevées d’OT (100 UI). Des échantillons de lait de 184 vaches laitières de différentes exploitations ont été prélevés au jour 1 (jour de l’examen clinique et diagnostic de mammite) et aux jours 2, 3, 14 et 28. L’examen bactériologique (jour 1) a identifié les agents pathogènes impliqués. Les vaches ont été assignées au hasard au traitement (injections d’OT les jours 1 et 2) ou au groupe témoin (pas d’OT). Indépendamment du groupe auquel elles étaient attribuées, les vaches ont reçu le protocole thérapeutique usuel du cabinet vétérinaire après le prélèvement de l’échantillon si leur état général était affecté. Le CSC, la LDH, la SA et les IgG du lait ont varié spécifiquement en fonction des agents pathogènes impliqués. Les valeurs les plus élevées des trois paramètres ont été mesurées dans les mammites causées par Streptococcus uberis. Les changements étaient moins prononcés avec d’autres Streptococci spp., Staphylococci spp. ou Corynebacterium bovis. Le traitement à l’ocytocine n’a affecté aucun des paramètres étudiés indépendamment de l’agent pathogène impliqué. On a uniquement observé, dans les mammites causées par des staphylocoques autres que Staphylococcus aureus, une diminution du CSC et, dans les mammites où aucun agent pathogène n’a été détecté, une augmentation des concentrations d’IgG dans les quartiers. Ainsi, l’administration d’OT à forte dose n’est pas appropriée comme traitement unique des mammites chez les vaches laitières.

Mots-clés: mammite, l’ocytocine, barrière sang-lait, vache

Italiano

Effetto patogeno-dipendente durante il trattamento della mastite con elevate dosi di ossitocina sull’integrità della barriera emato-mammaria nelle vacche da latte

La riduzione dell’uso di antibiotici negli animali per la produzione alimentare sta assumendo un’importanza sempre maggiore. Di conseguenza, è opportuno considerare delle alternative adeguate per il trattamento della mastite nelle vacche da latte. L’ossitocina (OT) induce l’eiezione del latte e quindi aiuta la rimozione di questo dai quarti mammari infetti. L’iniezione di dosi molto elevate di OT provoca non solo lo svuotamento della mammella, ma pure un aumento del numero di cellule somatiche (SCC) nel latte permettendo quindi il trasferimento di immunoglobuline (Ig) dal sangue al latte attraverso una ridotta integrità della barriera tra sangue e latte. Lo scopo del presente studio era di esaminare i cambiamenti patogeno-dipendenti dal SCC, i componenti del latte derivati dal sangue del lattato deidrogenasi (LDH), l’albumina del siero (SA) e le IgG nel latte, delle vacche affette da mastite causata da diversi patogeni e trattate con due iniezioni intravenose ad alti dosaggi di OT (100 UI). I campioni di latte provenienti da 184 vacche da latte di diverse aziende sono stati raccolti il giorno 1 (giorno dell’esame clinico e della diagnosi di mastite) e nei giorni 2, 3, 14 e 28. L’esame batteriologico (giorno 1) ha identificato gli agenti patogeni coinvolti. Le vacche sono state assegnate in modo casuale al gruppo con il trattamento (iniezioni di OT il giorno 1 e 2) o al gruppo di controllo (nessuna OT). Indipendentemente dal gruppo sperimentale assegnato, se dopo la raccolta del campione le condizioni generali dell’animale risultavano compromesse, le vacche ricevevano un comune protocollo terapeutico dello studio veterinario. Si è rilevato che a seconda degli agenti patogeni coinvolti, l’SCC del latte, la LDH, la SA e le IgG cambiavano in modo specifico. I valori più alti fra tutti e tre i parametri sono stati misurati in caso di mastite causata da Streptococcus uberis. I cambiamenti erano meno pronunciati con gli Streptococchi spp., Staphylococci spp. o Corynebacterium bovis. Si è notato che il trattamento con ossitocina non influenzava nessuno dei parametri studiati, indipendentemente dal patogeno coinvolto. Si è osservato nei quarti infettati da stafilococchi diversi dallo Staphylococcus aureus una diminuzione della SCC mentre nei quarti dove non venivano rilevati agenti patogeni si evidenziava un aumento delle concentrazioni di IgG. Pertanto, la somministrazione di OT ad alto dosaggio non è ovviamente adatta al trattamento stand-alone della mastite nelle vacche da latte.

Parole chiavi: mastite, ossitocina, barriera sangue-latte, vacca

 
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